Seringkali kita menemukan suatu infrastruktur yang telah rapuh dan ambruk secara tiba-tiba seperti jembatan, dermaga, jalan layang, dan lainnya. Hal ini dapat menimbulkan korban jiwa dan kerugian secara finansial yang sangat besar. Karena inilah tugas bersama bagi para rekayasawan laut untuk mengenal lebih jauh akan bahaya tersebut sehingga dapat menjamin keselamatan masyarakat umum sebagai pengguna fasilitas. Semua itu bisa terjadi salah satu penyebabnya adalah kerusakan bangunan laut akibat korosi pada beton dan tulangan.

Pertanyaan yang akan terus terngiang pada masalah ini adalah mengapa baja bisa terkorosi pada beton? Baiklah disini saya akan menjelaskan berdasarkan sumber yang telah saya temukan. Bahan beton bersifat alkali. Alkalinitas adalah kebalikan dari keasaman. Logam terkorosi pada kondisi asam; sehingga logam tersebut terlindungi dari korosi oleh alkalinitas. Hal ini merupakan kasus umum pada beton.

Saat dikatakan bahwa beton bersifat alkali artinya bahwa beton berisi pori-pori mikroskopis yang berisi kalsium, oksida sodium, oksida potassium dalam konsentrasi yang tinggi. Hal ini membetuk sebuah hidroksida saat bertemu dengan air, dimana hidroksida tersebut sangat alkali, dengan kondisi pH antara 12-13. Komposisi air pori dan pergerakan ion-ion dan gas-gas melalui pori-pori merupakan hal penting saat menganalisis kemungkinan korosi pada struktur beton bertulang.

Kondisi alkali akan mengantarkan pada sebuah keadaan pembentukan lapisan/lembaran pasif pada permukaan baja. Lapisan/lembaran pasif tersebut merupakan sebuah fim padat yang susah untuk ditembus, dimana sangat mudah dibentuk dan dikelola, menghalangi korosi lebih lanjut pada baja. Lapisan/lembaran yang terbentuk pada baja di beton kemungkinan merupakan bagian dari oksida logam atau hidroksida logam dan mineral bagian dari semen. Lapisan/lembaran pasif yang sebenarnya sangatlah padat, lembaran tipis oksida yang menyebabkan rerata oksidasi (korosi) yang sangat pelan. Terdapat banyak diskusi yang membahas apakah lapisan/lembaran pada beton merupakan lembaran/lapisan pasif sebagaimana yang terlihat tipis dibandingkan dengan lapisan-lapisan pasif lainnya dan lapisan pasif tersebut berisi lebih daripada hanya sekedar oksida metal ataukah lapisan/lembaran tersebut berperilaku seperti lapisan/lembaran pasif sehingga ia disebut demikian.

Ahli dan ilmuwan korosi telah menghabiskan banyak waktunya mencoba untuk menemukan cara-cara untuk menghentikan korosi baja dengan menggunakan lapisan-lapisan pelindung. Logam-logam yang lain seperti zinc, polimer seperti akrilik atau epoksi digunakan untuk menghentikan kondisi korosif mencapai permukaan baja. Lapisan/lembaran pasif merupakan lapisan impian ahli korosi karena hal tersebut terbentuk dengan sendirinya dan akan mempertahankan dan memperbaiki dirinya sendiri sejauh lingkungan pasif (alkali) ada untuk meregenerasi bila terjadi kerusakan. Apabila lingkungan pasif dapat dipertahankan hal tersebut jauh lebih baik daripada lapisan buatan lainnya seperti galvanisasi atau fusion bonded epoxy yang dapat rusak, menyebabkan korosi terjadi pada daerah-daerah yang rusak.

Namun, lingkungan pasif tidak selalu dapat dipertahankan. Dua buah kondisi dapat menghancurkan lingkungan pasif pada beton tanpa menyerang beton lebih dahulu. Pertama adalah karbonasi dan yang kedua adalah klorida.

Sekali lapisan/lembaran pasif hancur, maka daerah/wilayah korosi kemudian akan mulai muncul pada permukaan baja. Reaksi-reaksi kimia korosinya muncul  entah karena serangan klorida ataupun karena karbonasi. Saat baja pada beton terkorosi, maka baja tersebut larut ke dalam air pori dan melepaskan elektron:

Reaksi anodik:                                 (1)

Dua buah elektron (2e–) yang dihasilkan pada reaksi anodik haruslah di konsumsi di tempat yang lain pada permukaan baja untuk memberikan kenetralan elektrik. Dengan kata lain kita tidak bisa mendapatkan sejumlah besar muatan elektrik pada satu tempat pada baja. Harus terdapat reaksi kimia lain yang mengkonsumsi elektron-elektron. Berikut ini adalah reaksi yang mengkonsumsi air dan oksigen:

Reaksi katodik:   (2)

Hal ini digambarkan pada gambar 1. Teramati bahwa dihasilkan ion-ion hidroksil pada reaksi katodik. Ion-ion ini meningkatkan alkalinitas lokal dan dengan demikian menguatkan lapisan/lembaran pasif, menangkal efek karbonasi dan ion-ion klorida pada katoda. Perlu dicatat bahwa air dan oksigen diperlukan pada katoda agar korosi muncul.

Gambar 1. Reaksi anodik, katodik, oksidasi dan hidrasi pada korosi baja tulangan

Reaksi anodik dan katodik merupakan langkah pertama pada proses pembentukan korosi. Namun, sebagian dari reaksi-reaksi tersebut merupakan hal yang kritis dalam rangka pemahaman korosi dan digunakan secara luas dalam setiap diskusi korosi dan pencegahan korosi baja pada beton.

Bila besi akan larut pada air pori (ion ferous Fe2+ pada persamaan di atas bersifat larut) kita tidak akan melihat retak dan hancurnya beton. Beberapa tahapan harus muncul agar korosi terbentuk. Hal ini dapat digambarkan dalam beberapa cara dan salah satunya diperlihatkan dimana ferrous hydroxidemenjadi ferric hydroxide dan kemudian hydrated ferric oxide atau korosi:

{ ferrous hydroxide } (3)

{ ferric hydroxide } (4)

{ hydrated ferric oxide } (5)

Proses korosi lengkapnya digambarkan pada gambar 1. Oksida ferric yang tak terhidrasi (unhydrated ferric oxide) Fe2O3 memiliki volume sekitar dua kali volume baja yang tergantikan saat padat penuh. Saat ia terhidrasi dia membengkak lebih besar dan menjadi porus. Hal ini berarti bahwa volumenya meningkat pada lapisan antarmuka baja/beton enam hingga sepuluh kali lipat, sebagaimana diindikasikan pada gambar 2. Hal ini mengantarkan pada retak dan hancur seperti yang teramati sebagai sebuah konsekuensi korosi baja tulangan pada beton dan korosi merah/coklat yang rapuh dan mengeripik yang terlihat pada tulangan dan noda korosi yang terlihat di retak pada beton.

Gambar 2. Volume relatif besi dan oksidanya diambil dari Mansfield Corrosion, 1981 (5): 301-307

Beberapa faktor pada penjelasan yang diberikan pada bagian ini penting dan akan digunakan nantinya untuk menjelaskan bagaimana mengukur dan menghentikan korosi. Aliran arus elektrik dan pengembangan dan konsumsi elektron pada reaksi anoda dan katoda digunakan pada pengukuran potensial half-cell dan proteksi katodik. Pembentukan ion hidroksil alkali protektif digunakan pada proteksi katodik, pembuangan klorida elektrokimiawi dan re-alkalisasi. Fakta bahwa reaksi anodik dan katodik harus seimbang satu sama lain agar proses korosi dapat berjalan digunakan dalam proteksi pelapisan epoksi batang tulangan.

Referensi

Cat Waterproof. Perlindungan Terhadap  Krosi di Lingkungan Laut . https://catwaterproof.wordpress.com/2009/10/30/perlindungan-terhadap-korosi-pada-beton-di-lingkungan-laut/. Diakses pada tanggal 9 November 2017

Pramudiyanto, Gus. Korosi Baja Tulangan Pada Beton. https://pramudiyanto.wordpress.com/2010/09/13/korosi-baja-tulangan-pada-beton/. Diakses pada tanggal 9 November 2017