Pengembangan concrete patch repair material dengan bahanudpolymer cement based matrix yang tahan retak dan uddelaminasi akibat restrained shrinkage

摘要

Struktur beton bertulang sering mengalami kerusakan yang disebabkan oleh berbagai udmacam faktor seperti bencana gempa, beban yang berlebihan serta faktor lingkungan udyang mengakibatkan terjadinya korosi pada tulangan. Jenis kerusakan yang nampak uddapat berupa retak, pengelupasan selimut beton bahkan sampai pada kondisi patahnya udelemen struktur. Kerusakan dalam bentuk pengelupasan dapat direhabilitasi dengan udcara penambalan (patch repair) yang mana perbaikan dengan cara ini dimaksudkan uduntuk mengembalikan bentuk dan ukuran penampang, melindungi tulangan dari udbahaya korosi berlanjut serta secara parsial dapat mengembalikan kekuatan udpenampang. Material yang dipakai sebagai patch repair harus memiliki kompatibilitas uddengan material beton induk yang akan diperbaiki. Kompabilitas yang dimaksud uddapat ditinjau dari sifat mekanik, deformasi dan durabilitas. Ditinjau dari karakteristik udmekanik, repair material harus memiliki kekuatan yang setara dengan beton induk udagar distribusi tegangan dan regangan yang terjadi pada penampang dapat seimbang. udSedangkan salah satu isu kompatibilitas deformasi dapat dilihat dari perbedaan udbesaran shrinkage. Perbedaan shrinkage antara beton induk dengan repair materialudmerupakan isu dimensional incompatibility yang mengakibatkan retak dan delaminasi udpada repair material. Persoalan retak dan delaminasi akibat dimensional udincompatibility ini dipengaruhi oleh beberapa parameter antara lain besaran udshrinkage, creep, modulus elastisitas, kuat tarik, kuat lekat serta derajat pengekangan. udPengembangan repair material yang diharapkan dapat mengeliminasi retak dan uddelaminasi akibat differential shrinkage (restrained shrinkage) harus udmengkuantifikasi faktor-faktor tersebut.udPenelitian ini dimaksudkan untuk menghasilkan repair material dengan bahan dasar udmortar yang didalamnya ditambahkan polymer untuk memodifikasi sifat fleksibilitas uddari repair material tersebut. Sifat fleksibilitas ini penting peranannya dalam udmereduksi besarnya tegangan tarik yang timbul akibat restrained shrinkage. Dengan uddemikian pemakaikan polymer ini diharapkan dapat membantu dalam mengeliminasi udretak dan delaminasi. Untuk mencapai tujuan akhir ini penelitian dibagi dalam udbeberapa tahapan. Pada tahun pertama telah diteliti komposisi campuran dan udmengevaluasi karakateristik mekanik dan deformasinya yaitu kuat tekan, kuat tarik, udkuat lekat, shrinkage dan creep. Sedangkan penelitian tahun kedua diarahkan untuk udmengeksplorasi sifat-sifat tersebut serta kompatibilitas dimensinya dikaitkan dengan udperformanya dalam melawan kecenderungan retak dan delaminasi sehingga dapat uddiperoleh komposisi campuran patch repair yang sesuai. udPenentuan komposisi campuran didasarkan pada evaluasi sifat workability dan kuat udtekan. Melalui serangkain uji pendahuluan maka diperoleh komposisi sebagai berikut: udproporsi semen:pasir sebesar 1:2.5 dengan faktor air semen 0.5 dan berbahan tambah udsuperplasticizer dan accelerator masing-masing sebesar 2% dan 0.4% dari berat udsemen yang digunakan. Sedangkan kandungan polymer yang ditambahkan bervariasi udyaitu sebesar 2%, 4% dan 6% dari berat semen. Selanjutnya dari berbagai komposisi udrepair material ini ditambah dengan repair material produksi pabrik sebagai udpembanding, dilakukan pengujian kompatibilitas modulus elastisitas, kompatibilitas udsusut dan rangkak, kecenderungan retak akibat susut terkekang serta kecenderungan uddelaminasi.udHasil penelitian pada tahun kedua ini dapat disimpulkan sebagai berikut: ditinjau dari udkompatibilitas modulus elastisitas, maka apabila antara repair material dengan beton udinduk memiliki perbedaan regangan tertentu pada beban yang sama, maka ketika udkeduanya dipadukan akan memiliki perbedaan regangan 20% lebih kecil dari nilai udsemula. Ditinjau dari kompatibilitas susut, maka nilai penyimpangan susut antara udrepair material dan beton induk setara dengan 20% dapat digunakan sebagai bahan udevaluasi kompatibel tidaknya repair material dengan beton induk. Ditinjau dari udkompatibilitas rangkak, maka nilai selisih rangkak dan rasio rangkak dapat menjadi udbahan evaluasi. Rasio rangkak dapat ditentukan sebesar 1,2 sebagai batasan udpenerimaan kompatibilitas. Polymer menyebabkan repair material menjadi fleksibel udsehingga mampu menurunkan resiko retak dan delaminasi akibat susut terkekang.udDamaged on reinforced concrete strucures can be due to a variety causes including udearthquake, excessive loading or corrosion of reinforcement. The appearences of the uddamaged may be in the form of cracking, spalling or delamination of concrete coverudor particular element of concrete structure is broken. In the case of spalled or uddelaminated concrete cover, patch repair may be applied to recover size and udappearence, to protect reinforcement from further corrosion, and partially to regain udits strength capacity. Material used for patching application should have udcompatibilities with the existing concrete. These include compatible in mechanical, uddimensional dan durability characteristics. In term of mechanical compatibility, udrepair material should have comparable in strength to the existing concrete. This will udguarantee that stress and strain are distributed evenly acros section. In term of uddimensional compatibility, repair maerial could be subjected to tensile stress induced udby differential shrinkage between repair material dan existing concrete. This uddimensional incompatibility can lead to cracking and delamination. Whether udparticular repair material will crack/delaminate or not depends on a variety factors: udshrinkage, creep, elastic modulus, tensile strength, bond strength and degree of udrestraint. Any effort to develop repair material should consider all these paremeter in udorder to have repair material that will resist againts cracking and delamination due udto restrained shrinkage.udThe aim of this research is to obtain repair mortar containing polymer for application udin patch repair system. The use of polymer is intended to modify mortar so it will udbecome flexible. The flexibility property is important to reduce tensile stress induced udby restrained shrinkage as with this property repair material tends to deform more udunder restrained shrinkage stress. This deformation results in releasing tensile stress uddeveloped in repair material which, in turn, reduces the possibility of cracking and uddelamination. The goal of this research can be achieved into two stages. The first udstage, which is carried out in the first year of the research, focus on obtaining udproportion of repair material and quantifying mechanical dan deformability udcharacteristics: compressive strength, tensile strength, bond strength by mean of slant udshear, shrinkage and creep. These parameters are then will be used to formulate udprediction model to estimate tensile stress developed in repair material. The udformulation of prediction model will be carried out in the second year together with udvalidation of the model from the observation of restrained shrinkage cracking and uddelamination tendency. The model proposed will be usefull for examining cracking udand delamination tendency of particular repair material.udProportions of repair material were determined from the workability and strength udproperties. After several preliminary investigation, the proportions were found to be udas follows: cement: sand rasio equals to 1:2.5, with water/cement rasio 0.5, and udsuperlasticizer and accelerator respectively 2% and 0.4% by weight of cement. udMeanwhile, the amount of polymer added to the mixes were 2%, 4% and 6% by udweight of cement. In addition to that mixes composition, commercial repair mortar udproduced by manufacture was used for comparison purpose. All these composition udwere subjected to testing to determine shrinkage, creep, compressive strength, tensile udstrength and slant shear.