Jurnal Korosi Pada Tulangan Beton

5/10/2018 Jurnal Korosi Pada Tulangan Beton

1/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI 2005Serpong, 29 Desember 2005 ISBN: 9-793-68847-5

UJI INHIBITOR ANORGANIK DALAM LARUTAN PORI BETONARTIFISIAL YANG MENGANDUNG NaCI PADA

KOROSI BAJA KARBON

H ar ta ti S oe ro so , H ar sisto , B in to ro S isw ay an tiP u sa t P e ne litia n M e ta lu rg iL em b ag a Ilm u P en ge ta hu an In do ne siaK aw asa n P usp ip te k S erp on g

AbstrakPenggunaan larutan pori beton artifisial yang merupakan campuran Ca(OHh jenuh dan 20

grlL NaHCOj dimaksudkan untuk memudahkan penelitlan di lingkungan beton yang mudahmengeras dan penambahan 3,5% NaCI mewakili suasanan lingkungan air taut. Jenis inhibitoranorganik yang diteliti dengan metode polarlsasi potensial adalah Na poliphospat, Na metasilikat, Namollbdat, dan Na nitrit masing-masing dengan konsentrasi antara 50 hingga 200 ppm. Hasilpenelitian menunjukkan, efislensi inhibitor tertinggi pada penambahan 200 ppm yaitu 99,8% umukNa metasilikat, 97,8% untuk Na molibdat, 95% untuk Na Poliphosfat.Kala kunci : beton, baja, korosi, inhibitor, NaN02, Na-poliphosfat, Na Molibdat dan NaMetasilikat

I. PENDAHULUANBaja karbon yang berinteraksi dengan Iingkungannya akan mengalami peristiwa

korosi. Pada proses korosi diIingkungan yang mengandung senyawa oksigen dan jugaunsur-unsur reaktif lainnya akan mengakibatkan pembengkakan atau terjadipenambahan volume. Hal ini bisa terjadi karena unsur Fe mengikat senyawa O2 menjadisenyawa Fe203.

Baja karbon yang digunakan untuk memperkuat struktur beton, bisa menimbulkanperetakan pada permukaan beton bilamana baja karbon tersebut bereaksi dengansenyawa senyawa oksigen, sulfida dan lain sebagainya. Dengan adanya peretakan padapermukaan struktur beton, akan memudahkan masuknya unsur-unsur atau senyawa-senyawa reaktif korosif dari larutan ruah yang ada di luar sistem beton bertulang.Masuknya usur-unsur atau senyawa-senyawa reaktif korosif dari larutan ruah, akanmeningkatkan laju peretakan lebih lanjut pada struktur beton yang pada akhimya akanmenurunkan kekauatan struktur beton. Kerusakan struktur beton bertulang baja karbon

38 Hartati Soeroso, Harsisto, Bintoro Siswayanti

i!J1. ,, j

. j


2/9

J!IIl)I

SEMINAR MATERIAL METALURGI 2005Serpong, 29 Desember 2005 ISBN: 9-793-68847-5

akan menghebat bilamana di lingkungan ruah tersebut mengandung senyawa garamNaCl, misalnya di lingkungan air laut.

Salah satu cara untuk mengendalikan laju korosi baja karbon dalam struktur beton,dapat dilakukan dengan cara menambah senyawa kimia yang biasa disebut inhibitor.Menurut definisinya, inhibitor adalah sejumlah kecil senyawa kimia yang ditambahkanke dalam media atau lingkungan korosif mampu menghambat reaksi korosi yang terjadi.Ditinjau dari sifat kimianya, jenis inhibitor dapat dikelompokkan menjadi senyawaanorganik dan senyawa organik. Senyawa anorganik yang dimaksud, dapat berupasenyawa molibdat, kromat, silikat, polyphosfat dan lain sebagainya. Senyawa organikdapat berbentuk gugus amin, aldehid, sulfide, urea dan lain sebagainya.

Seiring dengan banyaknya jenis inhibitor yang ada, baik senyawa kimia (generik)yang mudah diperoleh di pasaran maupun inhibitor paten, maka proses pemilihan jenisinhibitor mutlak dilakukan. Persyaratan pemilihan inhibitor berdasar kamampuanefisiensinya tinggi, mudah didapat, tidak mencemari lingkungan, murah harganya, danmudah penanganannya.

Prediksi awal kehandalan kinerja inhibitor dapat dipelajari dari diagram potensialpH sistem dari material yang diekspos dalam media korosi yang diberi inhibitor.Diagram potensial - pH yang umum digunakan adalah diagram Pourbaix. Diagramtersebut memetakan daerah imun dan daerah pasif korosi, sehingga dengan data-datatersebut akan langsung dapat diketahui kondisi material pada lingkungan korosif.

Lebih lanjut untuk mengetahui kinerja inhibitor dapat dilakukan uji laju korosi,dapat digunakan beberapa metode, misalnya metode polarisasi potensial, metodekehilangan berat, atau pun metode pembentukan gas hidrogen.

n. METODOLAGI PENELITIAN2.1 Preparasi Benda Uji Benda uji yang digunakan, komposisi kimia, dan sifat-sifat mekanisnya diuji

sesuai dengan standar yang berlaku. Benda uji diperoleh dari PT. Krakatau Steel berbentuk pelat baja karbon dengan

ketebalan2.0 mm Pemotongan benda uji dengan ukuran 0,2xlx3 em dan salahsatu ujungnya diberi lubang untuk sambungan kabellistrik

Benda uji diamplas dengan kertas amplas SiC dari kekasaran 80 # hingga 1200#. Benda uji dicuci dengan air sabun, dibilas dengan air bersih, dicuci ulang

dengan media alkohol dengan bantuan alat ultraasonic cleaner, dikeringkan dandisimpan dalam desikator minimal 2 jam.

2.2 Preparasi Media Uji Larutan pori beton artifisial, yaitu membuat larutan jenuh Ca(OH)2 denganncaramenambah 2 gram Ca(OH)2 kedalam satu liter air. Lingkungan beton yang terkarbonasi dengan pH = 9 diwakili oleh larutanCa(OH)2 jenuh yang ditambahkan natrium bikarbonat 20 gr per liter. Lingkungan beton yang terkontaminasi ion klorida diwakili oleh larutan

Ca(OH)2jenuh yang ditambah natrium klorida 3,5% berat . Penambahan inhibitor dilakukan bervariasi antara 0, 50, 100, hingga 200 ppm.

Inhibitor yang dipakai adalah Na metasilikat, Na molibdat, Na Poliphosfat, danNa nitrit.

UJI INHIBITOR ANORGANIK DALAM LARUT AN PORI BETON ARTIFISIAL YANG 39MENGANDUNG NaCi PADA KOROSI BAJA KARBON


3/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI 2005SerpongJ 29 Desember 2005ISBN: 9-793-68847-5

2.3 Penelitian Korosi dengan Metode Polarisasi PotensialPenelitian ini menggunakan alat potensiostat yang dilengkapi dengan tiga jenis

elektroda yaituelektroda kerja (benda uji), elektroda pembanding (AglAgCl jenuh), danelektroda pembantu (kawat platina).

Larutan uji yang telah diukur kadar keasamannya ditempatkan dalam bejana gelas250 cc. Potensiostat diaktitkan terlebih dahulu selama 30 menit sebelum digunakan,Ketiga elektrode dihubungkan dengan potensiostat. Pengkondisian elektroda kerja padapotensial korosi alami dilakukan minimal 60 menit.

Setelah uji potensial korosi alami, potensial diturunkan ke daerah katodik -1000mV atau ke harga yang diprediksikan bisa mendapatkan grafik Tafel hingga kedaerah anodik +1000mV Vs. Ag/AgCL

Laju perubahan potensial pada proses polarisasi potensial, ditetapkan dengankecepatan 20 mVImenit. Pada proses polarisasi in i tetap hams memperhatikan adanyaperubahan keadaan di permukaan elektroda kerja, yaitu ada tidaknya gelembung udarayang terbentuk.

ID. Hasil Penelitian dan PembahasanBerdasar hasil-hasiI penelitian yang diawali dengan karakterisasi material hingga

uji efisiensi inhibitor anorganik dalam media pori beton artifisial, pembahasannyaadalah sebagai berikut :3.1 Karakterisasi Material dan Media Uji

Benda uji diperoleh dari PT. Krakatau Steel dengan komposisi kimia dan sifat-sifat mekanik ditunjukkan pada Tabel3.l dan Tabe13.2.

Tabel3.1 Hasil Komposisi Kimia Benda Uji

C 0.26592 Ni 0.12320Si 0.20545 Cr 0.15506S 0.0514 Mo 0.01732P 0.0384 Cu 0.43845

Mn 0.98606 Al 0.00422Zn 0.00908Tabel3.2 Hasil Uji Sifat Mekanik Baja Karbon

321 N/mm2 442N/mm2 36%

Berdasarkan hasil uji komposisi kimia pada Tabel 3.1, baja karbon yangdigunakan pada penelitian adalah baja karbon medium dengan unsur karbon 0.266%


!!!j


4/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI2005Serpong, 29 Desember 2005 ISBN: 9-793-68847-5berat. Berdasar hasil uji mekanik, khususnya uji tarik dan uji kekerasan, penggunaanbaja karbon tersebut memenuhi standar ketangguhan tulangan struktur beton.

Media uji yang digunakan, direkayasa sedemikian sehingga dapat mewakili sifat-sifat Iarutan pori beton. Larutan pori beton artifisial yang dihasilkan, keasamannyasebagai berikut :

TabeI3.3. Hasil uji keasaman larutan uji dengan berbagai inhibitor

1 Ca(OH)2jenuh + NaHC03 + 3,5% NaCI2 Ca(OH)zjenuh + NaHC03 + 3,5% NaCI + X Na Polyphosfat3 Ca(OH)2jenuh + NaHC03 + 3,5% NaCI + X Na Metasilikat4 Ca(OH)2jenuh + NaHC03 + 3,5% NaCl + X Na Molibdat5 Ca(OH)2 .enuh + NaHC03 + 3,5% NaCI + X Na Nitrit

119 ~ 11101010~ 11

N.B. : X =konsentrasi inhibitor 50, 100, 150 dan 200 ppmPada Tabel 3.3 dapat diketahui bahwa dengan adanya penambahan inhibitor

anorganik Na Polyphosfat, Na Metasilikat, Na Molibdat, Na Nitrit 50 ppm hingga 200ppm cenderung menurunkan sifat keasaman larutan pori beton artifisial.3.2 PotensiaI Korosi Alami (Eo) Sistem Baja dalam Media Uji

Hasil uji potensial korosi alami (Eo) dalam media uji yang mengandung 50, 100,150, dan 200 ppm berbagai inhibitor anorganik ditunjukkan oleh Tabel 3.4

TabeI3.4. Hasil Uji potensial korosi alami baja karbon dalam larutan uji

1 Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCl + NaHC03 - 231 ~ - 287 (mV vs AgiAgCI)2 Ca(OH)2 jenuh + 3,5% berat NaCl + NaHC03+ -310 ~ - 320 (mV vs AglAgCl)

50 ppm Na MetasilikatCa(OH)z jenuh + 3,5% berat NaCl + NaHC03+ - 246 ~ - 300 (mV vs Ag/AgCI)100 ppm Na MetasilikatCa(OH)z jenuh + 3,5% berat NaCI + NaHC03+ - 350 - -270 (mV vs AglAgCl)150 ppm Na MetasilikatCa(OH)z jenuh + 3,5% berat NaCI + NaHC03+ - 320 ~ -260 (mV vs Ag/AgCI)200 ppm Na Metasilikat

3 Ca(OH)z jenuh + 3,5% NaCI + NaHC03+ 50 -330 ~ -240 (mV vs Ag/AgCI)ppm Na polyphosfatCa(OH)z jenuh + 3,5 % NaCI + NaHC03+ 100 -238 ~ -315 (mV vs Ag/AgCI)ppm Na polyphosfat

UJI INHIBITOR ANORGANIK DALAM LARUTAN PORI BETON ARTIFISIAL YANG 41MENGANDUNG NaCI PADA KOROSI BAJA KARBON


5/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI 2005Serpong, 29 Desember 2005 ISBN : 9-793-68847-5

Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % NaCl + NaHC03+ 150 -340 ~ -230 (mV vs Ag/AgCl)ppm Na polyphosfatCa(OH)2 jenuh + 3,5 % NaCl + NaHC03+ 200 -300 - -260 (mY vs Ag/AgCl)ppm Na polyphosfat

4 Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCI + NaHC03+ -360 - -210 (mV vs Ag/ AgCI)50 ppm Na MolibdatCa(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCl + NaHC03+ - 262 ~ - 310 (mV vs Ag/AgCI)100 ppm Na MolibdatCa(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCI + NaHC03+ -320 - -250 (mV vs Ag/AgCI)150 ppm Na MolibdatCa(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCl + NaHC03+ -320 ~ -260 (mV vs Ag/AgCI)200 ppm Na Molibdat

5 Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCI + NaHC03+ - 330 - -230 (mV vs Ag/AgCI)50 ppm Na Nitrit . .Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCI + NaHC03+ - 304 - - 392 (mV vs Ag/AgCl)100 ppm Na NitritCa(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCl +NaHC03+ -300 --200 (mV vs Ag/AgCI)150 ppm Na NitritCa(OH)z jenuh + 3,5 % berat NaCl + NaHC03+ -300 ~ -210 (mV vs Ag/AgCI)200 ppm Na Nitrit~Berdasar hasil uji pada Tabel 3.4, harga Eo secara keseluruhan berkisar dari -360

hingga -200 mV Ag/AgCl. Pengaluran harga Eo dari Tabe13.4 dan harga pH dari Tabel3.3 ke diagram Pourbaix pada suhu dan tekanan atmosferik yang sama, dapat ditemukanbahwa baja karbon tersebut dalam media uji mengalami pemasifan.3.3 Laju Korosi Baja Karbon dalam Media Uji

Berdasarkan hasil uji korosi baja karbon dalam media uji yang mengandungberbagai inhibitor anorganik pada konsentrasi 0, 50, 100, 150, dan 200 ppm hasil-hasilnya ditunjukkan pada Gambar 3.1 hingga Gambar 3.4.

42 Hartati Soeroso, Harsisto, Bintoro Siswayanfi


6/9

T. ... . SEMINAR MATERIAL METALURGI2005Serpong, 29 Desember 2005 ISBN: 9-793-68847-5-.a.E 1 ~~~~~~~-----------------------------e nel-e~::lO .8 ---------------------- ---------------

1.2

-

0.6o 1 0 0 2 0 0 3 0 0

Gambar 3.1 Laju korosi pada penambahan Inhibitor Na Polyphospat

Konsentrasi (ppm)

1.5-aa.S-) 1e0~: : : s c u 0.5..J

oo 100 200Konse ntrasi (ppm) 300

Gambar 3.2 Laju korosi pada penambahan Inhibitor Na Metasilikat

UJI INHIBITOR ANORGANIK DALAM LARUT AN PORI BETON ARTIFISIAL YANG 43MENGANDUNG NaCI PADA KOROSI BAJA KARBON


7/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI2005Serpong, 29 Desember 2005

2.5-c.2E-U >21.5

0~: : : : s 1o m_J

0.500

3

50 100 150 200 250Konsentrasi (ppm)Gambar 3.3 Laju korosi pada penambahan-Inhibltor Na Molibdat

~ 2 . 5Ei 2o. . .~ 1 . 5

3.53

2 5 0

10 . 5

oo 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0

Konsentrasi (ppm)

Gambar 3.4 Laju korosi pada penambahan Inhibitor Na Nitrit

Pada Gambar 3.1 dapat diketahui bahwa pada penambahan inhibitor NaPolyphosfat 50 ppm hingga 200 ppm akan menurunkan laju korosi dari 14,53 mpymenjadi 0,73 mpy. Penurunan laju korosi tersebut terjadi secara linier, yaitu semakintinggi konsentrasi inhibitor maka akan semakin rendah laju korosinya. Karakteristikinhibitor Na Polyphosfat ini sama dengan karakteristik inhibitor Na molibdat padagambar 3.3.



8/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI2005Serpong, 29 Desember 2005 ISBN: 9-793-68847-5

Pada penambahan 200 ppm Na molibdat pada media uji dapat menurunkan lajukorosi baja karbon hingga 0,32 mpy. Mempelajari Gambar 3.2 dan Gambar 3.4, keduajenis inhibitor Na metasilikat dan Na nitrit mempunyai sifat depolarisasi inhibisi padapenambahan 100 dan 150 ppm inhibitor. Sifat depolarisasi inhibisi tersebut ditunjukkandengan angka laju korosi 0,78 mpy pada penambahan inhibitor 50 ppm menjadi 1,6mpy pada penambahan 100 ppm dan menjadi 0,92 mpy pada penambahan ISO ppm Nametasilikat. Demikian juga pada penambahan 100 ppm Na nitrit telah menimbulkandepolarisasi dad 1,64 mpy (50 ppm) menjadi 2,9 mpy (100 ppm), dan dari 1,64 mpy (50ppm) menjadi 2,58 mpy (150 ppm).3.4 Efisiensi Inhibitor Anorganik pada Korosi Baja Carbon dalam Media Uji

Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi inhibitor yang ditunjukkan pada Gambar5. dapat diketahui bahwa efisiensi inhibitor yang terbaik adalah pada penambahan 200ppm Na metasilikat (99,8%), diikuti oleh penambahan 200 ppm Na molibdat (97,8%),dan 200 ppm Na nitrit (93%).

100 ~--~--------------------------~------~

-f t .-95 ---------

___ RPosfat--II- M t Silikat

100 1500 200 250Konsentrasi (ppm)

. UJI INHIBITOR ANORGANIK DALAM LARUTAN PORI BETON ARTIFISIAL YANG 45'MENGANDUNG NaCi PADA KOROSI BAJA KARBON

Gambar 5. Hubungan penambahan berbagai inhibitor dengan efisiensi kinerja inhibisi


9/9

SEMINAR MATERIAL METALURGI2005Serponq, 29 Desember 2005

ISBN: 9-793-68847-5

IV. KESIMPULANBerdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat ditarik

kesimpulan seperti di bawah ini:1. Baja karbon dalam berbagai larutan uji Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCI +

NaHC03 baik yang mengandung inhibitor maupun tidak, semua dalam keadaanpasif.2. Laju korosi baja karbon dalam larutan uji Ca(OH)2 jenuh + 3,5 % berat NaCl +NaHC03 tanpa inhibitor mencapai angka 14,53 mpy.3. Dalam larutan uji yang mengandung 100 ppm dan 150 ppm inhibitor NaN03dan Na Methasilikat terjadi peningkatan laju korosi bila dibandingkan denganpenambahan 50 ppm.

4. Efisiensi kinerja inhibitor dari yang terbaik hingga yang kurang baik, berturut-turut adalah 99,8% untuk 200 ppm Na Metasilikat, 97,8% untuk 200 ppm NaMolibdat, 95% untuk Na Polyphosfat dan 93% untuk 200 ppm Na Nitrit.

VII. DAFTARPUSTAKA[ 1]. Jones D, A ; "Principles and Prevention of Corrosion", 2nd ed., Prentice hall,1966. .[2]. Roberge, Pierre R, "Handbook of Corrosion Engineering", Me. Graw-Hill, 1999.[3]. W, Dean, Sheldon; "Marine Corrosion in Tropical Environments", p. 170-189.ASTM Stoeh Number: STP 1399.[ 4]. Wrangler G., "Corrosion Science", p. 14-331, 1974.[5]. Condon E.U.,"Underground Corrosion", National Bureau of Standards,

Washington, 1945[ 6]. Sridhar and Cragnolino," Application of Accelerated Corrosion Tests to ServiceLife Prediction of Materials" ASTM STP 1194, Philadelphia, 1994.[7]. Robert T.K. and Bonnie R.S," Metallography and Microstructures" ASMHandbook, 9th,Vo1.9, Materials park, 1995.[ 8]. Sheldon W.D, at all," Marine Corrosion in Tropical Environments" ASTM STP

1399, Chelsea, 2000.[9]. Gosta W.," An Introduction to Corrosion and Protection of Metals" London New

York, 1985[ 10]. Johnson J.H.,Robert T.K. and Darene A.H.'" Corrosion", ASM Handbook 9th

Ed, Vol. 13, 1995


Jurnal Korosi Pada Tulangan Beton

Documents

Transcript of Jurnal Korosi Pada Tulangan Beton