pendekatan numerik perilaku penetrasi · pdf filemenggunakan metode pendekatan numerik beda...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENDEKATAN NUMERIK PERILAKU PENETRASI KLORIDA TAHAP

INISIASI PADA BETON JENIS HIGH VOLUME FLY ASH-SELF

COMPACTING CONCRETE(HVFA-SCC)

Numerical Approach of Chloride Ion Penetration at Initiation Phase of Corrosion into High

Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete(HVFA-SCC)

SKRIPSI

Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

SEPTINA TRI NURROHMAH

I 0112132

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016


commit to user


commit to user

iv

MOTTO

Maka sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya beserta

kesulitan itu ada kemudahan. (Al Insyiraah 5-6)

Bila kamu tak tahan lelahnya belajar, maka kamu akan menanggung perihnya

kebodohan. (Imam Syafii)

Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari

betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah.

(Thomas Alfa Edison)

PERSEMBAHAN

Saya persembahkan karya ini untuk:

Orang tua tercinta, keluargaku, keluarga teknik sipil dan almamater tercinta.

Terima kasih kepada:

Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas segala nikmat yang

diberikan untuk penulis.

Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan di saat apapun dengan segala cara

terbaiknya yang semakin membuat pipi tembem.

Bapak tersayang yang selalu mendukung dan tidak mengungkit kapan anaknya

sidang.

Kedua kakak tercinta yang selalu memberikan dukungan agar tidak larut dalam

kesetresan dalam menyelesaikan skripsi ini.

Dua keponakan tersayang naysa dan yaya yang selalu punya cara untuk

menggangu dan melupakan kerumitan mengerjakan skripsi.

Kakak ipar terbaik yang sabar dikelilingi 3 wanita galak dan telah memperlancar

finishing skripsi ini.

Sahabat-sahabat dari semester cupu sampai mengenal gincu yang satu persatu

mulai mendahului sidang,


commit to user

v

Desi Candra Kurniawati sahabat paling perhatian, selalu peka di saat apapun dan

kapanpun, sahabat terbaik di saat tugas kuliah susah dipecahkan,

Martina Indah Kristyanti sahabat paling aneh yang selalu mengerti di saat butuh

hiburan dan kegilaan,

Laras Ari Indriyanto sahabat paling kecil berbadan besar yang selalu alay dan

nggak mutu yang selalu memberi informasi gosip terbaru,

Hevina Muhanifah sahabat paling berpikiran positif yang susah diajak gosipin

orang, partner debat hal gak mutu,

Adinda Amalia sahabat yang ninggalin sipil dan lebih milih stan yang selalu galau

kapanpun dan dimanapun, partner yang sama anehnya dengan penulis.

Fika Giri sahabat yang mewarnai masa-masa kuliah dengan penuh kealayan hingga

membuat malu untuk menengok masa lalu.

Tanty Rahayu, Fitria Fauzi, Emilia Arizka dan Agus Trisyanto sahabat berbagi

cerita drama korea.

Anisa Rizki dan Aldilla A sahabat lembur dan ribetnya validasi pra proposal.

Teman kelompok paling berkesan, kelompok BPPM tanya, yuda, yoyok, ricky, loh

mah yang setelah 3 tahun akhirnya acc juga.

Keluarga teknik sipil 2012 atas segala bantuan selama menjalani kuliah, terima

kasih untuk segalanya.

Keluarga KKN Begajah Muna, Ega, Kyu, Afrida, Mbak Indah, Mas Iyong, Said,

Abi, Edo, terima kasih 45 hari yang berkesan.

Tidak lupa juga sahabat masa puth abu-abu shinta, gesti, maharani dan yunita yang

kumpulnya sering wacana, see you on top guys.

Sahabat smp-sma-kos sma mumsika, viga, mbak andri yang mulai dirindukan

keberadaannya.

Pembimbing atas segala bantuan dan ilmu yang diberikan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

Seluruh dosen dan staf prodi teknik sipil yang telah membantu dan memberikan

banyak pelajaran berarti.

Terima kasih khususnya untuk Google, Sciencedirect, Researchgate, Academia,

Scribd, Digilib UNS atas semua contoh skripsi dan jurnal-jurnalnya.


commit to user

vi

ABSTRAK

Septina Tri Nurrohmah, 2016. Pendekatan Numerik Penetrasi Ion Klorida Tahap Inisiasi Korosi pada Beton Jenis High Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete. Tugas Akhir. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pembangunan infrastruktur yang berada pada wilayah perairan terdapat banyak faktor yang harus diperhatikan, salah satunya bahaya korosi yang mudah terjadi pada daerah tersebut. Umur layan (Service life) struktur merupakan jangka waktu yang mampu dipertahankan oleh struktur tersebut baik dari segi fungsi maupun kemampuannya dalam memenuhi layanan. Pentingnya memperhitungkan lamanya umur layan ini disebabkan banyaknya struktur yang tidak mampu mempertahankan durabilitasnya seperti yang direncanakan apalagi pada struktur disekitar laut yang sangat rentan terhadap korosi.

Penelitian dilakukan dengan menggunakan Hukum Ficks kedua dan menggunakan metode pendekatan numerik beda hingga (finite difference method). Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai parameter yang mempengaruhi penetrasi klorida ke dalam beton pada tahap inisiasi korosi, yaitu koefisien difusi (D), konsentrasi klorida di permukaan beton (Cs) dan pengaruh waktu terhadap umur layan tahap inisiasi. Pendekatan numerik dilakukan dengan program MATLAB R2012b.

Berdasarkan teori, semakin besar nilai D, Cs dan waktu akan mengakibatkan semakin besar konsentrasi klorida di dalam beton. Hasil pendekatan numerik menunjukkan hasil yang sesuai dengan teori tersebut. Hasil pendekatan numerik juga dibandingkan dengan solusi eksak dari hasil percobaan dan menunjukkan perbedaan yang tidak terlalu signifikan. Umur layan tahap inisiasi korosi didapat pada saat konsentrasi klorida di dalam beton telah mencapai konsentrasi klorida kritis (Ccr).

Kata kunci : difusi klorida, koefisien difusi, konsentrasi klorida permukaan,

umur layan.


commit to user

vii

ABSTRACT

Septina Tri Nurrohmah, 2016. Numerical Approach of Chloride Ion Penetration at Initiation Phase of Corrosion into High Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete. Final Project. Departement of Civil Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta.

Construction of infrastructure in marine environment has many factors that must be considered, which is serviceability of the structures. Corrosion becomes one of the enviromental hazards toward serviceability of structures. Service life is a time periode of structures that can be maintained both of functionally and the ability to fulfill its services. The importance of taking care the service life due to many structures are not be able to maintain its durability as planned, especially for the structures in marine environment that highly susceptible to corrosion.

Research done by using Second Fick’s Law and using numerical approximation finite difference method. In this final project will be discussed about parameters that influencing the chloride penetration at initiation period into concrete, the diffusion coefficients (D), the surface chloride concentration (Cs) and the effect of time towards service life at initiation period. Numerical approximation in this project using MATLAB R2012b.

In theory, the greater value of D, Cs and time will lead to greater chloride concentration in concrete. The result of the numerical approximation fit with that theory. The numerical approximation’s result was compared with the solutions from the research and showed that the difference was not significant. Service life at initiation phase obtained when the concentration of chloride in concrete reach the critical chloride concentration.

Keywords : chloride diffusion, diffusion coefficient, surface chloride

concentration, service life.


commit to user

viii

PENGANTAR

Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga

penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi skripsi ini dengan baik.

Skripsi skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

kesarjanaan S-1 di Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka

banyak kendala yang sulit untuk dipecahkan hingga terselesaikannya penyusunan

laporan skripsi skripsi ini. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan

terimakasih kepada:

1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

beserta staf.

2. Segenap pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Yang terhormat Wibowo, S.T, D.E.A selaku dosen pembimbing I.

4. Yang terhormat Ir. Sunarmasto, M.T selaku dosen pembimbing II.

5. Rekan-rekan yang telah membantu pelaksanaan skripsi skripsi ini.

6. Rekan-rekan angkatan 2012.

Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi skripsi ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu penyusun mengharap saran dan kritik yang membangun dari

pembaca demi kesempurnaan laporan skripsi skripsi yang akan datang. Akhir kata

semoga laporan skripsi skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak

pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya.

Surakarta, September 2016

Penyusun


commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... iv

ABSTRAK .......................................................................................................... vi

PENGANTAR ................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................. 3

1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................. 3

1.4. Manfaat penelitian ................................................................................ 4

1.5. Batasan Masalah ................................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .......................... 5

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................... 5

2.2. Landasan Teori...................................................................................... 6

2.2.1. Degradasi Beton Akibat Korosi Baja Tulangan .................................... 6

2.2.2. Mekanisme Korosi Akibat Penetrasi Ion Klorida ................................. 8

2.2.3. High Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ......... 10

2.2.4. Penetrasi Klorida Tahap Inisiasi Korosi ............................................... 12

2.2.5. Pendekatan Numerik Menggunakan Metode Beda Hingga .................. 14

2.2.6. Parameter Tahap Inisiasi Korosi ........................................................... 19

2.2.7. Pemrograman Menggunakan MATLAB R2012b ................................. 20


commit to user

x

BAB 3 METODE PENELITIAN...................................................................... 20

3.1. Tinjauan Umum .................................................................................... 20

3.2. Sistematika Penelitian ......................................................................... 20

3.2.1. Studi Literatur ....................................................................................... 20

3.2.2. Pengumpulan Data ................................................................................ 21

3.2.3 Pendekatan Numerik Penetrasi Ion Klorida pada

Beton Jenis HVFA-SCC ....................................................................... 21

3.2.4 Running Program .................................................................................. 21

3.2.5 Analisa .................................................................................................. 22

3.2.6 Kesimpulan ........................................................................................... 22

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ...................................................... 24

4.1. Pendekatan Numerik dengan Finite Difference Method ....................... 24

4.2. Perbandingan konsentrasi klorida hasil hitungan numerik dengan

hasil percobaan laboratorium .............................................................. 25

4.2.1. Perbandingan prediksi konsentrasi klorida dalam beton High

Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) .................. 27

4.2.2. Perubahan konsentrasi klorida permukaan terhadap konsentrasi

klorida ................................................................................................... 29

4.2.3. Perubahan waktu terhadap konsentrasi klorida..................................... 30

4.3. Analisis usia layan beton tahap inisiasi ................................................ 33

4.3.1. Analisis nilai koefisien difusi terhadap usia layan beton

HVFA-SCC tahap inisiasi ..................................................................... 33

4.3.2. Analisis nilai konsentrasi klorida permukaan terhadap usia layan beton


4.3.3. Analisis perubahan suhu terhadap usia layan beton


4.3.4. Analisis perubahan waktu terhadap usia layan beton



commit to user

xi

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 37

5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 37

5.2. Saran ......................................................................................... 38

PENUTUP ........................................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 40


commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Nilai koefisien difusi hasil laboratorium ............................. 26

Tabel 4.2. Nilai Cs hasil laboratorium ................................................. 26


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Proses Korosi Baja Tulangan .............................................. 9

Gambar 2.2. Skema Proses Elektrokimia Saat Korosi Baja Tulangan ..... 9

Gambar 2.3. Retak Akibat Korosi Tulangan ............................................ 10

Gambar 2.4. Sketsa Tahapan proses Korosi ............................................ 13

Gambar 2.5. Tampilan Antar Muka Matlab R2012b ............................... 21

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ........................................................ 26

Gambar 4.1. .... Ilustrasi metode FTCS ...................................................... 25

Gambar 4.2. Grafik regresi pengaruh penambahan fly ash terhadap D… 26

Gambar 4.3. Prediksi konsentrasi klorida pada beton HVFA-SCC

hasil penelitian laboratorium ............................................... 27

Gambar 4.4. Prediksi konsentrasi klorida pada beton HVFA-SCC

hasil pendekatan numerik .................................................... 27

Gambar 4.5. Hasil pendekatan numerik penetrasi klorida pada beton

HVFA-SCC (Fly Ash 65%) ................................................. 28

Gambar 4.6. Prediksi klorida profil pada beton HVFA-SCC

tiap kedalaman dengan variasi kadar fly ash ....................... 29

Gambar 4.7. Prediksi konsentrasi klorida dengan perubahan waktu

pada tiap variasi kadar fly ash ............................................. 32

Gambar 4.8. Pendekatan numerik penetrasi klorida pada beton

HVFA-SCC dengan variasi nilai koefisien difusi ................ 33


HVFA-SCC dengan variasi konsentrasi klorida

di permukaan beton ............................................................. 34


HVFA-SCC dengan variasi suhu ......................................... 35

Gambar 4.11. Hasil pendekatan numerik penetrasi klorida pada beton

HVFA-SCC ......................................................................... 35


commit to user

xiv

DAFTAR NOTASI

C0 = Konsentrasi klorida awal dalam beton

Cs = Konsentrasi klorida di permukaan beton

C(x,t) = Konsentrasi klorida pada kedalaman x dan waktu t

Ccr = Konsentrasi klorida kritis

D = Koefisien difusi

Di = Koefisien difusi referensi

Dref = Koefisien difusi referensi

Dt = Koefisien difusi pada waktu t

erf = Fungsi error

FA = Fly ash

k = Konstanta

n = Faktor waktu

m = Faktor umur beton

t = Waktu

tref = Waktu referensi

w/c = Water-cement ratio

x = Kedalaman dari permukaan beton sampai tulangan


commit to user

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Tampilan Program

Lampiran B Listing Program

Lampiran C Listing Program dengan Variasi Waktu

pendekatan numerik perilaku penetrasi · pdf filemenggunakan metode pendekatan numerik beda...

Documents