pengaruh penggunaan fly ash dan mikro silika terhadap korosifitas beton jembabtan

Page of 8

PENGARUH PENGGUNAAN FLY ASH DAN MIKRO SILIKA TERHADAP KOROSIFITAS BETON JEMBABTAN

Lien Suharlinaha

Madi Hermadib

a Perekayasa di Pusat Penelitian dan Pengembangan Prasarana Transportasi

b Peneliti di Pusat Penelitian dan Pengembangan Prasarana Transportasi

I. Pendahuluan Indonesia yang berada di daerah yang beriklim tropis, dengan curah hujan, kelembaban dan intensitas sinar matahari yang tinggi, memiliki lingkungan dengan korosifitas yang tinggi terhadap jembatan, khususnya komponen baja jembatan termasuk tulangan baja beton. Korosifitas ini akan lebih tinggi lagi dengan banyaknya daerah-daerah pantai dan daerah-daerah dengan tingkat polusi yang tinggi, baik polusi industri, kendaraan bermotor atau gunung berapi. Di bidang transportasi, fungsi jembatan sangat vital dalam menunjang kegiatan sosial dan ekonomi masyarakat. Oleh karena itu jembatan harus dijaga sedemikian rupa sehingga selama masa pelayanan terhindar dari berbagai kerusakan, termasuk kerusakan akibat lingkungan korosif. Lingkungan yang korosif dapat menyababkan terkorosinya tulangan baja pada beton jembatan sehingga menghilangkan ikatan antara tulangan baja dengan beton, mengurangi diameter atau luas permukaan tulangan, dan otomatis mengurangi kekuatan struktur jembatan. Agar beton jembatan dapat lebih tahan terhadap kerusakan akibat lingkungan yang korosif dapat digunakan mikro silika (silika fume). Dengan ukurannya yang sangat halus, yang disebut oleh para ahli sebagai “super pozzolan”, mikro silika dapat mengisi celah di dalam pasta semen dan di antara semen dan agregat. Pozzolan ini kemudian bereaksi dengan kelebihan Ca(OH)2 dan hasilnya berupa pengurangan permeabilitas beton. Secara teoritis, hal yang terjadi pada penggunaan mikro silika dalam beton semen terjadi pula pada penggunaan fly ash dalam beton semen. Fly ash, yang merupakan hasil sampingan dari pembakaran batu bara di pusat-pusat tenaga listrik, memiliki ukuran yang sangat halus pula dan komponen yang terbanyak adalah silika. Mengingat harganya jauh lebih murah dibanding mikro silika, fly ash perlu dikaji apakah dapat menggantikan peran mikro silika dalam meningkatkan ketahan beton jembatan terhadap kerusakan akibat lingkungan korosif. II. Korosi pada tulangan baja dalam beton 2.1 Proses terjadinya korosi

Korosi merupakan peristiwa elektrokimia dimana terjadi aliran elektron dari anoda ke katoda. Pada anoda dan katoda terjadi reaksi sebagai berikut:

Reaksi pada anoda : Fe Fe2+ + 2e-

Reaksi pada katoda: H2O + ½O2 + 2e- 2OH-

File://E:\BIDANG\Bidang2\Makalah-II-82.htm

1

Page of 8

Kedua reaksi tersebut membentuk Fe(OH)2 dan kemudian bereaksi lagi dengan air dan oksigen membentuk Fe(OH)3. Setelah terhidrasi, Fe(OH)3 kemudian membentuk Fe2O3 atau yang disebut karat merah. Jenis karat yang lain adalah karat hitam atau Fe3O4 yang terbentuk pada lingkungan yang kurang oksigen. 2.2 Prilaku korosi pada tulangan baja

Secara umum, tulangan baja di dalam beton tidak akan terkorosi karena terdapat lapisan pasif Fe(OH)2. Lapisan pasif ini terbentuk akibat baja berada dalam lingkungan beton yang bersifat alkali dengan pH sekitar 12,5. Sifat alkali pada beton terjadi saat semen tercampur dengan air sehingga Ca(OH)2 melepas ion-ion OH-. Ion OH- inilah yang membawa sifat alkali pada beton. Ion OH- ini pada permukaan tulangan baja akan bereaksi dan membentuk Fe(OH)2. Lapisan pasif Fe(OH)2 sebagai pelindung tulangan baja dari serangan korosi, akan rusak apabila terjadi klorinasi atau karbonisasi pada beton. Hingga mencapai kedalaman tulangan baja.. Oleh karena itu untuk mencegah hal tersebut beton harus cukup kedap. 2.3 Pengaruh korosi tulangan baja terhadap mutu beton

Terjadinya korosi pada tulangan baja dalam beton bertulang akan menyebabkan hal-hal sebagai berikut:

1) Hilangnya ikatan antara tulangan baja dengan beton

Korosi pada tulangan baja akan menyebabkan timbulnya karat pada permukaan tulangan. Karat yang bersifat rapuh menyebabkan hilangnya ikatan atau daya lekat antara tulangan baja dengan beton sehingga fungsi tulangan menjadi berkurang.

2) Berkurangnya luas tulangan

Karat yang dihasilkan berasal dari tulangan baja itu sendiri. Makin banyak karat yang dihasilkan maka makin banyak baja yang berkurang karena berubah menjadi karat. Akibatnya diameter atau luas permukaan baja berkurang dan kekuatannyapun berkurang pula.

3) Timbulnya retak pada beton.

Karat bersifat ekspansif yaitu volume karat yang terbentuk jauh lebih besar dari volume tulangan baja yang berubah menjadi karat. Akibatnya, untuk memenuhi kebutuhan volumenya, karat akan mendorong beton hingga dapat menyebabbkan retak pada selimut beton.

4) Berkurangnya kekuatan struktur beton

Secara keseluruhan, akibat terjadinya korosi pada tulangan baja akan menyebabkan kekuatan struktur beton menjadi berkurang.

2.4 Pencegahan korosi pada tulangan baja beton

Salah satu cara mencegah terjadinya korosi pada tulangan baja beton adalah dengan menambahkan mikro silika. Mikro silika atau silika fume dibuat dari silikon, ferrosilikon atau senyawa silikon


2

Page of 8

lain. Pembuatan dilakukan dalam sebuah tungku pembakar elektrik. Mikro silika mengandung silika (SiO2) 85% atau lebih dengan ukuran kira-kira 0,1 mm. Dengan ukuran tersebut, mikro silika dapat mengisi celah dalam pasta semen atau antara semen dan agregat sehingga beton menjadi lebih kedap dan tidak mudah dimasuki ion Cl- atau gas CO2 penyebab korosi tulangan. Fly ash sudah banyak digunakan pada beton semen. Di Australia fly ash dipakai sebagai bahan standar untuk campuran beton. Keuntungan dari penggunaan fly ash dalam beton adalah sebagai berikut:

1) Kelecakan kerja

Bentuk partikel fly ash yang bulat dan sangat halus mempunyai pengaruh yang menguntungkan terhadap kelecakan beton. Bentuk tersebut memungkinkan beton bergerak lebih bebas dan butir-butir yang halus memungkinkan proses pengisian dengan baik sehingga meningkatkan kualitas beton yang dihasilkan.

2) Daya tahan dan kekedapan

Pada pembuatan beton, pertama-tama harus diproduksi beton yang padat selama masa hidrasi semen. Selama masa tersebut Ca(OH)2 dan senyawa-senyawa yang mudah larut dalam air dilepas dari semen dan larut dalam air. Akibatnya terjadi rongga dan beton menjadi poros. Dengan adanya fly ash, Ca(OH)2 dan senyawa-senyawa yang mudah larut dari Si, Al dan Fe akan bereaksi dan membentuk senyawa semen yang tidak larut. Senyawa yang tidak larut inilah yang mengisi rongga-rongga dan membuat beton menjadi lebih kedap.

3) Mengurangi panas hidrasi

Reaksi kima antara fly ash dengan kapur dalam semen adalah suatu proses yang lebih lambat daripada proses hidrasi semen itu sendiri. Akibatnya panas yang ditimbulkan menjadi lebih lambat yang berpengaruh pada pengurangan tekanan pada beton dan juga mengurangi penyusutan.

Dari manfaat penggunaan fly ash dalam beton juga tampak kemungkainan fly ash dapat meingkatkan ketahanan beton terhadap serangan korosi. Meningkatnya kekedapan beton merupakan salah satu indikasi meningkatnya pula ketahanannya terhadap serangan korosi karena beton yang kedap dapat melindungi tulangan baja. Namun untuk mengetahuinya secara lebih pasti perlu dilakukan pengujian-pengujian pengaruh fly ash terhadap korosifitas beton diantaranya pengujian karbonasi, klorinasi, resistivity/daya hantar listrik, dan lainnya. III. Data dan pembahasan Percobaan di laboratorium dilakukan dengan merendam beberapa jenis benda uji kubus beton dalam larutan garam (NaCl) 10% selama 7, 28 dan 42 hari. Benda uji kubus beton tersebut menggunakan perbandingan air/semen (W/C) 0,4 dan 0,6 dan masing-masing terdiri dari beton tanpa bahan tambah (blangko), beton dengan 15% fly ash, beton dengan 25% fly ash, beton dengan 5% mikro silika dan beton dengan 15% mikro silika. Terhadap masing-masing benda uji kemudian dilakukan pengujian yang meliputi kuat tekan, absorpsi terhadap air, penetrasi klorida dan resistivity. Hasil percobaan tersebut adalah sebagai berikut.


3

Page of 8

3.1 Pengaruh Perendaman Terhadap Kuat tekan Beton Pengujian pengaruh perendaman terhadap kuat tekan benda uji beton dilakukan dengan cara membandingkan antara kuat tekan kubus beton yang direndam dalam larutan NaCl 10% dengan kubus beton yang tidak direndam. Perendaman dilakukan mulai umur satu hari hingga 42 hari. Hasil pengujian disajikan pada Gambar 1 berikut.

0100200300400500600700800

0 10 20 30 40 50

Lama Perendaman (hari)

Ku

at T

ek

an (

kg

/cm

2)

W/C=0,4

W/C=0,6

W/C=0,4(*)

W/C=0,6(*)

(*) beton tidak direndam

Gambar 1. Pengaruh Perendaman terhadap Kuat Tekan Beton Berdasarkan Gambar 1 tampak kuat tekan beton yang tidak direndam memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dari beton yang direndam. Hal ini berlaku baik untuk beton dengan W/C 0,4 maupun dengan W/C 0,6. Selain itu tampak pula bahwa beton dengan W/C 0,4 memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dari beton dengan W/C 0,6. 3.2 Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash Terhadap Kuat tekan Beton Penambahan Mikro Silika dan Fly Ash akan berpengaruh pula pada kuat tekan beton. Oleh karena itu, sebelum dikaji pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap korosifitas beton, perlu pula dikaji sampai sejauhmana mempengaruhi kuat tekan beton. Hasil percobaan ini sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3.

300350400450500550600650700

0 10 20 30 40 50


Ku

at

Te

kan

(k

g/c

m2)

Blangko

5% MikroSlilika15% MikroSilika15% FlyAsh25% FlyAsh

Gambar 2. Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap

Kuat Tekan Beton W/C 0,4


4

Page of 8

200250300350400450500550600

0 10 20 30 40 50


Ku

at T

ek

an (

kg

/cm

2)

Blangko

5% MikroSlilika15% MikroSilika15% FlyAsh25% FlyAsh

Gambar 3. Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap

Kuat Tekan Beton W/C 0,6 Sebagaimana yang tampak pada Gambar 2 dan Gambar 3, baik pada beton dengan W/C 0,4 maupun pada beton dengan W/C 0,6, penambahan Mikro Silika atau Fly Ash ternyata dapat meningkatkan nilai kuat tekan beton. Oleh karena itu penambahan Mikro Silika atau Fly Ash untuk maksud meningkatkan ketahanan beton terhadap serangan korosi diyakini tidak akan mengganggu mutu beton itu sendiri dan bahkan akan meningkatkannya. Gambar 2 dan Gambar 3 menunjukkan bahwa urutan nilai kuat tekan beton dari tinggi ke rendah yaitu beton dengan 15% Mikro Silika, beton dengan 25% Fly Ash, beton dengan 5% Mikro Silika, beton dengan 15% Fly Ash dan beton tanpa bahan tambah (blangko). Pengaruh bahan tambah Mikro Silika terhadap peningkatan nilai kuat tekan beton tampak lebih tinggi dibanding Fly Ash. Sebagai contoh, nilai kuat tekan beton dengan 5% Mikro Silika relative sama dengan nilai kuat tekan betaon dengan 15% Fly Ash, baik pada beton dengan W/C 0,4 maupun pada beton dengan W/C 0,6. 3.3 Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash Terhadap Porositas Beton Beton yang memiliki porositas yang tinggi akan mudah dimasuki ion-ion klorida dan ion-ion lainnya. Masuknya ion-ion tersebut akan membuat beton tidak lagi dapat melindungi tulangan baja di dalamnya karena nilai resistivity akan turun dengan masuknya zat elektrolit tersebut dan sekaligus zat elektrolit tersebut (klorida) akan menyerang lapisan pasif pada tulangan baja. Dengan demikian maka tulangan baja akan mengalami korosi yang secara lebih lanjut akan menyebabkan kerusakan pada beton itu sendiri. Penambahan Mikro Silika dan Fly Ash dapat menurunkan nilai porositas beton. Mikro Silika dan Fly Ash yang memiliki ukuran butiran halus akan mengisi celah pada pasta semen dan antara pasta semen dan agregat. Selain itu Mikro Silika dan Fly Ash juga dapat mengurangi jumlah kalsium hidroksida bebas yang mudah larut dalam air dengan meninggalkan celah pada beton.


5

Page of 8

Data hasil percobaan pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap porositas beton disajikan pada Gambar 4.

012345678

W/C=0,4 W/C=0,6

Pe

nye

rap

an

Air

(%

)

Blangko

5% MikroSlilika15% MikroSilika15% Fly Ash

25% Fly Ash

Gambar 4. Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap Porositas Beton

Gambar 4 menunjukkan bahwa baik Mikro Silika maupun Fly Ash dapat menurunkan porositas beton. Pengaruh Mikro Silika relative lebih besar dibanding pengaruh Fly Ash. Beton dengan bahan tambah Mikro Silika 15% memiliki nilai porositas lebih rendah dari beton dengan bahan tambah Mikro Silika 5%. Sedangkan beton dengan bahan tambah 25% Fly Ash memiliki nilai porositas lebih rendah dari beton dengan bahan tambah 15% Fly Ash. Hal ini berarti beton dengan 15% Mikro Silika lebih kedap dari beton dengan 5% Mikro silica dan beton dengan 25% Fly Ash lebih kedap dari beton dengan 15% Fly Ash. Selain itu, pada Gambar 4 juga tampak bahwa beton dengan W/C 0,4 lebih kedap dari beton dengan W/C 0,6. 3.4 Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash Terhadap Penetrasi Klorida Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap penetrasi ion klorida disajikan pada Gambar 5 dan Gambar 6.

00.10.20.30.40.50.6

0 2 4 6

Kedalaman Beton (mm)

Ka

da

r K

lori

da

(%

) Blangko

5% MikroSlilika

15%MikroSilika15% FlyAsh

25% FlyAsh

Gambar 5. Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash Terhadap Penetrasi Klorida

pada Beton W/C 0,4


6

Page of 8

00.10.20.30.40.50.60.7

0 1 2 3 4 5 6

Kedalaman Beton (mm)

Ka

da

r K

lori

da

(%

) Blangko

5% MikroSlilika

15%MikroSilika15% FlyAsh

25% FlyAsh

Gambar 6. Pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash Terhadap Penetrasi Klorida

pada Beton W/C 0,6 Dari Gambar 5 dan Gambar 6 dapat diketahui bahwa penambahan Mikro Silika atau Fly Ash ke dalam beton akan mengurangi tingkat penetrasi klorida ke dalam beton. Hal ini sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 5 dan Gamber 6 yang menunjukkan kadar klorida yang lebih rendah dibanding blangko pada berbagai kedalaman beton. Penetrasi klorida pada beton dengan bahan tambah Mikro Silika, pada jumlah yang sama, relative lebih rendah dibanding penetrasi klorida pada beton dengan bahan tambah Fly Ash. Hal ini berarti beton dengan bahan tambah Mikro Silika lebih tahan korosi dibanding beton dengan bahan tambah Fly Ash. Hal ini berlaku pada beton dengan W/C 0,4 maupun dengan W/C 0,6. Selain itu tampak juga bahwa beton dengan W/C 0,4 memiliki ketahanan terhadap serangan korosi yang lebih baik dibanding beton dengan W/C 0,6. IV. Kesimpulan dan Saran Berdasarkan data hasil percobaan pengaruh Mikro Silika dan Fly Ash terhadap korosifitas beton dapat diambil kesimpulan dan saran sebagai berikut:

Mikro Silika dan Fly Ash dapat meningkatkan karakteristik beton, yaitu diantaranya nilai kuat tekan, porositas dan kadar klorida.

Beton dengan W/C 0,4 memiliki nilai kuat tekan lebih tinggi, porositas lebih rendah dan kadar klorida lebih rendah dibanding beton dengan W/C 0,6.

Beton dengan bahan tambah Mikro Silika atau Fly Ash memiliki nilai kuat tekan lebih tinggi, porositas lebih rendah dan kadar klorida lebih rendah dibanding beton tanpa bahan tambah.

Beton dengan bahan tambah Mikro Silika 15% memiliki nilai kuat tekan lebih tinggi, porositas lebih rendah dan kadar klorida lebih rendah dibanding beton dengan bahan tambah 5% Mikro Silika.


7

Page of 8

Beton dengan bahan tambah Fly Ash 25% memiliki nilai kuat tekan lebih tinggi, porositas lebih rendah dan kadar klorida lebih rendah dibanding beton dengan bahan tambah Fly Ash 15%.

Pada jumlah yang sama, pengaruh Mikro Silika terhadap karakteristik beton relative lebih tinggi dibanding Fly Ash.

Pada prinsipnya Fly Ash dapat menggantikan peran Mikro Silika dalam meningkatkan ketahanan beton terhadap serangan korosi namun perlu dikaji lebih dahulu perbandingan nilai ekonomisnya mengingat untuk kerekteristik beton yang sama diperlukan Fly Ash yang lebih banyak dibanding Mikro Silika.

V. Daftar Pustaka

K.G.C. BERKELEY. S. Pathmanaban. “Cthodic Protection of Reinforcement Steel in Concrete”, Butterworths, 1990.

ACI Committee 222, “Corrosion of Metal in Concrete”, Part 1, American Concrete Institute, Detroit, 1985.

ACI Committee 211, “Guidefor Selecting Proprtion for High – Strength Concrete with Cement and Fly Ash”, American Concrete Institute, 1993.

John P. Broomfield, “Corrosion of Steel in Concrete”, E & FN Spon, London, 1997.

-, “Memperkenalkan Pozzolanic Fly as”, PT. Wahana Pozzolanic, Jakarta, Indonesia.


8

pengaruh penggunaan fly ash dan mikro silika terhadap korosifitas beton jembabtan

Documents