SERANGAN KLORIDA PADA BETON
Penetrasi klorida kedalam beton bertulang adalah penyebab utama korosi pada struktur beton di lingkungan laut.
Serangan ion klorida ini unik karena aksi utamanya adalah menimbulkan korosi pada tulangan beton dan relatif tidak menyebabkan kerusakan pada material betonnya sendiri
Ion klorida menyerang lapisan pasif dan ketika konsentrasinya pada permukaan tulangan sudah mencapai jumlah tertentu, bahkan pada nilai pH yang tinggi, lapisan pasif tulangan bisa hancur.
Korosi yang disebabkan klorida diawali dengan pembetukan lubang-lubang di lokasi-lokasi dimana lapisan pasifnya hancur. Mekanisme khusus ini disebut sebagai korosi pitting atau korosi sumuran.
Jika pada serangan karbonasi seluruh lapisan pasif tulangan akan mengalami depasivasi setelah terjadinya penurunan nilai pH beton dan berakibat pada korosi merata (general/uniform corrosion), maka pada serangan klorida mekanisme awalnya adalah pembentukan lubang-lubang di lokasi-lokasI dimana tulangannya telah di devasipasi.
Korosi pitting merupakan serangan korosi yang paling berbahaya untuk tulangan, karena keberadaan daerah anoda yang amat aktif dan terlokalisasi yang dikombinasi dengan daerah katoda yang luas serta proses korosinya yang self catalysis, akan menyebabkan reduksi yang cepat dari luas penampang tulangan, seringkali tanpa adanya indikasi kerusaka yang tampak pada permukaan beton.
Mekanisme penetrasi klorida kedalam beton Richardson (2010) memberikan penjelasan mekanisme korosi yang terjadi pada lingkungan yang kaya klorida, adalah sebagai berikut:
Ion Fe positif akan bereaksi dengan ion klorida membentuk komponen besi klorida (FeCl2)
Komponen besi klorida (FeCl2) yangterlarut dalam air pori beton akan meningkatkan keasaman lingkungan lubang korosi karena akan menurunkan nilai pH beton, dan ini akan mengakibatkan oksidasi lebih jauh darI besi tulangan.
Klorida bebas yang di regenerasi dalam proses ini akan meningkatkan laju korosi pada lubang sumuran.
Siklus Retak-Korosi-Retak pada Beton di Lingkungan Laut
Masa/Umur Layan (Service Life)
Definisi : perioda saat struktur dapat memenuhi fungsi strukturalnya
Kebutuhan untuk memprediksi umur layan yang akurat didasarkan pada:
1. Struktur beton bertulang di lingkungan laut umumnya hanya memiliki umur layan setengah kali dari umur layan prediksinya
2. Biaya rehabilitasi struktur beton bertulang akibat kerusakan korosi amat tinggi
Prediksi dari proses penetrasi ion klorida kedalam beton
faktor utamanya :
1. Koefisien difusi ion klorida
2. Jumlah konsentrasi klorida kritis pada permukaan tulangan.
Mekanisme kerusakan struktur beton yang diakibatkan oleh korosi baja tulangan (Tuutti, 1982)
Pemodelan Umur Layan didasarkan pada kerusakan yang disebabkan oleh korosi tulangan (Tuutti, 1982) :1. MODEL BEBAS KOROSI
Penentuan umur layan didasarkan pada ketentuan tidak boleh ada korosi
2. MODEL KERUSAKAN KOROSI YANG MASIH DITERIMA
Penentuan umur layan didasarkan pada ketentuan boleh ada korosi namun masih pada batas yang bisa
diterima
3. MODEL KERUSAKAN AKHIR
Penentuan umur layan didasarkan pada kondisi ultimate dari struktur (runtuh)
Perioda Inisiasi:
Dimulai dari saat klorida melakukan penetrasi melalui selimut beton sampai ketika konsentrasinya di permukaan tulangan mencapai nilai ambang batas tertentu (treshold value) yang menyebabkan terjadinya depasivasi tulangan
Perioda propagasi:
Dimulai ketika tulangan yang sudah mengalami depasivasi mengalami kerusakan korosi lebih jauh lagi sampai akhirnya beton mengalami retak-retak dan spalling yang mengindikasikan kerusakan korosi yang sudah parah
KONDISI :
1. Jika awal terjadinya korosi diambil sebagai kondisi batas kerusakan struktur, maka akhir
perioda inisiasi merupakan kondisi batas → umur layan dari struktur
2. Jika kondisi batas diambil pada garis kerusakan yang masih bisa di toleransi pada tahap propagasi, maka umur layan struktur adalah jumlah dari perioda inisiasi ditambah perioda propagasi sampai pada batas kerusakan yang tidak bisa diterima lagi
Struktur di zona laut mana yang memiliki resiko korosi paling besar ?
jawabannya adalah struktur yang berada di zona terpercik atau splash zone . Karena ketika korosi terjadi pertama kali maka penyebarannya akan berlangsung sangat cepat dikarenakan pada zona ini tersedia sangat banyak air dan oksigen.
Prediksi umur layan >> prediksi perioda inisiasi pada tulangan beton >> prediksi laju
penetrasi ion klorida kedalam beton sampai konsentrasinya pada permukaan tulangan mencapai nilai ambang batas.
Mekanisme penetrasi klorida melalui selimut beton :
1. Difusi (pada zona terendam)
2. Gaya Kapiler (zona pasang surut dan zona splash)
3. Permeasi dan Difusi (zona pasang surut dan zona splash)
Sampai saat ini, mekanisme tranport yang paling sering digunakan untuk estimasi penetrasi klorida kedalam tulangan beton adalah mekanisme difusi.
Model yang paling sering digunakan untuk mekanisme difusi klorida adalah model yang diturunkan dari Hukum Fick kedua. Prediksi umur layan berdasarkan Hukum Fick kedua melibatkan perhitungan dari koefisien difusi klorida. Koefisien difusi klorida merupakan parameter kunci yang digunakan untuk mengukur laju penetrasi klorida kedalam beton melalui proses difusi.
Hukum Kedua Fick
C = C(x,t) adalah konsentrasi klorida pada
jarak x dari permukaan, pada waktu t
Dc = koefisien difusi (m2/detik).
Profil Klorida
u
Persamaan difusi Fick pada zona terendam dan zona pasang surut
dengan catatan nilai konsentrasi ion klorida dianggap konstan
Cs = Konsentrasi klorida di permukaan
D = Koefisien difusi
x = jarak kedalaman dari permukaan yang terekspos
Persamaan DIfusi Fick untuk zona splash
A = nilai laju pelekatan ion klorida pada permukaan beton
keterangan : untuk zona splash, bisa menggunakan persamaan untuk zona terndam namun dengan nilai koefisien difusi (D) yang telah dimodifikasi
ASUMSI-ASUMSI UNTUK PERSAMAAN DIFUSI FICK
1. Proses difusinya dianggap non-steady state.
2.Ion klorida berdifusi hanya ke satu arah atau proses difusinya adalah satu dimensi.
3. Koefisien difusi dan konsentrasi klorida di permukaan beton tidak berubah dengan waktu
4. Koefisien difusinya tidak berubah dengan perubahan kedalaman selimut beton
5. Koefisien difusinya tidak berubah dengan perubahan konsentrasi klorida di dalam beton
Koefisien Difusi (Dc)
adalah konsentrasi klorida kritis yang diperlukan untuk berlangsungnya proses korosi.
parameter yang memengaruhi nilai ambang konsentrasi ion klorida :
1. kualitas beton
2. kondisi lingkungan
3. pembebanan
Sumber Klorida : hanya klorida bebas yang dapat menyebabkan korosi.
1. pada saat proses pencampuran menggunakan : air yang terkontaminasi, akselerator yang mengandung klorida, agregat yang sudah terkontaminasi dengan klorida
2. pada saat beton sudah mengeras mekanismenya melalui difusi
3. ion klorida yang terkandung pada air pori
4. terikat secara kimiawi dengan produk hidrasi semen
5. terserap secara fisik kedalam gel semen \
6. klorida bebas
Konsentrasi Klorida Permukaan (Cs)
faktor yang m,emengaruhi :
1. lokasi struktur, seberapa dekat struktur tersebut ke sumber klorida
2. kondisi lingkungan, seperti cuaca
3. material beton
Serangan ion klorida ini unik karena aksi utamanya adalah menimbulkan korosi pada tulangan beton dan relatif tidak menyebabkan kerusakan pada material betonnya sendiri
Ion klorida menyerang lapisan pasif dan ketika konsentrasinya pada permukaan tulangan sudah mencapai jumlah tertentu, bahkan pada nilai pH yang tinggi, lapisan pasif tulangan bisa hancur.
Korosi yang disebabkan klorida diawali dengan pembetukan lubang-lubang di lokasi-lokasi dimana lapisan pasifnya hancur. Mekanisme khusus ini disebut sebagai korosi pitting atau korosi sumuran.
Jika pada serangan karbonasi seluruh lapisan pasif tulangan akan mengalami depasivasi setelah terjadinya penurunan nilai pH beton dan berakibat pada korosi merata (general/uniform corrosion), maka pada serangan klorida mekanisme awalnya adalah pembentukan lubang-lubang di lokasi-lokasI dimana tulangannya telah di devasipasi. Korosi pitting merupakan serangan korosi yang paling berbahaya untuk tulangan, karena keberadaan daerah anoda yang amat aktif dan terlokalisasi yang dikombinasi dengan daerah katoda yang luas serta proses korosinya yang self catalysis, akan menyebabkan reduksi yang cepat dari luas penampang tulangan, seringkali tanpa adanya indikasi kerusaka yang tampak pada permukaan beton.
Mekanisme penetrasi klorida kedalam beton Richardson (2010) memberikan penjelasan mekanisme korosi yang terjadi pada lingkungan yang kaya klorida, adalah sebagai berikut:
Ion Fe positif akan bereaksi dengan ion klorida membentuk komponen besi klorida (FeCl2)
Komponen besi klorida (FeCl2) yangterlarut dalam air pori beton akan meningkatkan keasaman lingkungan lubang korosi karena akan menurunkan nilai pH beton, dan ini akan mengakibatkan oksidasi lebih jauh darI besi tulangan.
Klorida bebas yang di regenerasi dalam proses ini akan meningkatkan laju korosi pada lubang sumuran.
Siklus Retak-Korosi-Retak pada Beton di Lingkungan Laut
Masa/Umur Layan (Service Life)
Definisi : perioda saat struktur dapat memenuhi fungsi strukturalnya
Kebutuhan untuk memprediksi umur layan yang akurat didasarkan pada:
1. Struktur beton bertulang di lingkungan laut umumnya hanya memiliki umur layan setengah kali dari umur layan prediksinya
2. Biaya rehabilitasi struktur beton bertulang akibat kerusakan korosi amat tinggi
Prediksi dari proses penetrasi ion klorida kedalam beton
faktor utamanya :
1. Koefisien difusi ion klorida
2. Jumlah konsentrasi klorida kritis pada permukaan tulangan.
Mekanisme kerusakan struktur beton yang diakibatkan oleh korosi baja tulangan (Tuutti, 1982)
Pemodelan Umur Layan didasarkan pada kerusakan yang disebabkan oleh korosi tulangan (Tuutti, 1982) :1. MODEL BEBAS KOROSI
Penentuan umur layan didasarkan pada ketentuan tidak boleh ada korosi
2. MODEL KERUSAKAN KOROSI YANG MASIH DITERIMA
Penentuan umur layan didasarkan pada ketentuan boleh ada korosi namun masih pada batas yang bisa
diterima
3. MODEL KERUSAKAN AKHIR
Penentuan umur layan didasarkan pada kondisi ultimate dari struktur (runtuh)
Perioda Inisiasi:
Dimulai dari saat klorida melakukan penetrasi melalui selimut beton sampai ketika konsentrasinya di permukaan tulangan mencapai nilai ambang batas tertentu (treshold value) yang menyebabkan terjadinya depasivasi tulangan
Perioda propagasi:
Dimulai ketika tulangan yang sudah mengalami depasivasi mengalami kerusakan korosi lebih jauh lagi sampai akhirnya beton mengalami retak-retak dan spalling yang mengindikasikan kerusakan korosi yang sudah parah
KONDISI :
1. Jika awal terjadinya korosi diambil sebagai kondisi batas kerusakan struktur, maka akhir
perioda inisiasi merupakan kondisi batas → umur layan dari struktur
2. Jika kondisi batas diambil pada garis kerusakan yang masih bisa di toleransi pada tahap propagasi, maka umur layan struktur adalah jumlah dari perioda inisiasi ditambah perioda propagasi sampai pada batas kerusakan yang tidak bisa diterima lagi
Struktur di zona laut mana yang memiliki resiko korosi paling besar ?
jawabannya adalah struktur yang berada di zona terpercik atau splash zone . Karena ketika korosi terjadi pertama kali maka penyebarannya akan berlangsung sangat cepat dikarenakan pada zona ini tersedia sangat banyak air dan oksigen.
Prediksi umur layan >> prediksi perioda inisiasi pada tulangan beton >> prediksi laju
penetrasi ion klorida kedalam beton sampai konsentrasinya pada permukaan tulangan mencapai nilai ambang batas.
Mekanisme penetrasi klorida melalui selimut beton :
1. Difusi (pada zona terendam)
2. Gaya Kapiler (zona pasang surut dan zona splash)
3. Permeasi dan Difusi (zona pasang surut dan zona splash)
Sampai saat ini, mekanisme tranport yang paling sering digunakan untuk estimasi penetrasi klorida kedalam tulangan beton adalah mekanisme difusi.
Model yang paling sering digunakan untuk mekanisme difusi klorida adalah model yang diturunkan dari Hukum Fick kedua. Prediksi umur layan berdasarkan Hukum Fick kedua melibatkan perhitungan dari koefisien difusi klorida. Koefisien difusi klorida merupakan parameter kunci yang digunakan untuk mengukur laju penetrasi klorida kedalam beton melalui proses difusi.
Hukum Kedua Fick
C = C(x,t) adalah konsentrasi klorida pada
jarak x dari permukaan, pada waktu t
Dc = koefisien difusi (m2/detik).
Profil Klorida
uPersamaan difusi Fick pada zona terendam dan zona pasang surut
dengan catatan nilai konsentrasi ion klorida dianggap konstan
Cs = Konsentrasi klorida di permukaan
D = Koefisien difusi
x = jarak kedalaman dari permukaan yang terekspos
Persamaan DIfusi Fick untuk zona splash
A = nilai laju pelekatan ion klorida pada permukaan beton
keterangan : untuk zona splash, bisa menggunakan persamaan untuk zona terndam namun dengan nilai koefisien difusi (D) yang telah dimodifikasi
ASUMSI-ASUMSI UNTUK PERSAMAAN DIFUSI FICK
1. Proses difusinya dianggap non-steady state.
2.Ion klorida berdifusi hanya ke satu arah atau proses difusinya adalah satu dimensi.
3. Koefisien difusi dan konsentrasi klorida di permukaan beton tidak berubah dengan waktu
4. Koefisien difusinya tidak berubah dengan perubahan kedalaman selimut beton
5. Koefisien difusinya tidak berubah dengan perubahan konsentrasi klorida di dalam beton
Koefisien Difusi (Dc)
- bergantung pada : umur beton, W?C ratio, jumlah dan divusifitas agregat, kelembapan relatif, temperatur dan mikro struktur dari pasta semen dan agregat, dan curing
- merupakan fungsi dari lamanya exposur (t), jarak dari permukaan yang terekspos (x) dan konsentrasi ion klorida di dalam beton
- bergantung pada waktu dibanding dengan jarak atau konsentrasi
- menurun dengan waktu
- meningkat dengan meningkatnya W/C ratio
adalah konsentrasi klorida kritis yang diperlukan untuk berlangsungnya proses korosi.
parameter yang memengaruhi nilai ambang konsentrasi ion klorida :
1. kualitas beton
2. kondisi lingkungan
3. pembebanan
Sumber Klorida : hanya klorida bebas yang dapat menyebabkan korosi.
1. pada saat proses pencampuran menggunakan : air yang terkontaminasi, akselerator yang mengandung klorida, agregat yang sudah terkontaminasi dengan klorida
2. pada saat beton sudah mengeras mekanismenya melalui difusi
3. ion klorida yang terkandung pada air pori
4. terikat secara kimiawi dengan produk hidrasi semen
5. terserap secara fisik kedalam gel semen \
6. klorida bebas
Konsentrasi Klorida Permukaan (Cs)
faktor yang m,emengaruhi :
1. lokasi struktur, seberapa dekat struktur tersebut ke sumber klorida
2. kondisi lingkungan, seperti cuaca
3. material beton
Tidak ada komentar:
Posting Komentar