Serangan Klorida pada Beton

Klorida merupakan penyebab utama korosi beton di lingkungan laut.  Kerusakan yang ditimbulkan hanya merusak tulangan beton dan relatif tidak merusak materialnya. Ion Klorida menyerang lapisan pasif jika sudah mencapai Konsentrasi Kritis (Ccr) di lapisan tersebut, meskipun dalam keadaan pH tinggi.

Kerusakan diawali dengan pembentukan lubang-lubang dilokasi yang lapisan pasifnya hancur.

 

Serangan klorida pada beton ini termasuk proses korosi berupa self catalys. Proses ini menyebabkan refuksi yang cepat dari luas penampang tulang, sering tidak terlihat karena menyerang hanya pada tulangan. Mekanisme penetrasi klorida ke dalam beton yakni dengan ion Fe bereaksi dengan ion klorida yang membentuk besi klorida (FeCl2).

Umur Layan

Umur layan adalah periode struktur dalam memenuhi fungsinya. Umur layan didasarkan pada umumnya hanya memiliki ½ umur dari umur layannya dan biaya rehabilitasi yang besar. Untuk menaksir umur dan durabilitas beton dilakukan dengan cara prediksi dari proses penetrasi ion klorida. Faktor utama proses penetrasi ion klorida adalah koefisien difusi ion klorida dan jumlah konsentrasi klorida kritis pada permukaan tulangan. Adapun mekanisme kerusakan  struktur beton yang diakibatkan oleh korosi  baja tulangan (Tuttii, 1982)

Untuk memodelkan umur layan terdapat 3 cara, yakni model bebas korosi, model kerusakan korosi yang masih diterima, dan model kerusakan akhir. Model bebas korosi didasarkan bahwa beton tidak ada korosi, model kerusakan korosi yang masih diterima didasarkan korosi yang masih dalam ambang batas, sedangkan model kerusakan akhir didasarkan pada saat beton runtuh.

Adapun 2 periode dalam permodelan umur layan, yakni periode inisiasi dan periode propagasi.

Periode inisiasi dimulai dari saat klorida melakukan penetrasi melalui selimut beton sampai ketika konsentrasinya di permukaan tulangan mencapai nilai ambang batastertentu (treshold value) yang menyebabkan terjadinya depasivasi tulangan.

Model 1: Jika awal terjadinya korosi diambil sebagai kondisi batas kerusakan struktur, maka akhir perioda inisiasimerupakan kondisi batas → umur layan dari struktur.

Model 2: Jika kondisi batas diambil pada garis kerusakan yang masih bisa di toleransi pada tahap propagasi, maka umur layan struktur adalah jumlah dari perioda inisiasi ditambah perioda propagasi sampai pada batas kerusakan yang tidak bisa diterima lagi.

Beton pada zona splash memiliki resiko terbesar korosi karena jumlah air dan udara pada zona tersebut banyak, sehingga perioda propagasi dapat diabaikan.

Mekanisme yang terlibat dalam penetrasi ion klorida adalah difusi pada zona terendam, gaya kapiler pada zona pasang surut dan zona splash, serta permeasi dan difusi pada zona pasang surut dan zona splash.

Hukum Kedua Fick

Difusi adalah mengalirnya cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melalui lapisan semi-permeable. Mekanisme difusi perhitungannya dapat menggunakan Hukum Kedua Fick dan melibatkan koefisien difusi.

C   =C(x,t) adalah konsentrasi klorida pada jarak x dari permukaan, pada waktu t

Dc = koefisien difusi (m2/detik).

Konsentrasi klorida dipermukaan dipengaruhi lokasi, kondisi lingkungan, dan material.

Langkah-langkah dalam mengestimasi penetrasi ion klorida:

• Pengambilan sample beton berklorida 
• Analisa kandungan klorida pada sample beton 
• Hasil analisa di plot sehingga menghasilkan profil klorida 
• Menghitung profil klorida  

Solusi Persamaan Difusi Fick

Pada zona terendam & zona pasang surut dimana Konsentrasi Kritis dianggap konstan

Pada zona spash Konsentrasi Kritis tidak konstan karena merupakan fungsi terhadap waktu

 

Asumsi-asumsi persamaan Difusi Fick:

• Proses difusi dianggap non-steady state
• Ion klorida berdifusi hanya satu dimensi
• Koefisien difusi dan konsentrasi ion klorida di permukaan tidak berubah
• Koefisien difusi tidak berubah dengan perubahan kedalaman selimut beton
• Koefisien difusi tidak berubah dengan perubahan konsentrasi klorida dalam beton

 Sumber klorida pada saat beton masih basah:

• Air laut sebagai air campuran
• Akselerator yang mengandung klorida
• Agregat yang terkontaminasi klorida

 Sumber klorida pada saat beton sudah kering:

• Penggunaan garam pengencer
• Penggunaan bahan kimia yang mengandung klorida
• Pembasahan dan pengeringan air laut

Klorida pada beton dapat berbentuk:

• Ion klorida bebas dalam larutan air pori
• Terikat secara kimiawi dengan produk hidrasi semen
• Terserap secara fisik ke dalam gel semen sebagai klorida terikat
• Hanya klorida bebas yang