Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
PENGARUH TEMPERATUR TINGGI TERHADAP KUAT LEKAT DAN INITIAL
CORROSION TULANGAN BAJA DALAM BETON
Ngudiyono1.
I Nyoman Merdana2.
Fathmah Mahmud3.
Ni Nyoman Kencanawati4 dan Miko Eniarti5 1Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram.
Jl.
Majapahit No.
62 Mataram, 83125 Email Korespondensi: ngudiyono@unram.
2Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram.
Jl.
Majapahit No.
62 Mataram, 83125 Email : nmerdana@unram.
3Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram.
Jl.
Majapahit No.
62 Mataram, 83125 Email : fathmah_mahmud@unram.
4Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram.
Jl.
Majapahit No.
62 Mataram, 83125 Email : nkencanawati@unram.
5Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram.
Jl.
Majapahit No.
62 Mataram, 83125 Email : mikoeniarti@unram.
ABSTRAK
Kebakaran pada gedung beton bertulang, menyebabkan kualitas beton mengalami penurunan, hal ini disebabkan karena jumlah pori-pori kosong dalam beton semakin bertambah.
Pori-pori kosong memudahkan air meresap ke dalam beton dan jika air tersebut mengandung asam, basa dan senyawa klorida akan menyebabkan terjadinya korosi pada tulangan baja di dalam beton.
Penelitian dilakukan dengan ekperimental.
Tulangan baja diamter 10 mm ditanam di dalam beton berbentuk kubus ukuran 100 x 100 x 100 mm sepanjang 50 mm dengan variasi kuat tekan 5 MPa, 20 MPa dan 30 MPa.
Setelah benda uji mencapai umur 28 hari, benda uji dibakar pada suhu sekitar 4000C selama 1 jam menggunakan tungku pembakaran.
Untuk mempercepat proses korosi, benda uji direndam di air yang telah ditambahkan NaCl sebesar 5% selama 24 jam dan dialiri arus DC sebesar 12 Volt.
Uji korosi dengan metode half cell potential dengan cara mengukur beda potensial dengan Multitester.
Selanjutkan dilakukan pengujian tegangan lekat dengan uji pull out.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, akibat temperatur tinggi 400 0C, menyebabkan penurunan tegangan lekat tulangan baja dalam beton dengan kuat tekan .
Ao.
5 MPa, 20 MPa, 30 MPa berturut-turut sebesar 69.
09%, 64.
07%, 62.
02% atau rata-rata 07% dibandingkan beton prabakar.
Hasil pengujian korosi menunjukan bahwa initial corrosion tulangan baja dalam beton prabakar maupun pascabakar memiliki tingkat resiko korosi 90% atau tinggi karena beda potensial untuk semua benda uji < -350 mV.
Akan tetapi jika dilihat dari beda potensial, tulangan baja dalam beton pasca bakar lebih rendah daripada beton prabakar, kecuali beton dengan kuat tekan 30 MPa.
Kata Kunci : Beton pasca bakar.
Tulangan baja.
Awal Korosi.
Tegangan lekat
ABSTRACT
Fires in the reinforced concrete buildings cause quality of concrete to decrease, because the number of pores in concrete is increasing, easier for water to absorb into concrete and if the water contains acids, bases and chloride compounds it will cause corrosion of the steel reinforcement.
The research was conducted by experimental.
Steel reinforcement embedded with a length 50 mm in cube concrete 100 x 100 x 100 mm with variations compressive strength .
5 MPa, 20 MPa and 30 MPa.
After specimens reach 28 days, burned at temperature of around 4000C for 1 hour using furnace.
Accelerated corrosion process, specimens were immersed in water with 5% NaCl added for 24 hours and DC current of 12 volts was applied.
The corrosion test was carried out using half cell potential method by measuring potential difference with Multitester.
Furthermore, the bond stress was carried out with pull out test.
The results showed that high temperature at 33 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
2022 4000C, decrease bond stress steel reinforcement in concrete for compressive strength .
MPa, 20 MPa, 30 MPa are 69.
09%, 64.
07%, 62.
% respectively or average 65.
07% compared to pre-fire concrete.
The results of corrosion testing showed, initial corrosion of steel reinforcement in pre-fire and post-fire concrete have corrosion risk level of 90% or high because the potential difference all of specimen < -350 mV.
However, when viewed from potential difference, the steel reinforcement in post-fire concrete is lower than pre-fire concrete, except for concrete with compressive strength of 30 MPa.
Keywords: Post fire concrete.
Steel reinforcement.
Initial corrosiom.
Bond stress
PENDAHULUAN
Beton merupakan material yang paling banyak digunakan di Indonesia.
Hal ini disebabkan karena beton mempunyai beberapa memiliki beberapa kelebihan yaitu: kuat tekan tinggi, mudah dibentuk sesuai keinginan, dapat memanfaatkan bahan lokal sehingga harga relatif murah, mudah dalam pelaksanaan dan perawatan, serta tahan terhadap pengaruh lingkungan.
Secara umum beton juga merupakan bahan bangunan yang mempunyai daya tahan lebih baik terhadap kebakaran daripada baja atau kayu.
Akan tetapi di atas suhu 2000C beton akan mengalami penurunan Akibat temperatur tinggi atau kebakaran struktur beton bertulang akan mengalami degradasi kekuatan meliputi kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, kekakuan, stabilitas, secara visual pada permukaan beton timbul retak-retak permukaan .
urface crac.
dan spalling sehingga menyebabkan struktur tersebut lingkungan yang merusak struktur beton bertulang .
, 7, 13, .
Hal ini disebabkan karena air dalam pori beton telah menguap sehingga meninggalkan pori-pori kosong dalam beton yang akan menyebabkan beton Jika dikombinasikan dengan batang tulangan baja akan menyebabkan tulangan baja tersebut menjadi korosi.
Korosi pada struktur beton bertulang terjadi karena air yang meresap ke dalam beton mengandung asam, basa, dan senyawa klorida dan lain-lain.
Korosi pada batang tulangan baja akan menyebabkan kekuatan berkurang, hal ini disebabkan karena berkurangnya luas penampang tulangan baja sehingga kapasitas dukung batang tulangan baja akan berkurang.
Disamping itu kemampuan struktur beton bertulang dalam mendukung beban juga dipengaruhi oleh lekatan antara tulangan baja dan beton, dimana akibat terjadinya korosi pada kemampuan ini akan berkurang.
Oleh karena itu pada penelitian ini telah ditinjau sejauh mana pengaruh temperatur tinggi terhadap tegangan lekat baja dan initial corrosion tulangan baja dalam beton.
KUAT
LEKAT
DAN
KOROSI
TULANGAN BAJA
Kuat lekat tulangan baja pada beton Secara umum penggunaan tulangan baja pada struktur beton bertulang adalah untuk mengganti kemampun menerima gaya tarik pada material beton yang lemah.
Gaya tarik yang terjadi pada struktur beton selanjutnya akan disalurkan ke tulangan baja melalui mekanisme lekatan .
, sehingga kedua material tersebut yaitu beton dan tulangan baja dapat bekerja sama menjadi satu kesatuan material komposit.
Mekanisme transfer beban pada struktur balok beton bertulang disajikan pada Gambar 1 34 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
2022 Gambar 1.
Mekanisme Transfer Beban pada Struktur Balok Beton Bertulang .
Ada tiga jenis pengujian untuk menentukan kualitas lekatan elemen tulangan yaitu dengan uji pull-out, embedded-rod, dan balok Uji pull-out dapat memberikan perbandingan yang baik antara efisiensi lekatan berbagai jenis permukaan tulangan dan panjang penanamannya .
bedment Dalam uji embedded-rod banyak retak, lebarnya, dan jarak antaranya untuk berbagai taraf pembebanan merupakan ukuran pertambahan tegangan lekatan dan kekuatan lekatan.
Proses ini serupa dengan perilaku balok di mana bertambahnya lebar retak secara terus menerus menyebabkan bertambahnya gelincir tulangan baja, dan dapat menyebabkan keruntuhan balok Sedangkan uji balok untuk mengetahui lekatan lentur .
Dari ketiga cara di atas cara paling mudah untuk mengetahui perilaku dan mekanisme lekatan antara beton dan tulangan baja adalah dengan melakukan uji pull out pada tulangan yang ditanam di dalam beton.
Dari pengujian ini dapat diketahui besarnya gaya tarik/cabut dan tegangan lekat .
ond stres.
rata-rata yang bekerja pada luas bidang kontak antara beton dan tulangan Korosi tulangan baja pada beton Ketika beton terekspose di udara, maka kalsium hidroksida (Ca (OH).
yang ada di dalam beton akan bereaksi dengan karbon dioksida (CO.
, proses ini yang disebut Efek menyebabkan pH beton turun hingga kurang dari 8.
3 dan seiring berjalanya waktu kedalaman penetrasi karbonasi semakin meningkat.
Jika karbinasi terjadi hingga menyentuh permukaan tulangan baja pada beton, maka proses korosi akan mulai terjadi .
Korosi pada batang tulangan baja juga terjadi karena adanya cracking dan spalling pada struktur beton bertulang .
Skema ilustrasi korosi pada beton bertulang dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 2.
Skema Ilustrasi Korosi Tulangan Baja pada Beton .
Korosi pada tulangan beton akan menyebabkan penurunan luas penampang batang tulangan baja sehinga kapasitas dukungnya juga tereduksi, spalling semakin bertambah karena adanya karat .
di dalam beton sehingga akan mengurangi tegangan lekat antara batang tulangan baja dan beton .
Lekatan .
antara batang tulangan baja dan beton dipengaruhi oleh banyak faktor seperti perubahan temperatur, variasi beban yang bekerja, rangkak dan susut, korosi dan lain-lain.
Pengaruh korosi terhadap lekatan .
antara tulangan baja dan beton normal .
anpa mengalami kebakara.
berdasarkan tingkat/level menunjukkan bahwa akibat adanya korosi pada tulangan baja menyebabkan tegangan meningkatnya level korosi.
Untuk tulangan baja dengan kehilangan berat 4% tegangan lekat berkurang 4%, sedangkan tulangan 35 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
2022 baja dengan kehilangan berat 17,5% tegangan lekat berkurang 92% .
Metode elektrokimia adalah salah satu cara untuk mengukur laju korosi dengan mengukur beda potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi.
Metode ini mengukur laju korosi pada saat diukur saja, dimana memperkirakan laju tersebut dengan waktu yang panjang.
Menurut klasifikasi mekanisme terjadinya korosi ini termasuk korosi temperature rendah .
ow corrosion/wet Kelebihan metode ini adalah dapat langsung mengetahui laju korosi pada saat diukur, sehingga waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama .
Salah satu metode elektrokimia untuk mendeteksi awal korosi pada tulangan baja dalam beton mengacu standar ASTM C876 adalah half cell potential, dimana korosi tulangan dapat dilihat dari nilai beda potensial terhadap elektrode referensi copper/copper sulfate (Cu/CuSO4 atau SCE), skema pengujian dapat dilihat pada Gambar Hubungan antara nilai beda potensial dengan peluang terjadinya korosi dapat dilihat pada Tabel 1:
Gambar 3.
Skema Ilustrasi Korosi Tulangan Baja pada Beton .
Tabel 1.
Kriteria Korosi Tulangan Baja dalam Beton Berdasarkan Elektrode Referensi Acuan Cu/CuSO4 atau SCE Ecorrosion (Cu/CuSO4 atau SCE) >-200 mV Resiko Korosi 10% .
-200 - 350 mV .
-350 mV 90 .
METODOLOGI PENELITIAN Bahan dan alat Bahan yang digunakan untuk pembuatan benda uji pada penelitian ini adalah semen, pasir, kerikil/batu pecah, tulangan beton polos 10 mm, kotak bekisting dari papan kayu.
NaCl.
Sedangkan alat utama yang digunakan adalah alat untuk pengujian pendahuluan material penyusun beton .
asir, kerikil/batu peca.
: ayakan, oven, cepang, timbangan, mesin ayakan, mesin los angeles, alat untuk membuat benda uji:
mesin pengaduk .
, cetakan silinder, vibrator, slump apparatus, alat uji kuat tekan : Compression Testing Machine (CTM), alat uji kuat lekat : Loading Frame.
Universal Testing Machane (UTM) dan alat uji korosi:
multitester, stainlees steel, kabel-kabel konektor, alat untuk membakar: furnace Pembuatan benda uji Pembuatan benda uji dilakukan dengan mencampur dan mengaduk bahan penyusun .
emen, pasir, kerikil, ai.
sesuai dengan mix design untuk masing-masing mutu beton 5 MPa, 20 MPa dan 30 MPa, dengan menggunakan concrete mixer .
Setelah campuran adukan beton tercampur merata, dilakukan pengujian slump untuk mengetahui tingkat kelecakan .
beton segar.
Selanjutnya setelah nilai slump memenuhi standar yang direncanakan, campuran beton segar dituangkan dalam bekisting/cetakan benda uji berbentuk kubus ukuran 100 mm x 100 mm x 100 mm.
Untuk memperoleh kepadatan beton yang maksimal, selama 36 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
2022 pengecoran juga dilakukan pemadatan dengan alat penggetar .
Pembakaran benda uji Setelah umur benda uji mencapai minimum 28 hari, selanjutnya sebanyak 15 benda uji menggunakan tungku .
dengan suhu kira-kira 4000C dan dipertahankan hingga 1 jam.
Selama pembakaran benda uji temperatur di dalam furnace.
Proses pembakaran dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini.
Gambar 5.
Uji Tegangan Lekat dengan Pull Out Gambar 4.
Proses Pembakaran Benda Uji dengan Furnace Pengujian tegangan lekat Untuk mengetahui tegangan lekat tulangan baja dalam beton, digunakan metode pull out dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (UTM).
Setting pengujian pull out ditunjukkan pada Gambar 5.
Pengujian korosi tulangan baja Sebelum dilakukan uji korosi terlebih dahulu benda uji prabakar dan pascabakar diberikan korosi awal .
nitial corrosio.
dengan menggunakan metode pemberian arus anodik ke tulangan baja.
Semua benda uji korosi .
rabakar dan pascabaka.
direndam ke dalam bak air yang mengandung larutan NaCl 5%, selanjutnya batang stainless steel dimasukkan ke dalam bak yang bertindak sebagai katoda.
Arus DC dari adaptor sebesar 12 Volt digunakan untuk memberikan aliran anodik ke tulangan baja.
Kutub positif dihubungkan ke tulangan baja yang bertindak sebagai anoda dan kutub negatif dihubungkan ke batang stainless steel yang bertindak sebagai Selanjutnya arus 12 Volt dipertahankan selama 24 jam.
Proses pemberian korosi awal .
nitial corrosio.
disajikan pada Gambar 6.
Sedangkan pada penelitian ini untuk mengukur korosi mengacu pada standar ASTM C876 yaitu metode half cell potential, dapat dilihat pada Gambar 7.
Pencatatan beda potensial dengan multitester dilakukan pada hari 1 setelah pemberian initial corrosion.
37 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
2022 Gambar 6.
Proses Pemberian Initial Corrosion Gambar 7.
Pengujian Initial Corrosion HASIL DAN PEMBAHASAN Suhu pembakaran Hasil pengukuran temperatur didalam furnace selama pembakaran disajikan pada Gambar 8.
Dari gambar tersebut terlihat bahwa temperatur pembakaran sebesar 4000C tercapai setelah 2 jam furnace dipertahankan selama 1 jam untuk mensimulasikan waktu rata-rata kebakaran yang terjadi di lapangan.
Setelah itu temperatur diturunkan hingga mencapai 3150C dengan harapan benda uji tidak mengalami pendinginan secara tiba-tiba.
Kuat tekan beton Hasil pengujian kubus yang selanjutkan dikonversi ke silinder beton disajikan pada Gambar 9.
Dari gambar tersebut terlihat bahwa kuat tekan rencana masing-masing mutu beton 17.
5 MPa, 20 MPa dan 30 MPa telah tercapai, dimana kuat tekan yang dihasilkan berturut turut 22.
93 MPa, 26 MPa, 32.
13 MPa.
Akibat pembakaran pada temperatur 4000C, kuat tekan beton mengalami penurunan, dimana persentase penurunan untuk masing-masing mutu beton berturut-turut adalah sebesar 60%, 20.
51%, 19.
92% atau rata-rata 62% atau kuat tekan sisanya sekitar 80%, hal ini disebabkan karena kalsiumsilikat-hidrat (C-S-H) dalam pasta beton telah terurai pada suhu tinggi, dan melemahkan ikatan antara semen dan agregat, mengurangi kekuatan beton, dan menghasilkan pori-pori mikro dan retakan Nilai sisa kekuatan beton ini tidak jauh berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh .
, 14, .
, dimana kuat tekan sisanya sekitar 75% - 80%.
Gambar 8.
Grafik Kuat Tekan Gambar 8.
Grafik Perkembangan Suhu Pembakaran Tegangan lekat Berbeda dengan kuat tekan beton, akibat pengaruh pembakaran pada temperatur 4000C, menurunkan tegangan lekat tulangan baja dalam beton yang cukup signifikan.
Tegangan lekat tulangan baja yang ditanam pada beton pada kuat tekan beton .
Ao.
MPa, 20 MPa, 30 MPa mengalami penurunan 38 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 2 | [Ngudiyono-Nyoman_Jul.
2022 berturut-turut sebesar 69.
09%, 64.
02% atau rata-rata 65.
07% tegangan lekat sisanya sekitar 35%, hal ini disebabkan karena temperatur tinggi menyebabkan menurunnya kuat tekan beton diikuti melemahkan ikatan antara tulangan baja dan beton.
Nilai ini tidak jauh berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh .
, dimana tegangan lekat sisa tulangan polos dalam beton sekitar 35% - 50%.
Gambar 10.
Grafik Initial Corrosion Gambar 9.
Grafik Tegangan Lekat Initial corrosion Hasil pengujian korosi dengan metode half cell potential disajikan pada Gambar 10.
Dari grafik tersebut menunjukkan bahwa initial corrosion tulangan baja dalam beton prabakar maupun pascabakar memiliki tingkat resiko korosi 90% atau tinggi karena beda potensial untuk semua benda uji < -350 mV .
Akan tetapi jika dilihat dari nilai beda potensial, tulangan baja dalam beton pasca bakar lebih rendah daripada beton prabakar, kecuali beton dengan kuat tekan 30 MPa, nilai beda potensial sedikit lebih tinggi daripada beton prabakar.
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan dapat disimpulkan sebagai Pengaruh pembakaran temperatur tinggi sebesar 4000C juga menurunkan tegangan lekat tulangan dalam beton.
Tegangan lekat tulangan baja yang ditanam dalam beton dengan kuat tekan beton .
Ao.
5 MPa, 20 MPa, 30 MPa mengalami penurunan berturut-turut 09%, 64.
07%, 62.
02% atau rata-rata 65.
07% dibandingkan dengan beton prabakar Hasil pengujian korosi dengan metode half cell potential menunjukan bahwa initial corrosion tulangan baja dalam beton prabakar maupun pascabakar memiliki tingkat resiko korosi 90% atau tinggi karena beda potensial untuk semua benda uji < -350 mV.
Akan tetapi jika dilihat dari nilai beda potensial, tulangan baja dalam beton pasca bakar lebih rendah daripada beton prabakar, kecuali beton dengan kuat tekan 30 MPa, nilai beda potensial sedikit lebih tinggi daripada beton prabakar.
DAFTAR PUSTAKA