Durabilitas Beton

Definisi durabilitas?
Ketahanan beton menghadapi serangan-serangan yang merusak baik fisik maupun kimia. Beton akan selalu rusak, maka tugas perancang beton adalah meminimumkan tingkat kerusakan yang mungkin terjadi

Apa saja zona-zona dalam lingkungan laut?
Zona Atmosfir Laut
Intensitas serangan korosi dipengaruhi oleh jumlah partikel garam yang terbawa angin dan mengendap pada permukaan struktur. Rentan terhadap keretakan yang disebabkan oleh proses pembekuan-pencairan dan perubahan suhu. Frekuensi hujan yang tinggi dapat mengurangi laju korosi
Zona Terpercik
Selalu dibasahi oleh percikan air laut. Keretakan disebabkan oleh abrasi, erosi, benturan serta reaksi kimia antara ion-ion agresif. Zona yang paling agresif terkena korosi
Zona Pasang Surut
Endapan garam dapat tertinggal setelah proses pasang surut. Organisme laut dapat tinggal menyebabkan korosi. Rentan terhadap keretakan sama seperti zona terpercik
Zona Terendam
Kerusakan disebabkan oleh reaksi kimia antara ion-ion agresif misal antara sulfat, klorida dan CO2 dengan beton. Kadar oksigen relatif rendah. Aktivitas biologi maksimum. Adanya kandungan sulfida dan ammonia yang dapat mempercepat korosi

Kerusakan-kerusakan beton di lingkungan laut dan pantai dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu faktor fisik dan faktor kimiawi. Struktur beton di lingkungan laut yang mengalami kerusakan yang parah disebabkan oleh penyebab fisik dan kimia yang bekerja sama

Apa saja kerusakan fisik yang dapat terjadi?
Benturan
Beban yang datang secara tiba-tiba dan mempunyai kecepatan yang tinggi. Bergantung pada kemampuan beton untuk menahan dan menyerap energi benturan yang terjadi
Abrasi
Ausnya permukaan beton yang disebabkan oleh gelombang yang mengandung pasir, kerikil atau benda padat lainnya
Erosi
Kerusakan permukaan beton yang disebabkan oleh air, angin, hujan dan proses mekanik launnya. Dipengaruhi oleh kualitas beton, properti/kualitas dari permukaan beton dan kekuatan & kekerasan agregat kasar
Kavitasi
Kerusakan permukaan beton yang diakibatkan oleh hantaman air berkecepatan tinggi yang memiliki gelembung udara dan pecah dengan kecepatan tinggi pada saat membentur permukaan beton. Dipengaruhi oleh kualitas beton, lekatan antara agregat kasar dan pasta semen, ukuran maksimum agregat kasar
Keretakan Beton
Faktor :
Perubahan volume, pembebanan, terekspos suhu yang ekstrim
Merupakan kombinasi dari satu/lebih mekanisme penyebabnya

Apa saja keretakan beton?
Plastic shrinkage cracking
Ketika air yang menguap dari permukaan beton yang baru dicor lebih cepat dari air yang dihasilkan dalam proses bleeding, maka permukaan beton akan menyusut. Karena adanya restrain dari beton dibawah lapisan permukaan yang mengering, timbul tegangan tarik pada beton yang masih lemah dan baru mulai mengeras, hal ini mengakibatkan retak-retak dangkal dengan berbagai variasi kedalaman
Crazing
Pola dari retak-retak halus yang tidak menembus jauh kebawah permukaan dan umumnya hanya merupakan masalah kosmetik. Kerusakan ini hampir tidak tampak.
Drying shrinkage
Restrain terhadap susut oleh tulangan atau bagian lain struktur menyebabkan timbulnya tegangan tarik pada beton yang mengeras. Restrain terhadap drying shrinkage adalah penyebab retak yang paling umum pada beton
Thermal shrinkage
Kenaikan temperatur diakibatkan oleh panas yang dibebaskan pada proses hidrasi. Ketika interior beton mengalami kenaikan temperatur dan mengembang, permukaan beton mungkin sedang mengalami pendinginan. Jika perbedaan temperatur ini terlalu jauh, maka akan timbul tegangan tarik yang akan mengakibatkan thermal shrinkage pada permukaan beton. Lebar dan kedalaman retak tergantung pada perbedaan temperatur serta karakteristik fisik beton dan tulangan
Beban siklis (fatigue load)
Dipengaruhi oleh karakteristik lekatan antara agregat dengan pasta semen pada zona transisinya. Semakin kecil ukuran maksimum agregat, semakin tinggi ketahanan fatiguenya
Kebakaran
Tergantung dari tinggi temperatur dan lama terjadinya. Pengaruh kebakaran antara lain :
menurunnya kuat tekan, menurunnya modulus elastisitas, menurunnya kuat lekat baja-beton, eksoansi longitudinal dan radial tulangan
Kristalisasi garam
Stress yang diakibatkan oleh kristalisasi garam pada beton yang permeable dapat menyebabkan retak-retak dan spalling
Pembekuan dan Pencairan
Kerusakan dan keretakan beton umumnya disebabkan oleh proses pembekuan dan pencairan yang terus berulang-ulang

Kerusakan akibat korosi?
Dimulai ketika terjadi kerusakan pada lapisan oksida pelindung tulangan. Disebabkan karena terakumulasinya ion klorida dalam konsentrasi tertentu pada permukaan tulangan atau karena karbonasi. Aksi utamanya adalah menyerang tulangan beton dan tidak menyerang material beton. Dapat mengakibatkan berkurangnya luas penampang baja tulangan. Pengendali proses korosi di lingkungan laut adalah mekanisme penetrasi ion klorida yang masuk ke dalam beton melalui selimut beton. Air laut mengandung ion klorida yang amat agresif yang dapat menghancurkan lapisan pasif bahkan pada kondisi nilai pH yang tinggi. Beton bersifat basa karena mengandung ion hidroksil (OH-) membentuk lapisan pelindung pasif atau pasif film pada permukaan tulangan. Lapisan ini bertindak sebagai pelindung bagi tulangan baja dengan cara menghalangi kontak antara tulangan dengan air dan oksigen. Selama tidak ada klorida dan karbon dioksida maka lapisan tersebut akan terus terbentuk.

Proses yang bisa menghancurkan lapisan pasif?
Reaksi karbon dioksia dengan ion hidroksil pada beton
Penetrasi ion klorida

Mekanisme korosi pada tulangan baja?
Proses elektrokimia. Sel nya terbentuk ketika terdapat perbedaan potensil sepanjang tulangan beton. Terdapat dua lokasi yang berbeda di sepanjang baja tulangan yang sama yaitu anoda dan katoda



Pembentukan karat mengakibatkan peningkatan volume beton pada permukaan tulangan di daerah perbatasan tulangan dan beton. Harus bisa diakomodasi jika tidak akan retak-retak

Karbonasi?
Korosi pada beton bertulang yang disebabkan oleh gas karbon dioksida. Berasal dari penyerapan CO2 di atmosfir atau pembusukan tanaman laut. Konsentrasi CO2 sebesar 0,03% sudah cukup untuk menimbulkan serangan pada beton. Hidrat semen yang diserang adalah Ca(OH)2 dengan produk reaksi adalh kalsium karbonat CaCO3. Jika hampir habis akan bereaksi dengan hidrat kalsium silika C-S-H membentuk gel silika dengan pori-pori ukuran besar. Pada kandungan CO2 yang tinggi seperti pada muara/teluk maka akan bereaksi lebih lanjut membentuk kalsium bikarbonat Ca(HCO3)2 atau ketika habis akan membentuk gel silika 2SiO2.H2O. Hal ini mengakibatkan pH pori beton yang sebelumnya 12.6-13.5 menjadi <9. pH rendah akan menyebabkan hancurnya lapisan pasif sebagai pelindung tulangan beton. Akibat lain adalah terbentuknya lapisan karbonasi yang membagi beton menjadi 2 bagian, zona terkarbonasi dan zona tidak terkarbonasi. Depasivasi terjadi saat ini. Faktor yang mempengaruhi karbonasi antara lain :
Ketebalan selimut beton
Karakteristik beton
Laju difusi CO2 kedalam beton
CO2 berdifusi hampir seluruhnya berbentuk gas dan hampir tidak pernah berpenetrasi kedalam beton yang jenuh, Depasivasi sangat tergantung pada kandungan air/kelembaban beton. Laju karbonasi sebenarnya lebih tergantung pada mikrostruktur permukaan beton pada saat difusi CO2 berlangsung. Curing mempunyai pengaruh yang besar terhadap karbonasi, kalau tidak porositas beton akan meningkatkan laju karbonasi.