Metode baru mendeteksi korosi pada beton bertulang, bahkan di tempat yang sulit dijangkau
Baik terowongan maupun dinding penahan – banyak struktur beton bertulang Swiss dari tahun 1960an hingga 1980an berada dalam bahaya. Korosi dapat membuat mereka tidak stabil. Talpa Inspection, perusahaan rintisan ETH, kini telah mengembangkan solusi untuk melokalisasi korosi dengan lebih mudah, bahkan di tempat yang sulit dijangkau.
“Tolong tarik kembali kabelnya,” kata Lukas Bircher melalui radionya. Kabel probenya tersangkut di tangga logam di poros akses sedalam empat meter. Bircher menunggu; radionya berderak. Rekannya Samuel Ballat, yang berjongkok 30 meter di lubang akses berikutnya dari dinding penyangga dan memegang ujung kabel yang lain, telah mendengarnya. Kabelnya tersentak dan Bircher bisa melepaskannya. Semuanya siap untuk pengukuran.
Bahaya: bila baja pada beton terkorosi
Pada pagi bulan November yang dingin ini, Bircher dan timnya mengukur apakah tembok penahan sepanjang 200 meter di Waidbadstrasse di Zurich-Höngg masih kokoh. Lebih khusus lagi, mereka menyelidiki kemungkinan korosi pada baja tulangan tertanam, yang dirancang untuk membuat struktur lebih stabil.
Tembok penahan di Käferberg di Zurich menahan berton-ton tanah yang tak terhitung jumlahnya. Di atasnya ada peruntukan, sedangkan jalan dengan halte bus ada di bawahnya. Untuk memastikan dinding dapat menahan tekanan tanah, maka baja tulangan harus terpasang kuat pada pondasi. Jika korosi merusak baja tulangan, dalam skenario terburuk, dinding bisa runtuh. Untuk meminimalkan risiko tersebut, insinyur mesin Bircher dan rekan-rekannya dari kelompok penelitian Ueli Angst, Profesor Daya Tahan Bahan Rekayasa ETH, telah mengembangkan metode inovatif. Hal ini memungkinkan mereka untuk secara tepat menemukan lokasi korosi pada baja tulangan tanpa harus susah payah memahat atau menghancurkan sebagian dinding beton bertulang.
“Hal ini belum pernah terjadi sebelumnya,” jelas Bircher. Untuk memeriksa apakah baja tulangan di bagian belakang dinding penahan sudah menunjukkan tanda-tanda korosi, dahulu tidak ada jalan lain selain harus menghilangkan seluruh lapisan beton di atasnya. “Tetapi masih ada kemungkinan bahwa dua meter jauhnya, sebagian besar baja tulangan telah terkorosi,” kata Bircher. Metode baru yang ia dan rekan-rekannya kembangkan berbeda: metode ini dapat digunakan untuk menentukan kemungkinan korosi di sepanjang dinding penahan tanpa merusak satu bagian pun. Hal ini karena pengukuran dilakukan melalui pipa drainase yang terletak tepat di sebelah bagian kritis dinding.
50 tahun setelah booming konstruksi – karat masih ada
“Sebagian besar infrastruktur di Swiss dan Eropa Tengah dibangun antara tahun 1960 dan 1980,” kata Bircher. Dinding penahan, terowongan, jembatan: semua struktur beton bertulang ini dapat menimbulkan korosi seiring berjalannya waktu. Perubahan kimia terjadi pada beton, dan baja tulangan mulai terkorosi. Secara khusus, dinding penahan dari tahun 1970an mungkin memiliki rongga jika agregat tidak dikelilingi oleh mortar secara memadai, yang dapat menyebabkan korosi pada baja yang tertanam.
Tembok penahan di Käferberg di Zurich menahan berton-ton tanah yang tak terhitung jumlahnya. Di atasnya ada peruntukan, sedangkan jalan dengan halte bus ada di bawahnya. Untuk memastikan dinding dapat menahan tekanan tanah, maka baja tulangan harus terpasang kuat pada pondasi. Jika korosi merusak baja tulangan, dalam skenario terburuk, dinding bisa runtuh. Untuk meminimalkan risiko tersebut, insinyur mesin Bircher dan rekan-rekannya dari kelompok penelitian Ueli Angst, Profesor Daya Tahan Bahan Rekayasa ETH, telah mengembangkan metode inovatif. Hal ini memungkinkan mereka untuk secara tepat menemukan lokasi korosi pada baja tulangan tanpa harus susah payah memahat atau menghancurkan sebagian dinding beton bertulang.
“Hal ini belum pernah terjadi sebelumnya,” jelas Bircher. Untuk memeriksa apakah baja tulangan di bagian belakang dinding penahan sudah menunjukkan tanda-tanda korosi, dahulu tidak ada jalan lain selain harus menghilangkan seluruh lapisan beton di atasnya. “Tetapi masih ada kemungkinan bahwa dua meter jauhnya, sebagian besar baja tulangan telah terkorosi,” kata Bircher. Metode baru yang ia dan rekan-rekannya kembangkan berbeda: metode ini dapat digunakan untuk menentukan kemungkinan korosi di sepanjang dinding penahan tanpa merusak satu bagian pun. Hal ini karena pengukuran dilakukan melalui pipa drainase yang terletak tepat di sebelah bagian kritis dinding.
50 tahun setelah booming konstruksi – karat masih ada
“Sebagian besar infrastruktur di Swiss dan Eropa Tengah dibangun antara tahun 1960 dan 1980,” kata Bircher. Dinding penahan, terowongan, jembatan: semua struktur beton bertulang ini dapat menimbulkan korosi seiring berjalannya waktu. Perubahan kimia terjadi pada beton, dan baja tulangan mulai terkorosi. Secara khusus, dinding penahan dari tahun 1970an mungkin memiliki rongga jika agregat tidak dikelilingi oleh mortar secara memadai, yang dapat menyebabkan korosi pada baja yang tertanam.
Saat ini, sekitar 50 tahun setelah ledakan konstruksi, risiko korosi menjadi sangat penting. Namun, mengidentifikasi risiko merupakan hal yang menantang karena kerusakan tidak merata di seluruh dinding. Selain itu, letaknya jauh di bawah tanah dekat dengan fondasi dan di belakang tembok. Oleh karena itu sudah saatnya dikembangkan suatu metode untuk memeriksa struktur secara sistematis, efisien dan hemat biaya terhadap korosi, bahkan di bawah permukaan.
Sistem peringatan dini yang penting
Metode baru Bircher didasarkan pada apa yang dikenal sebagai pengukuran elektrokimia. Wahana yang dikembangkan timnya untuk memeriksa dinding penahan terdiri dari dua elemen penyegel tiup di samping dan elektroda di tengah. Probe dihubungkan ke alat pengukur melalui kabel khusus yang tidak hanya dilengkapi sambungan listrik tetapi juga pipa untuk udara dan air bertekanan.
Untuk melakukan pengukuran, Bircher dan rekan-rekannya menarik probe melalui kabel ke dalam pipa drainase dan menggembungkan elemen penyegel agar pas dengan dinding pipa. Mereka kemudian memompa air ke area tertutup. Air mengalir keluar melalui lubang di pipa drainase dan menghubungkan elektroda di probe ke tanah. Kelembapan dalam tanah dan beton menciptakan hubungan elektrolitik dengan baja di dinding penahan. Ini membentuk sel pengukur elektrokimia lokal. “Kami menggunakan sel pengukur untuk merekam sinyal listrik yang berbeda-beda tergantung pada apakah baja tulangan terkorosi atau tidak. Reaksi elektrokimia yang terjadi pada baja di dalam beton menghasilkan sinyal listrik yang dapat dikenali,” jelas Bircher.
Sementara itu, Bircher sedang duduk di dalam van di Waidbadstrasse di Höngg, memulai pengukuran pertama di laptopnya. Titik-titik merah muncul di layar, membentuk kurva: inilah potensi terukur, yang nantinya akan dievaluasi di kantor. Dengan menekan satu tombol Bircher, segelnya kembali terbuka. “Tolong maju 25 sentimeter,” Bircher menginstruksikan rekannya Ballat, yang masih berada di poros akses untuk memindahkan kabel. Oke: posisinya 31,50, jawabnya. Bircher menggembungkan kembali elemen penyegel dan memulai pengukuran berikutnya.
Tim mengukur tembok setiap 25 sentimeter. Hal ini memberikan informasi tentang kondisi baja tulangan untuk seluruh bagian dinding; ini adalah sistem peringatan dini untuk korosi. Jika tim menemukan adanya korosi pada salah satu bagian dinding penahan tanah, maka bagian yang terkena tersebut dapat diperbaiki secara khusus. “Di Swiss, kami memiliki lebih dari 1.000 kilometer tembok yang berpotensi terkorosi sebagian dan perlu bertahan selama beberapa dekade lagi. Oleh karena itu, penting untuk mengidentifikasi bagian-bagian yang menimbulkan risiko,” jelas Bircher.
Apa yang hilang: ide cemerlang
Tim Talpa sedang menguji penyelidikannya di Waidbadstrasse. Ini berhasil, kata Bircher, menjelaskan bahwa ini telah diuji dalam proyek percontohan. Namun, banyak pekerjaan pengukuran yang masih dilakukan dengan tangan. “Kami ingin membuat pengukuran lebih otomatis di masa depan dan membuat pemeriksaan lebih kuat.” Tim sudah berhubungan dengan pelanggan potensial dan mengetahui bahwa metodenya diminati.
Yang dibutuhkan bukanlah teknologi yang sepenuhnya baru. Pengukuran elektrokimia telah digunakan selama beberapa waktu, namun tidak praktis untuk mengevaluasi bagian depan dinding penahan. “Namun, kami menyadari bahwa kami juga dapat menentukan keadaan korosi tulangan baja pada beton dari pipa drainase melalui tanah yang lembab dan konduktif,” kata Bircher. Yang diperlukan hanyalah cara baru yang cerdas untuk memasukkan sel pengukur ke dalam pipa, serta metode untuk menafsirkan nilai yang diukur. Bircher dan rekan-rekannya kini telah mencapai hal ini. Jika tembok penahan tanah dibuka dan diperiksa dengan metode random sampling, maka diperlukan waktu beberapa hari dan lokasi pembangunan. Sebaliknya, tim Talpa hanya membutuhkan waktu kurang dari satu hari dan tidak harus bergantung pada serangan acak, seperti halnya jika menggunakan metode pengambilan sampel acak tradisional.
Para tikus tanah sedang mendirikan sebuah start-up
Karena metode baru mereka terbukti berhasil, Lukas Bircher, bersama dengan insinyur material Federico Martinelli-Orlando dan insinyur sipil Patrick Pfändler, saat ini sedang dalam proses mendirikan perusahaan rintisan bernama Talpa Inspection. “Talpa” adalah nama ilmiah untuk tahi lalat. Bircher tidak hanya mendapat dukungan dari Ueli Angst, seorang profesor di Departemen Teknik Sipil, Lingkungan dan Geomatika, tetapi juga menerima ETH Pioneer Fellowship atas metode inovatifnya. Hal ini akan membantu dia dan timnya untuk mengembangkan produk yang dapat dipasarkan dan mendirikan perusahaan mereka sendiri (lihat Potret Singkat Inspeksi Talpa di Pioneer Fellows ).
