DURABILITAS

• Didefinisikan sebagai ketahanan beton menghadapi serangan -serangan yang serangan yang merusak baik yang disebabkan oleh faktor -faktor fisik maupun yang disebabkan oleh faktor disebabkan oleh faktor -faktor kimiawi.

Zona-Zona dalam Lingkungan Laut

1. Zona atmosfir laut
2. Zona terpercik (splash-zone)
3. Zona pasang surut (tidal-zone)
4. Zona terendam (submerged zone)

Zona Atmosfir Laut

• intensitas serangan korosi dipengaruhi oleh jumlah partikel barang yang terbawa angin dan mengendap pada permukaan struktur.
• rentan terhadap keretakan yang disebabkan oleh proses pembekuan-pencairan dan perubahan suhu.
• frekuensi hujan yang tinggi dapat mengurangi laju korosi.

Zona Terpercik

• selalu dibasahi percikan air laut.
• rentan terhadap keretakan yang diakibatkan oleh abrasi, erosi, benturan, serta reaksi kimia antara ion-ion agresif yang terkandung dalam air laut dengan beton.
• untuk baja tulangan, zona ini adalah zona yang paling agresif (korosi).

Zona Pasang Surut

• saat pasang, struktur akan terendam; saat surut, struktur tidak benar-benar kering; maka endapan garam dapat tertinggal pada struktur.
• organisme laut dapat tinggal dalam zona ini, sehingga dapat menyebabkan korosi setempat pada baja.
• rentan terhadap keretakan yang diakibatkan oleh abrasi, erosi, benturan, serta reaksi kimia antara ion-ion agresif yang terkandung dalam air laut dengan beton.

Zona Terendam

• kerusakan pada zona ini terutama disebabkan oleh rreaksi kimia antara ion-ion agresif yang terkandung dalam air laut dengan beton, misalnya reaksi antara sulfat, klorida dan CO2 dengan beton.
• kadar oksigen terlarut mendekati nilai jenuh.
• aktivitas biologi maksimum.
• adanya kandungan sulfida dan ammonia, mempercepat korosi baja.

Kerusakan-kerusakan beton di lingkungan laut dan pantai dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu: kerusakan yang disebabkan oleh faktor disebabkan oleh faktor -faktor fisik dan kerusakan yang disebabkan oleh faktor-faktor kimiawi.

Kegagalan suatu struktur beton di lingkungan laut yang mengalami kerusakan parah menunjukkan adanya interaksi dari penyebab fisik dan kimia yang bekerja bersamaan.

Tahap Kerusakan Beton

A. Faktor Fisik Penyebab Pengikisan Permukaan Beton

1. Benturan/Beban impact

Beban impact adalah beban yang datang tiba-tiba dan mempunyai kecepatan yang tinggi.

Ketahanan impact amat tergantung dari kemampuan beton untuk menahan dan menyerap energi benturan yang terjadi.

2. Abrasi

Hantaman gelombang yang mengandung pasir, kerikil, atau benda padat lainnya.

3. Erosi

Air, angin, hujan, dan proses mekanik lainnya yang menyebabkan ausnya permukaan.

Ketahanan terhadap abrasi dan erosi dipengaruhi oleh kualitas beton, properti permukaan beton, dan kekuatan serta kekerasan agregat kasar.

4. Kavitasi

Hantaman air berkecepatan tinggi yang memiliki gelembung udara, kemudian pecah dengan kecepatan tinggi saat membentur permukaan beton.

Ketahanan terhadap kavitasi dipengaruhi oleh kualitas beton, lekatan antara agregat kasar dengan pasta semen, dan ukuran maksimum agregat kasar.

B. Faktor Fisik Penyebab Keretakan pada Beton

[1] BETON SEGAR

1. Crazing

Adalah pola dari retak-retak halus yang tidak menembus jauh kebawah permukaan dan umumnya hanya merupakan masalah kosmetik. Retak-retak ini hampir tidak tampak kecuali ketika permukaan beton baru saja mengering setelah dibasahi.

2. Plastic Shrinkage

Ketika air yang menguap dari permukaan beton yang baru dicor lebih cepat dari air yang dihasilkan dalam proses bleeding, maka permukaan beton akan menyusut. Karena adanya restrain dari beton dibawah lapisan permukaan yang mengering, timbul tegangan tarik pada beton yang masih lemah dan baru mulai mengeras, hal ini mengakibatkan retak-retak dangkal dengan berbagai variasi kedalaman. Kadang lebar retak-retak dipermukaan beton cukup besar.

[2] BETON YANG MENGERAS

1. Drying Shrinkage

Karena hampir semua beton mempunyai campuran air lebih besar dari yang dibutuhkan untuk proses hidrasi, air yang tersisa tsb akan menguap, mengakibatkan beton menyusut. Restrain terhadap susut oleh tulangan atau bagian lain struktur menyebabkan timbulnya tegangan tarik pada beton yang mengeras.

Restrain terhadap drying shrinkage adalah penyebab retak yang paling umum pada beton. Pada kebanyakan aplikasi, drying shrinkage tidak bisa dihindari. 

2. Thermal Shrinkage

Kenaikan temperatur diakibatkan oleh panas yang dibebaskan pada proses hidrasi. Ketika interior beton mengalami kenaikan temperatur dan mengembang, permukaan beton mungkin sedang mengalami pendinginan. Jika perbedaan temperatur ini terlalu jauh, maka akan timbul tegangan tarik yang akan mengakibatkan retak-retak thermal pada permukaan beton. Lebar dan kedalaman retak tergantung pada perbedaan temperatur serta karakteristik fisik beton dan tulangan.

3. Beban Siklis

Beban siklis sering dijumpai pada struktur- struktur a.l. struktur lepas pantai (akibat angin dan gelombang), jembatan, dermaga dan dolphin. Ketahanan beton terhadap beban siklis disebut ketahanan fatigue dan amat dipengaruhi oleh karakteristik lekatan antara agregat dengan pasta semen pada zona transisinya. Semakin kecil ukuran maksimum agregat semakin tinggi ketahanan fatigue-nya. 

4. Kebakaran

Pengaruh kebakaran pada beton bertulang tergantung dari tinggi temperaturnya dan lama terjadinya. 

Pengaruh kebakaran terhadap kekuatan komponen beton bertulang adalah menurunnya kuat tekan beton, menurunnya modulus elastisitas, menurunnya kuat lekat baja-beton, serta ekspansi longitudinal dan radial tulangan. Pembetukan retak akibat kebakaran diawali pada sambungan-sambungan dan bagian- bagian beton yang kurang kompak.

5. Kristalisasi Garam

Stress yang diakibatkan oleh kristalisasi garam pada beton yang permeable dapat menyebabkan retak-retak dan spalling.

6. Pembekuan dan Pencairan

Pada daerah dingin, kerusakan dan keretakan beton umumnya disebabkan oleh proses pembekuan dan pencairan yang terus berulang-ulang.

KERUSAKAN BETON AKIBAT PENYEBAB KIMIAWI

(Korosi pada Tulangan Baja)

KERUSAKAN AKIBAT KOROSI 

Korosi dimulai ketika terjadi kerusakan pada lapisan oksida pelindung tulangan.

Beton mengandung ion hidroksil (OH-), kondisi ini menguntungkan untuk tulangan beton, karena ion hidroksil yang terkandung pada air pori beton tsb dapat bereaksi dengan tulangan baja membentuk lapisan pelindung pasif atau pasif film pada permukaan tulangan.

Lapisan pasif ini akan bertindak sebagai pelindung bagi tulangan baja dengan cara menghalangi kontak antara tulangan dengan air dan oksigen.

Ada dua proses yang bisa menghancurkan lapisan pasif, yaitu:

• Reaksi karbon dioksida (CO2) dengan ion hidroksil pada beton, mekanismenya dikenal dengan sebutan karbonasi
• Penetrasi ion klorida (Cl-) ke dalam beton

Mekanisme Korosi pada Baja Tulangan

Korosi dari baja tulangan pada beton adalah proses elektrokimia, sel elektrokimia terbentuk ketika terdapat perbedaan potensial sepanjang tulangan beton.

Proses elektrokimia melibatkan pembentukan daerah anoda dan katoda di dua lokasi yang berbeda di ssepanjang baja tulangan yang sama.

Reaksi Anodik

Fe ➡ 2Fe++ + 4e-

Reaksi Katodik

O2  + H2O + 4e- ➡ 4OH

• Pembentukan karat mengakibatkan peningkatan volume beton pada permukaan tulangan di daerah perbatasan tulangan dan beton (steel concrete interface).
• Peningkatan volume ini harus di akomodasi dan jika beton tidak bisa mengakomodasi maka akan terjadi retak-retak.

Karbonasi

Karbonasi asalah korosi pada beton bertulang yang disebabkan oleh gas karbon dioksida CO2. Karbon dioksida dalam air laut dapat berasal dari penyerapan di atmosfir atau dari pembusukan tanaman laut.

Konsentrasi CO2 di udara sebesar 0,03% per volume, sudah cukup untuk menimbulkan serangan pada beton, sedang kandungan CO2 di udara pada kota-kota besar umumnya mencapai 0,3%.

• Hidrat semen yang diserang adalah Ca(OH)2, produk reaksinya adalah kalsium karbonat (CaCO3). Ketika kandungan Ca(OH)2 hampir habis, CO2 akan bereaksi dengan hidrat kalsium silika (C-S-H) membentuk gel silika yang memiliki karakteristik pori-pori yang berukuran besar (> 100 nm).

• Jika kandungan CO2 tinggi (seperti pada daerah muara/ teluk) maka kalsium karbonat yang terbentuk pada reaksi awal akan bereaksi lebih lanjut membentuk kalsium bikarbonat, reaksinya seperti dibawah ini:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2 H2O  → Ca(HCO3)2

• Atau setelah Ca(OH)2 habis, CO2 bereaksi dengan hidrat kalsium silika (C-S-H) membentuk gel silika CO2 + CSH → 3CaCO3 + 2SiO2.H2O

• Dengan berubahnya Ca(OH)2 yang bersifat basa menjadi asam karbonat (CaCO3) maka pH pori beton yang sebelumnya berkisar antara 12.6 sampai 13.5 bisa turun dan dapat mencapai nilai pH < 9. 

• Nilai pH yang rendah akan menyebabkan hancurnya lapisan pasif yang melindungi tulangan beton. 

•  Akibat lain dari perubahan Ca(OH)2 menjadi asam karbonat (CaCO3) adalah terbentuknya lapisan karbonasi,  yang akan membagi beton menjadi dua bagian, yaitu zona yang terkarbonasi dan zona yang tidak terkarbonasi.

• Ketika zona karbonasi mencapai permukaan tulangan, maka depasivasi tulangan mulai terjadi.

• Waktu yang dibutuhkan oleh proses karbonasi dari permukaan beton sampai mencapai lapisan pasif adalah fungsi dari

- ketebalan selimut beton
- karakteristik beton
- laju difusi CO2 kedalam beton

• CO2 berdifusi hampir seluruhnya dalam bentuk gas dan hampir tidak pernah berpenetrasi kedalam beton yang jenuh, dilain pihak reaksi dengan Ca(OH)2 hampir tidak pernah terjadi jika beton benar-benar kering. Jadi depasivasi tulangan oleh CO2 amat tergantung pada kandungan air/kelembaban beton. 

• Sering diasumsikan bahwa laju karbonasi adalah fungsi dari kekuatan beton, asumsi ini kurang tepat karena laju karbonasi sebenarnya lebih tergantung pada mikrostruktur permukaan beton pada saat diffusi CO2 berlangsung. 

• Karenanya pengaruh perawatan (curing) beton terhadap karbonasi amat besar. Perawatan yang kurang tepat akan meningkatkan porositas beton yang selanjutnya akan meningkatkan laju karbonasi.