INSPEKSI DAN ANALISIS RETAK-RETAK BETON FIRE PROOF PADA KAKI TANGKI

Sudarmadi dan Suwignyo Hadi
UPT Laboratoria Uji Konstruksi – BPPT
Puspiptek Serpong Tangerang 15314

Abstract
In this paper it is discussed and analized the results of inspection of cracks in concrete used as fire proof on a tank legs. Inspection was performed visually and by measuring the crack depth using PUNDIT. The results of inspection showed that some existing crack depths have been greater than the critical value. From the analysis it was expected that the cause of cracks was the quick evaporation when the concrete was still fresh or due to drying shrinkage. Because of such cracks the risk with regard to corrosion attack on steel reinforcement or on the main pipe of leg was arised. Therefore, suitable actions for dealing with this risk were presented at the end of the paper.

Katakunci : beton, retak-retak, inspeksi, analisis.

1. PENDAHULUAN

Beton adalah salah satu bahan struktur bangunan yang banyak digunakan. Meskipun demikian, beton memiliki kelemahan, antara lain adalah rendahnya kekuatan tarik sehingga mudah retak. Retak-retak pada struktur beton secara umum dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu retak struktural dan non-struktural(1). Retak struktural adalah retak yang terjadi sebagai akibat langsung pembebanan, sedangkan retak yang disebabkan selain akibat langsung dari pembebanan disebut retak non-struktural, misalnya karena penyusutan, pengaruh perbedaan suhu, atau karena proses kimia yang terjadi antara semen dan agregat. Retak-retak yang boleh terjadi pada struktur beton pada umumnya lebarnya dibatasi, disesuaikan dengan kondisi lingkungan. Hal ini terkait dengan usaha menjaga durabilitas atau keawetan dari struktur yang bersangkutan karena adanya retak-retak pada beton dapat mempercepat terjadinya serangan korosi(2,3).
Selain sebagai bahan struktur, beton dapat juga digunakan sebagai bahan non-struktur, misalnya sebagai lapis lindung kebakaran (fire proof). Dalam hal ini beton tidak mendukung beban sama sekali. Beban struktur sepenuhnya didukung oleh komponen yang dilindunginya. Sebagai lapis lindung kebakaran, sebenarnya beton secara tidak sengaja juga melindungi baja yang ada di dalamnya dari serangan korosi. Oleh karena itu, pada fungsi non-struktur ini beton juga diharapkan tidak mengalami retak-retak.
Pada kasus retaknya beton, baik pada fungsi sebagai bahan struktur maupun non-struktur, selain lebar dari retak, juga harus diperhatikan kedalamannya, yaitu apakah sudah mencapai baja yang dilindunginya. Kedalaman retak ini penting karena ketika retak sudah mencapai permukaan baja yang dilindunginya maka berarti perlindungan terhadap serangan korosi sudah hilang. Hilangnya perlindungan terhadap serangan korosi yang tidak mendapatkan penanganan yang semestinya, dapat berakibat fatal. Gambar 1 menunjukkan runtuhnya sebuah tangki akibat korosi pada kaki-kakinya yang tidak mendapat perhatian yang serius.

Gambar 1 Runtuhnya sebuah tangki akibat korosi pada kaki-kaki penyangganya

Dari uraian di atas dapat diketahui bahwa pemeriksaan terhadap retak-retak pada beton menjadi sangat penting untuk memperoleh keyakinan bahwa retak-retak yang ada adalah tidak membahayakan terhadap keamanan baja dari serangan korosi.
Selanjutnya pada makalah ini disampaikan suatu kasus di lapangan berkaitan dengan terjadinya retak-retak pada beton lapis lindung kebakaran. Gambaran kasusnya adalah sebagai berikut. Bahwa telah terjadi keretakan pada lapis lindung kebakaran yang terbuat dari beton pada kaki-kaki (legs) suatu tangki penyimpanan. Dikhawatirkan retak-retak yang terjadi telah mencapai permukaan dinding pipa baja, yang merupakan struktur penopang tangki, sehingga akan mempengaruhi keamanan pipa dari serangan korosi, atau bahkan sebaliknya apakah retak tersebut adalah akibat korosi yang telah terjadi.
Berangkat dari latar belakang permasalahan tersebut di atas, dilakukan penelitian ini dengan tujuan untuk mengukur kedalaman retak yang terjadi dan menelusuri kemungkinan penyebab terjadinya retak, sehingga dapat diusulkan tindakan yang seharusnya dilakukan untuk mengatasi masalah yang mungkin timbul.

2. OBJEK PENELITIAN DAN METODE

2.1 Objek Penelitian

Objek penelitian adalah lapisan beton yang berfungsi sebagai lapis lindung kebakaran pada pipa baja yang berfungsi sebagai kaki-kaki penyangga tangki penyimpanan. Tebal nominal lapisan fire proof adalah 10 cm. Setelah lapis fire proof selesai dibuat, permukaannya kemudian dilapis lagi (overlay). Tebal lapisan tambahan ini antara 1 – 2 cm.
Objek penelitian dapat dilihat pada Gambar 2. Terdapat dua tangki sebagai objek uji, yaitu Tangki A dan Tangki B, dengan delapan kaki untuk masing-masing tangki.

2.2 Metode

Penelitian yang dilakukan mencakup kegiatan-kegiatan berikut:
1. Pemeriksaan visual secara menyeluruh terhadap semua kaki tangki.
2. Pengukuran kedalaman retak.
Pengukuran kedalaman retak dilakukan terhadap retak arah horisontal. Pengukuran dilakukan dengan metode ultrasonic menggunakan peralatan PUNDIT (Portable Ultrasonic Non Destructive Indicating Tester). Pengukuran kedalaman retak hanya dapat dilakukan pada retak yang tampak di permukaan. Sebelum pengukuran dilakukan, pada lokasi titik ukur terlebih dahulu dilakukan pengecekan terhadap kemungkinan terjadinya delaminasi. Caranya dengan mengetuk permukaan dengan palu. Adanya delaminasi ditunjukkan dengan suara ketukan yang terasa kosong. Apabila terjadi delaminasi, maka lapisan yang mengalami delaminasi diusahakan dikupas terlebih dahulu.

(a) Tangki penyimpanan

(b) Contoh kondisi kaki tangki

Gambar 2 Objek penelitian

Ditetapkan bahwa suatu retak dianggap kritis apabila kedalamannya telah melampaui 60% dari ketebalan lapis fire proof.

Pengukuran kedalaman retak dilakukan dengan cara sebagaimana digambarkan pada Gambar 3. Pengukuran transit time dilakukan dua kali dengan jarak transmitter dan receiver yang berbeda, misalkan X1 dan X2. Jarak antara transmitter ke celah retak dan antara celah retak ke receiver dibuat sama. Transit time yang bersesuaian dengan X1 dan X2 misalkan T1 dan T2. Selanjutnya kedalaman retak c dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Gambar 3 Cara pengukuran kedalaman retak

3. HASIL PEMERIKSAAN DAN PENGUKURAN

3.1 Hasil Pemeriksaan Visual

Hasil pemeriksaan visual menunjukkan hal-hal sebagai berikut :
1. Kondisi lapis lindung kebakaran di semua kaki sudah mengalami retak-retak baik pada arah vertikal maupun horisontal (melingkar). Semua retak ditandai dengan adanya endapan warna putih. (Lihat Gambar 2).
2. Belum terlihat adanya retakan dengan endapan warna coklat kekuningan sebagai indikasi terjadinya korosi.
3. Di beberapa kaki sudah terjadi spalling (rompal). Akan tetapi, spalling hanya terjadi pada lapisan tambahan (overlay) saja.

3.2 Hasil Pengukuran Kedalaman Retak

Hasil pengukuran kedalaman retak pada lapisan fire proof disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1 Hasil Pengukuran Kedalaman retak

Dari hasil pengukuran pada benda uji A, tampak dari Tabel 1 bahwa pada empat kaki, yaitu A-1, A-2, A-4, dan A-8, kedalaman retaknya sudah mencapai kondisi kritis. Pada benda uji B kebanyakan terjadi delaminasi sehingga tidak dapat diketahui kedalaman retaknya melalui pengukuran ini. Yang tampak dari hasil pengukuran pada benda uji B hanya ada satu kaki yang kedalaman retaknya kritis, yaitu B-8.

4. DISKUSI

4.1 Alternatif Penyebab Retak

Beberapa kemungkinan penyebab terjadinya retak-retak pada lapisan fire proof pada kaki-kaki tangki penyimpanan pada kasus ini adalah sebagai berikut.

Penguapan terlalu cepat akibat perawatan tidak sempurna

Kemungkinan pertama penyebab retak-retak pada lapisan fire proof adalah terjadinya penguapan yang terlalu cepat ketika beton masih segar dan dalam masa perawatan (curing). Ada kemungkinan perawatan yang dilakukan tidak efektif atau jangka waktu perawatan kurang mencukupi. Hal ini berakibat terjadinya penguapan air dari permukaan beton yang terlalu cepat. Ketika terjadi penguapan air dari permukaan beton secara cepat, maka permukaan beton akan mengering dalam waktu singkat, sementara beton pada bagian bawahnya masih basah. Adanya perbedaan kondisi penguapan antara beton bagian permukaan dan beton di bawahnya ini akan mengakibatkan terjadinya tegangan tarik pada permukaan beton. Beton adalah bahan yang lemah terhadap tegangan tarik, apalagi ketika umur beton masih muda, dapat dikatakan beton sama sekali tidak mempunyai kekuatan tarik. Oleh karena itu, ketika terjadi penguapan yang terlalu cepat pada permukaan beton dan timbul tegangan tarik, akibatnya permukaan beton mengalami retak-retak.
Terjadinya retak-retak akibat penguapan yang terlalu cepat ini timbul sejak beton masih muda (sejak masa pembangunan), hanya saja kemungkinan belum terpantau secara jelas.

Susut kering

Kemungkinan kedua penyebab retak-retak pada lapisan fire proof pada kasus ini adalah akibat susut kering (drying shrinkage). Hal ini dapat diterangkan sebagai berikut. Seandainya perawatan yang dilakukan sempurna, maka tidak akan terjadi retak-retak pada masa perawatan sebagaimana digambarkan pada kemungkinan No. 1 di atas. Akan tetapi, perlu diketahui bahwa proses penguapan air dari beton berlangsung secara terus-menerus. Ketika masa perawatan selesai, maka tidak ada lagi air yang melingkupi permukaan beton, sehingga penguapan selanjutnya akan melibatkan air yang ada di dalam beton. Dengan menguapnya air yang ada di dalam beton, menyebabkan betonnya menyusut. Ketika lapisan beton fire proof menyusut akibat proses pengeringan ini, sementara pipa yang diselimutinya tidak menyusut, maka dapat dipastikan lapisan beton fire proof akan retak-retak.
Apabila hal ini yang terjadi, maka terjadinya retak-retak akan lebih lambat dari pada mekanisme pada No. 1.

Perbedaan pemuaian

Kemungkinan ketiga, penyebab retak-retak pada kasus ini adalah adanya perbedaan pemuaian antara lapisan beton fire proof dan pipa di dalamnya. Apabila suhu lingkungan cukup tinggi sehingga terjadi pemuaian yang signifikan, maka dapat terjadi perbedaan pemuaian antara pipa dan lapisan beton fire proof yang menyelimutinya. Pada umumnya, besi akan lebih mudah dan lebih besar pemuaiannya dari pada beton. Oleh karena itu, ketika terjadi suhu lingkungan yang cukup tinggi, pemuaian pada pipa akan lebih besar, sebagai akibatnya selimut fire proof akan mengalami tegangan tarik dan apabila tegangan tarik yang terjadi melampaui kuat tarik betonnya maka terjadi retak-retak.


Korosi baja dalam beton

Kemungkinan lainnya sebagai penyebab retak-retak pada lapisan fire proof adalah terjadinya korosi pada baja tulangan (wiremesh) atau pipa baja. Terjadinya korosi akan menghasilkan produk korosi di sekeliling baja yang terkorosi. Produk korosi ini lama-kelamaan akan mendesak beton di sekelilingnya sehingga beton pecah atau retak-retak. Terjadinya korosi pada baja tulangan atau pipa baja dapat disebabkan adanya serangan klorida ataupun karena proses karbonasi sehingga baja tulangan atau pipa baja tidak terlindungi lagi terhadap oksigen dan uap air(4). Serangan korosi terutama akan dialami oleh beton yang porous. Terjadinya korosi pada baja tulangan atau pipa baja sampai dapat menimbulkan retak-retak pada betonnya biasanya berlangsung cukup lama (umumnya lebih dari 10 tahun), tergantung pada kondisi lingkungan dan mutu beton yang digunakan. Untuk di lingkungan laut (splash zone), hasil perhitungan berdasarkan penelitian menunjukkan bahwa timbulnya retak-retak pada beton akibat korosi pada baja tulangannya adalah antara 10 sampai sekitar 80 tahun tergantung komposisi betonnya(5).

4.2 Analisis

Dari hasil pemeriksaan secara visual diketahui bahwa dari retak-retak yang ada tidak terdapat endapan warna coklat kekuningan sebagai pertanda adanya korosi pada dinding pipa atau baja tulangan. Juga diperoleh keterangan bahwa bangunan tersebut masih relatif baru (kurang dari 10 tahun). Tambahan lagi, lingkungan di sekitarnya adalah bukan lingkungan laut atau agresif terhadap serangan korosi. Oleh karena korosi baja tulangan atau dinding pipa di mana sampai mengakibatkan retak-retaknya beton akan terjadi pada jangka waktu yang cukup lama dan ditandai dengan adanya noda endapan coklat kekuningan, sementara hal itu tidak terjadi, maka alternatif kemungkinan yang menyatakan bahwa penyebab retak-retak adalah disebabkan oleh adanya korosi pada baja tulangan atau dinding pipa tidak dapat diterima.
Untuk kemungkinan bahwa penyebab retak-retak adalah perbedaan pemuaian akibat adanya suhu yang tinggi juga kecil kalau suhu yang berpengaruh hanyalah suhu lingkungan udara luar. Suhu lingkungan udara luar biasanya hanya akan berpengaruh pada kecepatan penguapan dan susut kering. Oleh karena itu, pada kasus ini kemungkinan terbesar sebagai penyebab retak-retak pada lapisan beton fire proof adalah penguapan yang terlalu cepat pada masa perawatan atau karena susut kering.
Berkaitan dengan endapan warna putih pada retak-retak, dapat diterangkan sebagai berikut. Dari hasil pengamatan secara visual terhadap cover plate diketahui bahwa lebar cover plate sama dengan tebal lapisan fire proof dan tampak ada celah antara cover plate dan betonnya. (Lihat Gambar 4). Akibat adanya celah antara cover plate pada batas atas fire proof dan juga akibat adanya retak-retak, air hujan akan mengalir masuk ke dalam beton. Akibat aliran air hujan ini, kalsium hidroksida yang dikandung di dalam beton akan terbawa oleh aliran air (leaching) dan ketika sampai di permukaan terjadi kontak dengan karbondioksida dan bereaksi membentuk kalsium karbonat (efflorescence). Jadi, endapan warna putih pada retak-retak adalah kalsium karbonat sebagai hasil reaksi antara kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dan karbondioksida (CO2).

Gambar 4 Celah antara cover plate dan lapisan fire proof tempat masuknya air hujan

Selanjutnya, dengan adanya retak-retak yang di beberapa tempat sudah mencapai kondisi kritis, dan juga adanya leaching di mana akan membuat beton bertambah porous, maka kesempatan untuk oksigen (O2) dan uap air (H2O), ataupun zat-zat agresif lain, misalnya klorida, untuk mencapai baja tulangan atau pipa akan semakin besar. Hal ini berarti bahwa resiko untuk terjadinya korosi pada baja tulangan dan pipa semakin besar pula, meskipun pada saat ini memang secara visual belum didapatkan indikasi terjadinya korosi.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pemeriksaan dan pembahasan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.

Penyebab retak-retak pada lapisan beton fire proof kemungkinan besar adalah oleh karena penguapan yang terlalu cepat pada masa perawatan atau karena susut kering setelah masa perawatan.
Endapan warna putih adalah kalsium karbonat (efflorescence) sebagai akibat proses leaching.
Adanya retak-retak dan proses leaching akan meningkatkan resiko serangan korosi pada baja tulangan dan pipa legs.

5.2 Saran

Langkah yang disarankan adalah yang berkaitan dengan perlindungan terhadap serangan korosi. Langkah ini terdiri dari membuat cover plate lebih lebar dari tebal lapisan fire proof, perbaikan retak-retak, dan setelah itu pengecatan permukaan lapisan fire proof secara periodik untuk mengurangi penetrasi oksigen dan air.
Untuk perbaikan retak-retak dapat dilakukan dengan menginjeksi retak-retak yang ada. Untuk langkah ini disarankan untuk dikaji secara mendalam mengenai efektifitas dan biayanya. Alternatif lain adalah membongkar lapisan fire proof yang ada dan mengganti dengan yang baru dengan kontrol yang lebih baik pada waktu pembangunan maupun masa perawatan.
Rekomendasi lain yang tidak kalah pentingnya adalah untuk mengadakan inspeksi secara rutin terhadap kemungkinan adanya serangan korosi baik pada baja tulangannya maupun pada pipanya sendiri. Untuk inspeksi rutin ini dapat dilakukan setiap satu tahun sekali.

DAFTAR PUSTAKA

1. Concrete Society Technical Report No.22, “Non-Structural in Concrete,” The Concrete Society, London, 1982.
2. ACI 224.1R-93, “Causes, Evaluation, and Repair of Cracks in Concrete Structures,” American Concrete Institute, 1993.
3. Yayasan Dana Normalisasi Indonesia, “Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 N.I. – 2,” Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Dirjen Cipta Karya, Dep. PUTL, 1978.
4. Neville, A.M. & Brooks, J.J., “Concrete Technology,” Longman Scientific & Technical, Burnt Mill – Essex, 1994.
5. Polder, R.B., “Laboratory Testing of Five Concrete Types for Durability in A Marine Environment,” in Corrosion of Reinforcement in Concrete Construction (edited by Page et al.), Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1996. pp. 115-123

RIWAYAT PENULIS

Sudarmadi, lahir di Purbalingga pada tanggal 30 Agustus 1967. Pada tahun 1992 menamatkan pendidikan S1 di Universitas Gadjah Mada dalam bidang Teknik Sipil Struktur. Program S2 pada bidang Teknik Sipil diselesaikan di The University of Queensland, Brisbane, Australia pada tahun 2000. Saat ini bekerja di Bidang Pengujian Komponen dan Konstruksi UPT Laboratoria Uji Konstruksi – BPPT.

Suwignyo Hadi, lahir di Dukuh Seti, Pati pada tanggal 29 Agustus 1962. Pada tahun 1995 menamatkan pendidikan S1 pada bidang Teknik Mesin di Universitas Nasional. Berbagai kursus di bidang Uji Tak Rusak pernah diikuti. Saat ini bekerja sebagai staf Laboratorium Uji Tak Rusak pada Bidang Pengujian Material UPT Laboratoria Uji Konstruksi – BPPT.

Catatan:
Makalah dimuat di Majalah Ilmiah PENGKAJIAN INDUSTRI, Topik: Material, ISSN 1410-3680, Edisi No: 20/Agustus/2003, Penerbit: Deputi TIRBR BPPT Jakarta.