Korosi Baja Tulangan Pada

7/27/2019 Korosi Baja Tulangan Pada

1/10

Korosi baja tulangan pada beton

Kali ini aku ingin menuliskan sebagian apa yang sedang aku baca, pelajari dan pahami,

yaitu: korosi. Mengapa baja terkorosi pada beton? Atau pertanyaan yang lebih tepat

adalah mengapa baja tidak terkorosi di beton? Telah diketahui dari pengalaman bahwa

batang baja tulangan baja karbon terkorosi saat udara dan air hadir. Oleh karena beton

bersifat porus dan berisi kelembaban mengapa baja pada beton umumnya tidak terkorosi?

Jawabannya adalah karena beton bersifat alkali. Alkalinitas adalah kebalikan dari

keasaman. Logam terkorosi pada kondisi asam; sehingga logam tersebut terlindungi dari

korosi oleh alkalinitas. Hal ini merupakan kasus umum pada beton.

Saat dikatakan bahwa beton bersifat alkali artinya bahwa beton berisi pori-pori

mikroskopis yang berisi kalsium, oksida sodium, oksida potassium dalam konsentrasi

yang tinggi. Hal ini membetuk sebuah hidroksida saat bertemu dengan air, dimana

hidroksida tersebut sangat alkali, dengan kondisi pH antara 12-13. Komposisi air pori dan

pergerakan ion-ion dan gas-gas melalui pori-pori merupakan hal penting saat

menganalisis kemungkinan korosi pada struktur beton bertulang.

Kondisi alkali akan mengantarkan pada sebuah keadaan pembentukan lapisan/lembaran

pasif pada permukaan baja. Lapisan/lembaran pasif tersebut merupakan sebuah fim padat

yang susah untuk ditembus, dimana sangat mudah dibentuk dan dikelola, menghalangikorosi lebih lanjut pada baja. Lapisan/lembaran yang terbentuk pada baja di beton

kemungkinan merupakan bagian dari oksida logam atau hidroksida logam dan mineral

bagian dari semen. Lapisan/lembaran pasif yang sebenarnya sangatlah padat, lembaran

tipis oksida yang menyebabkan rerata oksidasi (korosi) yang sangat pelan. Terdapat

banyak diskusi yang membahas apakah lapisan/lembaran pada beton merupakan

lembaran/lapisan pasif sebagaimana yang terlihat tipis dibandingkan dengan lapisan-

lapisan pasif lainnya dan lapisan pasif tersebut berisi lebih daripada hanya sekedar oksida

metal ataukah lapisan/lembaran tersebut berperilaku seperti lapisan/lembaran pasif

sehingga ia disebut demikian.

Ahli dan ilmuwan korosi telah menghabiskan banyak waktunya mencoba untuk

menemukan cara-cara untuk menghentikan korosi baja dengan menggunakan lapisan-

lapisan pelindung. Logam-logam yang lain seperti zinc, polimer seperti akrilik atau


2/10

epoksi digunakan untuk menghentikan kondisi korosif mencapai permukaan baja.

Lapisan/lembaran pasif merupakan lapisan impian ahli korosi karena hal tersebut

terbentuk dengan sendirinya dan akan mempertahankan dan memperbaiki dirinya sendiri

sejauh lingkungan pasif (alkali) ada untuk meregenerasi bila terjadi kerusakan. Apabila

lingkungan pasif dapat dipertahankan hal tersebut jauh lebih baik daripada lapisan buatan

lainnya seperti galvanisasi atau fusion bonded epoxy yang dapat rusak, menyebabkan

korosi terjadi pada daerah-daerah yang rusak.

Namun, lingkungan pasif tidak selalu dapat dipertahankan. Dua buah kondisi dapat

menghancurkan lingkungan pasif pada beton tanpa menyerang beton lebih dahulu.

Pertama adalah karbonasi dan yang kedua adalah klorida.

PROSES KOROSI

Sekali lapisan/lembaran pasif hancur, maka daerah/wilayah korosi kemudian akan mulai

muncul pada permukaan baja. Reaksi-reaksi kimia korosinya muncul entah karena

serangan klorida ataupun karena karbonasi. Saat baja pada beton terkorosi, maka baja

tersebut larut ke dalam air pori dan melepaskan elektron:

Reaksi anodik: (1)

Dua buah elektron (2e-) yang dihasilkan pada reaksi anodik haruslah di konsumsi di

tempat yang lain pada permukaan baja untuk memberikan kenetralan elektrik. Dengan

kata lain kita tidak bisa mendapatkan sejumlah besar muatan elektrik pada satu tempat

pada baja. Harus terdapat reaksi kimia lain yang mengkonsumsi elektron-elektron.

Berikut ini adalah reaksi yang mengkonsumsi air dan oksigen:

Reaksi katodik: (2)

Hal ini digambarkan pada gambar 1. Teramati bahwa dihasilkan ion-ion hidroksil pada

reaksi katodik. Ion-ion ini meningkatkan alkalinitas lokal dan dengan demikian

menguatkan lapisan/lembaran pasif, menangkal efek karbonasi dan ion-ion klorida pada

katoda. Perlu dicatat bahwa air dan oksigen diperlukan pada katoda agar korosi muncul.
http://pramudiyanto.files.wordpress.com/2010/09/image1.pnghttp://pramudiyanto.files.wordpress.com/2010/09/image.png


3/10


4/10

korosi baja tulangan pada beton dan korosi merah/coklat yang rapuh dan mengeripik

yang terlihat pada tulangan dan noda korosi yang terlihat di retak pada beton.

Gambar 2. Volume relatif besi dan oksidanya diambil dari Mansfield Corrosion, 1981

(5): 301-307

Beberapa faktor pada penjelasan yang diberikan pada bagian ini penting dan akan

digunakan nantinya untuk menjelaskan bagaimana mengukur dan menghentikan korosi.

Aliran arus elektrik dan pengembangan dan konsumsi elektron pada reaksi anoda dan

katoda digunakan pada pengukuran potensialhalf-cell dan proteksi katodik. Pembentukan

ion hidroksil alkali protektif digunakan pada proteksi katodik, pembuangan klorida

elektrokimiawi dan re-alkalisasi. Fakta bahwa reaksi anodik dan katodik harus seimbang

satu sama lain agar proses korosi dapat berjalan digunakan dalam proteksi pelapisan

epoksi batang tulangan.

KOROSI HITAM (BLACK RUST)

Terdapat sebuah alternatif lain dalam pembentukan korosi merah normal yang

dijelaskan pada reaksi (3) hingga (5) di atas. Bila anoda dan katoda terpisah dengan baik

(beberapa ratus milimeter) dan anoda pada keadaan lapar oksigen (katakanlah padakondisi di bawah air) besi sebagai Fe2+ akan tetap di dalam larutan. Hal ini berarti bahwa

tidak akan terdapat gaya-gaya seperti yang dijelaskan sebelumnya untuk meretakkan

beton sehingga korosi bisa jadi tidak terdeteksi.

Tipe korosi ini (dikenal dengan korosi hitam atau hijau karena warna dari cairan

pertama kali yang terlihat di udara setelah kehancuran) ditemukan di bawah membran
http://pramudiyanto.files.wordpress.com/2010/09/clip_image004.gif


5/10

anti-air yang rusak dan beberapa di kondisi bawah air ataupun keadaan jenuh air. Korosi

hitam secara secara potensial sangat berbahaya disebabkan karena tidak terdapatnya

indikasi korosi dengan retak dan hancurnya beton dan batang baja tulangan mungkin

sama sekali dilemahkan sebelum korosi terdeteksi. Batang tulangan bisa jadi terlubangi

seperti pada kondisi deoxygenated khususnya dibawah membran-membran atau saat air

tergenang secara permanen pada permukaan.

Contoh-contoh batang-batang tulangan yang terserang dengan cara ini diperlihatkan pada

gambar 3. Batang-batang tulangan ini diambil dari bagian bawah membran-membran

anti-air yang rusak. Noda korosi pada permukaan beton mungkin merupakan indikasi tipe

serangan ini, tetapi sangat jelas bila air berada di bawah membran dan mengabaikan

oksigen sangatlah tidak mungkin bahwa besi dalam larutan akan mencapai permukaan

beton dimana ia kemudian akan merembes keluar untuk membentuk noda korosi.

Gambar 3. Batang baja tulangan yang diambil dari bagian bawah lapisan membran kedap

air

PITS, STRAY CURRENT DAN BACTERIAL CORROSION

Pembentukan Pit (lubang)


6/10

Korosi baja pada beton umumnya dimulai dengan pembentukan lubang-lubang. Ia

meningkat dalam jumlah, meningkat dan bergabung jadi satu hingga menjadi korosi

umumnya terlihat pada batang-batang baja tulangan yang terekspose pada karbonasi atau

klorida. Pembentukan lubang-lubang tersebut digambarkan pada gambar 4.

Gambar 4. Model klasik serangan korosi dalam bentuk lubang (pit)

Pembentukan lubang secara kimiawi cukup kompleks dan dijelaskan pada kebanyakan

textbook kimia. Namun, prinsip-prinsipnya cukup sederhana, terutama disaat klorida

hadir. Pada beberapa daerah yang sesuai pada permukaan baja (seringkali terpikirkan

sebagai lubang pada pasta semen atau inklusi sulfida pada baja) lapisan/lembaran pasif

lebih rawan diserang dan perbedaan potensial elektrokimiawi muncul yang menarik ion-

ion klorida. Korosi kemudian terpicu dan asam terbentuk, sulfida hidrogen dari inklusi

MnS dan HCl dari klorida bila mereka hadir. Besi teruraikan (persamaan 1), besi dalam

larutan berreaksi dengan air:

(6)

(7)

Lubang terbentuk, korosi bisa jadi terbentuk di dalam lubang, mengkonsentrasikan asam

(H+), mengabaikan oksigen sehingga besi tetap dalam larutan menghalangi pembentukan

lapisan oksida proteksi dan mempercepat korosi.

Korosi bakteri
http://pramudiyanto.files.wordpress.com/2010/09/clip_image00223.gifhttp://pramudiyanto.files.wordpress.com/2010/09/clip_image00221.gifhttp://pramudiyanto.files.wordpress.com/2010/09/clip_image008.gif


7/10

Komplikasi lain datang dari korosi bakterial. Terdapat bakteri di tanah (thiobaccilli) yang

mengubah sulfur dan sulfida menjadi asam sulfida. Terdapat spesies lain (ferrobaccili)

yang menyerang sulfida pada baja (FeS). Hal ini seringkali dihubungkan dengan bau

sulfida hidrogen (telur busuk) dan produk lubang halus dengan korosi hitam saat batang

tulangan diangkat dari kondisi jenuh air. Pada kondisi anaerobik (lapar oksigen) bakteri

tersebut dapat berkontribusi dalam korosi lubang yang didiskusikan sebelumnya.

Korosi yang diinduksi oleh arus nyasar (stray current).

Arus nyasar (stray current) pada awalnya menjadi tumpuan kesalahan untuk setiap korosi

pada beton di Amerika Serikat hingga masalah serangan klorida teridentifikasi pada

1950an. Penyebab utama korosi yang diinduksikan oleh arus nyasar yaitu arus langsung

dari sistem DC trek tram (kereta jalan), saat arus mengalir melalui baja yang terbenam

atau tertanam. Saat mencari jalan tahanan (resistansi) terendah hingga ke tanah, arus akan

melompat dari satu logam konduktor ke logam konduktor lainnya melalui media ionik

saat logam tidak bersentuhan. Hal ini mungkin dari sebuah wadah penulangan kepada

yang lainnya melalui air pori beton. Salah satu ujung wadah penulangan akan menjadi

negatif (katoda), dan tidak akan berkarat. Ujung yang lain akan menjadi positif dan

secara aktif akan terkorosi.

Saat ini, korosi karena arus nyasar pada jembatan, bangunan dan struktur di atas tanah

merupakan sebuah permasalah khusus yang berhubungan langsung dengan teknik desain

dan pemeliharaan sistem rel ringan. Permasalahan di bawah tanah juga muncul pada

sistem proteksi katodik untuk jaringan pipa dan struktur lainnya. Sistem proteksi katodik

pada jaringan pipa yang terkubur dapat berhubungan dengan fasiltas yang bersebelahan

ataupun yang bersilangan. Pastilah ada alur ionik antara sumber arus dan logam beresiko

yang pastilah pada alur resistansi rendah. Untuk alasan ini korosi yang terinduksi oleh

arus nyasar sangatlah tidak mungkin terjadi pada struktur di atas tanah dimana sumber

arus DC berada di bawah tanah.

Terdapat beberapa diskusi pada literatur tentang induksi arus nyasar AC. Umumnya hal

ini jauh di bawah efek arus DC meskipun literatur terbaru menyarankan bahwa untuk

beberapa kasus hal tersebut menjadi signifikan. Salah satu kasus dimana arus AC

signifikan yaitu pada sebuah struktur yang dipasangi proteksi katodik. Pada kondisi


8/10

demikian, arus AC dapat menggeser potensial baja menjadi daerah spektrum elektrokimia

terkorosi aktif yang menyebabkan korosi.

Korosi lokal vs korosi umum (macrocell vs microcell)

Korosi seringkali terjadi secara lokal, dengan korosi beberapa sentimeter dan kemudian

menjadi beberapa meter batang tulangan pasif bersih, khususnya untuk korosi yang

terinduksi oleh klorida. Hal ini mengindikasikan pemisahan reaksi anodik dan reaksi

katodik untuk membentuk sebuah sel makro (macrocell). Sebagian hal ini disebabkan

karena mekanisme serangan klorida, dengan pembentukan lubang dan dengan anoda-

anoda kecil terkonsentrasi yang disuapi oleh katoda-katoda yang besar. Hal ini juga

disebabkan serangan klorida umumnya berhubungan dengan tingkat kelembaban tinggi

yang memberikan resistansi elektrik rendah pada beton dan transport ion-ion yang mudah

sehingga anoda-anoda dan katoda-katoda dapat berpisah dengan mudah. Di Amerika

Utara hal ini digunakan sebagai sebuah cara untuk mengukur korosi dengan mengukur

arus sel makro (macrocell current).

ELEKTROKIMIA, CELL DAN HALF-CELL

Dua buah reaksi yang pertama kali ditampilkan di atas merupakan reaksi anodik dan

katodik baja pada beton. Istilah anoda dan katoda diambil dari istilah elektrokimia yang

mempelajari kimiawi sel elektrik. Gambar 2.5 merupakan sel dasar Daniel yang

digunakan pada sekolah menengah untuk menggambarkan bagaimana reaksi-reaksi kimia

menghasilkan listrik. Sel tersebut tersusun atas dua buah sel setengah (half cells),

tembaga di tembaga sulfat (copper sulphate) dan seng di seng sulfat (zinc sulphate).

Tegangan total sel tersebut ditentukan dengan logam yang digunakan dan oleh sifat alami

dan komposisi larutan. Apa yang terjadi adalah bahwa di setiap half cell logam

terlarutkan dan ion-ion mengendap, yaitu:

Tembaga lebih tahan terhadap reaksi ini daripada seng sehingga saat kedua larutan

tersebut dihubungkan dengan membran semi permeabel dan menghubungkan dua logam

tersebut dengan kabel, maka seng bergerak menuju larutan dan sulfat tembaga keluar

sebagai tembaga murni pada elektroda tembaga.


9/10

Tegangan dari setiap half cell dapat dicatat dan dibandingkan elektroda hidrogen standar

(half cell atau elektroda referensi). Tabel 2.1 memberikan potensial-potensial elektroda

referensi standar atau half cell yang menarik saat mengevaluasi masalah korosi.

Tabel 1. Potensial (tegangan) elektroda referensi standar

Potensial elektroda referensi adalah fungsi konsentrasi larutan seperti halnya pada tipe

logam dan tipe larutan. Larutan dengan konsentrasi yang tinggi (umumnya) lebih korosif

dari pada larutan dengan konsentrasi rendah sehingga arus akan mengalir dalam sebuah

sel yang tersusun atas satu buah logam pada dua konsentrasi yang berbeda dalam satu

larutan yang sama. Sehingga dapat dianggap bahwa korosi baja di beton sebagai

konsentrasi sel.

Resiko korosi dalam sebuah sel dapat diukur dengan mendekatkannya dengan elektroda

referensi eksternal. Hal ini secara mudah digambarkan dengan elektroda referensi

tembaga/sulfat tembaga jenuh yang digerakkan sepanjang permukaan beton yang terdapat

batang tulangan baja di dalamnya dimana terdapat daerah anodik (terkorosi) dan daerah

katodik (pasif).

Seperti terlihat pada gambar di bawah ini, dengan menempatkan elektroda referensi pada

permukaan beton dan menghubungkannya dengan sebuah pengukur tegangan listrik

(voltmeter) pada baja, akan diperoleh sebuah sel yang mirip dengan sel Daniel.

Perbedaan potensial listrik akan merupakan sebuah fungsi dari besi pada lingkungan air

porinya. Apabila selnya digerakkan sepanjang baja akan diperoleh perbedaan potensial

yang disebabkan karena besi dalam lingkungan yang berbeda. Pada bagian anoda dapat

berpindah ke larutan seperti seng (zinc) dalam sel Daniel. Pada bagian katoda,

lapisan/lembaran pasif masih kuat dan akan diperkuat lebih lanjut dengan reaksi katodik

sehingga baja akan menolak proses pelarutan.

Sebagai hasilnya akan didapatkan potensial tegangan yang lebih tinggi pada pembacaan

voltmeter pada bagian anodik, daerah yang terkorosi dan tegangan yang lebih rendah

pada bagian katodik, daerah pasif.


10/10

Pada pemakaian teori dan elektrokimia perlulah bersifat hati-hati untuk menjelaskan apa

yang sedang terjadi pada sel elektrokimia. Teori elektrokimia umumnya dapat digunakan

pada kondisi kesetimbangan dan larutan yang dapat dijelaskan dengan baik. Korosi

merupakan sebuah ketidakseimbangan namun merupakan situasi dinamik. Sehingga

pemakaian teori dan persamaan elektrokimia merupakan sebuah pendekatan dan dapat

mengantarkan pada kesalahan-kesalahan bila modelnya terlalu berbeda.

Gambar 5. Pengukuran tingkat korosi dengan metode Half-Cell

sumber : John P. Broomfield, Corrosion of Steel in Concrete: Understanding,

Investigation and Repair 2nd Edition.

Documents

Korosi Baja Tulangan Pada