PENCEGAHAN KOROSI DENGAN MENGGUNAKAN INHIBITOR NATRIUM SILIKAT(Na2SiO3) HASIL SINTESIS DARI LUMPUR LAPINDO PADA BAJA TULANGAN BETON Dimas Happy Setyawan NRP. 2412105017 Dosen Pembimbing : 1. Dr.Ing. Doty Dewi Risanti, ST,MT
2. Lizda Johar Mawarani, ST, MT
NIP. 19740903 199802 2 001 NIP. 19740815 199703 2 001
Latar Belakang Pemanfaatan Lumpur lapindo sebagai pozzolan campuran beton (Rifky, 2011) Pencegahan Korosi Pada Beton menggunakan Natrium Silikat
Lumpur lapindo mengandung silika sebesar 46,7 % (Farid, 2013)
Membuat inhibitor Natrium Silikat dari Lumpur Lapindo (Aditya, 2013)
Rumusan Masalah • Bagaimana inhibitor natrium silikat (Na2SiO3) mampu menghambat laju korosi pada baja tulangan beton? • Bagaimana metode pemberian inhibitor yang paling efektif terhadap pencegahan korosi pada baja tulangan beton ?
Tujuan
Mengetahui pengaruh inhibitor natrium silikat (Na2SiO3) terhadap laju korosi baja tulangan beton.
Mampu menentukan metode yang efektif dalam pemberian inhibitor natrium silikat (Na2SiO3) pada baja tulangan beton.
Batasan Masalah Larutan Uji NaCl 12,5% dan Air Rawa dengan kadar garam 0,41% Semen yang digunakan jenis portland I dan pengujian kuat tekan beton pada umur 3 hari
Untuk sintesis digunakan NaOH SAP
Untuk pengujian korosi mengacu pada ASTM C876 mengenai pengujian korosi terhadap beton.
Lumpur Lapindo diambil dengan jarak 2 km dari pusat semburan
Teori Penunjang • Korosi merupakan penurunan kualitas logam atau paduan (alloy) yang disebabkan oleh rusaknya permukaan akibat adanya proses elektrokimia dengan lingkungan sekitar (Nizam, 2009)
• Reaksi korosi baja tulangan secara umum Fe + H2O Fe++ + 2e- + H+ + OHFe++ + OH- → Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + H2O→ 4 Fe(OH)3(Produk Korosi) (Sumber : Halimatuddaahliana, 2003)
• Korosi akibat degradasi klorida
(Sumber : Sudjono,2005)
Teori Penunjang • Salah satu contoh inhibitor anoda adalah senyawa-senyawa • Untuk mendapatkan senyawa natrium silikat, dapat melalui kromat yang dapat membentuk lapisan pasisf di permukaan beberapa reaksi berbeda. Berikut beberapa contoh reaksinya : logam. Salah satu contoh reaksi redoks yang terjadi dengan • logam Na2CObesi 3 + SiO 2 → Na2SiO3 + CO2 adalah: • 2NaOH + SiO2: → Na+2SiO +H 2O Oksidasi 2 Fe 2 H32O -----------> Fe2O3 + 6 H+ + 6e + • SiO2 Reduksi + Na2O → : 2Na CrO 2SiO 4 + 310 H + 6e --------> Cr2O3 + 5 H2O Red-oks : Fe + 2CrO4+ 2H+ ------- >Fe2O3 + Cr2O3 + 3H2O Padatan atau endapan Fe2O3 dan Cr2O3 inilah yang kemudian bertindak sebagai pelindung bagi logamnya. (Sumber : Halimatuddaahliana, 2003)
Metodologi Penelitian
Metodologi Penelitian Preparasi Lumpur Lapindo
Lumpur dicuci menggunakan HCL menggunakan HCl 3 M selama 4 jam kemudian dicuci kembali dengan aquades, kemudian di keringkan dengan furnace untuk di haluskan dan diayak dengan ayakan 140 mesh
Metodologi Penelitian Sintesis Natrium Silikat
NaOH 20 gr di reaksikan dengan aquades 50 ml untuk menghasilkan 50 ml NaOH dengan konsentrasi 10 M kemudian dicampurkan dengan 5 gr lumpur Lapindo kemudian diaduk dengan magnetic stirrer dan dipanaskan pada hot Plate dengan suhu 180o selama 1 jam.
Metodologi Penelitian
Transmittance % Intensity Transmittance %
Pengujian Natrium Siikat dengan menggunakan FTIR dan XRD Komersial Aditya, 2014 Sintesis Aditya, 2014
100 1800 90 80 1600 70 60 1400 50 40 1200 30 20
2790.68
1618.09
903.43
1000
4000
120 800
Merupakan bilangan 3000 2500 2000 gelombangwavenumber gugus Na2SiO 3 (cm-1)
3500
1500
110
600
1000
500
Sintesis
100
400 90
2360,64
200 80
1987.95 1455.52
901.21
700 4000
10
203500 30
3000
40
502500 60
2000
70
wavenumber (cm-1)
Angle
1500 80 90
1000
500
Metodologi Penelitian Matrik Sampel Variasi Keadaan
Larutan
1
1
1
Laruran NaCl 12.5%
1
1
1
1
1
1
A
50mm
30mm
10mm
100mm
100mm
Keterangan : A : Tanpa menggunakan Inhibitor B : Inhibitor di lapiskan pada besi C : Inhibitor dicapur dengan beton
1
70mm
Air Rawa
30mm
Tanpa Inhibitor (A)
Inhibitor Dicampurkan pada Beton dengan variasi Inhibitor 10mm Inhibitor masing-masing Dilapiskan pada Baja Tulangan (B) 5 ml (C) 10 ml 15 ml 20mm (D) (E)
B
C
Metodologi Penelitian Pengujian Korosi
+
DC 6V
-
Baja Tulangan
Katoda Tembaga NaCl/Air Rawa Beton Keterangan : • Tegangan : 6 Vdc • Larutan NaCl : 12.5% • Air rawa : Perumahan pakuwon city • Katoda : Tembaga • Beton : Campuran dari agregat halus dan kasar • Ketinggian Cairan : 75 mm • Standart Uji mengacu pada ASTM C 876
Metodologi Penelitian Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian Dilakukan di Teknik Sipil ITS Dan standart acuannya SNI 03-1974-1990
Sampel berbentuk silinder dengan d : 15 cm dan t : 20 cm
Hasil Pengamatan Arus A NaCl 12,5% B NaCl 12,5% C NaCl 12,5% D NaCl 12,5% E NaCl 12,5% A air rawa B air rawa C air rawa D air rawa E air rawa
8 7 6
Arus (mA)
5 4 3 2 1 0
1
2
3
Time (Day)
4
5
Produk Korosi
Calcium Carbonate Iron Oxide
1400
700
400
1200
600 350
1000
500 300
Cairan bening (kuning kecoklatan)
800
Intensity
Intensity Intensity
Iron Chloride Hydrate
FeCl 2(H2O)4
250 400
600
200 300
400
FeCl 2(H2O)4
FeO4 200
150
200
Kerak berwana hitam
FeCl2(H2O)4
100
FeO putih 4 FeO4Kerak berwana FeCl 2(H2O)4
Ca(CO 3)
Ca(CO 3)
FeCl 2(H2O)4
FeO4
Ca(CO3)
0
100
10
10
20
2010
30
3020
40
4030
50
5040
Angel
Angel
60
50 60
Angel
70
60 70
80
70 80
80 90
90
90
Hasil Pengujian Korosi
Diambil dari 1 cm dari ujung bawah
a. Pengujian di larutan NaCl 12,5%
b. Pengujian di air rawa
Pengamatan Korosi pada Baja Perbesaran mikroskop 25X
a. Pengujian di larutan NaCl 12,5%
b. Pengujian di air rawa
Perhitungan Laju Korosi dan Efisiensi Untuk perhitungan Laju Korosi mengacu pada standart ASTM G1–03
dimana : CR K t A W D
CR = K . W D.A.t = corrosion rate (laju korosi) = konstanta laju korosi mpy (3.45 x 10 6) = waktu dalam (jam) = luas area logam (cm2) = selisih massa setelah dan sebelum korosi (g) = massa jenis (g/cm3)
Perhitungan efisiensi menggunakan persamaan berikut (Roberge, 2000) : CR non Inhibitor – CR Inhibotor x 100% CR non Inhibitor dimana CR adalah laju korosi (corrosion rate). Efisiensi inhibitor (%) =
Laju Korosi dan efisiensi inhibitor Massa Awal Sampel pada NaCl 12,5% Hal ini dikarenakan (gr) pada
Massa Massa Efisiensi CR (mpy) sampel inhibitor (%) Akhir (gr)B pelapisan Loss (gr)
membuat permukaan baja tulangan terdapat kristal 51,5473 51,4949 0,0524 6,9585 putih yang berasal dari natrium silikat sehingga B (Pelapisan Inhibitor) 51,7123 51,4933 0,219 28,989 membuat permukaan baja tidak homogen dan sangat C (Penambahan 5 ml) 51,9874 51,962 0,0254 3,3444 mudah terkorosi, sehingga sampel B memiliki laju korosi D (Penambahan 10ml) 51,5333 51,5089 0,0244 3,2411 yang lebih besar dibangkan dengan sampel A. E (Penambahan 15 ml) A (Tanpa Inhibitor)
0
-316,6 51,94 53,42
52,3102
52,284
0,0262
3,4285
50,73
Massa Awal (gr)
Massa Akhir (gr)
Massa Loss (gr)
CR (mpy)
Efisiensi (%)
A (Tanpa Inhibitor)
52,0412
51,9283
0,1129
14,8503
0
B (Pelapisan Inhibitor)
52,2042
52,0732
0,131
17,1773
-15,67
C (Penambahan 5 ml)
52,6626
52,6224
0,0402
5,2253
64,81
D (Penambahan 10ml)
51,8614
51,8289
0,0325
4,2897
71,11
E (Penambahan 15 ml)
52,1123
52,0113
0,101
13,2669
10,66
Sampel pada air rawa
Hubungan Laju Korosi dengan Inhibitor Laju Korosi pada NaCl12,5% Laju Korosi pada Air Rawa Pelapisan inhibitor pada baja (NaCl 12,5%) Pelapisan inhibitor pada baja (air rawa)
30
Laju Korosi (mpy)
25
20
15
10
5
0 0
5
10
Penambahan Inhibitor (ml)
15
Efisiensi Terhadap Penambahan inhibitor Efisiensi (%) pada larutan NaCl 12,5% Efisiensi (%) pada air rawa
80 75 70 65 60
Efisiensi (%)
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0
5
10
Penambahan Inhibitor (ml)
15
Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Sampel Uji A (Tanpa inhibitor)
C (Penambahan 5 ml)
D (Penambahan 10ml)
E (Penambahan 15 ml)
Kuat Tekan (MPa) 0.805 0.779 1.026 0.422 0.455 0.507 0.292 0.325 0.273 0.247 0.227 0.175
Rata-Rata (MPa) 0.870
0.461
0.297
0.217
• Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur beton 3 hari.
Hubungan Kuat Tekan Beton terhadap Penambahan Inhibitor Kuat Tekan (MPa) 0.9
Kuat Tekan (MPa)
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0
5
10
Penambahan Inhibitor (ml)
15
Hubungan Kuat Tekan Beton terhadap Penambahan Inhibitor Kuat Tekan (MPa) Laju Korosi (mpy) pada NaCl 12,5% Laju Korosi (mpy) pada air rawa 16
0.9 14 12
0.7
10
0.6
8
0.5
6
0.4 0.3
4
0.2
2 0
5
10
Penambahan Inhibitor (ml)
15
Laju Korosi (mpy)
Kuat Tekan (MPa)
0.8
Kesimpulan • •
•
•
Dari peneleitian mengenai pengujian korosi terhadap baja tulangan beton dengan menggunakan inhibitor natrium silikat maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : Penambahan inhibitor sangat baik untuk menekan laju korosi namun dengan penambahan inhibitor pada beton mempengaruhi kuat tekan dari beton tersebut. Untuk metode pemberian inhibitor dengan cara dilapiskan pada baja tulangan (metode B) kurang efektif karena metode ini menbuat lapisan pada baja tulangan tidak homongen sehingga memudahkan terjadi korosi, dalam pengujiannya metode ini memiliki laju korosi yang terbesar di banding metode yang lainnya yaitu sebesar 28,989 mpy pada larutan NaCl 12,5% dan 17,1773 mpy pada kondisi air rawa. Untuk metode dengan penambahan 5 ml pada beton (metode C) merupakan metode yang paling efektif karena pada metode ini dapat menekan laju korosi dengan baik dan memiliki kuat tekan beton yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode penambhan yang lain. Jenis korosi yang terjadi pada baja tulangan merupakan korosi pitting , hal ini di tandai dengan bintik hitam pada baja tulangan dan ketika dilakukan pengamatan secara mikroskopis ternyata bintik tersebut berupa cekungan.
Sampel
Massa Awal
Massa Akhir
W Loss
t(jam) K(mpy)
A (cm2)
D
CR (mpy)
Efisiensi (%)
A
51.5473
51.4949
0.0524
120
3450000
32.97
6.566535032
6.95847263
0
B
51.7123
51.4933
0.219
120
3450000
32.97
6.58755414
28.9893728
-316.6054009
C
51.9874
51.962
0.0254
120
3450000
32.97
6.622598726
3.344445916
51.93706875
D
51.5333
51.5089
0.0244
120
3450000
32.97
6.564751592
3.241085076
53.42246427
E
52.3102
52.284
0.0262
120
3450000
32.97
6.663719745
3.428494598
50.72920769
A Rawa
52.0412
51.9283
0.1129
120
3450000
32.97
6.629452229
14.85029901
0
B Rawa
52.2042
52.0732
0.131
120
3450000
32.97
6.650216561
17.17728057
-15.66959398
C Rawa
52.6626
52.6224
0.0402
120
3450000
32.97
6.708611465
5.225313058
64.81341518
D Rawa
51.8614
51.8289
0.0325
120
3450000
32.97
6.606547771
4.28970753
71.11366225
E Rawa
52.1123
52.0113
0.101
120
3450000
32.97
6.638509554
13.26690719
10.66235649
Sumber : Callister
Sumber : R. Winstone Revie “handbook corrosion and Corrosion Control”
