Korosi pada Beton Bertulang

Korosi pada Beton Bertulang

Baja tulangan di dalam beton 

Baja tulangan di dalam beton berada dalam lingkungan bersifat basa kuat dengan nilai ± pH  12,5. Keadaan ini disebabkan karena beton mengandung 20 – 30 persen Kalsium Dihidrosida (Ca(OH)2), sebagian berupa larutan jenuh Ca(OH)2 di dalam beton, sebagian mengendap berupa kristal Ca(OH)2 di dalam beton. Lingkungan basa kuat ini memberikan perlindungan terhadap baja tulangan di dalam beton dari serangan korosi karena baja tulangan di dalam lingkungan basa kuat menjadi pasif.  

Korosi baja tulangan 

Korosi baja tulangan adalah reaksi kimia atau elektro kimia antara baja tulangan dengan lingkungannya.  Secara umum reaksi tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :  

Reaksi Anodik :  

Fe → Fe⁺⁺ + 2e^-  

H2O → H+ + OH^-

Fe⁺⁺ + OH^- → Fe(OH)₂ 

4Fe(OH)₂  +  O₂   +   H₂O →  4 Fe(OH)₃ [karat]          

Reaksi Katodik :

2H⁺ + 2e^- → 2H → H₂ (asam)

2H  + ½ O₂ → H₂O

½ O₂ + H₂ + 2e^- → 2(OH^)-

Baja tulangan yang terkorosi, volume karatnya lebih besar  3 kali dari volume bahan asalnya sehingga mengakibatkan keretakan pada beton. Hal ini merupakan awal dari kerusakan beton yang akhirnya menuju ke kerusakan yang lebih parah sehingga secara keseluruhan memperpendek usia pakai konstruksi yang bersangkutan.  Baja tulangan di dalam beton terkorosi apabila keadaan pasif hilang yaitu pH lingkungan pada bidang kontak baja-beton turun sampai < 9,5. Kondisi  dimana proses korosi baja tulangan di dalam beton dapat berlangsung sebagai berikut :

a. Karbonasi 

Karbonasi yaitu peristiwa terbentuknya CaCO3 sebagai akibat reaksi antara Ca(OH)2 dengan gas atau senyawa terlarut yang bersifat asam.  Proses karbonisasi berlangsung menurut reaksi sebagai berikut :

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + N₂CO₃ → CaCO₃ + 2H₂O

Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃) → 2CaCO₃+ H₂O

Ca(OH)₂ + 2NaHCO₃ → CaCO₃+ Na₂CO₃+ H₂O

Reaksi tersebut masih dapat berlanjut sebagai berikut :

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Proses karbonasi ini berlangsung dari permukaan beton ke bagian dalam beton yang akhirnya mencapai bidang kontak baja beton. Apabila proses karbonasi telah mencapai bidang kontak baja-beton, pH lingkungan pada bidang kontak baja-beton turun sampai < 9,5. Hal ini mengakibatkan keadaan pasif baja tulangan hilang dan baja tulangan akan terkorosi yang akhirnya merusak betonnya.

b. Degradasi oleh Sulfat 

Apabila larutan sulfat masuk ke dalam beton, maka akan terjadi reaksi dengan senyawa hidrasi kalsium aluminate (3CaO.Al2O3.12H2O) yang terdapat di dalam beton.  Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :

Ca(OH)2 + Na2SO4.10H2O → CaSO4.2H2O +2NaOH + H2O

3CaO.Al2O3.12H2O + 3(CaSO4.2H2O) +  12H2O → 3CaO.Al2O3.

2(CaO.Al2O3.12H2O) + 3(Na2 SO4.10H2O) → 3CaO.Al2O3.

Reaksi ini menghasilkan Kalsium Sulpo Aluminate (3CaO.Al2O3 .3CaSO4.31H2O).

Volume kristal Kalsium Sulpo Aluminate 3 kali volume kalsium aluminate (bahan asalnya) sehingga mengakibatkan beton mengalami retak halus. Hal ini merupakan jalan bagi larutan dari luar dan atau proses karbonasi mencapai bidang kontak baja-beton.

Apabila larutan dari luar dan atau proses karbonasi telah mencapai bidang kontak baja-beton, pH lingkungan pada bidang kontak bajabeton turun sampai <9,5. Hal ini mengakibatkan keadaan pasif baja tulangan hilang dan baja tulangan akan terkorosi yang akhirnya merusak beton.

c. Degradasi oleh Klorida 

Ion klorida telah terkenal sangat agresif terhadap bahan konstruksi baja. Klorida melalui reaksi hidrolisa membentuk asam. Asam yang dihasilkan menetralisir Ca(OH)2 yang terdapat di dalam beton. Apabila proses netralisir Ca(OH)2  telah mencapai bidang kontak baja-beton, pH lingkungan pada bidang kontak baja-beton turun sampai < 9,5. Hal ini mengakibatkan keadaan pasif baja tulangan hilang dan baja tulangan terkorosi yang akhirnya merusak beton.

d. Leaching 

Leaching adalah peristiwa turunnya konsentrasi senyawa teralrut di sekitar daerah kontak baja-beton akibat masuknya larutan ke dalam beton. Penurunan konsentrasi akhirnya mengakibatkan pH lingkungan pada bidang kontak baja-beton turun sampai < 9,5. Hal ini mengakibatkan keadaan pasif baja tulangan hilang dan baja tulangan akan terkorosi yang akhirnya merusak beton. 

Prinsip terjadinya lingkaran korosi, dikatakan lingkaran karena korosi akan berproses terus sampai akhirnya menghancurkan konstruksi yang bersangkutan secara skematis digambarkan  pada Gambar 1. 

Akibat yang ditimbulkan bila terjadi lingkaran korosi pada tulangan beton adalah :

a.       Tercucinya pasta semen yang telah mengeras.

b.       Melarutnya dan tercucinya senyawasenyawa yang terbentuk akibat serangan air agresip.

c.       Terbentuknya senyawa-senyawa baru, hasil reaksi kimia yang memiliki sifat sangat mengembang (expansive) hingga beton menjadi retak dan pecah.

d.       Hilangnya tegangan retakan antara beton dan tulangan akibat slip.

Yang paling berbahaya adalah air laut dan air tanah karena mengandung ion-ion sulfat. Menurut C.J. Menger dalam “Sewen Coreosion and Protective Coating”, pengaruh senyawa sulfat terhadap korosi disajikan pada tabel 1.

 

Pencegahan korosi pada Beton bertulang 

Salah satu pencegahan korosi adalah mengusahakan beton yang kompak dan rapat serta homogen. Ini berarti dituntut adanya kesesuaian antara kekentalan beton (kadar air semen) dan cara pemampatannya. Dengan parameter slump test beton, GEORGE DREUX membuat tabel hubungan yang ditabelkan   pada Tabel 2.

Menurut penelitian Tredland, beton dengan faktor air semen 0,7 – 0,9 dengan cara pemampatan getaran normal, mengalami kemungkinan korosi yang paling kecil. 

Pada prinsipnya secara global, pengendalian dan pencegahan korosi pada beton bertulang diskemakan pada Gambar 2 : (terutama  untuk jalan raya karena konstruksinya berhubungan langsung dengan air tanah).

Salah satu contoh mempertahankan kondisi pasif ialah cara inhibition atau cara proteksi katodik, yaitu membalikkan arah arus korosi, sehingga menghalangi proses korosi. Untuk Coatnya biasa digunakan prinsip-prinsip deret  volta dimana proses korosi dicegah dengan cara mempertahankan logam yang dilindungi sebagai katoda dan logam lain yang terkorosi sebagai Anoda.

Adapun cara-cara yang dapat mencegah korosi :

1.       Pemakaian bahan-bahan yang bermutu baik.

2.       Mempertebal selimut beton

3.       Menggunakan beton kedap air (secara teoritis tidak ada)

4.       Penambahan dimensi struktur

5.       Cara pemampatan beton yang tepat

6.  Perlindungan permukaan (Coatings)  Cara ini biasanya bersifat sementara, karena bila perlindungannya cacat atau rusak proses korosi akan berjalan lagi.

Sumber:

Manan, Agus Abdul. 1994. Korosi pada Beton Bertulang. Majalah Ilmiah /Populer Teknik Sipil Unhas/Reaksi.HMS FT-UH. Edisi 02 Juli 1994.

Nawy , Edward G. 1990. Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Eresco Bandung. Bandung. 

Salmon, Charles G; John E. Johnson. 1992. Struktur Baja Desain dan Perilaku.Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 

Sardjono.HS. 1991. Pondasi Tiang Pancang. Jilid 2. Sinar Wijaya. 

Wang , Chu-Kia; Charles G. Salmon. 1993. Disain Beton Bertulang. Jilid 1dan 2. Erlangga. Jakarta.