PENCEGAHAN KOROSI DENGAN MENGGUNAKAN INHIBITOR NATRIUM SILIKAT(Na 2 SiO 3 ) HASIL SINTESIS DARI LUMPUR LAPINDO PADA BAJA TULANGAN BETON Dimas Happy Setyawan NRP. 2412105017 Dosen Pembimbing : 1. Dr.Ing. Doty Dewi Risanti, ST,MT NIP. 19740903 199802 2 001 2. Lizda Johar Mawarani, ST, MT NIP. 19740815 199703 2 001
Latar Belakang Pencegahan Korosi Pada Beton menggunakan Natrium Silikat Pemanfaatan Lumpur lapindo sebagai pozzolan campuran beton (Rifky, 2011) Lumpur lapindo mengandung silika sebesar 46,7 % (Farid, 2013) Membuat inhibitor Natrium Silikat dari Lumpur Lapindo (Aditya, 2013)
Rumusan Masalah Bagaimana inhibitor natrium silikat (Na 2 SiO 3 ) 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 (Na 2 SiO 3 ) terhadap laju korosi baja tulangan beton. Mampu menentukan metode yang efektif dalam pemberian inhibitor natrium silikat (Na 2 SiO 3 ) 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 pengujian korosi mengacu pada ASTM C876 mengenai pengujian korosi terhadap beton. Untuk sintesis digunakan NaOH SAP 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 + H 2 O Fe ++ + 2 e- + H + + OH - Fe ++ + OH - Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2 + O 2 + H 2 O 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 Na 2 CO besi 3 + SiO adalah: 2 Na 2 SiO 3 + CO 2 2NaOH Oksidasi + SiO 2 : 2 Fe Na + 2 SiO 2 H 3 2 O + H -----------> 2 O Fe 2 O 3 + 6 H + + 6e SiO Reduksi : 2 CrO 4 + 10 H + 2 + Na 2 O Na 2 SiO 3 + 6e --------> Cr 2 O 3 + 5 H 2 O Red-oks : Fe + 2CrO 4 + 2H + ------- >Fe 2 O 3 + Cr 2 O 3 + 3H 2 O Padatan atau endapan Fe 2 O 3 dan Cr 2 O 3 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 180 o selama 1 jam.
Metodologi Penelitian Pengujian Natrium Siikat dengan menggunakan FTIR dan XRD Transmittance % Intensity Transmittance % 100 Aditya, 2014 1800 90 Sintesis 80 1600 70 60 1400 50 2790.68 1618.09 40 1200 30 903.43 20 1000 4000 3500 Merupakan 3000 2500 bilangan 2000 1500 1000 500 120 800 110 600 100 400 90 200 80 700 gelombang gugus Na2SiO3 wavenumber (cm-1) 2360,64 1987.95 1455.52 Komersial Aditya, 2014 Sintesis 901.21 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 10 20 30 40 50 60 70 80 90 wavenumber (cm-1) Angle
Metodologi Penelitian Matrik Sampel Larutan Tanpa Inhibitor (A) Variasi Keadaan Inhibitor Dilapiskan pada Baja Tulangan (B) Inhibitor Dicampurkan pada Beton dengan variasi Inhibitor masing-masing 5 ml (C) 10 ml (D) Air Rawa 1 1 1 1 1 Laruran NaCl 12.5% Keterangan : A : Tanpa menggunakan Inhibitor B : Inhibitor di lapiskan pada besi C : Inhibitor dicapur dengan beton 10mm 15 ml (E) 1 1 1 1 1 100mm 20mm 100mm 10mm A B C 50mm 70mm 30mm 30mm
Metodologi Penelitian Pengujian Korosi DC 6V + - Baja Tulangan Katoda Tembaga Keterangan : NaCl/Air Rawa Beton 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 8 7 6 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 5 Arus (ma) 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 Time (Day)
Produk Korosi 1400 Calcium Carbonate Iron Oxide 700 400 1200 Iron Chloride Hydrate 600 350 500 300 1000 800 Cairan bening (kuning kecoklatan) Intensity Intensity Intensity 400 250 FeCl 2(H 2O) 4 600 300 200 400 FeO 150 4 200 200 FeCl 2(H 2O) 4 FeCl 2(H 2O) 4 Ca(CO 3 ) FeCl 2(H 2O) 4 FeO 4 Kerak berwana FeO putih 4 Ca(CO 3 ) Ca(CO 3 ) Kerak berwana hitam FeCl 2(H 2O) 4 FeO 4 100 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 2010 3020 4030 5040 6050 70 60 80 70 90 80 90 Angel Angel Angel
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 CR = K. W D.A.t dimana : CR = corrosion rate (laju korosi) K = konstanta laju korosi mpy (3.45 x 10 6 ) t = waktu dalam (jam) A = luas area logam (cm 2 ) W = selisih massa setelah dan sebelum korosi (g) D = massa jenis (g/cm 3 ) Perhitungan efisiensi menggunakan persamaan berikut (Roberge, 2000) : Efisiensi inhibitor (%) = CR non Inhibitor CR Inhibotor x 100% CR non Inhibitor dimana CR adalah laju korosi (corrosion rate).
Laju Korosi dan efisiensi inhibitor Massa Awal Massa Massa Sampel Hal pada ini NaCl dikarenakan 12,5% (gr) pada sampel CR (mpy) Akhir (gr) B pelapisan Loss (gr) inhibitor membuat permukaan baja tulangan terdapat kristal putih yang berasal dari natrium silikat sehingga membuat permukaan baja tidak homogen dan sangat mudah terkorosi, sehingga sampel B memiliki laju korosi yang lebih besar dibangkan dengan sampel A. Efisiensi (%) A (Tanpa Inhibitor) 51,5473 51,4949 0,0524 6,9585 0 B (Pelapisan Inhibitor) 51,7123 51,4933 0,219 28,989-316,6 C (Penambahan 5 ml) 51,9874 51,962 0,0254 3,3444 51,94 D (Penambahan 10ml) 51,5333 51,5089 0,0244 3,2411 53,42 E (Penambahan 15 ml) 52,3102 52,284 0,0262 3,4285 50,73 Sampel pada air rawa 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
Hubungan Laju Korosi dengan Inhibitor 30 25 Laju Korosi pada NaCl12,5% Laju Korosi pada Air Rawa Pelapisan inhibitor pada baja (NaCl 12,5%) Pelapisan inhibitor pada baja (air rawa) Laju Korosi (mpy) 20 15 10 5 0 0 5 10 15 Penambahan Inhibitor (ml)
Efisiensi Terhadap Penambahan inhibitor Efisiensi (%) 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 Penambahan Inhibitor (ml) Efisiensi (%) pada larutan NaCl 12,5% Efisiensi (%) pada air rawa
Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Sampel Uji Kuat Tekan (MPa) Rata-Rata (MPa) 0.805 A (Tanpa inhibitor) 0.779 1.026 0.870 0.422 C (Penambahan 5 ml) 0.455 0.507 0.461 0.292 D (Penambahan 10ml) 0.325 0.273 0.297 0.247 E (Penambahan 15 ml) 0.227 0.217 0.175 Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur beton 3 hari.
Hubungan Kuat Tekan Beton terhadap Penambahan Inhibitor Kuat Tekan (MPa) 0.9 0.8 Kuat Tekan (MPa) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0 5 10 15 Penambahan Inhibitor (ml)
Hubungan Kuat Tekan Beton terhadap Penambahan Inhibitor Kuat Tekan (MPa) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 Kuat Tekan (MPa) Laju Korosi (mpy) pada NaCl 12,5% Laju Korosi (mpy) pada air rawa 16 14 12 10 8 6 4 Laju Korosi (mpy) 0.2 2 0 5 10 15 Penambahan Inhibitor (ml)
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