Proses Karbonasi pada Material Beton

Beton, sebagai materi bangunan, terdiri dari campuran agregat, semen, air, dan terkadang bahan kimia tambahan. Bangunan seperti gedung, rumah, jembatan, dan lainnya rentan mengalami kerusakan pada beton. Kerusakan dapat disebabkan oleh berbagai faktor, termasuk bencana alam, pengaruh mekanis, pengaruh fisik (seperti suhu), dan pengaruh kimia (tingkat keasaman tinggi), seperti korosi akibat karbonasi. Karbonasi adalah reaksi yang terjadi pada beton dan dapat menyebabkan kerusakan. Proses karbonasi terjadi ketika karbon dioksida larut dalam air atau larutan akuatik. Ini biasanya direpresentasikan dalam bentuk reaksi kimia sebagai berikut :

H2O +CO2 H2CO3

Di mana air dan gas karbon dioksida bereaksi membentuk asam karbonat. Karbonasi dapat terjadi secara alami atau buatan. Proses ini menurunkan pH beton, membuat lapisan pelindung pada tulangan baja hilang, dan menyebabkan korosi pada baja tulangan yang terpapar. Beberapa faktor yang memengaruhi karbonasi beton meliputi konsentrasi gas CO2 (biasanya tinggi di kota karena polusi), kelembaban (idealnya 50%-70%), suhu (karbonasi lebih tinggi di lingkungan yang panas), sistem pori beton (ditentukan oleh rasio air terhadap semen, tingkat hidrasi, dan jenis pengikat), serta porositas dan permeabilitas. Konsekuensi karbonasi melibatkan kerusakan struktur beton, peningkatan kuat tekan beton berkarbonasi, sedikit peningkatan kekuatan beton yang membelah, peningkatan hambatan listrik, dan pengurangan permeabilitas dan porositas. Upaya pencegahan karbonasi termasuk dalam praktik pembangunan yang baik, pemahaman lingkungan, penggunaan rasio air-semen yang rendah, pelapis penghalang, dan cat mineral. Karbonasi dapat diidentifikasi melalui perubahan warna pada permukaan beton atau dengan menggunakan fenolftalein sebagai indikator pH. Proses ini dimulai segera setelah beton terkena udara, dan CO2 atmosfer meresap melalui pori-pori beton, menyebabkan reaksi yang mengakibatkan penurunan pH dan korosi pada baja tulangan. Faktor-faktor yang memengaruhi karbonasi pada beton mencakup:

1. Konsentrasi Gas CO2: Umumnya tinggi di kota-kota akibat polusi udara.
2. Kelembaban: Idealnya antara 50% – 70%; kelembaban yang rendah mengakibatkan kurangnya air, sementara kelembaban tinggi menghambat difusi karbon dioksida.
3. Suhu: Karbonasi lebih tinggi di lingkungan dengan suhu yang panas.
4. Sistem Pori Beton: Ditentukan oleh rasio air terhadap semen, tingkat hidrasi, dan jenis pengikat.
5. Porositas dan Permeabilitas

Konsekuensi dari karbonasi mencakup:

• Kerusakan struktur beton melalui korosi pada baja tulangan.
• Peningkatan kuat tekan beton yang terkarbonasi.
• Sedikit peningkatan kekuatan beton yang membelah.
• Peningkatan hambatan listrik.
• Pengurangan permeabilitas dan porositas.

Karbonasi dapat dicegah dengan:

• Mengikuti praktik pembangunan yang baik.
• Memahami lingkungan sekitar.
• Menggunakan rasio air-semen yang rendah.
• Penggunaan pelapis penghalang.
• Penerapan cat mineral.

Karbonasi dapat diidentifikasi melalui perubahan warna pada permukaan beton. Jika tidak terlihat, fenolftalein, sebagi indikator pH, dapat digunakan untuk visualisasi, dengan larutan indikator ini berwarna merah muda pada beton yang tidak terpengaruh dan tetap bersih di area yang mengalami karbonasi. Proses karbonasi dimulai segera setelah beton terkena udara. CO2 menembus beton melalui pori-pori, di mana ia bereaksi dengan kalsium hidroksida dan kelembaban untuk membentuk kalsium karbonat. Karbon dioksida bersatu dengan air pori membentuk asam karbonat encer yang mengurangi alkalinitas beton. Atmosfer CO2 menyebabkan karbonasi beton, membatasi daya tahan struktur beton bertulang. Dalam kondisi lembab, CO2 atmosfer bereaksi dengan produk hidrasi semen (terutama Ca(OH)2), menyebabkan penurunan pH yang menyebabkan netralisasi penutup beton dan memicu korosi pada baja tulangan. Karbonasi mengurangi alkalinitas alami beton dari pH 13 menjadi sekitar pH 8. pH yang tinggi membentuk lapisan pasivasi di sekitar baja; namun, pada pH di bawah 9,5, lapisan pasivasi terpecah, mengekspos tulangan baja terhadap korosi yang disebabkan oleh air dan udara.