Durabilitas Beton

Zona Lingkungan Laut

Zona-zona lingkungan laut terbagi menjadi:

1.    Zona atmosfir laut

• Korosi dipengaruhi jumlah partikel garam yang terbawa angin dan mengendap

• Rentan retak karena perubahan suhu

2.    Zona terpercik (splash zone)

• Selalu dibasahi percikan air laut

• Rentan retak abrasi, erosi, benturan, dan reaksi kimia (paling agresif)

3.    Zona pasang ssurut (tidal zone)

• Endapan garam dapat tertinggal pada struktur

• Korosi pada baja disebabkan organisme laut

• Rentan retak abrasi, erosi, benturan dan reaksi kimia

4.    Zona terendam (submerged zone)

• Kerusakan akibat zat kimia (sulfat, klorida, karbon dioksida)

• Ada kandungan sulfida dan amoniak

Kerusakan Beton

Beton dapat mengalami kerusakan akibat faktor fisika dan faktor kimia. Faktor fisika dapat berupa pengikisan dan retak-retak. Sedangkan faktor kimia dapat berupa korosi dan karbonasi. Kerusakan beton biasanya tidak hanya terdiri dari satu mekanisme kerusakan saja, tetapi bisa terdiri dua/lebih mekanisme.

Faktor Fisika

Penyebab pengikisan permukaan

• Benturan: beban yang datang tiba-tiba, dihasilkan dari kecepatan benda-yang-menabrak-beton yang sangat besar sehingga menimbulkan impuls yang besar juga.

• Abrasi: kerusakan disebabkan pasir, kerikil, atau benda padat lainnya.

• Erosi: kerusakan disebabkan air, angin, dan hujan.

• Kavitasi: kerusakan disebabkan hantaman air berkecepatan tinggi yang diperngaruhi kualitas beton, lekatan agregat kasar dan pasta semen, serta ukuran maksimum agregat kasar.

Penyebab Retak-retak

Pada beton segar:

1. Plastic shrinkage: air yang menguap lebih cepat dari pada bleeding, maka permukaan akan menyusut 
2. Crazing: retak halus tidak menembus ke permukaan hanya berupa masalah kosmetik

Pada beton yang telah mengeras: 

1. Drying shrinkage:

• Campuran air lebih besar untuk proses hidrasi. Air yang tersisa menguap, maka beton menyusut

• Menyebabkan tarikan oleh tulangan

• Merupakan penyebab retak yang tidak dapat dihindari

2.    Thermal shrinkage

• Kenaikan suhu akibat panas hidrasi

• Perbedaan temperatur, interior panas sedangkan permukaan dingin

• Mengakibatkan tegangan Tarik

3. Kritalisasi Garam

• Stress akibat kristalisasi garam pada beton permeabel menyebabkan retak-retak

4. Beban siklik

• Akibat angin, arus, dan gelombang

• Dipengaruhi lekatan agregat dan pasta semen

• Semakin kecil ukuran agragat, semakin tinggi ketahanan fatigue

5. Kebakaran

• Mengurangi kuat tekan beton, modulus elastisitas, dan kuat lekat pada baja

• Tergantung tinggi suhu dan lama

6. Pembekuan dan pencairan

• Biasanya terjadi di daerah dingin.

Faktor Kimia
 

Kerusakan Akibat Korosi

Korosi dimulai ketika terjadi kerusakan pada lapisan oksida pelindung tulangan karena terakumulasinya ion klorida dalam konsentrasi tertentu pada permukaan tulangan atau karena karbonasi. Mekanisme kedua jenis korosi ini unik karena aksi utamanya adalah menyerang tulangan beton dan relatif tidak menyerang material betonnya sendiri. Korosi yang disebabkan oleh ion klorida dapat mengakibatkan berkurangnya luas penampang baja tulangan sebelum tanda - tanda kerusakan akibat korosi terlihat pada permukaan beton. 

Beton bersifat basa karena mengandung ion hidroksil (OH^-), kondisi ini karena ion hidroksil yang terkandung pada air pori beton dapat bereaksi dengan tulangan baja membentuk lapisan pelindung pasif atau pasif film pada permukaan tulangan. Pengendali proses korosi di lingkungan laut adalah mekanisme penetrasi ion klorida yang masuk ke dalam beton melalui selimut beton, disebabkan ion klorida yang amat agresif dapat menghancurkan lapisan pasif. 

Ada dua proses yang bisa menghancurkan lapisan pasif, yaitu:

• Reaksi karbon dioksida (CO₂) dengan ion hidroksil pada beton, mekanismenya dikenal dengan sebutan karbonasi 
• Penetrasi ion klorida (Cl^-) ke dalam beton

Mekanisme Korosi pada Baja Tulangan

Korosi dari baja tulangan pada beton adalah proses elektrokimia sel elektro-kimia terbentuk ketika terdapat perbedaan potensial sepanjang tulangan beton. Proses elektro kimia melibatkan pembentukan daerah anoda dan katoda di dua lokasi yang berbeda di sepanjang baja tulangan yang sama.

Proses korosi tulangan beton

Pembentukan karat mengakibatkan peningkatan volume beton pada permukaan tulangan di daerah perbatasan tulangan dan beton (steel concrete), jika tidak di akomodasi maka akan terjdi retak-retak.

Kerusakan yang diakibatkan oleh pembentukan karat pada beton bertulang

Kerusakan Akibat Karbonasi

Karbonasi adalah korosi pada beton bertulang yang disebabkan oleh gas karbon dioksida (CO₂) Karbon dioksida dalam air laut dapat berasal dari penyerapan CO₂ di atmosfir atau dari pembusukan tanaman laut.

Penetrasi dari CO₂ ke dalam tulangan beton

Waktu yang dibutuhkan oleh proses karbonasi dari permukaan beton sampai mencapai lapisan pasif adalah fungsi dari:

• Ketebalan selimut beton 
• Karakteristik beton
• Laju difusi CO₂ ke dalam beton

Depasivasi tulangan oleh CO₂ amat tergantung pada kandungan air/kelembaban beton. Laju karbonasi sebenarnya lebih tergantung pada mikrostruktur permukaan beton pada saat diffuse CO₂ berlangsung. Perawatan (curing) yang kurang tepat akan meningkatkan porositas beton yang dapat meningkatkan laju karbonasi.

Perancangan Campuran Beton

1. Pemilihan nilai slump 
2. Pemilihan ukuran agregat kasar 
3. Estimasi kebutuhan air pencampur dan kandungan udara
4.  Pemilihan perbandingan air semen 
5. Penentuan jumlah semen
6.  Estimasi volume agregat kasar berdasar ukuran agregat maksimum dan modulus kehalusan agregat halus
7. Estimasi kandungan agregat halus
8. Koreksi kandungan air pada agregat