TUGAS AKHIR PENGUKURAN POTENSIAL PERMUKAAN BETON BERTULANG PADA BANGUNAN YANG TIDAK DAN TERENDAM TSUNAMI 2004 DI KOTA MEULABOH Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat-Syarat Yang Diperlukan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Universitas Teuku Umar Disusun Oleh : AGUS FERIZAL NIM : 06c10202031 JURUSAN : TEKNIK MESIN BIDANG : TEKNIK PEMBENTUKAN DAN MATERIAL TEKNIK PEMBENTUKAN DAN MATERIAL JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TEUKU UMAR TAHUN 2015
27
Embed
TUGAS AKHIR PENGUKURAN POTENSIAL PERMUKAAN BETON …repository.utu.ac.id/166/1/I-V.pdf · TUGAS AKHIR PENGUKURAN POTENSIAL PERMUKAAN BETON BERTULANG PADA BANGUNAN YANG TIDAK DAN TERENDAM
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TUGAS AKHIR
PENGUKURAN POTENSIAL PERMUKAAN BETON BERTULANG
PADA BANGUNAN YANG TIDAK DAN TERENDAM TSUNAMI
2004 DI KOTA MEULABOH
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat-Syarat
Yang Diperlukan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Universitas Teuku Umar
Disusun Oleh :
AGUS FERIZAL
NIM : 06c10202031
JURUSAN : TEKNIK MESIN
BIDANG : TEKNIK PEMBENTUKAN DAN
MATERIAL
TEKNIK PEMBENTUKAN DAN MATERIAL
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TEUKU UMAR
TAHUN 2015
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Wilayah Aceh Barat merupakan salah satu kawasan yang rawan terhadap
bencana gempa bumi. Sementara, di wilayah tersebut banyak terdapat
infrastruktur baja dan beton bertulang yang sudah berumur. Kemudian, ketika
musibah gempa dan tsunami Desember 2004, sebagian infrastruktur tersebut tidak
runtuh, namun sempat terendam air laut dalam kurun waktu tertentu. Dalam masa
rehabilitasi dan rekonstruksi banyak dari infrasruktur tersebut yang dilakukan
perbaikan dan selanjutnya digunakan kembali.
Dampak bencana gempa bumi dan tsunami Desember 2004 di kabupaten
Aceh barat dengan kondisi bangunan insfrastruktur rusak ringan sebanyak 216
rumah, rusak berat sebanyak 310 rumah, dengan total kerusakan keseluruhan
sebanyak 3.831 rumah, dimana secara umum untuk kondisi rusak ringan dan
berat, setelah diperbaiki maka bangunan tersebut digunakan kembali dengan
kondisi bangunan tersebut telah terendam tsunami.
Efek dari terendamnya sebagian bangunan beton bertulang dengan air laut adalah
tersisanya ion-ion klorida di dalam beton. Sifat porositas dari beton bertulang
menyebabkan ion-ion klorida tersebut dapat masuk hingga mencapai permukaan
baja tulangan. Pada level tertentu, intrusi ion-ion klorida dapat merusak lapisan
pasif antara beton dan baja tulangan, dan pada akhirnya akan memicu
terjadinya korosi pada baja tulangan. Ini dapat menurunkan kualitas baja dan
mempengaruhi kekuatan beton yang diperkuatnya dalam menahan beban yang
2
nantinya didukung oleh beton tersebut (Wibowo3). Akibat dari proses ini
dikhawatirkan bangunan tersebut akan runtuh secara tiba-tiba walaupun.
1.2. Rumusan Masalah
Provinsi Aceh adalah salah satu daerah yang memiliki seismisitas tinggi.
Terbukti dengan sering terjadinya gempa bumi dengan interval waktu antar
gempa yang tidak cukup lama. Hal tersebut dapat terjadi, mengingat wilayah
Aceh terletak pada pertemuan dua lempeng kerak bumi yaitu lempeng Eurasia
yang relatif diam dan lempeng Indo-Australia yang bergerak ke arah utara. Pada
pertemuan lempeng Eurasia dan Indo-Australia ini terjadi subduksi atau
penyusupan satu sama lain, yakni lempeng Eurasia menyusup di bawah lempeng
Indo-Australia (scribd 2)
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk pada beton bertulang rumah
penduduk yang terendam tsunami dan membandingkan dengan rumah yang tidak
terendam tsunami.
1.4. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari hasil penelitian ini diharapkan
data dari hasil penelitian ini dapat menjadi rujukan terhadap kondisi perumahan
kedepannya dalam hal penentuan kekuatan struktur bangunan publik yang
terendam tsunami di Aceh Barat.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Korosi
Korosi didefinisikan sebagai perusakan atau penurunan mutu suatu bahan
khusunya logam yang disebabkan oleh reaksi antara bahan tersebut dengan
lingkungan sekitarnya (Fontana5). Korosi merupakan proses awal reaksi elektro
kimia yang bersifat alamiah yang berlangsung dengan sendirinya. Oleh karena itu
korosi tidak dapat dihentikan tapi dapat diperlambat lajunya sehingga
memperlambat perusakannya.
Secara umum, mekanisme korosi terjadi dikarenakan oleh empat faktor
utama, yaitu:
1. Adanya anodik, prosesanodik yaitu proses larutnya atom-atom logam ke
dalam lingkungan membentuk ion-ion dan disertai dengan pelepasan
elektron. Anoda merupakan daerah yang melepaskan elektron-elektron
sehingga pada daerah inilah terjadi proses korosi.
MoMn+
+ ne-
(2.1)
2. Proses katodik yaitu proses perpindahan elektron-elektron dari logam ke
suatu penerima electron yang disebut katoda, yaitu daerah yang menerima
elektron-elektron dimana daerah katoda tidak mengalami proses korosi
Mn+
+ ne- oM (2.2)
Pada katoda juga dapat terjadi reaksi :
4
a. Pembentukan gas hidrogen
2H++ 2e
- -H2 (2.3)
b. Reduksi oksigen
O2+ 4H+4e
- -2H2O (2.4)
O2 + 2H2O + 4e- -4OH
- (2.5)
3. Adanya arus ion di dalam lingkungan (elektrolit)
4. Adanya arus elektron di dalam logam (hubungan listrik).
Beberapa nilai potensial bahan dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Deret Galvanik
Sumber: Fontana5
5
2. 2 Korosi pada Beton Bertulang
Baja dalam beton sebenarnya tahan terhadap korosi karena sifat alkali
dari beton (pH12-13) sehingga terbentuk lapisan pasif di permukaan baja dalam
beton. Baja akan terkorosi bila lapisan ini rusak. Proses karbonisasi (carbonation)
dan intrusion-ionklorida dan gas CO2 kedalam beton merupakan faktor penyebab
rusaknya lapisan tersebut yang berlanjut dengan terkorosinya baja di dalam beton
(Widyanto 6).
Baja tulangan yang terkorosi, volume karatnya lebih besar 3 kali dari
volume bahan aslinya sehingga mengakibatkan keretakan pada beton. Kondisi ini
disebabkan apabila keadaan pasif beton hilang yaitu pH turun sampai <9,5.
Penambahan volume ini mengakibatkan tegangan tarik pada beton di daerah
tulangan. Setelah tegangan tarik terlampaui maka akan terjadi keretakan pada
beton. Timbulnya keretakan ini akan mengakibatkan percepatan kerusakan
(spalling) pada struktur beton bertulang karena tulangan baja tidak lagi
terlindungi oleh beton.
Apabila beton bertulang terekpos air laut, maka ion klorida secara
perlahan- lahan akan masuk kedalam beton. Ion klorida ini akan masuk melalui
pori-pori beton dan akan sampai pada tulangan, dan pada saat ion klorida ini telah
mencapai konsentrasi yang cukup tinggi untuk menghancurkan lapisan pelindung
pada baja tulangan, korosi pada tulangan akan mulai terjadi (digilib7).
6
2.3 Mekanisme Korosi Baja Tulangan Dalam Beton
Menurut Broomfield 8, dua faktor yang signifikan sebagai penyebab
korosi baja tulangan dalam beton adalah penetrasi oleh ion klorida dan proses
karbonasi oleh karbon dioksida. selain dua faktor penyebab korosi, terdapat juga
beberapa faktor yang berpengaruh terhadap korosi, tetapi lebih cendrung untuk
mempengaruhi laju korosi. faktor-faktor tersebut antara lain factor yang
berhubungan dengan beton, faktor yang berhubungan dengan retakan beton,
faktor yang berhubungan dengan tulangan beton dan faktor yang berhubungan
dengan lingkungan sekitar beton.
Proses korosi pada tulangan baja dalam beton diawali dengan penetrasi
oleh ion atau zat-zat yang bersifat korosif, yang menyebabkan penurunan pH
dan berakibat rusaknya lapisan pasif. Selanjutnya akan terjadi pembentukan
daerah anoda dan katoda pada permukaan tulangan baja. Pada daerahan katoda
akan terjadi reaksi oksidasi tulangan baja. Ion dari anoda pada tulangan baja akan
disuplai melalui air dalam pori beton ke katoda yang dikenal sebagai reaksi
anodik :
Fe oFe2+
+ 2e-
(2.6)
Dua elektron yang disuplai oleh anoda harus dikonsumsi oleh daerah
permukaan tulangan baja. Daerah yang terkonsumsi tersebut disebut daerah
katoda. Reaksi pada katoda adalah :
2e-+H2O+
1/2O2
o2OH-
(2.7)
7
Dengan bantuan air dan oksigen pada elektrolit terjadi pengkonsumsian
elektron dan menghasilkan ion hydroksil pada anoda. Reaksi pada anoda dan
katoda adalah suatu langkah awal guna terciptanya korosi pada tulangan baja
dalam beton. pada saat ini kita tidak melihat terbentuknya karat. Perlu beberapa
tahapan reaksi lagi untuk menghasilkan karat dan dapat terjadi dengan berbagai
cara.
Secara umum pembentukan karat pada tulangan baja setelah lapisan
pasif pecah atau rusak adalah:
Fe2+
+ 2OH- oFe(OH)2 (2.8)
4Fe (OH)2+O2+ 2H2Oo4Fe (OH)3 (2.9)
2Fe (OH)3oFe2O3 +H2O +2H2O (2.10)
2.3.1 Perusakan Lapisan Pasif
Rusaknya lapisan pasif akan menyebabkan korosi pada tulangan
baja dalam beton. Perusakan lapisan pasif berarti hilangnya kepasifan
tulangan baja dalam beton dan lapisan ini tidak selamanya dapat dijaga.
Ada dua faktor yang sangat signifikan yang menyebabkan perusakan
lapisan pasif, yaitu penetrasi oleh ion klorida dan proses karbonasi oleh
karbon dioksida.
8
A. Perusakan lapisan pasif karena penetrasi oleh ion klorida
Proses ini diawali dengan berdifusinya ion Cl-
yang ada dialam dari
berbagai lingkungan kedalam beton. Keberadaan ion Cl-
dalam beton dapat
disebabkan oleh penggunaan air yang asin, agregat yang terkontaminasi dan
dapat juga karena difusi dari luar, seperti air laut dan bahan kimia.
Kehadiran ion Cl-
membuat ikatan kimia pada lapisan pasif lepas dan
bereaksi dengan Cl-
membentuk klorida komplek. Hal ini menyebabkan pH
dalam beton menurun dari keadaan normal (pH12,5), menjadi 11 atau
dibawahnya. Pada proses ini ion klorida tidak terkonsumsi, melainkan hanya
menjadi katalis, yang membantu merusak lapisan pasif.
Reaksi kimia yang berlangsung adalah :
2Cl-+Fe2O3 oFeCl2 +FeO3 (2.11)
FeCl2 oFe2+
+ 2Cl- + 2e (2.12)
B. Perusakan lapisan pasif karena proses karbonasi oleh CO2
Proses karbonasi dapat berlangsung pada bangunan tua, struktur yang
dibangun dengan kurang baik dan struktur yang dibangun dengan
menggunakan batu-batuan dalam betonnya. Perusakan lapisan pasif oleh CO2
melalui proses karbonasi terjadi dengan pengaruh siklus kering dan basah.
Pada saat CO2 menempel pada permukaan beton, dengan bantuan titik air CO2
akan berdifusi kedalam sehingga mencapai permukaan tulangan baja
(Broomfield6).
9
Selama proses difusi berlangsung CO2 akan bereaksi dengan air,guna
membentuk asam karbonat (H2CO3). asam inilah yang nantinya akan bereaksi
dengan lapisan pasif, yang berupa kalsium hidroksid (Ca(OH)2) dan
menghasilkan kalsium karbonat (CaCO3). Proses ini menurunkan pH secara
drastis sampai pada tingkat dimana tulangan baja akan terkorosi. Biasanya
dengan proses karbonasi pHuturun dari kondisi normal 12,5 sampai ke 8,5
Gambar 2.1 Mekanisme Korosi Baja Tulangan
Sumber: testconsult
2.4. Kerugian Akibat Korosi pada StrukturBaja Bertulang
Sebahagian besar infrastruktur sangat rentan terhadap korosi seperti
gedung, jembatan, terowongan, dan lain-lain. Karena bahan yang digunakan
cukup banyak adalah logam sebagai bahan kontruksi, korosi merupakan
penyebab utama kegagalan dini pada banyak peralatan infrastruktur akibat berada
pada lingkunganyang korosif (Broomfield8).
Setiap negara pertahunnya memiliki angka kerugian yang disebabkan oleh
infrastruktur yang terkorosi. Korosi disuatu negara bisa mencapai 3 sampai 5
persen dari gross domestic product (GDP). Di AS, biaya tahunan akibat korosi
diperkirakan sebesar 70 miliar dollar AS pada tahun 1980-an dan menjadi 170
10
Miliar dollar AS pada tahun 2000-an. Dan untuk indonesia sendiri belum ada
perhitungan yang akurat mengenai berapa biaya korosi pertahun, tetapi sudah
dipahami bahwa kerugian akibat korosi sangat besar namun kesadaran mengenai
penanggulangan korosidi Indonesia masih tergolong rendah (Imam 10
).
Pada gambar 2.2 menunjukkan kolam atlantis luncur spiral di taman impian
jaya ancol yang ambruk akibat terjadi korosi pada beton bertulang. Ini
disebabkan karena tingginya kadar garam yang ada disekitar lokasi sehingga
mengakibatkan bangunan rapuh dan roboh. Selain itu, selimut betonnya juga
terlihat sangat tipis sehingga bangunan tidak mampu bertahan lama.
Gambar 2.2 Kanal Luncur Wahana Permainan Atlantis Yang Ambruk
Sumber: Metropolitan
2.5. Half-Cell Potential Mapping
Teknik Half-Cell Potential Mapping adalah suatu metode tidak merusak,
banyak digunakan untuk mendeteksi korosi baja tulangan dalam beton. dalam
penggunaanya teknik ini memanfaatkan informasi berupa nilai potensial. Titik
nilai potensial yang terukur pada permukaan struktur beton dianggap mewakili
nilai sebenarnya pada permukaan tulangan baja. Data ini nantinya akan dianalisa,
11
sehingga dapat ditentukan lokasi terjadinya korosi pada suatu struktur beton
bertulang. ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai pengukuran tersebut
diantaranya adalah ketebalan selimut beton dan kondisi struktur beton. Dengan
teknik ini dapat diprediksikan lokasi korosi, tetapi tidak dapat digunakan untuk
mengukur laju korosi.
ASTM C867 adalah standar yang digunakan untuk pengukuran halfcell
potential mapping dan salah satu cara untuk pengaplikasian halfcell potential di
lapangan. Tabel berikut ini menunjukkan criteria potensial pada permukaan
tulangan baja yang diukur dengan menggunakan teknik half-cell potential
mapping untuk beberapa standar half-cell yang menunjukkan kondisi korosi baja
tulangan.
Tabel 2.2 ASTM kriteria korosi tulangan baja untuk beberapa standar half-cell
Sumber : (Broomfield)
No
Cu/CuSO4
Ag/AgCl Standar
Hidrogen
Calomel
Kondisi korosi
1
>-200 mV
>-106 mV
>+116 mV
>-126 mV
Rendah (10%
resiko korosi)
2
-200to-350
m
V
-106to-256 mV
+116 to-34
mV
-126to-276
mV
Resiko korosi
Menengah
3
<-350 mV
<-256 mV
<-34 mV
<-276 mV
Tinggi (<90%
resiko korosi)
4
<-500 mV
<-406 mV
<-184 mV
<-426 mV
Tingkat korosi
sangat tinggi
12
BAB III
METODEPENELITIAN
3.1Tempat dan Waktu Penelitian.
Peninjauan lokasi penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2014 untuk
memastikan kondisi banggunan dapat untuk dilakukan penelitian, pengukuranan
potensial permukaan beton bulan Agustus 2014, lokasi penelitian dilaksanakan.
Gampong Ujong Kalak dan Suak Ribee
Gambar 3.1 Menunjukkan Peta Lokasi Penelitiaan
Sumber : Google Earth 15
Gambar 3.1 menunjukkan daerah dimana bangunan mushola dan rumah yang
dilakukan penelitian. Gambar berikut ini menunjukkan bangunan mushola dan
rumah yang menjadi objek penelitian.
13
Gambar 3.2.Bangunan tidak terendam tsunami sebagai objek penelitian I
Gambar 3.2 adalah mushola yang berada di Kecamatan Johan Pahlawan.
Bangunan ini dibangun pada tanggal 1 Maret 2006, Bangunan ini terletak
sekitar150 m dari bibir pantai.
Gambar 3.2.Skema Denah Bangunan Objek Penelitian I
Sumber: Penelitian
Kolom 1
T
S
B
U
14
Gambar 3.2 menunjukkan skema denah mushola di ujong kalak. Tanda panah
menunjukkan kolom-kolom yang dilakukan\pengukuran nilai potensial. pada
kolom1berada disamping kiri belakang yang mengarah kelaut.
Salah satu rumah penduduk yang terendam air laut tsunami di Gampong
Suak ribee adalah seperti yang ditunjukkan oleh gambar4.6. Pada saat tsunami,
rumah penduduk tersebut terendam air laut secara menyeluruh. Hal ini
menjadikan rumah tersebut sangat rentan terhadap serangan korosi.
Gambar 3.3 Objek II :Bangunan Yang Terendam Tsunami
Sumber: Penelitian
Gambar 3.3 adalah rumah penduduk yang berada di Gampong Suak Ribee yang
terendam air laut. Ketika tsunami, rumah ini terendam dengan ketinggian ± 4 m.
rumah ini terletak sekitar 300 m dari bibir pantai.
15
Gambar 3.4.Skema Denah Bangunan Ojek Penelitian
Sumber: Penelitian
Gambar 3.4 menunjukkan skema denah rumah di suak ribe. Tanda panah
menunjukkan kolom-kolom yang dilakukan pengukuran nilai potensial. Kolom I
berada di samping kiri belakang yang mengarah kelaut
3.2 Peralatan Penelitian Profometer 5+
Alat ukur selimut beton Profometer 5+ merupakan perangkat yang canggih untuk
mencari lokasi tulangan dengan tanpa merusak serta untuk mengukur selimut
beton dan diameter tulangan, yang menggunakan prinsip arus eddy dengan
induksipulsa sebagai metode pengukurannya. Disamping untuk mendeteksi
diameter tulangan secara akurat sampai tingkat millimeter dengan hanya satu
prosedur pengukuran, alat ukur selimut Profometer 5+ bisa mengirimkan data
yang terukur kesebuah PC (Proseq 13).
Kolom I
16
Gambar 3.12 Profometer5+
Spesifikasi
Memori : Memori semi permanen untuk 40.000 nilai hasil pengukuran
(alat ukur selimut Model SCANLOG 160.000) dan 60
objek secara berturut-turut.
Tampilan : LCD dilengkapi lampu latar, 128 x 128 piksel
Koneksi interface : RS 232 atau dengan adaptor untuk Port USB pada PC
Software : Pro Vista untuk pengunduhan data dan evaluasi pada PC
Baterai : Enam buah baterai 1,5 V untuk pengoperasian selama 45
jam; 30 jam dengan kondisi lampu latar menyala.
b. Digital HalfCell
Teknikhalf-cell potential mapping adalah suatu metode tidak merusak dan
banyak digunakan untuk mengukur nilai potensial korosi baja tulangan dalam
beton. Dalam penggunaanya teknik ini memanfaatkan informasi berupa nilai
potensial. Titik nilai potensial yang terukur dianggap mewakili nilai sebenarnya
17
pada permukaan tulangan baja yang terukur pada permukaan struktur beton
bertulang.Infomasi ini nantinya akan dianalisa, sehingga dapat ditentukan lokasi
terjadinya korosi pada suatu struktur beton bertulang.