MODEL DAN FORMULASI PENCEGAHAN, PEMERIKSAAN DAN PENANGANAN KERUSAKAN BANGUNAN BETON BERTULANG DANBAJA AKIBAT KOROSI AIR LAUT DAN BIOTA LAUT
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan suatu negara kepulauan terbesar di dunia yang terdiri
dari 17.508 pulau dengan garis pantai sepanjang 81.000 km. Garis pantai tersebut
merupakan terpanjang kedua di dunia setelah Kanada, (Dahuri et al., 1995;
Dahuri, 1998). Sejumlah besar (lebih dari 10.000 buah) dari pulau-pulau tersebut
merupakan pulau-pulau berukuran kecil yang tersebar dari Sabang hingga
Merauke.
Untuk memperlancar roda perekonomian, maka antara satu pulau dengan
pulau lainnya, banyak dibangun prasarana transportasi berupa jembatan beton
atau jembatan komposit antara bahan beton dan baja, serta banyak pula dibangun
pelabuhan laut maupun dermaga yang saat ini banyak mengalami kerusakan,
sehingga memerlukan suatu perbaikan dan perawatan yang rutin.
Sampai saat ini beton dan baja digunakan di hampir semua tempat selain
kayu seperti di atas tanah (gedung dan jembatan), di bawah tanah (pondasi dan
terowongan), di dasar laut (pipa minyak, anjungan lepas pantai), di pantai
(dermaga dan pemecah gelombang)
Pada lingkungan yang agresif, beton akan mengalami kerusakan dini
karena adanya korosi pada tulangannya. Akibat korosi tersebut akan
mempengaruhi
kekuatan dan umur pemakaiannya. Kualitas beton yang
dipengaruhi antara lain seperti ketidakmampuan tulangan untuk menahan beban
dan adanya permeabilitas yang tinggi. Kasus ini banyak terjadi pada bangunan di
Teluk Arab, Amerika Latin dan tepi Samudra Pasifik (Daily & Kendal, 1998).
1
2
Budiono, et al. (2000) telah mempelajari pengaruh korosi pada tulangan
pada kekuatan balok beton bertulang. Hasil penelitian menunjukkan proses
korosi dipercepat dengan merendam balok uji yang telah berusia minimal 28 hari
ke dalam bak rendam yang telah berisi larutan 3,5% NaCl. Penurunan kekuatan
mencapai 54,28% pada balok dengan menggunakan mutu beton 30 MPa. Beton
yang terendam pada larutan klorida 1,5 % menyebabkan penurunan kekuatan
sebesar 6,00%.
Selain pengaruh fisik kandungan air pantai dan laut, biota laut juga
berpotensi menyebabkan korosi pada beton bertulang. Penelitian De (1999) di
pantai Nhatrang yang berhubungan dengan proses korosi karbon di air laut
menunjukkan bahwa adanya organisme yang
tumbuh dengan cepat pada
permukaan sampel yang menunjukkan adanya perubahan bentuk korosi karbon
baja. Biota laut (bakteri pereduksi sulfat) berpotensi menyebabkan kerusakan
pada konstruksi dan mengganggu proses produksi karena menggerogoti filter dan
menyebabkan karat.
Gambar 1. Biota laut menyerang konstruksi pondasi tiang pancang jembatan
(mengakibatkan kerusakan pada struktur beton bertulang)
Sumber : http : //www.mesa.edu. Akses : 1 Pebruari 2005
3
Di dermaga daerah Jepara (sumber : Kunjungan lapangan pada dermaga
Jepara 2005) dan jembatan Suramadu antara pulau Madura dan pulau Jawa (Kota
Surabaya 2005, seperti Gambar 1) banyak biota laut yang hidup melekat dan
tumbuh pada dinding struktur beton bertulang dan baja (pada pondasi tiang
pancang jembatan Suramadu).
Jika biota laut tersebut hidup subur di dalam sistem air laut, terutama di
dermaga, jembatan dan pemecah ombak, maka akan merusak bangunanbangunan di tepi pantai. Untuk pencegahannya perlu dipikirkan cara
menciptakan suasana yang tidak nyaman bagi bibit-bibit makhluk tersebut untuk
melekat dan tumbuh pada dinding struktur beton bertulang pada bangunanbangunan di air laut (Widharto, 2001).
B. Perumusan Masalah
Dari uraian di atas dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana mekanisme proses terjadinya kerusakan bangunan beton
bertulang dan baja oleh air laut dan biota laut ?
2. Jenis bahan apakah yang dapat dipakai untuk pencegahan terjadinya
kerusakan bangunan beton bertulang dan baja?
3. Bagaimana menangani kerusakan bangunan beton bertulang dan baja akibat
korosi air laut dan biota laut?
4. Model dan formulasi apakah yang dapat diperoleh berkaitan dengan kegiatan
pencegahan, pemeriksaan dan penanganan kerusakan bangunan beton
bertulang dan baja akibat korosi air laut dan biota laut?
4
C. Keaslian Penelititan
Penelitian semacam pernah dilakukan oleh Budiono et all (2000) tentang
pengaruh korosi terhadap tulangan baja pada kekuatan balok beton bertulang.
Hasil penelitiannya menunjukan proses korosi dipercepat dengan merendam
balok uji yang berumur 28 hari kedalam bak rendam berisi larutan NaCl 3,5%.
Penurunan kekuatan mencapai 54,28% pada balok beton bertulang dengan mutu
beton fc‘ = 30 MPa.
Penelitian yang akan dilakukan ini tinjauan analisis pada beton tidak hanya
kekuatan beton, tetapi kuat tarik, kuat tekan dan modulus elastisitas. Penelitian
ini juga dilaksanakan pada pipa baja dan potongan-potongan beton prestressed
dari tiang pancang Ø 20 cm dengan h = 40 cm. Penelitian ini juga berfokus pada
pengaruh biota laut terhadap bangunan beton bertulang dan baja.
D. Batasan Masalah
Agar penelitian ini lebih detail dan terfokus, perlu adanya batasan masalah
sebagai berikut :
1. Benda uji berupa silinder beton Ø 15 cm, h = 30 cm
2. Benda uji beton bertulang tanpa coating berupa balok ukuran 10 cm x 15 cm
x 100 cm
3. Benda uji beton bertulang dengan coating berupa balok ukuran 10 cm x 15
cm x 100 cm
4. Benda uji baja untuk pengujian tarik baja lebar 3 cm, panjang 30 cm, tebal 5
mm
5
5. Jenis biota laut pada penelitian ini adalah jenis biota laut yang ada di perairan
dermaga Jepara
6. Penelitian di laut, dilaksanakan di lingkungan dermaga Jepara
7. Pengaruh gerakan ombak tidak diperhitungkan
8. Laboratorium yang digunakan : Lab. Bahan Bangunan FT UMS, dan Lab.
Kelautan UNDIP di Jepara.
9. Obyek penelitian : dermaga Jepara dan Jembatan Suramadu P. Madura
43
DAFTAR PUSTAKA
___________,
2005.
Barnacles
Reproduction
http://www.mesa.edu. Akses ; 1 Februari 2005.
and
Life
Cycles.
.............................2006, Site dedicate to corrosion of all form, http://www.corrosiondoctors.org/. Akses; 27 Desember 2006.
Budiono, B.; Sugiri, S.; Munaf , D.R. dan Henry, H., 2000. Pengaruh Baja Korosi
Baja Tulangan Pada Kekuatan Balok Beton Bertulang. Jurnal Teknik Sipil
Vol 7 No. 1 Januari. pp: 21-28
ColeI.S., Ganther W.D., Furman S.A., 1999. Factors Affecting Atmospheric
Corrosion in Tropical Australia. Proceedings of the 11th Asian – Pacific
Corrosion Control Conference Volume 2. 1 – 5 November 1999. Ho Chi
Minh City, Vietnam. pp: 590 -597.
Dahuri, R., 1998. Pendekatan Ekonomi-Ekologis Pembangunan Pulau-Pulau Kecil
Berkelanjutan. Dalam Edyanto, CB.H., Ridlo, R., Naryanto, H.S. dan Setiadi,
B. (Eds.). Prosiding Seminar dan Lokakarya Pengelolaan Pulau-Pulau Kecil
di Indonesia. Kerjasama Depdagri, Dir. Pengelolaan Sumberdaya Lahan dan
Kawasan, TPSA, BPPT dan Coastal Resources Management Project,
USAID. hal. B32 – B42
Dahuri, R., Rais, J.M., Ginting S.P. dan Sitepu, M.J., 1995. Pengelolaan
Sumberdaya Wilayah Pesisir dan Lautan Secara Terpadu. Jakarta: PT
Pradnya Paramita.
Daily, Steven F. dan Kendal, K. 1998. Cathodic Protection for New Reinforced
Concete Structures in Aggressive Environment. Material Performance, Vol.
38, No. 1., January, An official NACE International Publication, USA, pp
19-26
De, V., 1999. Corrosion of Carbon Steel in Natural Seawater in Nhatrang Bay.
Proceedings of the 11th Asian – Pacific Corrosion Control Conference
Volume 2. 1 – 5 November 1999. Ho Chi Minh City, Vietnam. pp: 961 965.
Faber, John, Mead, dan Frank, 1965. Reinforcement Concrete. ELBS ed., The
English Language Book Society and E &F.N. Spon LTD., pp: 1-6
Felui, S. Morcillo, M. dan Chico, B., 1999. Effect of Distance from Sea on
Atmospheric Corrosion Rate. Corrosion – The Journal of Science and
44
Engineering, Vol. 55, No 9, September, NACE International – The Corrosion
Society. pp: 883-891
Fontana, Mars G., 1986. Corrosion Ebgineering. 3rd Ed. McGraw Hill Book
Company. pp: 372-373, 499-502.
Hausmann, D.A., 1998. A Probability Model of Steel Corrosion in Concrete.
Material Performance, Vol 37, No. 10, October. An Official NACE
International Publication, USA. pp: 64-68
Hidayat, A. R., 2004. Prinsip Dasar Terjadinya Korosi. Jakarta: Peneliti Puslit KIM
–LIPI. pp: 1
http://www.instrumentasi.org/modules.php?name=News&file=article&sid
Irawati N., Subarkah A., Sujoko S.U, dan Asvaliantina V., 2000. Simulasi Numerik
Kawasan Pantai Dengan Adanya Struktur Bangunan Pantai. Jurnal Sains dan
Teknologi Indonesia, V2. n7, Oktober 2000, pp: 53-56
Kajiama, F dan Okamura, 1999, Evaluating Cathodic Protection Reliabilty on Steell
Pipe in Microbially Active Soils. Japan : Tokyo Gas Co. Ltd. Pp. 74-79.
Kennet, R.T.; dan Chamberlain, J., 1991. Korosi: untuk Mahasiswa Sains dan
Rekayasa. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.
Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering, John Wiley and Son, New
York.
Metha, P. Kumar, 1991. Concrete in Marine Environment. Elsevier Applied Science,
London and New York, pp: 77-85
Pariatmono, 2000. Kajian Kekuatan Tekan Dan Tarik Bahan Beton. Jurnal Sains
dan Teknologi Indonesia, V2. N6, September 2000, hal. 48-60
Romimohtarto, K. dan Juwana, S., 1999. Biologi Laut: Ilmu pengetahuan tentang
Biota Laut. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan Oseanografi - LIPI
Suhendro, B. 2001. Metode Pelaksanaan Proyek Gedung Bertingkat (High Rise
Building), Procedings Kursus Singkat “Perancangan Campuran, Evaluasi dan
Rehabilitasi Struktur Beton”, 3 – 4 September 2001, Yogyakarta.
Taheri, A., Breugel, K.V., 1999a. Numerical Simulation of Chloride Penetration in
Concrete Subjected to Hars Marine Environment. Proceedings of the 11th
Asian – Pacific Corrosion Control Conference Volume 2. 1 – 5 November
1999. Ho Chi Minh City, Vietnam. pp: 629 – 638.
Taheri, A., Breugel, K.V., 1999b. Effect of Tropical Environment on Corrosion on
steel in Marine Concrete Structures. Proceedings of the 11th Asian – Pacific
45
Corrosion Control Conference Volume 2. 1 – 5 November 1999. Ho Chi
Minh City, Vietnam. pp: 619 – 627.
Tjokrodimuljo, K. 1996. Bahan Bangunan, Teknik Sipil, FT. UGM, Yoyakarta
Triwiyono, A. 2006. Korosi Beton Bertulang AkibatAir Laut, Program Studi Teknik
Sipil, Sekolah Pascasarjana UGM, Yoyakarta.
Widharto, S., 2001. Karat dan Pencegahannya. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. pp:
1,57-58
REKAYASA
LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING
MODEL DAN FORMULASI PENCEGAHAN, PEMERIKSAAN
DAN PENANGANAN KERUSAKAN BANGUNAN BETON
BERTULANG DANBAJA AKIBAT KOROSI AIR LAUT
DAN BIOTA LAUT
Oleh :
Ir. Henry Hartono, M.T.
Ir. Endang Mastuti W.
Dra. Tuti Rahayu, M.Pd.
DIAJUKAN KEPADA
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN MASYARAKAT
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN TINGGI
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL RI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OKTOBER 2009
RINGKASAN PENELITIAN
Negara Indonesia yang merupakan suatu negara kepulauan terbesar di dunia
yang terdiri dari 17.508 pulau, banyak dibangun prasarana transportasi berupa
jembatan beton atau jembatan komposit antara bahan beton dan baja, serta banyak
pula dibangun pelabuan laut maupun dermaga yang saat ini banyak mengalami
kerusakan, sehingga memerlukan suatu perbaikan dan perawatan yang rutin. Untuk
menunjang kegiatan perbaikan dan perawatan bangunan prasarana transportasi yang
berupa jembatan maupun suatu pelabuhan laut atau dermaga diperlukan suatu
penelitian yang akurat, agar dapat ditentukan langkah-langkah pencegahan supaya
tidak terjadi kerusakan dan sekaligus juga dapat ditentukan tindakan perbaikan yang
harus dilaksanakan untuk mengatasi kerusakan yang terjadi. Tujuan dari penelitian
ini adalah : 1. Mengetahui dengan tepat penyebab terjadinya kerusakan suatu
bangunan prasarana, 2. Mengetahui mekanisme proses terjadinya kerusakan
bangunan beton bertulang dan baja oleh air laut dan biota laut, 3. Mendapatkan jenis
bahan tertentu untuk pencegahan kerusakan, 4. Mendapatkan metode yang efektif
untuk penanganan kerusakan bangunan beton bertulang dan baja. Mendapatkan
model dan formulasi yang terkait dengan pencegahan, pemeriksaan dan penanganan
kerusakan dan biota laut. Penelitain sejenis pernah dilakukan oleh Budiono et all
(2000) tentang pengaruh korosi terhadap tulangan baja pada kekuatan balok beton
bertulang, hasil penelitiannya menunjukkan penurunan kekuatan mencapai 54,28%
pada balok beton bertulang dengan mutu beton fc1 = 30 MPa, cara pelaksanaan
penelitian ini terendam dalam air laut dan air bisa/normal. Hasil penelitan yang
diperoleh adalah:
1. Benda uji nampak tertempeli oleh biota laut jenis plankton yang merupakan
makanan bagi biota laut yang dapat merusak bahan bangunan beton.
iii
2. Mengingat waktu pelaksanaan penelitian hanya 5 (lima) bulan, kerusakan bahan
beton belum nampak, tetapi, jika jenis biota laut yang menempel pada beton
terkupas, maka permukaan bahan beton tersebut menjadi rusak, sehingga jika
nantinya tertempeli oleh biota laut yang dapat merusak bangunan beton, pada
bagian-bagian tersebut pasti mengalami keropos beton seperti halnya yang terjadi
pada tiang pancang di Jembatan Suramadu. (Bahan beton tertempeli plankton,
tertempeli pula biota laut yang dapat merusak bahan beton, dan dengan
mengeluarkan enzym tertentu beton dapat diperlunak sehingga mengalami
keropos beton)
3. Metode yang efektif untuk pencegahan terjadinya kerusakan pada bahan beton
bertulang, yaitu dengan mengadakan pelapisan (coating dengan bahan kimia
jenis tertentu) sehingga benar-benar bahan beton dapat terlindungi dalam waktu
tertentu pula.
4. Kualitas beton terutama kuat tekan beton yang terendam air laut, ternyata lebih
rendah dari kualitas beton yang tidak terendam air laut, karena air laut lebih jelek
dari air biasa dalam mempersatukan bahan-bahan yang terkandung dalam
Portlnad Cement/beton.
5. Kualitas beton maupun bahan yang berlapis bahan coating tertentu, ternyata lebih
baik dari pada kualitas beton maupun bahan yang tidak berlapis coating, hal ini
dikarenakan bahan coating mengandung bahan kimia tertentu yang dapat
memperkeras bahan beton maupun baja.
6. Dengan menggunakan metode SEM, bahan beton yang permukaannya
bercoating, nampak suatu lapisan yang melindungi permukaan bahan beton
tersebut, sehingga lebih tahan terhadap serangan air laut maupun biota laut.
iv
SUMMARY
Indonesia is the biggest archipelago country in the world, consisting 17,508
islands, have built transportation tools such as concrete bridge or composite bridge of
concrete and steel. It is also built harbor and quay which have been damaged
recently, so it needs routine repair and treatment. To support repair and maintenance
of transportation building like bridge or harbor, it needs an accurate research. It aims
to determine the steps of prevention to avoid damage and to determine repair activity
which must be performed to address the occurring damage. The objectives of the
study are: 1. to know the cause of damage of building properly, 2. to know
mechanism process of building damage of concrete steel by water and biota of sea, 3.
to get certain agent to prevent damage, 4. to get effective method of handling damage
of concrete steel building, getting model and formulation related to the prevention,
examination, and handle of damage and sea biota. The previous study conducted by
Budiono et al (2000) of the effect of corrosion toward steel building of concrete
pressure power shows that there is decrease of power by 54.28% on concrete
pressure with concrete quality f c' = 30 MPa. The study is conducted by submerging
the concrete into the sea water and normal water. The result of the study shows that:
1. Test-item seems to be adhered by sea biota like plankton, food of sea biota,
which can damage the concrete building.
2. The duration of study is five months, so the damage of concrete building has not
seen yet, however, the type of sea biota adhering the concrete, is analyzed.
Therefore, the concrete surface is being damaged, so when it is adhered by sea
biota which can damage the concrete building. On that counterpart, it may cause
v
corrosion like the case of stake in Suramadu Bridge. (The concrete is adhered by
planktons and sea biota, which may damage the concrete. Besides, by secreting
certain enzyme, the concrete can be benign and corrosion).
3. The effective method to prevent damage on concrete building is performed by
having coating (with certain chemicals) in order that the concrete can be
protected in certain periods.
4. The concrete quality of concrete pressure submerging in the water, obviously
lower than the quality of concrete which is not submerged, because sea water is
worse than the other water in unifying agents contained in concrete/Portland
Cement.
5. Either concrete quality or agents layering certain coating, obviously better than
the quality of concrete or agent which has no coating layer. It is caused by the
coating has certain chemicals which can tighten concrete or steel agents.
6. By using SEM method, concrete which has coating seems to have surface
protection, so that it can endure the sea water and biota.
vi
PRAKATA
Assalamu’alaikumWr.Wb.
Puja dan puji syukur penulis panjatkan pada Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmatnya sehingga laporan penelitian dapat terselesaiakan dengan
baik.
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui dengan tepat penyebab terjadinya kerusakan secara rinci
2. Mengetahui mekanisme proses terjadinya kerusakan bangunan beton bertulang
dan baja oleh air laut dan biota laut.
3. Mendapatkan jenis bahan tertentu untuk pencegahan kerusakan dan metode yang
efektif untuk penanganan terjadinya kerusakan bangunan beton bertulang dan
baja.
4. Mendapatkan model dan formulasi yang terkait dengan pencegahan, pemeriksaan
dan penanganan kerusakan bangunan beton bertulang dan baja akibat korosi air
laut dan biota laut.
Cara pelaksanaan penelitian ini adalah dengan membuat benda uji berupa beton
silinder, balok beton bertulang dan plat baja. Benda uji tersebut dibiarkan terendam
dalam air laut, kemudian dilakukan pengujian di laboratorium.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Pimpinan Direktorat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, Direktorat Jenderal
Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional beserta semua staf.
2. Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat UMS beserta semua staf.
3. Semua pihak yang membantu pelaksanaan penelitian dan pembuatan laporan ini
vii
Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan, agar diperoleh
hasil yang maksimal.
Wassalamu’alaikumWr. Wb.
Surakarta, Oktober 2009
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................
ii
RINGKASAN ..................................................................................................
iii
SUMMARY ......................................................................................................
v
PRAKATA ........................................................................................................
vii
DAFTAR ISI .....................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................
xiii
BAB I
BAB II
BAB III
BAB IV
PENDAHULUAN ..........................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah ...........................................................
1
B. Perumusan Masalah .................................................................
3
C. Keaslian Penelititan ..................................................................
4
D. Batasan Masalah .......................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
6
A. Studi Pustaka ............................................................................
6
B. Landasan Teori .........................................................................
10
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ..................................
18
A. Tujuan Penelitian .....................................................................
18
B. Manfaat Penelitian ...................................................................
19
METODE PENELITIAN ...............................................................
20
A. Bahan Penelitian .......................................................................
20
ix
B. Perancangan Penelitian ............................................................
21
C. Jumlah Benda Uji .....................................................................
25
D. Cara Kerja ................................................................................
26
E. Tempat Uji Penelitian ..............................................................
32
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..............................
34
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................
41
A. Kesimpulan .............................................................................
41
B. Saran-Saran ..............................................................................
42
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel II. 1.
Daftar bahan Coating untuk perbaikan beton dan baja ..................
14
Tabel IV. 2. Jenis dan jumlah benda uji penelitian ............................................
25
Tabel V.1
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 28 hari ...
34
Tabel V.2
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 2 bulan ...
34
Tabel V.3
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 3 bulan ...
34
Tabel V.4
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 4 bulan ...
35
Tabel V.5
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 4 bulan ...
35
Tabel V.6.
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 28
hari ..................................................................................................
35
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 2
bulan ...............................................................................................
36
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 3
bulan ...............................................................................................
36
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 4
bulan ...............................................................................................
36
Tabel V.10. Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 4
bulan ...............................................................................................
36
Tabel V.11. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 28 hari .......................................................................
37
Tabel V.12. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 2 bulan .......................................................................
37
Tabel V.13. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 3 bulan .......................................................................
37
Tabel V.14. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 4 bulan .......................................................................
38
Tabel V.15. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 4 bulan .......................................................................
38
Tabel V.16. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 28 hari .
38
Tabel V.17. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 2 bulan.
39
Tabel V.18. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 3 bulan.
39
Tabel V.19. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 4 bulan.
39
Tabel V.20. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 4 bulan.
39
Tabel V.7.
Tabel V.8.
Tabel V.9.
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Biota laut menyerang konstruksi pondasi tiang pancang
jembatan (mengakibatkan kerusakan pada struktur beton
bertulang) .......................................................................................
2
Gambar 2. Teredo sedang mengebor kayu (mengakibatkan kerusakan yang
parah pada dermaga dan hewan ini sanggup menancapkan
tubuhnya di batu karang atau bangunan dari beton hingga
dalam) ............................................................................................
12
Gambar 3. Bagian- bagian Goose Barnacle dan Acorn Bernacle ...................
13
Gambar 4. Anatomi Barnacle dan kemampuannya masuk ke dalam batu
karang (mengakibatkan batu menjadi retak) .................................
13
Gambar 5. Bagan alir Penelitian ......................................................................
23
Gambar 6. Bagan Alir Penanganan Kerusakan Bangunan Beton dan Baja
Penelitian Tahun Kedua .................................................................
24
Gambar 7. Benda uji silinder normal ..............................................................
27
Gambar 8. Benda uji tarik ...............................................................................
27
Gambar 9. Benda uji balok beton bertulang ukuran (10cmx15cmx100cm) ....
27
Gambar 10. Benda uji beton bercoating ...........................................................
40
Gambar 11. Benda uji beton tanpa coating .......................................................
40
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Pengujian Benda Uji .....................................................................
46
Lampiran 2. Benda uji penelitian ......................................................................
47
Lampiran 3. Peralatan Pengujian Benda Uji Penelitian ....................................
48
xiii
RINGKASAN
PENELITIAN HIBAH BERSAING
MODEL DAN FORMULASI PENCEGAHAN, PEMERIKSAAN
DAN PENANGANAN KERUSAKAN BANGUNAN BETON
BERTULANG DANBAJA AKIBAT KOROSI AIR LAUT
DAN BIOTA LAUT
Oleh :
Ir. Henry Hartono, M.T.
Ir. Endang Mastuti W.
Dra. Tuti Rahayu, M.Pd.
DIAJUKAN KEPADA
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN MASYARAKAT
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN TINGGI
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL RI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OKTOBER 2009
0
RINGKASAN PENELITIAN
Negara Indonesia yang merupakan suatu negara kepulauan terbesar di dunia
yang terdiri dari 17.508 pulau, banyak dibangun prasarana transportasi berupa
jembatan beton atau jembatan komposit antara bahan beton dan baja, serta banyak
pula dibangun pelabuan laut maupun dermaga yang saat ini banyak mengalami
kerusakan, sehingga memerlukan suatu perbaikan dan perawatan yang rutin.
Untuk menunjang kegiatan perbaikan dan perawatan bangunan prasarana
transportasi yang berupa jembatan maupun suatu pelabuhan laut atau dermaga
diperlukan suatu penelitian yang akurat, agar dapat ditentukan langkah-langkah
pencegahan supaya tidak terjadi kerusakan dan sekaligus juga dapat ditentukan
tindakan perbaikan yang harus dilaksanakan untuk mengatasi kerusakan yang
terjadi. Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui dengan tepat penyebab
terjadinya kerusakan suatu bangunan prasarana, 2. Mengetahui mekanisme proses
terjadinya kerusakan bangunan beton bertulang dan baja oleh air laut dan biota
laut, 3. Mendapatkan jenis bahan tertentu untuk pencegahan kerusakan, 4.
Mendapatkan metode yang efektif untuk penanganan kerusakan bangunan beton
bertulang dan baja. Mendapatkan model dan formulasi yang terkait dengan
pencegahan, pemeriksaan dan penanganan kerusakan dan biota laut. Penelitain
sejenis pernah dilakukan oleh Budiono et all (2000) tentang pengaruh korosi
terhadap tulangan baja pada kekuatan balok beton bertulang, hasil penelitiannya
menunjukkan penurunan kekuatan mencapai 54,28% pada balok beton bertulang
dengan mutu beton fc1 = 30 MPa, cara pelaksanaan penelitian ini terendam dalam
air laut dan air bisa/normal. Hasil penelitan yang diperoleh adalah:
1. Benda uji nampak tertempeli oleh biota laut jenis plankton yang merupakan
makanan bagi biota laut yang dapat merusak bahan bangunan beton.
1
2. Mengingat waktu pelaksanaan penelitian hanya 5 (lima) bulan, kerusakan
bahan beton belum nampak, tetapi, jika jenis biota laut yang menempel pada
beton terkupas, maka permukaan bahan beton tersebut menjadi rusak,
sehingga jika nantinya tertempeli oleh biota laut yang dapat merusak
bangunan beton, pada bagian-bagian tersebut pasti mengalami keropos beton
seperti halnya yang terjadi pada tiang pancang di Jembatan Suramadu. (Bahan
beton tertempeli plankton, tertempeli pula biota laut yang dapat merusak
bahan beton, dan dengan mengeluarkan enzym tertentu beton dapat diperlunak
sehingga mengalami keropos beton)
3. Metode yang efektif untuk pencegahan terjadinya kerusakan pada bahan beton
bertulang, yaitu dengan mengadakan pelapisan (coating dengan bahan kimia
jenis tertentu) sehingga benar-benar bahan beton dapat terlindungi dalam
waktu tertentu pula.
4. Kualitas beton terutama kuat tekan beton yang terendam air laut, ternyata
lebih rendah dari kualitas beton yang tidak terendam air laut, karena air laut
lebih jelek dari air biasa dalam mempersatukan bahan-bahan yang terkandung
dalam Portlnad Cement/beton.
5. Kualitas beton maupun bahan yang berlapis bahan coating tertentu, ternyata
lebih baik dari pada kualitas beton maupun bahan yang tidak berlapis coating,
hal ini dikarenakan bahan coating mengandung bahan kimia tertentu yang
dapat memperkeras bahan beton maupun baja.
6. Dengan menggunakan metode SEM, bahan beton yang permukaannya
bercoating, nampak suatu lapisan yang melindungi permukaan bahan beton
tersebut, sehingga lebih tahan terhadap serangan air laut maupun biota laut.
2
SUMMARY
Indonesia is the biggest archipelago country in the world, consisting
17,508 islands, have built transportation tools such as concrete bridge or
composite bridge of concrete and steel. It is also built harbor and quay which have
been damaged recently, so it needs routine repair and treatment. To support repair
and maintenance of transportation building like bridge or harbor, it needs an
accurate research. It aims to determine the steps of prevention to avoid damage
and to determine repair activity which must be performed to address the occurring
damage. The objectives of the study are: 1. to know the cause of damage of
building properly, 2. to know mechanism process of building damage of concrete
steel by water and biota of sea, 3. to get certain agent to prevent damage, 4. to get
effective method of handling damage of concrete steel building, getting model and
formulation related to the prevention, examination, and handle of damage and sea
biota. The previous study conducted by Budiono et al (2000) of the effect of
corrosion toward steel building of concrete pressure power shows that there is
decrease of power by 54.28% on concrete pressure with concrete quality f c' = 30
MPa. The study is conducted by submerging the concrete into the sea water and
normal water. The result of the study shows that:
1. Test-item seems to be adhered by sea biota like plankton, food of sea biota,
which can damage the concrete building.
2. The duration of study is five months, so the damage of concrete building has
not seen yet, however, the type of sea biota adhering the concrete, is analyzed.
3
Therefore, the concrete surface is being damaged, so when it is adhered by sea
biota which can damage the concrete building. On that counterpart, it may
cause corrosion like the case of stake in Suramadu Bridge. (The concrete is
adhered by planktons and sea biota, which may damage the concrete. Besides,
by secreting certain enzyme, the concrete can be benign and corrosion).
3. The effective method to prevent damage on concrete building is performed by
having coating (with certain chemicals) in order that the concrete can be
protected in certain periods.
4. The concrete quality of concrete pressure submerging in the water, obviously
lower than the quality of concrete which is not submerged, because sea water
is worse than the other water in unifying agents contained in concrete/Portland
Cement.
5. Either concrete quality or agents layering certain coating, obviously better
than the quality of concrete or agent which has no coating layer. It is caused
by the coating has certain chemicals which can tighten concrete or steel
agents.
6. By using SEM method, concrete which has coating seems to have surface
protection, so that it can endure the sea water and biota.
4
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan suatu negara kepulauan terbesar di dunia yang terdiri
dari 17.508 pulau dengan garis pantai sepanjang 81.000 km. Garis pantai tersebut
merupakan terpanjang kedua di dunia setelah Kanada, (Dahuri et al., 1995;
Dahuri, 1998). Sejumlah besar (lebih dari 10.000 buah) dari pulau-pulau tersebut
merupakan pulau-pulau berukuran kecil yang tersebar dari Sabang hingga
Merauke.
Untuk memperlancar roda perekonomian, maka antara satu pulau dengan
pulau lainnya, banyak dibangun prasarana transportasi berupa jembatan beton
atau jembatan komposit antara bahan beton dan baja, serta banyak pula dibangun
pelabuhan laut maupun dermaga yang saat ini banyak mengalami kerusakan,
sehingga memerlukan suatu perbaikan dan perawatan yang rutin.
Sampai saat ini beton dan baja digunakan di hampir semua tempat selain
kayu seperti di atas tanah (gedung dan jembatan), di bawah tanah (pondasi dan
terowongan), di dasar laut (pipa minyak, anjungan lepas pantai), di pantai
(dermaga dan pemecah gelombang)
Pada lingkungan yang agresif, beton akan mengalami kerusakan dini
karena adanya korosi pada tulangannya. Akibat korosi tersebut akan
mempengaruhi
kekuatan dan umur pemakaiannya. Kualitas beton yang
dipengaruhi antara lain seperti ketidakmampuan tulangan untuk menahan beban
dan adanya permeabilitas yang tinggi. Kasus ini banyak terjadi pada bangunan di
Teluk Arab, Amerika Latin dan tepi Samudra Pasifik (Daily & Kendal, 1998).
1
2
Budiono, et al. (2000) telah mempelajari pengaruh korosi pada tulangan
pada kekuatan balok beton bertulang. Hasil penelitian menunjukkan proses
korosi dipercepat dengan merendam balok uji yang telah berusia minimal 28 hari
ke dalam bak rendam yang telah berisi larutan 3,5% NaCl. Penurunan kekuatan
mencapai 54,28% pada balok dengan menggunakan mutu beton 30 MPa. Beton
yang terendam pada larutan klorida 1,5 % menyebabkan penurunan kekuatan
sebesar 6,00%.
Selain pengaruh fisik kandungan air pantai dan laut, biota laut juga
berpotensi menyebabkan korosi pada beton bertulang. Penelitian De (1999) di
pantai Nhatrang yang berhubungan dengan proses korosi karbon di air laut
menunjukkan bahwa adanya organisme yang
tumbuh dengan cepat pada
permukaan sampel yang menunjukkan adanya perubahan bentuk korosi karbon
baja. Biota laut (bakteri pereduksi sulfat) berpotensi menyebabkan kerusakan
pada konstruksi dan mengganggu proses produksi karena menggerogoti filter dan
menyebabkan karat.
Gambar 1. Biota laut menyerang konstruksi pondasi tiang pancang jembatan
(mengakibatkan kerusakan pada struktur beton bertulang)
Sumber : http : //www.mesa.edu. Akses : 1 Pebruari 2005
3
Di dermaga daerah Jepara (sumber : Kunjungan lapangan pada dermaga
Jepara 2005) dan jembatan Suramadu antara pulau Madura dan pulau Jawa (Kota
Surabaya 2005, seperti Gambar 1) banyak biota laut yang hidup melekat dan
tumbuh pada dinding struktur beton bertulang dan baja (pada pondasi tiang
pancang jembatan Suramadu).
Jika biota laut tersebut hidup subur di dalam sistem air laut, terutama di
dermaga, jembatan dan pemecah ombak, maka akan merusak bangunanbangunan di tepi pantai. Untuk pencegahannya perlu dipikirkan cara
menciptakan suasana yang tidak nyaman bagi bibit-bibit makhluk tersebut untuk
melekat dan tumbuh pada dinding struktur beton bertulang pada bangunanbangunan di air laut (Widharto, 2001).
B. Perumusan Masalah
Dari uraian di atas dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana mekanisme proses terjadinya kerusakan bangunan beton
bertulang dan baja oleh air laut dan biota laut ?
2. Jenis bahan apakah yang dapat dipakai untuk pencegahan terjadinya
kerusakan bangunan beton bertulang dan baja?
3. Bagaimana menangani kerusakan bangunan beton bertulang dan baja akibat
korosi air laut dan biota laut?
4. Model dan formulasi apakah yang dapat diperoleh berkaitan dengan kegiatan
pencegahan, pemeriksaan dan penanganan kerusakan bangunan beton
bertulang dan baja akibat korosi air laut dan biota laut?
4
C. Keaslian Penelititan
Penelitian semacam pernah dilakukan oleh Budiono et all (2000) tentang
pengaruh korosi terhadap tulangan baja pada kekuatan balok beton bertulang.
Hasil penelitiannya menunjukan proses korosi dipercepat dengan merendam
balok uji yang berumur 28 hari kedalam bak rendam berisi larutan NaCl 3,5%.
Penurunan kekuatan mencapai 54,28% pada balok beton bertulang dengan mutu
beton fc‘ = 30 MPa.
Penelitian yang akan dilakukan ini tinjauan analisis pada beton tidak hanya
kekuatan beton, tetapi kuat tarik, kuat tekan dan modulus elastisitas. Penelitian
ini juga dilaksanakan pada pipa baja dan potongan-potongan beton prestressed
dari tiang pancang Ø 20 cm dengan h = 40 cm. Penelitian ini juga berfokus pada
pengaruh biota laut terhadap bangunan beton bertulang dan baja.
D. Batasan Masalah
Agar penelitian ini lebih detail dan terfokus, perlu adanya batasan masalah
sebagai berikut :
1. Benda uji berupa silinder beton Ø 15 cm, h = 30 cm
2. Benda uji beton bertulang tanpa coating berupa balok ukuran 10 cm x 15 cm
x 100 cm
3. Benda uji beton bertulang dengan coating berupa balok ukuran 10 cm x 15
cm x 100 cm
4. Benda uji baja untuk pengujian tarik baja lebar 3 cm, panjang 30 cm, tebal 5
mm
5
5. Jenis biota laut pada penelitian ini adalah jenis biota laut yang ada di perairan
dermaga Jepara
6. Penelitian di laut, dilaksanakan di lingkungan dermaga Jepara
7. Pengaruh gerakan ombak tidak diperhitungkan
8. Laboratorium yang digunakan : Lab. Bahan Bangunan FT UMS, dan Lab.
Kelautan UNDIP di Jepara.
9. Obyek penelitian : dermaga Jepara dan Jembatan Suramadu P. Madura
43
DAFTAR PUSTAKA
___________,
2005.
Barnacles
Reproduction
http://www.mesa.edu. Akses ; 1 Februari 2005.
and
Life
Cycles.
.............................2006, Site dedicate to corrosion of all form, http://www.corrosiondoctors.org/. Akses; 27 Desember 2006.
Budiono, B.; Sugiri, S.; Munaf , D.R. dan Henry, H., 2000. Pengaruh Baja Korosi
Baja Tulangan Pada Kekuatan Balok Beton Bertulang. Jurnal Teknik Sipil
Vol 7 No. 1 Januari. pp: 21-28
ColeI.S., Ganther W.D., Furman S.A., 1999. Factors Affecting Atmospheric
Corrosion in Tropical Australia. Proceedings of the 11th Asian – Pacific
Corrosion Control Conference Volume 2. 1 – 5 November 1999. Ho Chi
Minh City, Vietnam. pp: 590 -597.
Dahuri, R., 1998. Pendekatan Ekonomi-Ekologis Pembangunan Pulau-Pulau Kecil
Berkelanjutan. Dalam Edyanto, CB.H., Ridlo, R., Naryanto, H.S. dan Setiadi,
B. (Eds.). Prosiding Seminar dan Lokakarya Pengelolaan Pulau-Pulau Kecil
di Indonesia. Kerjasama Depdagri, Dir. Pengelolaan Sumberdaya Lahan dan
Kawasan, TPSA, BPPT dan Coastal Resources Management Project,
USAID. hal. B32 – B42
Dahuri, R., Rais, J.M., Ginting S.P. dan Sitepu, M.J., 1995. Pengelolaan
Sumberdaya Wilayah Pesisir dan Lautan Secara Terpadu. Jakarta: PT
Pradnya Paramita.
Daily, Steven F. dan Kendal, K. 1998. Cathodic Protection for New Reinforced
Concete Structures in Aggressive Environment. Material Performance, Vol.
38, No. 1., January, An official NACE International Publication, USA, pp
19-26
De, V., 1999. Corrosion of Carbon Steel in Natural Seawater in Nhatrang Bay.
Proceedings of the 11th Asian – Pacific Corrosion Control Conference
Volume 2. 1 – 5 November 1999. Ho Chi Minh City, Vietnam. pp: 961 965.
Faber, John, Mead, dan Frank, 1965. Reinforcement Concrete. ELBS ed., The
English Language Book Society and E &F.N. Spon LTD., pp: 1-6
Felui, S. Morcillo, M. dan Chico, B., 1999. Effect of Distance from Sea on
Atmospheric Corrosion Rate. Corrosion – The Journal of Science and
44
Engineering, Vol. 55, No 9, September, NACE International – The Corrosion
Society. pp: 883-891
Fontana, Mars G., 1986. Corrosion Ebgineering. 3rd Ed. McGraw Hill Book
Company. pp: 372-373, 499-502.
Hausmann, D.A., 1998. A Probability Model of Steel Corrosion in Concrete.
Material Performance, Vol 37, No. 10, October. An Official NACE
International Publication, USA. pp: 64-68
Hidayat, A. R., 2004. Prinsip Dasar Terjadinya Korosi. Jakarta: Peneliti Puslit KIM
–LIPI. pp: 1
http://www.instrumentasi.org/modules.php?name=News&file=article&sid
Irawati N., Subarkah A., Sujoko S.U, dan Asvaliantina V., 2000. Simulasi Numerik
Kawasan Pantai Dengan Adanya Struktur Bangunan Pantai. Jurnal Sains dan
Teknologi Indonesia, V2. n7, Oktober 2000, pp: 53-56
Kajiama, F dan Okamura, 1999, Evaluating Cathodic Protection Reliabilty on Steell
Pipe in Microbially Active Soils. Japan : Tokyo Gas Co. Ltd. Pp. 74-79.
Kennet, R.T.; dan Chamberlain, J., 1991. Korosi: untuk Mahasiswa Sains dan
Rekayasa. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.
Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering, John Wiley and Son, New
York.
Metha, P. Kumar, 1991. Concrete in Marine Environment. Elsevier Applied Science,
London and New York, pp: 77-85
Pariatmono, 2000. Kajian Kekuatan Tekan Dan Tarik Bahan Beton. Jurnal Sains
dan Teknologi Indonesia, V2. N6, September 2000, hal. 48-60
Romimohtarto, K. dan Juwana, S., 1999. Biologi Laut: Ilmu pengetahuan tentang
Biota Laut. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan Oseanografi - LIPI
Suhendro, B. 2001. Metode Pelaksanaan Proyek Gedung Bertingkat (High Rise
Building), Procedings Kursus Singkat “Perancangan Campuran, Evaluasi dan
Rehabilitasi Struktur Beton”, 3 – 4 September 2001, Yogyakarta.
Taheri, A., Breugel, K.V., 1999a. Numerical Simulation of Chloride Penetration in
Concrete Subjected to Hars Marine Environment. Proceedings of the 11th
Asian – Pacific Corrosion Control Conference Volume 2. 1 – 5 November
1999. Ho Chi Minh City, Vietnam. pp: 629 – 638.
Taheri, A., Breugel, K.V., 1999b. Effect of Tropical Environment on Corrosion on
steel in Marine Concrete Structures. Proceedings of the 11th Asian – Pacific
45
Corrosion Control Conference Volume 2. 1 – 5 November 1999. Ho Chi
Minh City, Vietnam. pp: 619 – 627.
Tjokrodimuljo, K. 1996. Bahan Bangunan, Teknik Sipil, FT. UGM, Yoyakarta
Triwiyono, A. 2006. Korosi Beton Bertulang AkibatAir Laut, Program Studi Teknik
Sipil, Sekolah Pascasarjana UGM, Yoyakarta.
Widharto, S., 2001. Karat dan Pencegahannya. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. pp:
1,57-58
REKAYASA
LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING
MODEL DAN FORMULASI PENCEGAHAN, PEMERIKSAAN
DAN PENANGANAN KERUSAKAN BANGUNAN BETON
BERTULANG DANBAJA AKIBAT KOROSI AIR LAUT
DAN BIOTA LAUT
Oleh :
Ir. Henry Hartono, M.T.
Ir. Endang Mastuti W.
Dra. Tuti Rahayu, M.Pd.
DIAJUKAN KEPADA
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN MASYARAKAT
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN TINGGI
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL RI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OKTOBER 2009
RINGKASAN PENELITIAN
Negara Indonesia yang merupakan suatu negara kepulauan terbesar di dunia
yang terdiri dari 17.508 pulau, banyak dibangun prasarana transportasi berupa
jembatan beton atau jembatan komposit antara bahan beton dan baja, serta banyak
pula dibangun pelabuan laut maupun dermaga yang saat ini banyak mengalami
kerusakan, sehingga memerlukan suatu perbaikan dan perawatan yang rutin. Untuk
menunjang kegiatan perbaikan dan perawatan bangunan prasarana transportasi yang
berupa jembatan maupun suatu pelabuhan laut atau dermaga diperlukan suatu
penelitian yang akurat, agar dapat ditentukan langkah-langkah pencegahan supaya
tidak terjadi kerusakan dan sekaligus juga dapat ditentukan tindakan perbaikan yang
harus dilaksanakan untuk mengatasi kerusakan yang terjadi. Tujuan dari penelitian
ini adalah : 1. Mengetahui dengan tepat penyebab terjadinya kerusakan suatu
bangunan prasarana, 2. Mengetahui mekanisme proses terjadinya kerusakan
bangunan beton bertulang dan baja oleh air laut dan biota laut, 3. Mendapatkan jenis
bahan tertentu untuk pencegahan kerusakan, 4. Mendapatkan metode yang efektif
untuk penanganan kerusakan bangunan beton bertulang dan baja. Mendapatkan
model dan formulasi yang terkait dengan pencegahan, pemeriksaan dan penanganan
kerusakan dan biota laut. Penelitain sejenis pernah dilakukan oleh Budiono et all
(2000) tentang pengaruh korosi terhadap tulangan baja pada kekuatan balok beton
bertulang, hasil penelitiannya menunjukkan penurunan kekuatan mencapai 54,28%
pada balok beton bertulang dengan mutu beton fc1 = 30 MPa, cara pelaksanaan
penelitian ini terendam dalam air laut dan air bisa/normal. Hasil penelitan yang
diperoleh adalah:
1. Benda uji nampak tertempeli oleh biota laut jenis plankton yang merupakan
makanan bagi biota laut yang dapat merusak bahan bangunan beton.
iii
2. Mengingat waktu pelaksanaan penelitian hanya 5 (lima) bulan, kerusakan bahan
beton belum nampak, tetapi, jika jenis biota laut yang menempel pada beton
terkupas, maka permukaan bahan beton tersebut menjadi rusak, sehingga jika
nantinya tertempeli oleh biota laut yang dapat merusak bangunan beton, pada
bagian-bagian tersebut pasti mengalami keropos beton seperti halnya yang terjadi
pada tiang pancang di Jembatan Suramadu. (Bahan beton tertempeli plankton,
tertempeli pula biota laut yang dapat merusak bahan beton, dan dengan
mengeluarkan enzym tertentu beton dapat diperlunak sehingga mengalami
keropos beton)
3. Metode yang efektif untuk pencegahan terjadinya kerusakan pada bahan beton
bertulang, yaitu dengan mengadakan pelapisan (coating dengan bahan kimia
jenis tertentu) sehingga benar-benar bahan beton dapat terlindungi dalam waktu
tertentu pula.
4. Kualitas beton terutama kuat tekan beton yang terendam air laut, ternyata lebih
rendah dari kualitas beton yang tidak terendam air laut, karena air laut lebih jelek
dari air biasa dalam mempersatukan bahan-bahan yang terkandung dalam
Portlnad Cement/beton.
5. Kualitas beton maupun bahan yang berlapis bahan coating tertentu, ternyata lebih
baik dari pada kualitas beton maupun bahan yang tidak berlapis coating, hal ini
dikarenakan bahan coating mengandung bahan kimia tertentu yang dapat
memperkeras bahan beton maupun baja.
6. Dengan menggunakan metode SEM, bahan beton yang permukaannya
bercoating, nampak suatu lapisan yang melindungi permukaan bahan beton
tersebut, sehingga lebih tahan terhadap serangan air laut maupun biota laut.
iv
SUMMARY
Indonesia is the biggest archipelago country in the world, consisting 17,508
islands, have built transportation tools such as concrete bridge or composite bridge of
concrete and steel. It is also built harbor and quay which have been damaged
recently, so it needs routine repair and treatment. To support repair and maintenance
of transportation building like bridge or harbor, it needs an accurate research. It aims
to determine the steps of prevention to avoid damage and to determine repair activity
which must be performed to address the occurring damage. The objectives of the
study are: 1. to know the cause of damage of building properly, 2. to know
mechanism process of building damage of concrete steel by water and biota of sea, 3.
to get certain agent to prevent damage, 4. to get effective method of handling damage
of concrete steel building, getting model and formulation related to the prevention,
examination, and handle of damage and sea biota. The previous study conducted by
Budiono et al (2000) of the effect of corrosion toward steel building of concrete
pressure power shows that there is decrease of power by 54.28% on concrete
pressure with concrete quality f c' = 30 MPa. The study is conducted by submerging
the concrete into the sea water and normal water. The result of the study shows that:
1. Test-item seems to be adhered by sea biota like plankton, food of sea biota,
which can damage the concrete building.
2. The duration of study is five months, so the damage of concrete building has not
seen yet, however, the type of sea biota adhering the concrete, is analyzed.
Therefore, the concrete surface is being damaged, so when it is adhered by sea
biota which can damage the concrete building. On that counterpart, it may cause
v
corrosion like the case of stake in Suramadu Bridge. (The concrete is adhered by
planktons and sea biota, which may damage the concrete. Besides, by secreting
certain enzyme, the concrete can be benign and corrosion).
3. The effective method to prevent damage on concrete building is performed by
having coating (with certain chemicals) in order that the concrete can be
protected in certain periods.
4. The concrete quality of concrete pressure submerging in the water, obviously
lower than the quality of concrete which is not submerged, because sea water is
worse than the other water in unifying agents contained in concrete/Portland
Cement.
5. Either concrete quality or agents layering certain coating, obviously better than
the quality of concrete or agent which has no coating layer. It is caused by the
coating has certain chemicals which can tighten concrete or steel agents.
6. By using SEM method, concrete which has coating seems to have surface
protection, so that it can endure the sea water and biota.
vi
PRAKATA
Assalamu’alaikumWr.Wb.
Puja dan puji syukur penulis panjatkan pada Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmatnya sehingga laporan penelitian dapat terselesaiakan dengan
baik.
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui dengan tepat penyebab terjadinya kerusakan secara rinci
2. Mengetahui mekanisme proses terjadinya kerusakan bangunan beton bertulang
dan baja oleh air laut dan biota laut.
3. Mendapatkan jenis bahan tertentu untuk pencegahan kerusakan dan metode yang
efektif untuk penanganan terjadinya kerusakan bangunan beton bertulang dan
baja.
4. Mendapatkan model dan formulasi yang terkait dengan pencegahan, pemeriksaan
dan penanganan kerusakan bangunan beton bertulang dan baja akibat korosi air
laut dan biota laut.
Cara pelaksanaan penelitian ini adalah dengan membuat benda uji berupa beton
silinder, balok beton bertulang dan plat baja. Benda uji tersebut dibiarkan terendam
dalam air laut, kemudian dilakukan pengujian di laboratorium.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Pimpinan Direktorat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, Direktorat Jenderal
Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional beserta semua staf.
2. Kepala Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat UMS beserta semua staf.
3. Semua pihak yang membantu pelaksanaan penelitian dan pembuatan laporan ini
vii
Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan, agar diperoleh
hasil yang maksimal.
Wassalamu’alaikumWr. Wb.
Surakarta, Oktober 2009
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................
ii
RINGKASAN ..................................................................................................
iii
SUMMARY ......................................................................................................
v
PRAKATA ........................................................................................................
vii
DAFTAR ISI .....................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................
xiii
BAB I
BAB II
BAB III
BAB IV
PENDAHULUAN ..........................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah ...........................................................
1
B. Perumusan Masalah .................................................................
3
C. Keaslian Penelititan ..................................................................
4
D. Batasan Masalah .......................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
6
A. Studi Pustaka ............................................................................
6
B. Landasan Teori .........................................................................
10
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ..................................
18
A. Tujuan Penelitian .....................................................................
18
B. Manfaat Penelitian ...................................................................
19
METODE PENELITIAN ...............................................................
20
A. Bahan Penelitian .......................................................................
20
ix
B. Perancangan Penelitian ............................................................
21
C. Jumlah Benda Uji .....................................................................
25
D. Cara Kerja ................................................................................
26
E. Tempat Uji Penelitian ..............................................................
32
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..............................
34
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................
41
A. Kesimpulan .............................................................................
41
B. Saran-Saran ..............................................................................
42
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel II. 1.
Daftar bahan Coating untuk perbaikan beton dan baja ..................
14
Tabel IV. 2. Jenis dan jumlah benda uji penelitian ............................................
25
Tabel V.1
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 28 hari ...
34
Tabel V.2
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 2 bulan ...
34
Tabel V.3
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 3 bulan ...
34
Tabel V.4
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 4 bulan ...
35
Tabel V.5
Hasil uji tekan silinder beton h= 30 cm, φ 15 cm, umur 4 bulan ...
35
Tabel V.6.
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 28
hari ..................................................................................................
35
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 2
bulan ...............................................................................................
36
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 3
bulan ...............................................................................................
36
Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 4
bulan ...............................................................................................
36
Tabel V.10. Hasil uji tarik belah silinder beton h = 30 cm, φ 15 cm, umur 4
bulan ...............................................................................................
36
Tabel V.11. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 28 hari .......................................................................
37
Tabel V.12. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 2 bulan .......................................................................
37
Tabel V.13. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 3 bulan .......................................................................
37
Tabel V.14. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 4 bulan .......................................................................
38
Tabel V.15. Hasil uji lentur balon beton bertulang ukuran 10cm x 15cm x
100cm umur 4 bulan .......................................................................
38
Tabel V.16. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 28 hari .
38
Tabel V.17. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 2 bulan.
39
Tabel V.18. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 3 bulan.
39
Tabel V.19. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 4 bulan.
39
Tabel V.20. Hasil uji tarik plat baja ukuran 3cm x 30cm x 5mm umur 4 bulan.
39
Tabel V.7.
Tabel V.8.
Tabel V.9.
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Biota laut menyerang konstruksi pondasi tiang pancang
jembatan (mengakibatkan kerusakan pada struktur beton
bertulang) .......................................................................................
2
Gambar 2. Teredo sedang mengebor kayu (mengakibatkan kerusakan yang
parah pada dermaga dan hewan ini sanggup menancapkan
tubuhnya di batu karang atau bangunan dari beton hingga
dalam) ............................................................................................
12
Gambar 3. Bagian- bagian Goose Barnacle dan Acorn Bernacle ...................
13
Gambar 4. Anatomi Barnacle dan kemampuannya masuk ke dalam batu
karang (mengakibatkan batu menjadi retak) .................................
13
Gambar 5. Bagan alir Penelitian ......................................................................
23
Gambar 6. Bagan Alir Penanganan Kerusakan Bangunan Beton dan Baja
Penelitian Tahun Kedua .................................................................
24
Gambar 7. Benda uji silinder normal ..............................................................
27
Gambar 8. Benda uji tarik ...............................................................................
27
Gambar 9. Benda uji balok beton bertulang ukuran (10cmx15cmx100cm) ....
27
Gambar 10. Benda uji beton bercoating ...........................................................
40
Gambar 11. Benda uji beton tanpa coating .......................................................
40
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Pengujian Benda Uji .....................................................................
46
Lampiran 2. Benda uji penelitian ......................................................................
47
Lampiran 3. Peralatan Pengujian Benda Uji Penelitian ....................................
48
xiii
RINGKASAN
PENELITIAN HIBAH BERSAING
MODEL DAN FORMULASI PENCEGAHAN, PEMERIKSAAN
DAN PENANGANAN KERUSAKAN BANGUNAN BETON
BERTULANG DANBAJA AKIBAT KOROSI AIR LAUT
DAN BIOTA LAUT
Oleh :
Ir. Henry Hartono, M.T.
Ir. Endang Mastuti W.
Dra. Tuti Rahayu, M.Pd.
DIAJUKAN KEPADA
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN MASYARAKAT
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN TINGGI
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL RI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
OKTOBER 2009
0
RINGKASAN PENELITIAN
Negara Indonesia yang merupakan suatu negara kepulauan terbesar di dunia
yang terdiri dari 17.508 pulau, banyak dibangun prasarana transportasi berupa
jembatan beton atau jembatan komposit antara bahan beton dan baja, serta banyak
pula dibangun pelabuan laut maupun dermaga yang saat ini banyak mengalami
kerusakan, sehingga memerlukan suatu perbaikan dan perawatan yang rutin.
Untuk menunjang kegiatan perbaikan dan perawatan bangunan prasarana
transportasi yang berupa jembatan maupun suatu pelabuhan laut atau dermaga
diperlukan suatu penelitian yang akurat, agar dapat ditentukan langkah-langkah
pencegahan supaya tidak terjadi kerusakan dan sekaligus juga dapat ditentukan
tindakan perbaikan yang harus dilaksanakan untuk mengatasi kerusakan yang
terjadi. Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui dengan tepat penyebab
terjadinya kerusakan suatu bangunan prasarana, 2. Mengetahui mekanisme proses
terjadinya kerusakan bangunan beton bertulang dan baja oleh air laut dan biota
laut, 3. Mendapatkan jenis bahan tertentu untuk pencegahan kerusakan, 4.
Mendapatkan metode yang efektif untuk penanganan kerusakan bangunan beton
bertulang dan baja. Mendapatkan model dan formulasi yang terkait dengan
pencegahan, pemeriksaan dan penanganan kerusakan dan biota laut. Penelitain
sejenis pernah dilakukan oleh Budiono et all (2000) tentang pengaruh korosi
terhadap tulangan baja pada kekuatan balok beton bertulang, hasil penelitiannya
menunjukkan penurunan kekuatan mencapai 54,28% pada balok beton bertulang
dengan mutu beton fc1 = 30 MPa, cara pelaksanaan penelitian ini terendam dalam
air laut dan air bisa/normal. Hasil penelitan yang diperoleh adalah:
1. Benda uji nampak tertempeli oleh biota laut jenis plankton yang merupakan
makanan bagi biota laut yang dapat merusak bahan bangunan beton.
1
2. Mengingat waktu pelaksanaan penelitian hanya 5 (lima) bulan, kerusakan
bahan beton belum nampak, tetapi, jika jenis biota laut yang menempel pada
beton terkupas, maka permukaan bahan beton tersebut menjadi rusak,
sehingga jika nantinya tertempeli oleh biota laut yang dapat merusak
bangunan beton, pada bagian-bagian tersebut pasti mengalami keropos beton
seperti halnya yang terjadi pada tiang pancang di Jembatan Suramadu. (Bahan
beton tertempeli plankton, tertempeli pula biota laut yang dapat merusak
bahan beton, dan dengan mengeluarkan enzym tertentu beton dapat diperlunak
sehingga mengalami keropos beton)
3. Metode yang efektif untuk pencegahan terjadinya kerusakan pada bahan beton
bertulang, yaitu dengan mengadakan pelapisan (coating dengan bahan kimia
jenis tertentu) sehingga benar-benar bahan beton dapat terlindungi dalam
waktu tertentu pula.
4. Kualitas beton terutama kuat tekan beton yang terendam air laut, ternyata
lebih rendah dari kualitas beton yang tidak terendam air laut, karena air laut
lebih jelek dari air biasa dalam mempersatukan bahan-bahan yang terkandung
dalam Portlnad Cement/beton.
5. Kualitas beton maupun bahan yang berlapis bahan coating tertentu, ternyata
lebih baik dari pada kualitas beton maupun bahan yang tidak berlapis coating,
hal ini dikarenakan bahan coating mengandung bahan kimia tertentu yang
dapat memperkeras bahan beton maupun baja.
6. Dengan menggunakan metode SEM, bahan beton yang permukaannya
bercoating, nampak suatu lapisan yang melindungi permukaan bahan beton
tersebut, sehingga lebih tahan terhadap serangan air laut maupun biota laut.
2
SUMMARY
Indonesia is the biggest archipelago country in the world, consisting
17,508 islands, have built transportation tools such as concrete bridge or
composite bridge of concrete and steel. It is also built harbor and quay which have
been damaged recently, so it needs routine repair and treatment. To support repair
and maintenance of transportation building like bridge or harbor, it needs an
accurate research. It aims to determine the steps of prevention to avoid damage
and to determine repair activity which must be performed to address the occurring
damage. The objectives of the study are: 1. to know the cause of damage of
building properly, 2. to know mechanism process of building damage of concrete
steel by water and biota of sea, 3. to get certain agent to prevent damage, 4. to get
effective method of handling damage of concrete steel building, getting model and
formulation related to the prevention, examination, and handle of damage and sea
biota. The previous study conducted by Budiono et al (2000) of the effect of
corrosion toward steel building of concrete pressure power shows that there is
decrease of power by 54.28% on concrete pressure with concrete quality f c' = 30
MPa. The study is conducted by submerging the concrete into the sea water and
normal water. The result of the study shows that:
1. Test-item seems to be adhered by sea biota like plankton, food of sea biota,
which can damage the concrete building.
2. The duration of study is five months, so the damage of concrete building has
not seen yet, however, the type of sea biota adhering the concrete, is analyzed.
3
Therefore, the concrete surface is being damaged, so when it is adhered by sea
biota which can damage the concrete building. On that counterpart, it may
cause corrosion like the case of stake in Suramadu Bridge. (The concrete is
adhered by planktons and sea biota, which may damage the concrete. Besides,
by secreting certain enzyme, the concrete can be benign and corrosion).
3. The effective method to prevent damage on concrete building is performed by
having coating (with certain chemicals) in order that the concrete can be
protected in certain periods.
4. The concrete quality of concrete pressure submerging in the water, obviously
lower than the quality of concrete which is not submerged, because sea water
is worse than the other water in unifying agents contained in concrete/Portland
Cement.
5. Either concrete quality or agents layering certain coating, obviously better
than the quality of concrete or agent which has no coating layer. It is caused
by the coating has certain chemicals which can tighten concrete or steel
agents.
6. By using SEM method, concrete which has coating seems to have surface
protection, so that it can endure the sea water and biota.
4