Pengaruh Konsentrasi O2 Terhadap Kebutuhan Arus Proteksi dan Umur Anoda pada sistem Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) dengan menggunakan anoda SS 304 mesh pada Beton Bertulang
Oleh : Sumantri Nur Rachman
2708100028
Dosen Pembimbing : Sutarsis,ST,M.Sc.Eng
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012
Beton Bertulang
LATAR BELAKANG BETON BERTULANG
KOROSI
ICCP
ANODA SS 304
Proses Terjadinya Beton Bertulang
Semen : Pasir : Kerikil : Air = 1 : 3 : 4 : 0.6
Proses Pembuatan Beton Bertulang
Persiapan
Perawatan
Pembongkaran
Pengadukan
Pengecoran
Mekanisme Korosi Baja Tulangan
Karbonasi & Khlorinasi pada Beton Bertulang
Jenis Proteksi Katodik
Impressed Current Cathodic Protection ( ICCP ) pada Beton Bertulang
Pengukuran Korosi Baja Tulangan ( Half-Cell Potential Elektrode )
Petunjuk interpretasi hasil half-cell (sesuai ASTM C 876-91)
Metodologi Percobaan
Persiapan Spesimen
Dimensi Beton Bentuk : Silinder pejal Panjang : 190 mm Diameter : 170 mm Cetakan : Cetakan terbuat dari PVC Dimensi baja tulangan Tipe : berulir Diameter : 13 mm (sesuai ASTM 615, No. Bar 3) Panjang : 220 mm
Dimensi Anoda Stainless Steel Tipe : SS 304 Mesh 150 Kawat : 0,05 mm Lubang : 0,03 mm Lebar : 38 cm Panjang : 35 cm Berat : 0,23 kg/m2
SS Mesh
Pengkondisian Spesimen Spesimen akan dikondisikan dalam larutan NaCl dengan tujuan untuk merusak lapisan pasif yang terbentuk dari campuran bahan pembuat beton bertulang.
Perhitungan Desain ICCP Perhitungan Luas Permukaan yang diproteksi : ( 1 ) luas permukaan beton : ( 2 ) Luas permukaan tulangan baja : ( 3 ) Ratio = ( 4 ) Current Density : Perhitungan Arus yang dibutuhkan : ( Is ) = Perhitungan Total Proteksi : Perhitungan total resistansi sirkuit : ( 1 ) Resistansi kabel anoda: ( 2 ) Resistansi Kabel Katoda : ( 3 ) Resistansi Total ( Rt ) : Perhitungan tegangan DC rectifier : Perhitungan total tegangan DC rectifier :
Rancangan Instalasi ICCP
Rectifier
Pengatur oksigen
Flow meter Sumber arus Beton bertulang
voltmeter
Rangkaian Listrik ICCP
Pengujian Potensial Spesimen menggunakan Half-Cell Potential Atas Tengah Bawah
: 19 cm dari dasar beton : 9,5 cm dari dasar beton : 2 cm dari dasar beton
atas
tengah
bawah
Analisa Data & Pembahasan
Nilai Potensial Awal & setelah imersi
Nilai Potensial Awal & setelah imersi
Hasil Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi ICCP 4.2.1 Luasan Permukaan : Dimensi Sampel :
hb = 19 cm = 0,62 ft
ht = 22 cm = 0,72 ft
db = 17 cm = 0,55 ft
dt = 13 mm = 0,05 ft
( 1 ) Luas Permukaan Beton : 1,7 ft2 ( 2 ) Luas Permukaan Baja Tulangan : 0,48 ft2 ( 3 ) Ratio : 0.27 ( 4 ) CD : 5,5 mA/ft2 4.2.2 Arus yang dibutuhkan ( Is ) : 9,35 mA 4.2.3 Total Proteksi ( It ) : 10 mA 4.2.4 Total Resistansi Sirkuit : ( 1 ) Resistansi Kabel Anoda ( Rca ) : 12 mohm ( 2 ) Resistansi Kabel Katoda ( Rcc ) : 12 mohm ( 3 ) Resistansi Total : 24 mohm 4.2.5 Perhitungan Tegangan Rectifier : 1,368 volt 4.2.6 Total Tegangan Rectifier : 1,57 volt.
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Dengan ICCP kode ( B1 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode tanpa ICCP kode ( B2 )
Nilai Perbandingan Half-Cell Potential Electrode Beton Bertulang di lingkungan 0,21% O2 dengan ICCP ( B1 ) dan tanpa ICCP ( B2 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Dengan ICCP kode ( B3 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Tanpa ICCP kode ( B4 )
Nilai Perbandingan Half-Cell Potential Electrode Beton Bertulang di lingkungan 0,28% O2 dengan ICCP ( B3 ) dan tanpa ICCP ( B4 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Dengan ICCP kode ( B5 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Tanpa ICCP kode ( B6 )
Nilai Perbandingan Half-Cell Potential Electrode Beton Bertulang di lingkungan 0,42% O2 dengan ICCP ( B5 ) dan tanpa ICCP ( B6 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Dengan ICCP kode ( B7 )
Hasil Pengukuran Half-Cell Potential Electrode Tanpa ICCP kode ( B8 )
Nilai Perbandingan Half-Cell Potential Electrode Beton Bertulang di lingkungan Tanpa O2 dengan ICCP ( B7 ) dan tanpa ICCP ( B8 )
Pembahasan
Kebutuhan Arus Proteksi
Penambahan Arus pada Baja Tulangan di setiap lingkungan yang berbeda
Keadaan beton setelah instalasi ICCP
Supriyo 2008 Udara merupakan penghantar listrik yang buruk karena menyebabkan arus yang mengalir terbatas karena udara terdiri dari molekulmolekul netral dan hanya sebagian kecil terdapat ion-ion dan elektron bebas sehingga arus yang mengalir tidak bisa efektif.
Dari hasil level potensial proteksi di atas, arus desain yang diberikan sebesar 10 mA pada sistem ICCP ternyata cukup untuk membuat beton bertulang di lingkungan Tanpa penambahan oksigen mencapai standar potensial proteksi untuk referensi elektroda Cu/CuSO4 -350 mV,sedangkan untuk beton bertulang di lingkungan yang diberikan penambahan oksigen, dengan arus sebesar 10 mA yang diberikan belum dapat mencukupi standar potensial proteksi referensi elektroda Cu/CuSO4 sebesar -350 mV.
Keadaan beton setelah ICCP
Beton 0,28% O2 Beton 0,21% O2
Beton 0,42% O2
Tanpa O2
Pada Beton di lingkungan yang diberikan oksigen, keadaan beton sedikit mengalami kerusakan yaitu di bagian permukaan,tengah, dan bawah beton, dikarenakan daya lekat lapisan semen pada permukaan beton lebih kecil dibanding lapisan beton tengah maupun bawah, jadi bisa disimpulkan bahwa lapisan pada beton berpengaruh terhadap laju korosi. Jika dilihat dari data potensial proteksi, kondisi baja tulangan dapat dikatakan terproteksi dengan baik, namun jika daya lekat lapisan semen berkurang, maka kebutuhan arus yang dibutuhkan akan semakin besar dan dapat menyebabkan distribusi arus kurang merata diakibatkan adanya oksigen yang masuk dalam pori pori beton.
Pelapisan pada permukaan mengurangi arus yang dibutuhkan, ketika pelapisan sudah rusak melewati batas waktunya,arus katodik harus ditingkatkan untuk menjaga proteksi pada area yang sudah terekspos (terkelupas).
Kesimpulan
Kebutuhan Proteksi untuk Baja Tulangan pada Beton Bertulang di lingkungan yang banyak akan oksigen lebih besar daripada Beton bertulang di lingkungan yang sedikit dengan oksigen.
Posisi Pengukuran Potensial Proteksi mempengaruhi level proteksi dari Baja Tulangan. Untuk posisi pengukuran di atas,tengah, dan bawah yang berada tepat pada kawat konduktor memiliki nilai potensial proteksi yang lebih tinggi dibandingkan pada posisi yang lain.
Penambahan arus pada Beton Bertulang di Lingkungan 0,42% oksigen dari 10 mA menjadi 18 mA dapat meningkatkan nilai potensial proteksi baja tulangan pada Beton Bertulang di lingkungan yang banyak dengan oksigen.
Daya lekat lapisan semen pada Beton Bertulang mempengaruhi kebutuhan arus untuk proteksi katodik. Dan mempengaruhi dalam proses laju korosi, potensial proteksi beton bertulang di lingkungan yang banyak dengan oksigen lebih besar daripada beton bertulang di lingkungan yang sedikit dengan oksigen.
Adanya korosi pada baja tulangan yang diproteksi terjadi akibat kurang baiknya proses persiapan permukaan, pelapisan lapisan semen, dan proses pembuatan beton.
Saran
Untuk penelitian ICCP pada Beton Bertulang berikutnya dapat dilakukan dengan variasi variabel dengan seperti variasi temperature karena pada kondis kenyataan di laut beton yang berada pada posisi atas permukaan laut lebih ekstrem.
Peningkatan daya lekat pada lapisan semen dapat meningkatkan keefektifan kebutuhan arus pada proteksi katodik impressed current.
TERIMA KASIH
