pengesanan proses pengaratan dan perubahan ph

PENGESANAN PROSES PENGARATAN DAN PERUBAHAN pH DALAM

KONKRIT BERTETULANG MENGGUNAKAN SERABUT OPTIK

ERICA DINA

Tesis ini dikemukakan

sebagai memenuhi syarat penganugerahan

ijazah Sarjana Kejuruteraan (Struktur dan Bahan)

Fakulti Kejuruteraan Awam

Universiti Teknologi Malaysia

NOV 2006

iii

geristimewa ditujukan untuk ”Kedua orangtuaku tercinta, Papa (Ir. Suryana Harjadinata Soekandi) dan Mama (Zuriani Yendani)”, yang

telah banyak memberikan dorongan, kekuatan dan semangat dalam setiap langkah yang ku tempuhi. Do’a dan kasih sayang yang selalu hadir dalam

hidupku serta pengorbanan yang tak ternilai harganya... Juga...

Untuk “Abangku tersayang (Hendrawan Syahputra) dan Adik-adikku yang kukasihi (Riza Suryan Putra S.P., Fadly Ryan Arikundo, dan Indah

Rizky Mahvira)”, terima kasih atas semua yang telah diberikan, cinta, doa dan dorongan serta kepercayaan...

iv

PENGHARGAAN

Puji dan syukur kehadrat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya

sehingga saya dapat menyelesaikan dan menyempurnakan tesis ini dengan baik.

Ucapan jutaan terima kasih dan penghargaan yang teramat tinggi ditujukan

kepada Prof. Madya. Dr. Mohammad Bin Ismail, Prof. Madya. Dr. Rosly Bin

Abd. Rahman dan Prof. Madya. Dr. Madzlan Bin Aziz selaku penyelia atas segala

nasihat, bimbingan, bantuan, dorongan, tunjuk ajar serta kepercayaan dalam

menjayakan tesis ini.

Terima kasih juga kepada Puan Rosmawati serta kakitangan Makmal

Struktur dan Bahan, Fakulti Kejuruteraan Awam. Tak lupa juga kepada Encik

Ahmad Bin Imbar beserta kakitangan Makmal Optoelektronik Jabatan Fizik,

Fakulti Sains yang banyak membantu saya melakukan ujikaji.

Akhir sekali, ucapan terima kasih ditujukan kepada rakan-rakan dan semua

pihak yang terlibat secara langsung mahupun tidak langsung. Semoga Allah SWT

membalas segala jasa baik dan sumbangan yang telah diberikan kepada saya.

Amien...

v

ABSTRAK

Masalah utama berkaitan dengan ketahanlasakan konkrit bertetulang adalah

pengaratan tetulang. Pengaratan tetulang menyebabkan penutup retak dan akhirnya

struktur gagal dalam menanggung beban rekabentuknya. Faktor utama yang

menyebabkan pengaratan tetulang adalah pengkarbonatan dan serangan ion klorida.

Serangan asid dan sulfat boleh melemahkan konkrit. Objektif kajian ini adalah untuk

melihat kemungkinan pengesan serabut optik digunakan untuk mengesan pengaratan

pada tetulang dalam konkrit dan mengesan perubahan pH air liang mortar dan konkrit.

Kedua pengesan ini menggunakan serabut optik PCS (Plastic Clad Silica) yang dibuang

penyalutnya sepanjang 4 cm di bahagian tengah. Cahaya dipancarkan di salah satu

hujung serabut optik dan dikesan di hujung yang lain. Bagi pengesan karat, tetulang

dilekatkan dengan bahagian serabut optik tanpa penyalut. Karat yang terbentuk pada

permukaan tetulang menyebabkan cahaya terbias dari serabut optik sehingga nilai voltan

keluaran cahaya yang dikesan di hujungnya mengalami penurunan. Bagi pengesan pH,

filem silika sol-gel disalutkan ke bahagian serabut optik tanpa penyalut. Warna filem

silika sol-gel pada permukaan serabut optik berubah apabila pH larutan dan air liang

konkrit berubah. Perubahan warna filem ini mempengaruhi pancaran cahaya yang

melalui serabut optik. Warna filem silika sol-gel semakin gelap apabila nilai pH

bertambah. Keadaan ini menyebabkan cahaya terbias keluar dari serabut optik sehingga

cahaya yang dikesan di bahagian hujung serabut optik tersebut berkurangan.

Perbandingan dengan pengesan karat elektrokimia menunjukkan bahawa pengesan karat

serabut optik yang dibangunkan berupaya untuk mengesan pengaratan yang berlaku pada

tetulang dalam konkrit. Hal ini dibuktikan dengan melihat keadaan tetulang apabila

konkrit dipecahkan diakhir ujikaji. Selain itu, perbandingan dengan pengukuran

menggunakan pH meter menunjukkan bahawa pengesan pH serabut optik juga berupaya

mengesan perubahan pH larutan. Walau bagaimanapun, ia tidak berupaya mengesan

perubahan pH air liang pada konkrit dan mortar.

vi

ABSTRACT

Corrosion of reinforcement is the major cause of the deterioration of reinforced

concrete structure. Corroded reinforcement induces stresses in concrete cover that leads

to cracking and spalling of concrete cover and finally results in the failure of the

structure to carry the design loads. The main causes of reinforcement corrosion are

carbonation and chloride ions attack. Acid and sulphate attack can also weaken the

concrete. The objectives of this research were to look at the possibility of using fibre

optic sensors to monitor the corrosion of reinforcement and to detect changes in pH of

concrete and mortar. Both sensors used Plastic Clad Silica (PCS) optical fibres which

were unclad, 4 cm long, at the centre portion. The light was made incidence to one end

of the optical fibre and detected at the other end. For the corrosion sensor, unclad PCS

optical fibre was attached to the reinforcement. The formation of rust on the

reinforcement surface causes light to be refracted from fibre optic. Consequently, the

intensity of light detected at the other end of the fibre was reduced. For the pH sensor,

the unclad portion of optical fibre was dip coated in the silica sol-gel film. The color of

the silica sol-gel film on fibre optic surface changes as the pH of solution and pore water

of concrete changes. The color changes of the film influenced the transmission of light

through the optical fibre. The colors of silica sol-gel film darken as if the pH value

increases. This state causes the light to be refracted away from the fibre optic that

renders the light detected on the other end (receiver) of fibre optic to decrease. The

comparison with the measurements using electrochemical corrosion sensor shows that

the constructed fibre optic corrosion sensor is capable to detect corrosion of the

reinforcement in concrete. This was confirmed by visual inspection of the reinforcement

when the concrete sample was broke open at the end of the experiment. Furthermore,

the comparison with the measurements using pH meter shows that the fiber optic pH

sensor is also capable to detect the changes of the pH in solution. However, the change

of pH in mortar and concrete was not clearly distinguished.

vii

ISI KANDUNGAN

BAB PERKARA MUKA SURAT

JUDUL i

PENGAKUAN ii

DEDIKASI iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

ISI KANDUNGAN vii

SENARAI JADUAL xii

SENARAI RAJAH xiii

SENARAI GAMBAR xviii

SENARAI SIMBOL xxi

SENARAI LAMPIRAN xxiii

1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang Kajian 1

1.2 Kenyataan Masalah 3

1.3 Objektif Kajian 4

1.4 Skop Kajian 5

1.5 Kepentingan Kajian 8

1.6 Paparan Tesis 8

2 KAJIAN LITERATUR 10

2.1 Pengenalan 10

2.2 Konkrit dan Konkrit Bertetulang 10

viii

2.3 Ketahanlasakan Konkrit 11

2.4 Serangan Asid dan Sulfat 16

2.4.1 Serangan Asid 17

2.4.2 Serangan Sulfat 19

2.5 Pengaratan Tetulang dalam Konkrit 21

2.6 Serangan Klorida 24

2.7 Pengkarbonatan (Carbonation) 30

2.8 Keretakan Konkrit akibat Pengaratan Tetulang 33

2.9 Serabut Optik (Fibre Optic) 37

2.10 Penggunaan Pengesan Serabut Optik dalam

Bidang Kejuruteraan Awam 39

2.11 Pengesan Karat Serabut Optik (Fibre Optic

Corrosion Sensor) 45

2.12 Pengesan pH Serabut Optik (Fibre Optic pH

Sensor) 48

2.12.1 Silika Sol-gel 51

2.12.2 Pengesan pH Serabut Optik dengan

Silika Sol-gel 53

2.13 Pengesan Karat Elektrokimia (Electrochemical


3 METODOLOGI KAJIAN 56

3.1 Pengenalan 56

3.2 Pengesan Karat Serabut Optik (Fibre Optic


3.2.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

dalam Ujikaji 60

3.2.2 Penyediaan Acuan Konkrit 60

3.2.3 Penyediaan Campuran Konkrit 61

3.2.4 Penyediaan Serabut Optik 61

3.2.5 Meletakkan Serabut Optik PCS dalam

Konkrit Bertetulang 63

3.2.6 Penyediaan Larutan Natrium Klorida (NaCl) 64

ix

3.2.7 Merendam Sampel Konkrit ke dalam

Larutan Natrium Klorida (NaCl) 65

3.3 Pengesan pH Serabut Optik (Fibre Optic pH

Sensor) 65

3.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

dalam Ujikaji 65

3.3.2 Penyediaan Silika Sol-gel 66

3.3.3 Menguji Keberkesanan Filem Kaca Bersalut

Silika Sol-gel dalam Menentukan Perubahan

pH melalui Perubahan Warna 67

3.3.3.1 Penyediaan Larutan Asid Nitrik

(Nitric Acid Solution) 67

3.3.3.2 Penyediaan Filem Kaca 68

3.3.3.3 Penyediaan Larutan pH 69

3.3.3.4 Menentukan Perubahan Warna pada

Filem Kaca sebagai Penunjuk pH 69

3.3.4 Menguji Keberkesanan Pengesan pH

Serabut Optik untuk Menentukan Perubahan

pH Larutan 70

3.3.4.1 Penyediaan Serabut Optik 70

3.3.4.2 Penyediaan Serabut Optik Bersalut

Silika Sol-gel 70

3.3.4.3 Penyediaan Larutan dengan pH

Berbeza (Kaedah Penunjuk

Penitratan) 71

3.3.5 Menguji Keberkesanan Pengesan pH

Serabut Optik untuk Menentukan Perubahan

pH dalam Mortar dan Konkrit 72

3.3.5.1 Penyediaan Acuan Konkrit 73

3.3.5.2 Penyediaan Campuran Konkrit 73

3.3.5.3 Penyediaan Campuran Mortar 74

3.3.5.4 Penyediaan Serabut Optik 74

3.3.5.5 Penyediaan Serabut Optik Bersalut

Silika Sol-gel 74

x

3.3.5.6 Meletakkan Serabut Optik PCS

dalam Sampel Mortar dan Konkrit 74

3.3.5.7 Penyediaan Larutan Asid 75

3.3.5.8 Penyediaan Pengesan pH Serabut

Optik Bersalut Silika Sol-gel dalam

Mortar dan Konkrit 76

3.4 Pengesan Karat Elektrokimia (Electrochemical


4 PENGESAN KARAT SERABUT OPTIK

(Fibre Optic Corrosion Sensor) 79

4.1 Pengenalan 79

4.2 Pengesan Karat Serabut Optik bagi Sampel

Bertetulang Tunggal 80

4.3 Pengesan Karat Serabut Optik bagi Sampel

Bertetulang Selari 86

4.4 Perbincangan 93

5 PENGESAN pH SERABUT OPTIK

(Fibre Optic pH Sensor) 96

5.1 Pengenalan 96

5.2 Keberkesanan Filem Kaca Sol-gel dalam

Menentukan Perubahan pH melalui Perubahan

Warna 97

5.3 Keberkesanan Pengesan pH Serabut Optik untuk

Menentukan Perubahan pH Larutan 98

5.4 Keberkesanan Pengesan pH Serabut Optik untuk

Menentukan Perubahan pH dalam Mortar dan

Konkrit 101

6 KESIMPULAN DAN CADANGAN 106

6.1 Kesimpulan 106

6.1.1 Pengesan Karat Serabut Optik 106

6.1.2 Pengesan pH Serabut Optik 107

xi

6.2 Cadangan 107

RUJUKAN 110

PENERBITAN 115

LAMPIRAN A - N 116-156

xii

SENARAI JADUAL

NO. JADUAL TAJUK MUKA SURAT

2.1 Jenis Bahan Kimia yang Memberi Kesan terhadap Konkrit 17

2.2 Jenis Asid yang Menyerang Konkrit 18

2.3 Peratus Perbezaan antara Beban Sebenar dan Beban yang

Diperolehi Menggunakan Pengesan Serabut Optik 44

2.4 Jenis Bahan Tambah yang Digunakan pada Pengesan

Serabut Optik 50

2.5 Kriteria ASTM untuk Pengaratan Keluli dalam Konkrit

bagi Piawaian Sel Separuh 55

3.1 Campuran Bahan Berdasarkan Kepekatan Larutan Natrium

Klorida (NaCl) 64

3.2 Jumlah Asid Pekat yang Digunakan Berdasarkan Perliter

Larutan 76

5.1 Voltan Keluaran dan Kehilangan Voltan bagi Setiap pH

Larutan yang Diukur Menggunakan Pengesan pH Serabut

Optik 100

xiii

SENARAI RAJAH

NO. RAJAH TAJUK MUKA SURAT

2.1 Mekanisme Serangan Sulfat dalam Konkrit 20

2.2 Tindakbalas Anod dan Katod 22

2.3 Pengaratan pada Tetulang 23

2.4 Kesan daripada Pengaratan Tetulang dalam Konkrit 23

2.5 Hubungan Kadar Pengaratan, Masa dan Kepekatan Klorida 24

2.6 Proses Pengaratan akibat Kemasukkan Ion Klorida dalam

Konkrit 25

2.7 Kadar Pengaratan Bergantung kepada Kepekatan Klorida

dan pH Konkrit 26

2.8 Kadar Pengaratan Bergantung kepada Nisbah Ion Klorida

dan Ion Hidroksil 26

2.9 Hubungkait antara Kandungan Klorida dan Kelembapan 28

2.10 Kegagalan Struktur akibat Adanya Ion Klorida dalam

Konkrit 29

xiv

2.11 Kegagalan Struktur akibat Penyusupan Ion Klorida dalam

Konkrit 30

2.12 Hubungan antara pH Konkrit dan Kadar Pengaratan 31

2.13 Proses Pengkarbonatan pada Tetulang Konkrit 32

2.14 Kegagalan Struktur akibat Proses Pengkarbonatan 33

2.15 Aktiviti Pengaratan dalam Konkrit yang Retak 34

2.16 Kerosakan Konkrit akibat Pengaratan Tetulang 34

2.17 Keretakan pada Papak Konkrit 35

2.18 Keretakan pada Rasuk Konkrit 35

2.19 Perbezaan Indeks Biasan di antara Teras dan Penyalut 37

2.20 Kes-kes pada Struktur Jalan Raya 40

2.21 Kaedah Ekstrinsik 40

2.22 Kaedah Intrinsik 41

2.23 Kaedah Evanesen 41

2.24 Pengesan Terikan 42

2.25 Konsep Pengesan Keretakan 43

2.26 Graf Keretakan Konkrit yang Diukur Menggunakan OTDR 43

2.27 Rasuk Keluli Disokong Mudah 43

xv

2.28 Fius Pengaratan Serabut Optik Siri 45

2.29 Fius Pengaratan Serabut Optik Tunggal 46

2.30 Nilai Pantulan Cahaya yang Dikesan Menggunakan

Pengesan Serabut Optik Berbentuk Y 47

2.31 Nilai Penghantaran Cahaya yang Dikesan Menggunakan

Pengesan Serabut Optik tanpa Penyalut 48

2.32 Proses Pembentukan Silika Sol-gel 52

2.33 Nilai Penghantaran Cahaya Berdasarkan Nilai pH 54

2.34 Pengukuran Pengaratan dengan Kaedah Sel Separuh

(Half Cell) 55

3.1 Prosedur Kerja 57

3.2 Susunan Alat bagi Pengesan Karat dengan Sampel Konkrit

Bertetulang Tunggal 58

3.3 Sampel Konkrit Bertetulang Tunggal 59

3.4 Susunan Alat bagi Pengesan Karat dengan Sampel Konkrit

Bertetulang Selari 59

3.5 Sampel Konkrit Bertetulang Selari 59

3.6 Susunan Serabut Optik dan Tetulang dalam Konkrit 63

3.7 Susunan Alat untuk Mengesan Perubahan pH Larutan 70

xvi

3.8 Susunan Alat untuk Mengesan Perubahan pH Mortar dan

Konkrit 73

3.9 Susunan Serabut Optik dalam Mortar dan Konkrit 75

4.1 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi

Sampel Konkrit Bertetulang Tunggal yang Direndam

dalam Air Suling (Sampel Kawalan) 81



dalam 10% Larutan NaCl 83




4.4 Nombor-nombor Tetulang yang Disusun Selari dalam Konkrit 87


Sampel Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam

dalam Air Suling (Sampel Kawalan) 88







4.8 Laluan Cahaya pada Serabut Optik Apabila Berlaku

Pengaratan 94

xvii

5.1 Warna Filem Kaca Bersalut Silika Sol-gel bagi Setiap

pH Larutan 97

5.2 Graf Voltan Keluaran Melawan pH Larutan 99

5.3 Graf Kehilangan Voltan Melawan pH Larutan 99


Sampel yang Direndam dalam Air Suling 103


Sampel yang Direndam dalam 5% Larutan Asid Asetik 103


Sampel yang Direndam dalam 5% Larutan Asid Suksinik 104


Sampel yang Direndam dalam 1% Larutan Asid Sulfurik 104


Sampel yang Direndam dalam 1% Larutan Asid Nitrik 105

6.1 Graf Indeks Biasan Melawan Peratus Zirkonium 109

6.2 Ujian Spektrum bagi Menentukan Indeks Penyerapan

Cahaya 109

xviii

SENARAI GAMBAR

NO. GAMBAR TAJUK MUKA SURAT

2.1 Kegagalan Struktur akibat Pengaratan 36

2.2 Keretakan Struktur akibat Pengaratan 36

3.1 Fibre Optic Cutter 61

3.2 Polishing Machine 62

3.3 Lapping Sheet 62

3.4 Serabut Optik tanpa Penyalut 62

3.5 Fibre Inspection Microscope F-ML1 63

3.6 Larutan Silika Sol-gel 67

3.7 Cara Menyalut Filem Kaca dengan Silika Sol-gel 68

3.8 Larutan pH 69

3.9 Menentukan Perubahan pH Larutan Menggunakan Serabut

Optik 72

xix

3.10 Sampel Mortar dan Konkrit yang Direndam dalam Air

Suling 76

3.11 Sampel Mortar dan Konkrit yang Direndam dalam Larutan

Asid Asetik 77


Asid Suksinik 77


Asid Sulfurik 77


Asid Nitrik 78

4.1 Keadaan Tetulang Tunggal dalam Konkrit yang Direndam

dalam Air Suling (Sampel Kawalan) selama 45 Hari 82


dalam 10% Larutan NaCl selama 45 Hari 84



4.4 Keadaan Tetulang Selari dalam Konkrit yang Direndam

dalam Air Suling (Sampel Kawalan) selama 45 Hari 89





xx

4.7 Sampel Konkrit yang Direndam dalam Air Suling

selama 45 Hari 95

xxi

SENARAI SIMBOL

CH3COOH - Asid asetik C2H5OH - Etanol C4H6O4 - Asid suksinik Ca(OH)2 - Kalsium hidroksida Ca2+ - Ion kalsium CaCO3 - Kalsium karbonat Cl¯ - Ion klorida cm - Sentimeter CO2 - Karbon dioksida Cu - Kuprum Cu2+ - Ion kuprum e¯ - Elektron Fe - Ferrum Fe(OH)2 - Ferus hidroksida Fe(OH)3 - Ferik hidroksida Fe2+ - Ion ferus Fe2O3 - Ferik (III) oksida FeCl2 - Ferrum klorida FeOCl - Ferrum oksiklorida g - Gram H+ - Ion hidroksida H2CO3 - Asid karbonik H2O - Air suling H2SO4 - Asid sulfurik HCl - Asid hidroklorik HNO3 - Asid nitrik IR - Infra merah (Infra Red) K - Konkrit KCI - Kalium klorida kg - Kilogram M - Molar MR - Mortar m - Meter

xxii

ml - Mililiter mm - Milimeter Mn+ - Ion mangan MPa - Megapaskal mV - Milivolt N - Newton NaCl - Natrium klorida NaOH - Natrium hidroksida nm - Nanometer O2 - Oksigen OH - Hidroksil OH¯ - Ion hidroksil OR - Alkoksida OTDR - Optical time-domain reflectometry PC - Polikarbonat PCS - Plastic clad silica PE - Polietilena PEG - Polietilena glikol PES - Polietilsulfonat pH - Potensial hidrogen PHEME - Poli (hidroksietil metakrilat) PI - Poliimida PMMA - Polimetilmetakrilat PS - Polistirena PTFE - Poli (tetrafloroetilena) PVC - Polivinilklorida PVI - Polivinilimidazol PVP - Poli (vinilpirodidon) ROH - Alkohol Si - Silika Si(OH)4 - Silikon hidroksida SiO2 - Silikon oksida SX - Silizan TEOS (Si(OC2H5)4) - Tetraetilortosilikat µm - Mikrometer % - Peratus

xxiii

SENARAI LAMPIRAN

LAMPIRAN TAJUK MUKA SURAT

A. PERCUBAAN LARUTAN SILIKA SOL-GEL 116

B. PENGESAN KARAT SERABUT OPTIK BAGI

SAMPEL BERTETULANG TUNGGAL 118

C. KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG

DIRENDAM DALAM AIR SULING SELAMA

45 HARI 126

D. KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG

DIRENDAM DALAM LARUTAN NATRIUM

KLORIDA DENGAN KEPEKATAN 10%

SELAMA 45 HARI 131

E. KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG



SELAMA 45 HARI 136

F. KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG



SELAMA 45 HARI 143

xxiv

G. KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG



SELAMA 45 HARI 150

H. NILAI VOLTAN KELUARAN BAGI SAMPEL

KONKRIT DAN MORTAR YANG DIRENDAM

DALAM LARUTAN ASID 155

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kajian

Konkrit bertetulang kerap digunakan dalam industri pembinaan seiring

dengan perkembangan ekonomi sesebuah negara. Perkembangan sektor binaan yang

pesat di negara ini telah menyebabkan konkrit bertetulang digunakan secara meluas

sebagai bahan binaan di antaranya untuk pembinaan jambatan, lapangan terbang,

landasan kereta api, empangan dan juga bangunan. Hampir keseluruhan bangunan di

dunia menggunakan konkrit bertetulang sebagai bahan utamanya. Penggunaannya

sangat meluas kerana kos pembinaan yang ekonomi, mudah disediakan dan sesuai

dalam pelbagai persekitaran.

Antara kelebihan konkrit bertetulang adalah dapat menahan beban mampatan

dan tegangan dengan baik, sebagai bahan penebat, dapat digabungkan dengan

pelbagai kemasan dan kalis air. Kebiasaannya kekuatan mampatan digunakan untuk

mendefinisikan kekuatan konkrit sedangkan kekuatan tegangannya digalas

sepenuhnya oleh tetulang yang ditanamkan di dalam konkrit tersebut. Oleh itu,

perubahan kualiti konkrit secara amnya diukur oleh perubahan kekuatan mampatan

dan tegangannya.

Masalah ketahanlasakan konkrit ini merupakan masalah yang sangat serius

kerana ianya sangat berkaitrapat dengan kekuatan dan keupayaan konkrit. Apabila

konkrit mengalami kemerosotan, keupayaannya untuk menanggung beban

berkurangan sehingga menyebabkan kegagalan pada struktur.

2

Kualiti konkrit yang baik dengan sifat ketahanlasakannya yang tinggi

dihasilkan dengan mengambilkira komposisi bahan-bahan yang digunakan iaitu

simen, pasir, batu baur mahupun air, rekabentuk campuran seperti nisbah air-simen

atau pasir-simen, cara kerja seperti menggaul, mengangkut dan menuang konkrit.

Selain itu, prosedur untuk menghasilkan konkrit seperti proses pemadatan dan

pengawetan juga perlu diambil kira.

Apabila semua bahan yang digunakan baik dan cara kerja yang dilakukan

juga baik, ini tidak bermakna bahawa konkrit tersebut bebas daripada kerosakan.

Hayat ketahanlasakan konkrit adalah terhad kerana sifat ketahanan konkrit semakin

susut berikutan adanya agen-agen kerosakan yang mengancam jangka hayat

perkhidmatan sesuatu struktur [Idrissi and Limam, 2003].

Banyak faktor yang mengurangkan kekuatan konkrit dan mempengaruhi

tempoh hayat perkhidmatannya. Faktor-faktor ini wujud bukan akibat dari bahan-

bahan campuran konkrit itu sendiri tetapi juga akibat agen-agen yang terdapat di

persekitaran konkrit tersebut. Di antara faktor-faktor tersebut [Richardson, 2002]

adalah:

a. Beban Sasulan (Accidental Loadings)

b. Tindakbalas Bahan Kimia (Chemical Reactions)

c. Kesilapan Pembinaan (Construction Errors)

d. Kesilapan Rekabentuk (Design Errors)

e. Pengaratan Tetulang (Corrosion of Embedded Steel)

f. Hakisan (Erosion)

g. Penyejukbekuan dan Pencairan (Freezing and Thawing)

h. Pengenapan dan Pergerakan (Settlement and Movement)

i. Pengecutan (Shrinkage)

j. Perubahan Suhu (Temperature Changes)

k. Luluhawa (Weathering)

Faktor yang paling besar pengaruhnya dalam kemerosotan konkrit adalah

pengaratan tetulang. Masalah pengaratan pada tetulang merupakan masalah utama

yang menyebabkan kerosakan konkrit terbesar di dunia pada masa ini. Sebahagian

3

masalah pengaratan dalam konkrit bertetulang yang merosakkan keseluruhan

bangunan merupakan satu masalah yang menarik kerana memerlukan kos yang

tinggi dan kemahiran yang khusus untuk memperbaikinya. Sebagai contoh, Amerika

Syarikat menganggarkan sebanyak 150 bilion dolar dan United Kingdom

memerlukan sebanyak 616.5 juta pound sterling untuk menangani masalah kerosakan

beberapa jambatan akibat daripada pengaratan tetulang setiap tahun [Broomfield,

1997].

Pengaratan merupakan suatu proses elektrokimia di mana keluli mengalami

tindak balas dengan unsur kimia lainnya dalam suatu persekitaran untuk membentuk

suatu sebatian. Tetulang keluli mempunyai kecenderungan untuk berkarat jika ianya

berada di dalam persekitaran yang lembap. Serangan bahan kimia yang

menyebabkan berlakunya pengaratan pada konkrit tetulang adalah:

a. Proses Pengkarbonatan (Carbonation)

b. Serangan Klorida (Chloride Attack)

Pengaratan yang boleh terbentuk sepanjang tetulang atau pada bahagian

tertentu mempunyai dua kesan, iaitu mengurangkan luas keratan rentas tetulang dan

membentuk ketakselanjaran pada permukaan tetulang. Keadaan ini mengurangkan

kekuatan tegangan tetulang.

1.2 Kenyataan Masalah

Pengaratan tetulang tidak hanya mengakibatkan penurunan kekuatan mekanik

tetulang tetapi karat yang dihasilkan memberikan tekanan yang tidak dapat

ditanggung oleh had ubah bentuk plastik konkrit (Limited Plastic Deformation)

sehingga mengakibatkan keretakan. Keadaan ini melemahkan ikatan dan tambatan

antara konkrit dan tetulang. Lemahnya ikatan dan tambatan ini memberi kesan

terhadap kebolehkhidmatan dan kekuatan muktamad elemen konkrit dalam struktur

[Cabrera, 1996].

4

Pengaratan yang berlaku pada tetulang terjadi akibat dari tindakan

persekitaran mahupun akibat kelemahan pengawasan semasa kerja pembinaan

dijalankan. Konkrit sebenarnya mempunyai kemampuan yang tinggi untuk

melindungi tetulang daripada pengaratan kerana simen pada konkrit terhidrat dan

menghasilkan alkali iaitu Ca(OH)2 yang tinggi pada air liangnya dengan pH melebihi

13.5 [Roy et al., 1998]. Dengan kealkalian konkrit yang tinggi tersebut, tetulang

membentuk suatu lapisan pasif di permukaannya. Lapisan pasif ini melindungi

tetulang dari sebarang agen yang merosakkannya. Tetapi kerana pengaruh alam

sekitar, pH konkrit menurun dan merosakan lapisan pasif tetulang.

Pengaratan tetulang boleh mengakibatkan struktur gagal apabila keadaan

sudah terlalu teruk. Jika dibuat suatu sensor dalam struktur yang boleh mengesan

lebih awal pengaratan yang berlaku maka pertimbangan awal boleh dilakukan dan

kos perbaikan struktur dapat dikurangkan. Serabut optik banyak digunakan dalam

industri telekomunikasi dan sangat berjaya. Seiring dengan perkembangan zaman,

telah dicuba suatu bentuk pengesan yang dikenali dengan Pengesan Serabut Optik

(Fibre Optic Sensor).

Pengesan ini menggunakan bahantara serabut optik iaitu sejenis kabel yang

kebanyakannya diperbuat dari kaca (SiO2) dan plastik. Penghantaran maklumat pula

menggunakan cahaya. Sebenarnya penggunaan serabut optik sebagai bahantara

penghantaran maklumat telah diberi perhatian yang serius sejak tahun 1960-an lagi,

terutama pada bidang telekomunikasi. Perkembangan dalam bidang optoelektronik

pula telah mempercepatkan lagi penggunaan serabut optik dalam telekomunikasi.

Kini penggunaan serabut optik tidak terbatas pada bidang tersebut sahaja bahkan

telah berkembang ke bidang-bidang lain seperti ketenteraan, perubatan, perindustrian

mahupun bidang kejuruteraan awam [Rosly, 1990].

1.3 Objektif Kajian

Pengesan serabut optik adalah satu sistem yang tidak terpengaruh oleh medan

elektromagnetik. Ianya sangat mudah dimasukkan ke dalam struktur kerana saiznya

5

yang kecil. Keadaannya itu menjadi daya tarikan tersendiri bagi serabut optik untuk

digunakan sebagai pengesan pengaratan tetulang dalam struktur konkrit dan

pengesan pH air liang konkrit.

Penggunaan pengesan serabut optik tersebut perlu diteliti dan dikembangkan

lagi bagi memastikan ianya benar-benar dapat digunakan dengan baik dan sempurna

tanpa menimbulkan sebarang kesan sampingan kepada struktur terutama sekali

kepada kekuatan dan ketahanlasakan konkrit itu sendiri. Oleh itu, kajian ini perlu

dilakukan untuk mengetahui kebolehan serabut optik sebagai pengesan dalam konkrit

bertetulang. Objektif kajian ini adalah:

1. Menentukan keberkesanan pengesan karat serabut optik dalam konkrit

bertetulang berganda

2. Mengenalpasti perubahan nilai pH dalam konkrit dengan pengesan pH

serabut optik bersalut sol-gel

Rangkaian pengesan serabut optik bagi struktur konkrit yang kompleks

dengan tetulang-tetulang di dalamnya dibuat untuk mengetahui keadaan struktur

tersebut apabila berlaku pengaratan. Perlu dipastikan bahawa serabut optik yang

ditanamkan ke dalam konkrit dapat mengesan perubahan ciri-ciri struktur tersebut.

Alat-alat yang digunakan seboleh-bolehnya mudah dibangunkan, mudah dipasang

dan digunakan di tapak.

1.4 Skop Kajian

Secara umum, beberapa kajian menggunakan kaedah ujian tanpa musnah

(Non-destructive Method) telah dijalankan untuk mengesan pengaratan pada tetulang

menggunakan pengesan serabut optik, antara lain seperti yang dilakukan oleh Siaw

[2003]. Beliau berjaya membangunkan pengesan serabut optik yang mengesan

pengaratan tetulang dalam simen mortar bertetulang tunggal dan mengesan kesan

awal dari serangan asid dan sulfat pada simen mortar.

6

Kajian ini merupakan lanjutan dari kajian yang telah dilakukan oleh Siaw

[2003]. Terdapat dua jenis pengesan serabut optik yang dibangunkan iaitu seperti

berikut:

1. Pengesan karat serabut optik

Pengesan ini digunakan untuk mengesan pengaratan tetulang dalam

konkrit bertetulang tunggal dan konkrit bertetulang selari. Konkrit

bertetulang selari merupakan gambaran struktur sebenar di tapak.

Sampel konkrit direndam dalam larutan NaCl agar ion-ion klorida

masuk lebih cepat ke dalam konkrit.

2. Pengesan pH serabut optik

Pengesan ini digunakan untuk mengesan perubahan nilai pH larutan

dan perubahan nilai pH air liang konkrit. Sampel konkrit direndam

dalam beberapa jenis larutan asid iaitu asid asetik (Acetic Acid), asid

suksinik (Succinic Acid), asid sulfurik (Sulphuric Acid) dan asid nitrik

(Nitric Acid) untuk mempercepat proses penurunan nilai pH pada

konkrit.

Cara kerja pengesan ini adalah dengan mengukur banyaknya nilai voltan

keluaran yang disebabkan cahaya yang melalui serabut optik atau perbezaan nilai

voltan yang dipancarkan oleh sumber cahaya dengan nilai voltan yang diterima oleh

alat pengesan. Perbezaan nilai voltan tersebut menunjukkan perubahan ciri dalam

sampel konkrit.

Kedua pengesan yang dibangunkan berpandukan kepada dua kaedah iaitu

seperti berikut:

1. Kaedah Intrinsik

Kaedah ini digunakan untuk membuat pengesan karat serabut optik.

Serabut optik tanpa penyalut ditanamkan ke dalam sampel konkrit.

7

2. Kaedah Evanesen

Kaedah ini digunakan untuk membuat pengesan pH serabut optik.

Bahagian serabut optik yang tertanam dalam sampel konkrit dibuang

penyalutnya dan digantikan dengan silika sol-gel sebagai lapisan

pengesan.

Kajian yang dilakukan ini masih baru di Malaysia, beberapa kajian literatur

dan kerja-kerja percubaan di makmal pada peringkat awal banyak dilakukan untuk

memastikan keberkesanan penggunaan pengesan serabut optik dalam struktur konkrit

bertetulang.

Oleh itu, bagi memenuhi objektif kajian, ada beberapa skop yang harus

dipenuhi iaitu sebagai berikut:

1. Pengesan karat serabut optik merupakan pengesan multipleks

(Multiplexing Sensor) yang terdiri dari lima sensor yang disusun

secara selari.

2. Untuk mengkaji pengesan karat serabut optik, proses pengaratan

tetulang dalam konkrit dipercepat dengan merendam sampel konkrit

dalam larutan NaCl selama 45 hari.

3. Untuk mengkaji pengesan pH serabut optik, penurunan pH air liang

dalam konkrit dipercepat dengan merendam sampel konkrit dalam

larutan asid asetik, asid suksinik, asid sulfurik dan asid nitrik selama

30 hari. Bagi ujikaji ini pula, selain sampel konkrit juga disediakan

sampel mortar sebagai bahan perbandingan.

4. Semua ujikaji yang dilakukan menggunakan serabut optik tanpa

penyalut.

8

1.5 Kepentingan Kajian

Sistem pengesan sangat penting bagi struktur untuk mengetahui keadaan

struktur. Dengan demikian dapat mengurangkan kos perawatan operasi (Operational

Maintenance Cost) secara keseluruhan dan menentukan kaedah yang berkesan bagi

memperbaiki struktur sebelum rosak teruk. Tanpa adanya pengesan yang dapat

mengesan keadaan struktur pada peringkat awal, kerja-kerja perawatan pasti terus

dilakukan dari masa ke semasa bagi mengelak berlakunya kerosakan pada struktur

konkrit bertetulang.

Pengesan serabut optik merupakan salah satu teknologi yang sangat baik

digunakan untuk mengesan keadaan struktur. Ianya juga merupakan salah satu

bahan yang sangat unik yang digunakan dalam bidang kejuruteraan awam terutama

kejuruteraan struktur.

Kajian ini perlu dilakukan untuk memperkenalkan dan mengembangkan

konsep baru dalam teknologi pengujian iaitu penggunaan serabut optik dalam

struktur konkrit bertetulang terutama dalam menentukan perubahan sifat

ketahanlasakan konkrit akibat pengaratan. Diharapkan kajian ini dapat menyumbang

suatu yang bermanfaat bagi perkembangan teknologi kejuruteraan awam khususnya

dan bidang kejuruteraan lain pada umumnya.

1.6 Paparan Tesis

Tesis ini dibahagi kepada enam bab yang terdiri daripada bab pengenalan,

kajian literatur, metodologi kajian, pengesan karat serabut optik, pengesan pH

serabut optik, kesimpulan dan cadangan, diikuti oleh bahagian rujukan dan lampiran.

Bab satu iaitu bab pendahuluan mengandungi latar belakang kajian yang

menerangkan faktor-faktor yang menyebabkan perubahan sifat ketahanlasakan

konkrit, kenyataan masalah, objektif kajian yang dilakukan, skop untuk mencapai

objektif kajian, dan kepentingan kajian.

9

Bab dua pula mengandungi kajian literatur yang memaparkan penjelasan

tentang definisi konkrit dan konkrit bertetulang, ketahanlasakan konkrit, serangan

asid dan sulfat, pengaratan tetulang dalam konkrit, serangan klorida, pengkarbonatan,

keretakan konkrit akibat pengaratan tetulang, serabut optik, penggunaan pengesan

serabut optik dalam bidang kejuruteraan awam, pengesan karat serabut optik,

pengesan pH serabut optik dan pengesan karat elektrokimia.

Bahan-bahan yang digunakan, cara menyediakan pengesan serabut optik dan

penyediaan sampel, serta cara kerja secara keseluruhan dijelaskan secara terperinci

dalam bab tiga iaitu bab metodologi.

Bab empat iaitu bab pengesan karat serabut optik. Bab ini mengandungi

data-data primer dan sekunder yang diperolehi daripada kerja-kerja makmal, analisis

data-data serta perbincangan mengenai pengesan karat yang dibangunkan

menggunakan serabut optik.

Bab 5 iaitu bab pengesan pH serabut optik. Bab ini mengandungi data-data

primer dan sekunder yang juga diperolehi daripada kerja-kerja makmal, analisis data-

data serta perbincangan mengenai pengesan pH dalam larutan dan konkrit yang

dibangunkan menggunakan serabut optik.

Bab terakhir dalam tesis ini adalah bab enam iaitu kesimpulan dan cadangan.

Bab ini memuatkan kesimpulan secara umum mengenai kajian yang telah dilakukan

berdasarkan penggunaan serabut optik sebagai pengesan dalam struktur konkrit. Bab

ini juga membincangkan cadangan-cadangan yang mungkin bermanfaat bagi kajian-

kajian yang berkaitan pada masa yang akan datang.

BAB 2

KAJIAN LITERATUR

2.1 Pengenalan

Dalam bab ini, definisi konkrit dan konkrit bertetulang, ketahanlasakan

konkrit, pengaratan tetulang dalam konkrit, serangan klorida, pengkarbonatan,

keretakan konkrit akibat pengaratan tetulang, serabut optik, penggunaan pengesan

serabut optik dalam bidang kejuruteraan awam, pengesan karat serabut optik,

pengesan pH serabut optik dan pengesan karat elektrokimia dibincangkan secara

mendalam lagi. Selain itu, teori tentang cara kerja serabut optik secara umum dalam

struktur juga dijelaskan dalam bab ini.

2.2 Konkrit dan Konkrit Bertetulang

Kemajuan ekonomi telah menjadikan konkrit sebagai salah satu bahan yang

paling banyak digunakan bagi membangunkan infrastruktur di dunia. Ianya

digunakan oleh hampir keseluruhan struktur besar mahupun kecil seperti lebuh raya,

lapangan terbang, pelabuhan, terusan, struktur bekalan air dan struktur bangunan

lainnya.

Konkrit merupakan bahan yang dihasilkan daripada simen, batu baur kasar,

batu baur halus dan air yang digaul mengikut kadar campuran yang tertentu, dan

dibiarkan mengeras supaya membentuk sesuatu anggota struktur. Kadangkala

11

bancuhan konkrit itu dicampurkan dengan bahan tambah tertentu untuk mengubah

sebahagian cirinya seperti kebolehkerjaan, ketahanlasakan dan masa untuk konkrit

itu mengeras [McCormac, 1986].

Konkrit mempunyai ketumpatan antara 160 kg/m3 hingga 4800 kg/m3 dan

kekuatan mampatan yang tinggi iaitu antara 0.35 MPa hingga 275 MPa. Sedangkan

kekuatan tegangannya adalah sangat rendah. Oleh itu, untuk menjadikan konkrit

tersebut kuat dalam tegangan maka tetulang (biasanya terdiri daripada keluli)

dimasukkan ke dalamnya. Konkrit yang seperti ini dikenali sebagai Konkrit

Bertetulang (Reinforced Concrete).

Penggunaannya yang semakin popular dari masa ke semasa disebabkan oleh

kelebihan-kelebihan yang terdapat pada konkrit tersebut. Di antaranya adalah

sebagai berikut [McCormac, 1986]:

1. Mempunyai kekuatan mampatan yang tinggi dibandingkan bahan lain

dalam struktur

2. Konkrit mempunyai rintangan api yang lebih tinggi dibandingkan

keluli

3. Struktur konkrit bertetulang adalah tegar

4. Konkrit memerlukan kos penyelenggaraan yang rendah

5. Konkrit merupakan bahan yang ekonomi (Economical Material) bagi

beberapa jenis struktur seperti empangan, tiang, dinding tingkat

bawah tanah (Basement Wall) dan tapak.

6. Dapat dibentuk mengikut acuan sesuai dengan keperluan mulai

daripada papak sederhana hingga dalam bentuk kelompang (Shell)

7. Tidak memerlukan kemahiran yang tinggi untuk menyediakannya

2.3 Ketahanlasakan Konkrit

Ketahanlasakan konkrit berkaitrapat dengan kualiti konkrit iaitu kemampuan

konkrit menanggung beban yang telah direkabentuk sepanjang jangka hayat

12

perkhidmatannya (Service Life). Kebiasaannya, rekabentuk ketahanlasakan konkrit

ini mengambil kira saiz penutup konkrit (Concrete Cover), had keretakan (Crack

Limitation), kandungan air, kandungan simen, jenis simen dan sebagainya [Sarja and

Vesikari, 1996]. Kualiti konkrit yang baik tidak menjamin konkrit tersebut boleh

menanggung beban selama jangka hayat rekabentuknya. Ini adalah kerana beberapa

faktor seperti berikut:

1. Beban Sasulan (Accidental Loading)

Beban sasulan biasanya terjadi dalam masa yang singkat seperti gempa

bumi. Beban ini menimbulkan tegasan lebih tinggi berbanding kekuatan

konkrit. Keadaan ini menyebabkan keretakan pada konkrit.

2. Tindakbalas Kimia (Chemical Reaction)

a) Serangan Asid (Acid Attack)

Konkrit simen Portland merupakan bahan beralkali tinggi dan tidak

mempunyai rintangan terhadap serangan asid. Kemerosotan konkrit

akibat asid adalah disebabkan oleh tindakbalas antara asid dan

penghidratan simen. Asid dalam konkrit mengubah sebatian kalsium

seperti kalsium hidroksida, kalsium silikat hidrat, dan kalsium

aluminat hidrat kepada garam kalsium. Keadaan ini menyebabkan

konkrit rosak. Serangan asid dibicarakan lebih jelas dalam sub-sub-

seksyen 2.4.1.

b) Serangan Air Agresif (Aggresive-water Attack)

Beberapa jenis air memiliki mineral terlarut dengan kepekatan yang

rendah (Low Concentration of Dissolved Minerals). Jenis air seperti

ini menyerap kalsium daripada simen sehingga menjadikan

permukaan konkrit agak kasar. Akibatnya timbul butiran-butiran

pasir di permukaan konkrit dan liang-liang di antara butiran pasir

tersebut yang mengalirkan air masuk ke dalam konkrit.

c) Tindakbalas Batuan Alkali Karbonat (Alkali-carbonate Rock

Reaction)

13

Sesetengah batu baur berkarbonat sangat reaktif dalam persekitaran

konkrit yang pHnya tinggi. Ia menyebabkan pengembangan dan

keretakan pada konkrit

d) Tindakbalas Alkali Silika (Alkali-silica Reaction)

Sesetengah batu baur mengandungi silika yang boleh larut di dalam

larutan alkali membentuk alkali silika atau kalsium alkali silika, yang

menyerap sebahagian air sehingga menjadikan batu baur menjadi

kembang dan kemudian konkrit retak.

e) Serangan Sulfat (Sulfate Attack)

Sulfat biasanya terdapat pada tanah ataupun larut dalam air tanah

berdekatan dengan konkrit. Ion-ion sulfat akan menyerang konkrit.

Sulfat akan bertindakbalas dengan kalsium hidroksida yang dihasilkan

semasa proses penghidratan simen untuk membentuk kalsium sulfat

(gipsum). Kemudian gipsum bergabung dengan kalsium aluminat

hidrat membentuk kalsium sulfoaluminat. Tindakbalas ini

menyebabkan isipadu konkrit bertambah dan menimbulkan keretakan.

Serangan sulfat dibicarakan lebih jelas dalam sub-sub-seksyen 2.4.2.

3. Kesilapan Pembinaan (Construction Errors)

a) Penambahan Air dalam Konkrit

Penambahan air ini menyebabkan nisbah air dan simen dalam konkrit

meningkat sehingga kekuatan dan ketahanlasakan konkrit menurun.

b) Kesalahan dalam Penjajaran Acuan

Penjajaran acuan yang tidak dilakukan dengan betul menyebabkan

acuan tidak bersambung dengan baik. Keadaan ini menyebabkan air

keluar daripada acuan semasa konkrit dituang, sehingga

kandungannya dalam konkrit berkurang.

14

c) Pemadatan yang tidak Sempurna

Pemadatan yang tidak sempurna menimbulkan Bugholes (lompang-

lompang udara atau air dalam konkrit) dan pengendapan batu baur ke

dasar sehingga kekuatan konkrit kurang sekata.

d) Proses Pengawetan tidak Sempurna

Pengawetan sangat penting dalam penyediaan konkrit kerana ianya

mempengaruhi ciri dan kekuatan konkrit. Pengawetan yang tidak

sempurna akan membentuk liang-liang rerambut pada konkrit.

e) Kesalahan Kedudukan Tetulang

Kesalahan dalam meletakkan tetulang dalam struktur konkrit boleh

mengurangkan saiz penutup konkrit (Concrete Cover) sehingga

peluang untuk konkrit tersebut berkarat adalah lebih besar.

f) Pergerakan Acuan

Pergerakan acuan semasa proses konkrit mengeras dapat

menyebabkan keretakan.

g) Pengenapan Konkrit

Selama proses penyediaan konkrit, bahan-bahan yang berat seperti

batu baur kasar akan mengalami pengendapan akibat pengaruh graviti

bumi. Keadaan ini menyebabkan pemisahan bahan-bahan campuran

konkrit sehingga melemahkan konkrit dan menimbulkan keretakan.

h) Penambahan Simen pada Permukaan Konkrit

Hal ini sering dilakukan untuk mengelakkan jujuhan air pada kemasan

konkrit. Tetapi ianya menimbulkan retak-retak halus pada permukaan

konkrit.

i) Pengaruh Penggetar dan Penghentak pada Konkrit

Penghentak seperti Pepijat Ketar (Jitterbug) dan penggetar seperti

Hentakan Cerucuk (Pile Driving) daripada kawasan pembinaan

mempengaruhi proses penyediaan konkrit yang baik. Getaran yang

15

dihasilkan alat-alat itu membuat bahan-bahan konkrit seperti batu

baur kasar mengendap jauh ke dasar sehingga menimbulkan

permukaan mortar yang mengandungi banyak simen dan akhirnya

retak-retak halus terbentuk di permukaan konkrit.

j) Sambungan

Sambungan yang tidak baik merupakan hal yang paling banyak

menyebabkan keretakan pada konkrit.

4. Kesilapan Rekabentuk (Design Errors)

Kebiasaannya, kesalahan rekabentuk ini menyebabkan tegasan (tegasan

tegangan, tegasan ricih dan tegasan mampat) dan terikan yang dialami

struktur lebih besar dari sepatutnya. Jika keadaan ini dibiarkan dalam

jangka waktu tertentu, dapat menyebabkan kegagalan pada struktur.

5. Hakisan (Erosion)

Hakisan menyebabkan lelasan (Abrasion) dan peronggaan (Cavitation).

Lelasan merupakan pengisaran (Grinding) yang berlaku pada permukaan

konkrit seperti pada apron alur limpah (Spillway Aprons), papak

lembangan penenang (Stilling Basin Slab) dan pembetung (Culvert),

sedangkan peronggaan adalah diakibatkan oleh aliran air yang perlahan

pada permukaan konkrit. Lelasan dan peronggaan menyebabkan

perubahan bentuk pada konkrit sehingga mempengaruhi kekuatan

rekabentuknya.

6. Pengenapan dan Pergerakan (Settlement and Movement)

Enapan dan pergerakan pada konkrit biasanya dipengaruhi oleh keadaan

tanah di mana struktur itu dibina. Tanah mungkin tidak dapat menahan

beban tambahan struktur. Keadaan ini menyebabkan konkrit retak dan

kemudian gagal dalam menanggung beban.

7. Pengecutan (Shrinkage)

Pengecutan yang berlaku pada konkrit adalah disebabkan oleh hilangnya

kelembapan pada konkrit. Pengecutan konkrit dibahagi kepada dua jenis

16

iaitu pengecutan plastik (Plastic Shrinkage) dan pengecutan kering

(Drying Shrinkage). Pengecutan ini berlaku kerana air menyejat dari

permukaan konkrit dengan cepat. Penyejatan yang terlalu cepat

menghasilkan tegasan tegangan yang tinggi dan keretakan pada

permukaan konkrit.

8. Perubahan Suhu (Temperature Changes)

Perubahan suhu sangat mempengaruhi sifat ketahanlasakan konkrit.

Perubahan suhu menyebabkan perubahan kelembapan dan isipadu

konkrit. Perubahan suhu yang berlaku pada konkrit boleh disebabkan

oleh proses penghidratan simen dalam konkrit, alam sekitar seperti cuaca

dan terdedahnya konkrit terhadap api seperti kebakaran.

9. Luluhawa (Weathering)

Luluhawa adalah faktor yang paling banyak mempengaruhi kemerosotan

konkrit. Luluhawa merupakan perubahan warna, bentuk, kekuatan dan

kandungan bahan kimia akibat daripada pengaruh cuaca.

10. Pengaratan Tetulang (Corrosion of Embedded Steel)

Pengaratan pada tetulang banyak disebabkan oleh pengaruh alam sekitar

di sekeliling struktur konkrit tersebut. Pengaratan menyebabkan keratan

rentas tetulang menjadi kecil sehingga mengurangkan keupayaannya

menanggung beban. Selain daripada itu, karat (Iron Oxide) dapat

mengembangkan isipadu tetulang sehingga lapan kali daripada isipadu

sebenar. Pengembangan tetulang menyebabkan pengembangan konkrit

dan akhirnya membuat konkrit menjadi retak dan pecah. Pengaratan

tetulang dibincang lebih lanjut dalam sub-seksyen 2.5.

2.4 Serangan Asid dan Sulfat

Konkrit yang diawetkan dan dipadatkan dengan baik dan mengandungi

nisbah air-simen yang rendah sebenarnya mempunyai rintangan yang baik terhadap

17

serangan bahan kimia [Richardson, 2002]. Tetapi kerana pengaruh alam sekitar

akhirnya bahan kimia dapat masuk ke dalam konkrit secara perlahan. Kadar

serangan bahan kimia dipengaruhi oleh beberapa faktor [Richardson, 2002],

diantaranya adalah:

a. Ketelapan konkrit

b. pH

c. Kebolehlarutan hasil tindakbalas

d. Kadar aliran asid

e. Jenis batu baur

f. Suhu

Serangan bahan kimia seperti asid dan sulfat menjadikan struktur konkrit

lemah. Ini kerana bahan kimia ini menyebabkan kealkalian konkrit menurun.

Keadaan ini juga menunjukkan adanya penurunan pH pada konkrit. Jenis-jenis

bahan kimia yang memberikan kesan berbahaya terhadap konkrit adalah seperti yang

ditunjukkan dalam Jadual 2.1 berikut ini:

Jadual 2.1 : Jenis Bahan Kimia yang Memberi Kesan terhadap Konkrit

[Richardson, 2002]

2.4.1 Serangan Asid

Secara umum, kerosakan struktur konkrit akibat serangan asid berlaku secara

perlahan. Asid terbahagi kepada dua jenis iaitu asid organik dan asid tak organik

(Ditunjukkan dalam Jadual 2.2). Pada mulanya, asid-asid ini akan menyerang

18

lapisan permukaan konkrit sahaja. Lama-kelamaan ianya masuk menembusi liang-

liang hingga mencapai lapisan dalam struktur konkrit. Kemasukkan asid juga

menyebabkan liang-liang konkrit semakin membesar. Keadaan ini menyebabkan

tahap kealkalian konkrit berkurang disebabkan kemasukan bahan berasid melalui

liang-liang tersebut. Akibatnya, pH konkrit akan menjadi rendah. pH rendah pada

konkrit dapat menyebabkan pengaratan tetulang juga mengurangkan kekuatan dan

ketahanlasakan konkrit.

Jadual 2.2 : Jenis Asid yang Menyerang Konkrit [Richardson, 2002]

Beberapa struktur konkrit yang berpeluang mengalami serangan asid

[Richardson, 2002] antaranya ialah:

a. Struktur konkrit yang berada dalam persekitaran tanah yang berasid dan

air bawah tanah yang berasid

b. Struktur konkrit dalam kawasan industri yang bergerak dalam proses

kimia

c. Struktur konkrit dalam kawasan pertanian

d. Struktur konkrit pembetungan

e. Struktur konkrit yang terdedah dengan air laut

Selain daripada itu, hujan asid yang semakin sering berlaku di kawasan-

kawasan perindustrian adalah merupakan serangan asid yang membimbangkan bagi

struktur konkrit. Ini terjadi akibat oksida sulfur dari pembakaran arang batu ataupun

oksida nitrogen dari kenderaan mengalami tindakbalas di udara dan menghasilkan

19

asid sulfurik dan asid nitrik. Nilai pH hujan asid ini adalah antara 4 hingga 4.5.

Keadaan ini sangat berbahaya bagi struktur-struktur konkrit.

2.4.2 Serangan Sulfat

Sulfat terdapat di kebanyakkan simen dan batu baur. Selain itu, sulfat juga

terdapat dalam tanah, air bawah tanah, air laut, bahan buangan industri dan hujan

asid [MacGinley, 1990]. Sulfat yang biasa di jumpai adalah natrium, kalsium dan

magnesium sulfat. Bahan kimia sulfat seperti natrium sulfat dan kalsium sulfat biasa

terdapat dalam tanah mahupun air.

Natrium sulfat akan bertindakbalas dengan kalsium hidroksida dalam konkrit

menghasilkan kalsium sulfat atau gipsum. Gipsum merupakan hasil utama dalam

serangan sulfat. Gipsum mengandungi kepekatan ion sulfat yang tinggi. Gipsum

dapat menyebabkan konkrit mengembang, retak dan seterusnya menyebabkan

konkrit pecah.

Selain natrium sulfat dan kalsium sulfat, bahan lain yang dapat merosakan

konkrit adalah magnesium sulfat. Magnesium sulfat kurang dijumpai tetapi lebih

bersifat perosak (Destructive) dan memberi kesan paling kuat terhadap konkrit

[Emmons, 1993]. Semua sulfat berbahaya terhadap konkrit. Untuk itu, kandungan

sulfat dalam bancuhan konkrit hanya dihadkan kurang daripada 4% daripada berat

simen sahaja. Mekanisme serangan sulfat terhadap konkrit ditunjukkan dalam Rajah

2.1.

20

Rajah 2.1 Mekanisme Serangan Sulfat dalam Konkrit [Emmons, 1993]

21

2.5 Pengaratan Tetulang dalam Konkrit

Pengaratan tetulang merupakan suatu masalah yang serius dalam struktur.

Pengaratan secara umum menyebabkan kemerosotan pada kualiti konkrit sehingga

menyebabkan keretakan dan akhirnya konkrit gagal dalam menanggung beban

rekabentuknya. Pengaratan didefinisikan sebagai perubahan yang disebabkan oleh

suatu bahan kimia ataupun proses pengoksidaan eletrokimia.

Pengaratan tetulang dalam konkrit berlaku apabila ada tindakbalas keluli

dengan air dan oksigen [Schweitzer, 1985], seperti yang ditunjukkan pada

tindakbalas berikut [Bayliss et al., 2002]:

4Fe + 3O2 + 2H2O → 2Fe2O3.H2O (1) (karat)

Konkrit secara umumnya mempunyai tingkat kawalan yang tinggi untuk

melindungi tetulang daripada proses pengaratan, kerana campurannya yang bersifat

alkali iaitu pH > 13.5. Apabila penyediaan dan pengawetan konkrit dilakukan

dengan baik iaitu dengan nisbah air dan simen yang rendah, ianya boleh

menghasilkan kebolehtelapan rendah, sehingga dapat meminimumkan lagi

berlakunya pengaratan [Ahmad, 2003].

Konkrit mengandungi liang-liang halus dengan kepekatan kalsium dan

potasium oksida yang tinggi. Oksida apabila ditambah dengan air menghasilkan

keadaan sangat beralkali dengan pH lebih besar dari 13. Keadaan alkali membentuk

lapisan pasif pada permukaan tetulang. Lapisan ini tebal dan sangat padat,

membentuk selaput kebal dan tidak mudah ditembusi sehingga boleh menghalang

pengaratan berlaku di atas permukaan tetulang. Tetapi lapisan pasif ini dapat rosak

disebabkan serangan bahan-bahan kimia. Bahan-bahan kimia tersebut berasal

daripada pencemaran alam sekitar mahupun daripada bahan-bahan tambah yang

semakin meluas digunakan.

Apabila lapisan pasif pada permukaan tetulang musnah, maka berlaku

tindakbalas kimia di mana besi membentuk ion ferus (Tindakbalas anod).

22

Fe → Fe2+ + 2e- (2)

Tindakbalas anod ini melepaskan dua elektron (2e¯). Elektron-elektron

mengalir melalui tetulang dan diserap oleh elektrolit (Tindakbalas katod).

Tindakbalas katod menghasilkan ion hidroksil (2OH¯) akibat kehadiran oksigen dan

air (Ditunjukkan dalam Rajah 2.2).

½ O2 + H2O + 2e- → 2OH¯ (3)

Rajah 2.2 Tindakbalas Anod dan Katod [Broomfield, 1997]

Disamping itu, ion ferus bertindakbalas dengan ion hidroksil membentuk

ferus hidroksida (Fe(OH)2). Ferus hidroksida menjadi tidak stabil dengan kehadiran

oksigen dan air sehingga membentuk ferik hidroksida kemudian terhidrat menjadi

ferik oksida terhidrat atau karat (Ditunjukkan dalam Rajah 2.3).

Fe2+ + 2OH¯ → Fe(OH)2 (4) (Ferus Hidroksida)

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (5) (Ferik Hidroksida)

2Fe(OH)3 → Fe2O3.H2O + 2H2O (6) (Ferik Oksida Terhidrat)

23

Rajah 2.3 Pengaratan pada Tetulang [Broomfield, 1997]

Terdapat dua faktor utama yang menjadi pemangkin berlakunya pengaratan

tetulang di dalam konkrit akibat pengaruh alam sekitar iaitu proses pengkarbonatan

dan kehadiran ion klorida [Ahmad, 2003]. Kesan kerosakan konkrit akibat daripada

dua faktor tersebut dijelaskan melalui carta alir dalam Rajah 2.4.

Rajah 2.4 Kesan daripada Pengaratan Tetulang dalam Konkrit [Sarja and

Vesikari, 1996]

24

2.6 Serangan Klorida

Klorida dapat bertindak sebagai pemangkin kepada proses pengaratan apabila

ianya berada dalam kepekatan yang cukup pada permukaan tetulang untuk

memusnahkan lapisan pasif. Semakin pekat kandungan klorida yang masuk ke

dalam konkrit maka semakin tinggi kadar pengaratannya. Begitu juga dengan

keretakan yang berlaku dalam konkrit tersebut. Keretakan berkadar terus dengan

kadar pengaratan dan kepekatan klorida mengikut masa (Ditunjukkan dalam Rajah

2.5).

Rajah 2.5 Hubungan Kadar Pengaratan, Masa dan Kepekatan Klorida [Poupard

et al., 2003]

Proses pengaratan konkrit akibat kemasukkan ion klorida dimulai dengan

adanya proses pengoksidaan besi menjadi ion ferus (Fe2+)

2Fe → 2Fe2+ + 4e- (7)

Kation pada tindakbalas besi tersebut bergabung dengan ion klorida

membentuk ferrum klorida atau ferrum oksiklorida (FeCl2 dan FeOCl)

2Fe2+ + 4Cl¯ → 2FeCl2 (8)

25

Proses ini kemudiannya berlaku sendiri dalam keadaan berasid

2FeCl2 + 4H2O → 2Fe(OH)2 + 4HCl (9)

atau

2FeCl2 + 4H2O → 2Fe(OH)2 + 4H+ + 4Cl¯ (10)

Proses pengaratan akibat kemasukan ion klorida dalam konkrit ditunjukkan

dalam Rajah 2.6 berikut ini:

Rajah 2.6 Proses Pengaratan akibat Kemasukkan Ion Klorida dalam Konkrit

[Richardson, 2002]

Kandungan ion klorida yang menyebabkan berlakunya pengaratan adalah

bergantung dengan pH konkrit. Pada pH kurang daripada 11.5, pengaratan boleh

berlaku tanpa adanya ion klorida (Ditunjukkan dalam Rajah 2.7).

26

Rajah 2.7 Kadar Pengaratan Bergantung kepada Kepekatan Klorida dan pH

Konkrit [Currie, 1981]

Tetapi, ion klorida tidak menyebabkan penurunan pH pada konkrit. Ianya

hanya menyebabkan kerosakan pada lapisan pasif sahaja. Apabila nisbah kepekatan

ion klorida (Cl¯) dan ion hidroksil (OH¯) melebihi 0.6, maka pengaratan akan

berlaku [Broomfield, 1997], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.8 berikut ini:

Rajah 2.8 Kadar Pengaratan Bergantung kepada Nisbah Ion Klorida dan Ion

Hidroksil [Currie, 1981]

Dalam kandungan simen pula, hanya 0.4% kandungan klorida dalam setiap

jisim simen memungkinkan berlakunya pengaratan. Menurut Browne [1980] dalam

27

Richardson [2002], terdapat empat kategori risiko pengaratan tetulang berdasarkan

kandungan klorida iaitu:

1. Risiko Boleh Abai (Negligible Risk)

Kandungan klorida kurang dari 0.4% bagi setiap jisim simen

2. Risiko Mungkin (Possible Risk)

Kandungan klorida antara 0.4% hingga 1.0% bagi setiap jisim simen

3. Risiko Barangkali (Probable Risk)

Kandungan klorida antara 1.0% hingga 2.0% bagi setiap jisim simen

4. Risiko Pasti (Certain Risk)

Kandungan korida lebih dari 2.0% bagi setiap jisim simen

Tetapi menurut kajian yang dilakukan oleh Glass dan Buenfeld [1995] dalam

Richardson [2002] terhadap beberapa jambatan di United Kingdom didapati bahawa

kandungan klorida antara 0.35% hingga 0.5% bagi setiap jisim simen mempunyai

risiko pengaratan sebesar 0.25%. Sedangkan kandungan klorida melebihi 1%

mempunyai kemungkinan sebanyak 70% pengaratan.

Ini menunjukkan bahawa tidak ada sukatan yang pasti terhadap kandungan

klorida yang menyebabkan berlakunya pengaratan. Serangan klorida hanya

bergantung kepada kekuatan klorida, alkali pada konkrit, jumlah kehadiran sulfat,

jenis dan kandungan simen, juga kandungan lembapan struktur akibat pengaruh alam

sekitar.

Walau bagaimanapun, The Comite Euro-International du Beton [1996]

dalam Richardson [2002] telah mengeluarkan suatu ketetapan tentang kemungkinan

hubungkait antara kandungan klorida, kelembapan dan kualiti konkrit. Hubungkait

ini digambarkan melalui graf seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.9.

28

Rajah 2.9 Hubungkait antara Kandungan Klorida dan Kelembapan [The Comite

Euro-International du Beton, 1996]

Ion klorida masuk ke dalam konkrit melalui liang-liang yang terdapat pada

konkrit. Ion-ion klorida boleh masuk ke dalam struktur konkrit dengan dua cara.

Pertama, ion klorida masuk secara langsung semasa proses penyediaan campuran

konkrit. Menurut Broomfield [1997], kemasukkan tersebut disebabkan oleh

beberapa faktor di antaranya ialah:

⇒ Penggunaan air laut semasa bancuhan simen

⇒ Sisa-sisa dalam batu baur (biasanya disebabkan oleh batu baur yang

didapati dari laut dan tidak dibersihkan dengan sempurna)

⇒ Bahan tambah pencepat berasaskan klorida dicampur ke dalam

bancuhan konkrit

Rajah 2.10 menunjukkan rosaknya struktur akibat adanya ion-ion klorida

yang berada dalam konkrit.

29

Rajah 2.10 Kegagalan Struktur akibat Adanya Ion Klorida dalam Konkrit

[Emmons, 1993]

Kedua, ion klorida memasuki konkrit dengan cara penyerapan (Diffusion)

dengan bantuan daripada beberapa sumber. Di antaranya ialah [Broomfield, 1997]:

⇒ Penyemburan garam laut (“sea-salt spray”) dan pelembapan terus dari

air laut

⇒ Penggunaan bahan kimia (struktur yang kegunaannya untuk simpanan

garam, akuarium, tangki air laut dan lain-lain)

⇒ Air bawah tanah yang mengandungi ion klorida

⇒ “De-icing Salts” yang digunakan untuk mencairkan salji

Menurut Emmons [1993], penyususpan ion-ion klorida ke dalam konkrit

mengambil masa yang lama dan bergantung kepada beberapa faktor, di antaranya:

⇒ Kuantiti ion klorida yang masuk ke dalam konkrit

⇒ Kebolehtelapan konkrit (Permeability of concrete)

⇒ Kadar lembapan konkrit

Dengan adanya pengaruh faktor di atas, ion klorida menyusup ke dalam

konkrit melalui liang-liangnya. Ion-ion klorida menembusi masuk sehingga tetulang

dan merosakkan lapisan pasifnya. Lapisan pasif tetulang yang hilang menyebabkan

pengaratan dan kemudian merosakkan struktur secara keseluruhannya.

30

Proses kegagalan struktur akibat penyusupan ion-ion klorida dalam konkrit

ditunjukkan dalam Rajah 2.11 berikut ini:

Rajah 2.11 Kegagalan Struktur akibat Penyusupan Ion Klorida dalam Konkrit

[Emmons, 1993]

2.7 Pengkarbonatan (Carbonation)

Pengkarbonatan adalah suatu keadaan yang terjadi pada konkrit akibat adanya

tindakbalas karbon dioksida dengan kalsium hidroksida. Pengkarbonatan

menurunkan nilai pH bahan simen sehingga menjadikannya kurang sifat kealkalian.

pH yang rendah pada tahap tertentu boleh merosakkan lapisan pasif tetulang

[Richardson, 2002].

Menurut Emmons [1993], apabila nilai pH antara 10 hingga 4, maka lapisan

pasif tetulang akan rosak dan pengaratan mulai terbentuk. Kadar pengaratan menjadi

semakin meningkat jika pH konkrit semakin menurun (Ditunjukkan dalam Rajah

2.12).

31

Rajah 2.12 Hubungan antara pH Konkrit dan Kadar Pengaratan [Emmons, 1993]

Menurut Emmons [1993] dan Jerga [2004], pengkarbonatan adalah

tindakbalas yang berlaku antara gas-gas berasid (Acidic Gases) di atmosfer dengan

konkrit. Karbon dioksida (CO2) adalah gas berasid yang paling banyak di atmosfer

iaitu antara 0.03% hingga 0.05%. Proses pengkarbonatan lebih cepat berlaku apabila

struktur konkrit berada berdekatan dengan kawasan-kawasan perindustrian kerana

pembebasan karbon dioksida yang berlebihan oleh kilang-kilang. Sifat kealkalian

konkrit akan menurun seandainya proses ini berlaku.

Kealkalian pada konkrit wujud akibat terbentuknya kalsium hidroksida

(Ca(OH)2) semasa proses penghidratan simen. Kalsium hidroksida ini menghasilkan

ion hidroksil yang menjadikan konkrit mempunyai pH yang tinggi. Dalam masa

yang sama, kalsium hidroksida dalam liang konkrit bertindakbalas dengan karbon

dioksida yang ada di atmosfera menghasilkan kalsium karbonat (CaCO3).

Tindakbalas ini dipercepat dengan adanya kelembapan (H2O). Kadar

pengkarbonatan tertinggi berlaku dalam kelembapan antara 50% hingga 70%

[Neville, 1996]. Tetapi, proses pengkarbonatan tidak berlaku apabila konkrit

sepenuhnya berada dalam air [Emmons, 1993]. Proses pengkarbonatan ditunjukkan

dalam persamaan berikut ini:

32

H2O

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (11)

Ca2+ + 2OH¯ + CO2 → CaCO3 + H2O (12)

Kalsium karbonat yang terhasil akibat proses tersebut boleh mengurangkan

sifat kealkalian konkrit dan menurunkan pHnya.

Menurut Richardson [2002], kalsium karbonat pada konkrit menyebabkan

penurunan pH hanya di sesetengah bahagian konkrit sahaja. Keadaan ini menjadikan

konkrit mempunyai dua lapisan kawasan yang berlainan, iaitu kawasan berkarbonat

dan kawasan tanpa karbonat (Ditunjukkan dalam Rajah 2.13). Kawasan berkarbonat

mempunyai pH yang sangat rendah. Ini menyebabkan tetulang yang berada pada

kawasan ini berkarat.

Rajah 2.13 Proses Pengkarbonatan pada Tetulang Konkrit [Richardson, 2002]

Pengaratan juga menyebabkan keretakan dan kegagalan struktur konkrit.

Proses kegagalan struktur akibat pengkarbonatan ditunjukkan dalam Rajah 2.14.

33

Rajah 2.14 Kegagalan Struktur akibat Proses Pengkarbonatan [Emmons, 1993]

2.8 Keretakan Konkrit akibat Pengaratan Tetulang

Pada peringkat awal, kegagalan struktur konkrit itu dapat dikesan dengan

wujudnya retak-retak halus yang akan mempermudah lagi kemasukkan unsur-unsur

dan ejen-ejen yang menyebabkan pengaratan seperti ion klorida dan karbon dioksida.

Jika keadaan ini berlaku secara berterusan, maka keretakan yang dialami

konkrit makin membesar dan akhirnya menjadikan struktur gagal (Ditunjukkan

dalam Rajah 2.15).

34

Rajah 2.15 Aktiviti Pengaratan dalam Konkrit yang Retak [Richardson, 2002]

Pengaratan tetulang yang terjadi menyebabkan isipadunya mengembang

hingga lapan kali ganda daripada sebelumnya [Richardson, 2002]. Akibatnya,

konkrit akan mengalami keretakan (Cracking), seterusnya Delamination dan

Spalling, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.16.

Rajah 2.16 Kerosakan Konkrit akibat Pengaratan Tetulang [Neville, 1996]

35

Keretakan dengan ukuran 0.2 hingga 0.4 mm mencukupi untuk menjadikan

ketahanlasakan konkrit tetulang berkurangan. Apabila keretakan ini mencapai 1

hingga 2 mm, konkrit tidak lagi mampu untuk menanggung beban rekabentuknya

dan konkrit ini tidak boleh lagi digunakan kerana ianya berbahaya [Leung, 2001].

Kebiasaannya, keretakan pada permukaan konkrit adalah selari dengan

kedudukan tetulang dalam konkrit. Keretakan ini mengakibatkan pengasingan antara

konkrit dan tetulang. Penutup konkrit akan rosak dan menyebabkan tetulang

terdedah secara langsung kepada alam sekitar (Ditunjukkan dalam Rajah 2. 17 dan

Rajah 2.18).

Rajah 2.17 Keretakan pada Papak Konkrit [Pullar-Strecker, 1987]

Rajah 2.18 Keretakan pada Rasuk Konkrit [Pullar-Strecker, 1987]

36

Apabila keretakan berlaku bersama dengan proses pengaratan, tetulang tidak

akan mampu menanggung tegasan tegangan sebagaimana dikehendaki semasa proses

rekabentuk. Keadaan ini sangat berbahaya terutama bagi struktur pra-tegasan.

Kerana ikatan hanya terdapat di bahagian hujung struktur dan kegagalan struktur

boleh berlaku secara tiba-tiba.

Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 menunjukkan struktur yang mengalami

keretakan akibat pengaratan. Kedudukannya yang berdekatan dengan pantai

mempercepatkan lagi proses pengaratan kerana kemasukan ion klorida melalui air

laut dan angin yang melaluinya. Penutup konkrit pada struktur ini telah hilang

menyebabkan tetulang di dalamnya terdedah.

Gambar 2.1 Kegagalan Struktur akibat Pengaratan [Pullar-Strecker, 1987]

Gambar 2.2 Keretakan Struktur akibat Pengaratan [Berkeley and Pathmanaban,

1990]

37

2.9 Serabut Optik (Fibre Optic)

Serabut optik pertama kali diperkenalkan pada tahun 1970an seiring dengan

berkembangnya teknologi cahaya sebagai bahantara penghantaran maklumat. Tetapi

baru pada tahun 1980an, serabut optik digunakan secara meluas terutama dalam

bidang komunikasi [Chang and Liu, 2003].

Serabut optik adalah benang halus boleh lentur yang dibuat dari bahan yang

tidak mengalirkan arus elektrik dan dapat memerangkap radiasi optik dari bahagian

hujungnya dan mengarahkannya bagi hujung yang lain. Biasanya, serabut optik

mengandungi bahan optik seperti kaca atau plastik atau kaca dan plastik.

Lapisan luar serabut optik dikenali sebagai penyalut (Cladding). Bahagian

tengahnya pula dikenali sebagai teras (Core). Bahagian penyalut mempunyai indeks

bias yang lebih kecil berbanding bahagian teras (Ditunjukkan dalam Rajah 2.19).

Bahagian ini memerangkap gelombang cahaya daripada teras. Gelombang cahaya ini

diperangkap di dalam bahagian pusat kerana adanya pembiasan muka antara

bahagian pusat dan bahagian penyalut [Casas and Cruz, 2003].

Rajah 2.19 Perbezaan Indeks Biasan di antara Teras dan Penyalut [Rosly, 1998]

Keistimewaan utama serabut optik adalah ia boleh membawa sejenis

gelombang elektromagnet yang biasa dikenali dengan cahaya, meliputi cahaya yang

tidak dapat dilihat seperti Cahaya Infra Merah. Cahaya yang melalui serabut optik

menjadi bahantara dalam penghantaran maklumat. Serabut optik boleh menghantar

38

cahaya dalam jarak yang jauh dengan kehilangan yang sangat kecil [Emmons, 1993].

Selain itu, serabut optik juga ringan, tipis tetapi sangat kuat terhadap terikan,

mempunyai ketahanan terhadap bahan kimia, sangat elastis dan tidak mengalirkan

arus elektrik.

Tetapi jika serabut optik mengalami kerosakan, gelombang cahaya yang

dibawa melaluinya akan terganggu. Gelombang cahaya yang mengalir dengan jarak

yang jauh dari satu hujung ke hujung yang lain dapat berubah sehingga isyarat keluar

(Outout Signals) yang diterima tidak sesuai dengan yang diinginkan. Apabila serabut

optik terbengkok, cahaya terbias daripada teras ke penyalut dan lesap sehingga

keamatan cahaya tersebut berkurangan [Leung, 2001].

Secara umum, terdapat tiga jenis serabut optik yang biasa digunakan menurut

bahannya iaitu sebagai berikut:

1. Serabut Optik Kaca (Glass Fibre Optic)

Serabut optik jenis ini mempunyai penyusutan yang rendah (Low

Attenuation) dan harga yang cukup mahal. Biasanya bahagian teras

dan penyalutnya terbuat daripada kaca. Ianya sangat baik dalam

penghantaraan gelombang cahaya dengan jarak yang jauh.

2. Serabut Optik Plastik (Plastic Fibre Optic)

Serabut optik ini harganya sangat murah tetapi mempunyai

penyusutan yang tinggi (High Attenuation). Bahagian terasnya

mengandungi PMMA (Polymethylmethacrylate) yang disalut dengan

Fluropolymer. Sangat sesuai digunakan dalam bangunan.

3. Plastic Clad Silica (PCS)

Merupakan gabungan antara serabut optik kaca dan plastik. Serabut

optik ini mempunyai teras yang dibuat daripada kaca iaitu silika

kekacaan (Vitreous Silica) dan penyalutnya adalah terdiri daripada

plastik iaitu silikon yang mempunyai indeks biasan yang rendah.

Serabut optik jenis ini tidak banyak digunakan sebagai pengesan,

39

kerana tidak mempunyai ikatan perekat dan susah dijadikan

penyambung (Connector).

2.10 Penggunaan Pengesan Serabut Optik dalam Bidang Kejuruteraan

Awam

Dalam bidang kejuruteraan awam, serabut optik mulai digunakan kerana

ianya mudah dilenturkan, mempunyai kepekaan yang tinggi dan tahan terhadap

pengaratan dan keretakan [Chang and Liu, 2003]. Selain itu, serabut optik

mempunyai bentuk geometri yang menarik. Ianya boleh digunakan untuk mengukur

parameter dari jarak yang jauh. Pengesan ini sangat berguna bagi banyak aplikasi

walaupun bagi struktur yang besar. Pengesan serabut optik dapat dipasang di

kawasan yang rapat terutama sesuai bagi struktur konkrit dan geoteknik [Huston and

Fuhr, 1995].

Penggunaan pengesan serabut optik dalam bidang kejuruteraan awam

semakin lama semakin berkembang terutama dalam struktur bangunan. Pengesan

yang telah dibangunkan di antaranya adalah pengesan terhadap terikan, retakan,

tegasan dan pengaratan tetulang. Rajah 2.20 berikut ini menunjukkan contoh

beberapa kes pada struktur jalan raya yang berkemungkinan dikesan menggunakan

pengesan serabut optik.

40

Rajah 2.20 Kes-kes pada Struktur Jalan Raya [Measures, 2001]

Secara umumnya, terdapat tiga kaedah yang biasa digunakan dalam

pembentukan sistem pengesan serabut optik iaitu sebagai berikut [Rosly, 1998]:

1. Kaedah Ekstrinsik

Ciri cahaya yang keluar dari serabut penghantar diubah sebelum diterima

oleh serabut penerima, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.21.

Rajah 2.21 Kaedah Ekstrinsik [Rosly, 1998]

2. Kaedah Intrinsik

Perubahan ciri cahaya berlaku ke atas cahaya yang sentiasa berada di

dalam serabut optik, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.22.

41

Rajah 2.22 Kaedah Instrinsik [Rosly, 1998]

3. Kaedah Evanesen

Perubahan ciri cahaya berlaku di dalam kawasan evanesen iaitu kawasan

penyalut yang telah digantikan dengan lapisan pengesan, seperti yang

ditunjukkan dalam Rajah 2.23.

Rajah 2.23 Kaedah Evanesen [Rosly, 1998]

Inaudi et al. [1988] dalam Leung [2001] telah melakukan ujikaji untuk

mengesan keterikan pada konkrit. Kajian ini dilakukan dengan menggunakan dua

serabut optik yang diikatkan dengan sebuah tiub metalik dan ditanamkan ke dalam

sampel konkrit (Ditunjukkan dalam Rajah 2.24). Salah satu serabut optik diikatkan

dengan ketat dan satu lagi diikat longgar. Sampel dihubungkan dengan sumber

cahaya dan pengesan. Beban dikenakan keatas sampel konkrit.

Ujikaji ini berjaya kerana terikan dapat dikesan melalui kedua-dua serabut

optik tersebut. Beban yang melalui sampel menyebabkan terikan pada serabut optik

yang diikat ketat sehingga menjadikan perbezaan laluan cahaya pada kedua-dua

serabut optik tersebut. Purata terikan yang melalui tiub metalik dilihat melalui

kedudukan cermin boleh gerak (Movable Mirror).

42

Rajah 2.24 Pengesan Terikan [Inaudi et al., 1988]

Huston dan Fuhr [1998] dalam Leung [2001] berjaya mengembangkan

suatu pengesan klorida serabut optik. Pengesan ini terdiri daripada serabut masukan

(Input Fibre) dan keluaran (Output Fibre) yang terpisah oleh filem sol-gel.

Kehadiran unsur klorida dikesan melalui perubahan penghantaran cahaya dan warna

pada filem sol-gel. Sedangkan kandungan kepekatan unsur klorida tersebut diukur

berdasarkan panjang gelombang (Wavelength) dan keamatan cahayanya (Light

Intensity).

Leung et al., [1997] dalam Casas and Cruz, [2003] telah mengembangkan

suatu pengesan keretakan dalam konkrit menggunakan serabut optik. Serabut optik

ditanamkan ke dalam elemen konkrit dalam bentuk bengkang-bengkok (zigzag)

seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.25. Keamatan cahaya (Light Intensity) yang

melalui serabut optik diukur menggunakan alat OTDR (The Optical Time-domain

Reflectometry).

Daripada pengamatan yang dilakukan didapati bahawa graf sebelum keretakan

konkrit berbentuk licin (Smooth Curve). Penurunan keamatan cahaya yang sedikit

menunjukkan terdapatnya penyerapan (Absorption) dan penyerakkan (Scattering)

cahaya akibat daripada pembengkokan serabut optik. Apabila keretakan berlaku,

keamatan cahaya mula terbias 90˚ (Ditunjukkan dalam Rajah 2.26). Kehilangan ini

menyebabkan penurunan yang mendadak pada graf. Dengan menggunakan OTDR,

kehilangan keamatan cahaya dan lokasi keretakan dapat diketahui.

43

Rajah 2.25 Konsep Pengesan Keretakan [Leung et al., 1997]

Rajah 2.26 Graf Keretakan Konkrit yang Diukur Menggunakan OTDR

[Leung et al., 1997]

Hampshire and Adeli [2000] telah melakukan kajian untuk memantau

kelakuan struktur keluli menggunakan pengesan serabut optik. Kajian ini dilakukan

terhadap rasuk keluli disokong mudah berbentuk W. Sampel kajian seperti yang

ditunjukkan dalam Rajah 2.27.

Rajah 2.27 Rasuk Keluli Disokong Mudah [Hampshire and Adeli, 2000]

Note : 1. Base 2. Bearing Beam 3. Temporary Supports 4. Cable Supports 5. Hydraulic Jack 6. Compression Ring 7. Test Beam 8. Emitter Platform 9. Emitter Electronics (Not

Shown) 10. Detector Platform 11. Detector Electronics (Not

Shown) 12. Optical Fibre (Not

Visible) 13. Analyzer (Not Shown)

44

Pergerakan litar pemancar (Emitter Circuitry) menyebabkan diod laser (Laser

Diode) memancarkan denyut cahaya ke dalam serabut optik. Denyutan cahaya

tersebut dikesan di hujung serabut optik dan diubah kepada isyarat elektrik

menggunakan fotodiod (Photodiode). Apabila rasuk dikenakan beban oleh jek

hidraulik (Hydroulic jack), bebibir rasuk mengalami pemanjangan sehingga

menyebabkan pertambahan terikan pada serabut optik. Penganalisis isyarat (Signal

Analyzer) akan mengukur selang masa mulai denyut cahaya terpancar dari diod laser

hingga cahaya itu diterima fotodiod. Selang masa yang diperolehi tersebut kemudian

diubah ke dalam unit beban.

Dalam masa yang sama, gelang mampatan (Compression Ring) digunakan

untuk mengukur beban sebenar yang dikenakan terhadap rasuk. Dari analisis yang

dilakukan terhadap kajian ini, didapati bahawa peratus perbezaan antara data yang

dihasilkan oleh serabut optik dan gelang mampatan adalah antara 9% hingga 13%

(Ditunjukkan dalam Jadual 2.3). Ini menunjukkan bahawa pengesan serabut optik

boleh digunakan untuk mendapatkan data yang lebih tepat. Ianya juga sesuai

digunakan bagi struktur yang mempunyai saiz besar.

Jadual 2.3 : Peratus Perbezaan antara Beban Sebenar dan Beban yang Diperolehi

Menggunakan Pengesan Serabut Optik [Hampshire and Adeli, 2000]

45

2.11 Pengesan Karat Serabut Optik (Fibre Optic Corrosion Sensor)

Pengesan karat menggunakan serabut optik semakin popular digunakan

dalam bidang kejuruteraan awam. Ini kerana data yang diperolehi lebih tepat dan

boleh digunakan secara berterusan dalam masa yang panjang. Beberapa kajian telah

dijalankan untuk mengetahui keberkesanan pengesan karat serabut optik ini.

Bennet and McLaughlin [1995] dalam Measures [2001] telah

mengembangkan suatu fius pengaratan serabut optik. Serabut optik dibengkokkan

dan diikat menggunakan kabel logam. Apabila pengaratan berlaku, kabel logam

akan putus sehingga terjadi perubahan dalam penghantaran cahaya yang melalui

serabut optik itu (Ditunjukkan dalam Rajah 2.28 dan Rajah 2.29).

Rajah 2.28 Fius Pengaratan Serabut Optik Siri [Bennet and McLaughlin, 1995]

46

Rajah 2.29 Fius Pengaratan Serabut Optik Tunggal [Bennet and McLaughlin,

1995]

Fuhr and Huston [1998] dalam Measures [2001] juga telah membangunkan

suatu pengesan serabut optik yang dapat mengesan keadaan bahan kimia yang

mempercepat proses pengaratan tetulang dalam konkrit. Serabut optik tersebut

dilapisi dengan lapisan tembikar (Ceramic Layer).

Lapisan tembikar ini berubah warna jika terdedah dengan keadaan beralkali.

Perubahan warna yang terjadi dikesan dengan melihat perubahan cahaya yang

mengalir sepanjang serabut optik. Dengan kaedah ini, pengaratan boleh dikesan di

peringkat awal.

Siaw [2003] telah berjaya mengembangkan suatu pengesan karat serabut

optik dengan dua kaedah iaitu menggunakan serabut optik tanpa penyalut (Unclad

optical Fibre) dan serabut optik berbentuk Y (Y-Shape Optical Fibre). Kedua jenis

serabut optik tersebut ditanam ke dalam sampel konkrit bertetulang. Setiap sampel

konkrit direndam ke dalam larutan natrium klorida dengan kepekatan yang berbeza

selama beberapa hari untuk mempercepatkan proses pengaratan.

47

Bagi pengesan yang menggunakan serabut optik berbentuk Y, pengaratan

diukur melalui pantulan cahaya. Pantulan cahaya dipengaruhi oleh perubahan warna

yang berlaku pada tetulang akibat pengaratan. Tetulang berwarna keperakan dan

berubah menjadi coklat sekiranya ia berkarat. Perubahan warna pada tetulang

tetulang tersebut mengurangkan pantulan cahaya yang diterima pengesan. Dari

data-data yang dicerap, didapati bahawa pantulan cahaya semakin berkurangan dari

hari ke hari (Ditunjukkan dalam Rajah 2.30).

Rajah 2.30 Nilai Pantulan Cahaya yang Dikesan Menggunakan Pengesan Serabut

Optik Berbentuk Y [Siaw, 2003]

Pengesan yang menggunakan serabut optik tanpa penyalut, pengaratan diukur

melalui kuasa cahaya yang mengalir melalui serabut optik. Pengesan ini juga

menunjukkan keputusan yang sama. Penghantaran cahaya yang melalui serabut

optik berkurangan sekiranya ada pengaratan pada tetulang.

Pada hari ke-35 sampel konkrit direndam, nilai kuasa penghantaran cahaya

mengalami penurunan yang ketara (Ditunjukkan dalam Rajah 2.31). Ini

menunjukkan adanya pembengkokan pada serabut optik akibat terbentuknya tegasan

dalaman pada tetulang yang berkarat. Selain itu, karat yang terbentuk di permukaan

tetulang juga menghalang laluan cahaya sehingga nilai kuasa penghantaran cahaya

menjadi berkurang.

48

Rajah 2.31 Nilai Penghantaran Cahaya yang Dikesan Menggunakan Pengesan

Serabut Optik tanpa Penyalut [Siaw, 2003]

2.12 Pengesan pH Serabut Optik (Fibre Optic pH Sensor)

Pengesan pH serabut optik merupakan salah satu pengesan bahan kimia yang

menggunakan serabut optik sebagai bahan utamanya (Pengesan Kimia Optikal).

Penggunaan serabut optik dalam menganalisis bahan kimia dimulai pada tahun

1960an. Penggunaannya pada masa itu lebih tertumpu kepada oxymetri iaitu

pengukurun kadar oksigen dalam darah [Boisdé and Harmer, 1996].

Pengesan kimia optikal merupakan peranti yang mengubah sifat bahan kimia

(Chemical State) menjadi isyarat (Signal). Bahan kimia itu boleh dalam bentuk gas,

cecair ataupun padat, dan isyarat keluaran (Output Signal) biasanya adalah bentuk

isyarat elektrik (Electrical). Secara umumnya, pengesan kimia optikal digambarkan

sebagai berikut:

49

Elektrik (Electrical) → Optik (Optical) → Kimia (Chemical)

→ Optik (Optical) → Elektrik (Electrical)

Cahaya yang dihasilkan oleh sumber cahaya kuasa elektrik bergerak

sepanjang serabut optik. Cahaya yang mengalir dalam serabut optik itu melalui

bahan kimia yang diukur. Perubahan yang berlaku pada cahaya setelah melalui

bahan kimia tersebut diukur menggunakan teknik pengesan optikal (Optical Sensing

Technique) ataupun dengan foto pengesan (Photodetector) [Boisdé and Harmer,

1996].

Kebiasaannya, terdapat beberapa bahan tambah yang dilekatkan pada serabut

optik sebagai penunjuk (Ditunjukkan dalam Jadual 2.4). Bahan ini mempunyai dua

fungsi utama iaitu:

1. Sebagai cecair-pepejal antara muka (Liquid-solid Interface) atau gas-

pepejal antara muka (Gas-solid Interface) dan kadangkala sebagai

antara muka ganda (Double Interface) antara cecair, gas dan pepejal

pada beberapa pengesan enzim (Enzymatic Sensor).

2. Sebagai bahan lutsinar yang dapat mengalirkan isyarat cahaya.

50

Jadual 2.4 : Jenis Bahan Tambah yang Digunakan pada Pengesan Serabut Optik

[Boisdé and Harmer, 1996] Materials Example Main use Main properties

Polymers Cellulose Hydrogels Polyamides • Synthetic • Natural

Polyethylenes (PE) Polypropylene PVC • Plasticized • Copolymers

Polyacrylic Polystyrene (PS) • Copolymers

Polyurethanes Polycarbonates (PC) Epoxy Polyethylsulfones (PES) Polyimides (PI) • Copolymers

Polyfluorocarbons • Iocomers

Agarose PHEME, PVP Nylon Proteins High-pr0sure form PE-glycol Copolymers High –pressure form Solid film PVC film PVC/acrylic PMMA Solid film Resins Resins Solid films Resins Films Films PVI PTFETM Nafion TM

Membrane Membrane Membrane Membrane Packaging Film Membrane Packaging Packaging Membrane Film Fibre Fibre Ion exchange Packaging Packaging, fibre Packaging Membrane Membrane Membrane Membrane Ion exchange

Biodegradable Biodegradable Flexibility Biodegradable Chemically resistant East swelling Large varieties Chemical-proof Low cost Easy to use Many varieties Transparent Transparent Large surface area Hydrophobic Hydrophilic Biodegradable Chemically resistant Chemically resistant

Inorganic Silicones

• Silixanes (SX) • Fluorinated • Copolymers

Films SX-PC

Cladding Rubbers Membrane Membrane

Permeability Absorbs gas Chemically resistant Permeability

Glasses • Silica gel • Porous glasses • Quartz • Sapphire • Silica • Fluoride glasses • Chalcogenids • Halogenides • Tellurides

Dialysis Beads, fibre Wave guide Wave guide Fibre Fibre Fibre Fibre Fibre

Easy to use Transparent Transparent High temperature Transparent NIR Mid-IR IR IR

Note : PHEME = poly (hydroxyethyl methacrylate) PVP = poly (vinylpyrrodidone) PMMA = polymethylmethacrylate PTFE = poly (tetrafluoroethylene) PVI = polyvinylimidazole

51

2.12.1 Silika Sol-gel

Bahan tambah yang paling banyak digunakan bagi pengesan serabut optik

adalah silika sol-gel. Silika sol-gel adalah bahan tambah yang bahan utamanya

adalah silika yang dibuat menggunakan kaedah sol-gel. Kaedah sol-gel merupakan

salah satu kaedah yang digunakan untuk mengubah sol menjadi bentuk gel. Sol-gel

berasal dari dua kata iaitu sol dan gel. Sol adalah penyerakkan zarah berkoloid di

dalam cecair. Zarah berkoloid merupakan zarah padu bergaris pusat 1-100 nm (10-9

m). Gel adalah matrik tegar yang mempunyai liang-liang submikrometer (<10-6 m)

dan berantai polimer (Polimeric Chains) [Klein, 1985].

Kaedah sol-gel ini telah lama diperkenalkan. Ianya juga banyak digunakan

untuk menghasilkan bahan-bahan yang mempunyai ketulenan tinggi (High Purity)

dan kehomogenan tinggi (High Homogeneity) pada suhu yang rendah [Piccaluga et

al., 2000]. Menurut Boisdé and Harmer [1996], kaedah sol-gel merupakan suatu

proses kimia di mana larutan oksida logam (biasanya logam alkoksida di dalam

alkohol) mengalami proses pempolimeran untuk membentuk matrik tegar.

Menurut Buckley and Greenblatt [1994], silika gel dibuat dari

pempolimeran sol-gel silikon alkoksida seperti Si(OC2H5)4 atau

Tetraethylorthosilicate (TEOS). Proses hidrolisis berlaku ketika TEOS dan air

bercampur dalam pelarut, seperti etanol.

( ) OHHxCOH)HSi(OCOHHCOxH)HSi(OC 52xx-45252

2452 +⎯⎯⎯⎯ →⎯+ (13)

Menurut Ingersoll and Bright [1997], pembentukan silika sol-gel adalah

berdasarkan tiga turutan tindakbalas yang mudah. Pertama adalah proses hidrolisis

logam atau alkoksida separuh logam yang mempercepatkan pembentukan hasil

pengeluaran hidroksil dan juga alkohol. Mekanisme ini bergantung sepenuhnya pada

pH dan menjadi cepat apabila dalam keadaan berasid.

Selanjutnya adalah proses kondensasi (Condensation) antara alkoksida tak

terhidrolisis (Unhydrolized Alkoxide Group) dan hidroksil (Hydroxyl Group) atau

52

antara dua hidroksil yang menyingkirkan pelarutnya (air dan alkohol) membentuk

campuran berkoloid (Colloidal Mixture) yang disebut Sol. Proses yang terakhir

adalah proses polikondensasi (Polycondensation) antara sol berkoloid tersebut dan

penambahan ikatan yang akhirnya dihasilkan dalam bentuk berliang, seperti kaca dan

ikatan tiga dimensi (Ditunjukkan dalam Rajah 2.32).

Rajah 2.32 Proses Pembentukan Silika Sol-gel [Ingersoll and Bright, 1997]

Sedangkan menurut Piccaluga et al. [2000], tindakbalas yang terjadi dalam

proses sol-gel adalah sebagai berikut:

Hydrolysis Si(OR)4 + H2O Si(OH)(OR)3 + ROH (14)

Reesterification

Water Condensation Si(OH)(OR)3 + Si(OH)(OR)3 Si2O(OR)6 + H2O (15)

Hydrolysis

Alcohol Condensation Si(OH)(OR)3 + Si(OR)4 Si2O(OR)6 + ROH (16)

Alcohlysis

Hydrolysis

Condensation

Polycondensation

Si(OR)4 + xH2O � Si(OH)4 + xROH

53

Secara umum, tindakbalas hidrolisis berlaku akibat penambahan air,

pertukaran kumpulan alkoksida (Alkoxide Group, OR) dengan kumpulan hidroksil

(Hydroxyl Group, OH). Dalam keadaan normal, tindakbalas hidrolisis berlaku

sangat perlahan. Tetapi apabila pemangkin seperti asid dan bes digunakan, ianya

boleh berlaku dengan sangat pantas. Kebiasaannya, proses hidrolisis yang

menggunakan bes sebagai pemangkin lebih lambat berbanding menggunakan asid

walaupun keduanya mempunyai kadar yang sama.

Tindakbalas kondensasi berikutnya adalah melibatkan kumpulan Si-OH yang

menghasilkan ikatan Si-O-Si ditambah dengan hasil sampingan air atau alkohol.

Tindakbalas kondensasi berlaku sebelum proses hidrolisis selesai.

2.12.2 Pengesan pH Serabut Optik dengan Silika Sol-gel

Kajian mengenai keberkesanan serabut optik bersalut silika sol-gel sudah

banyak dilakukan. Salah satunya adalah Siaw [2003] yang telah berjaya

membangunkan suatu pengesan pH serabut optik menggunakan silika sol-gel. Silika

sol-gel disalut di atas permukaan teras serabut optik. Serabut optik dimasukkan ke

dalam larutan dengan pH yang berbeza. Kemudian cahaya dialirkan melalui serabut

optik tersebut.

Dari kajian yang dilakukan, didapati bahawa silika sol-gel berubah warna

bergantung kepada pH larutan. Pada pH 1, warna silika sol-gel adalah merah jambu.

Kemudian bertukar menjadi kuning, hijau, biru dan terakhir adalah ungu pada pH 14.

Ini menunjukkan bahawa semakin tinggi nilai pH, warna silika sol-gel akan berubah

menjadi lebih gelap.

Selain itu, semakin tinggi pH larutan, nilai indeks penyerapan cahaya akan

semakin tinggi. Sehingga cahaya yang mengalir melalui serabut optik berkurang.

Ini kerana silika sol-gel pada serabut optik menyerap lebih banyak cahaya yang

melaluinya dan begitu juga sebaliknya (Ditunjukkan dalam Rajah 2.33).

54

Rajah 2.33 Nilai Penghantaran Cahaya Berdasarkan Nilai pH [Siaw, 2003]

2.13 Pengesan Karat Elektrokimia (Electrochemical Corrosion Sensor)

Pengaratan pada tetulang dalam konkrit boleh dikesan menggunakan Kaedah

Sel Separuh (Half Cell Potential Technique). Sel separuh merupakan peranti yang

sederhana. Ianya merupakan sebuah logam dalam larutan, seperti kuprum dalam

larutan kuprum sulfat ataupun perak dalam larutan perak klorida. Ion-ion dalam

larutan ini bergerak sepanjang tetulang dalam konkrit.

Rajah 2.34 menunjukkan alat sel separuh yang diletakkan di atas konkrit dan

dihubungkan kepada tetulang menggunakan voltmeter. Jika sel tersebut digerakkan

di sepanjang tetulang, voltmeter akan menunjukkan perbezaan upaya kerana tetulang

berada di persekitaran air liang yang berbeza.

55

Rajah 2.34 Pengukuran Pengaratan dengan Kaedah Sel Separuh (Half Cell)

[Broomfield, 1997]

Apabila menggunakan larutan kuprum sulfat, nilai upaya antara 0 hingga

-200 mV menunjukkan kemungkinan pengaratan yang berlaku pada tetulang adalah

kecil, sedangkan nilai upaya lebih dari -350 mV menunjukkan kemungkinan

pengaratan adalah lebih besar. Kemungkinan pengaratan yang berlaku semakin

tinggi apabila nilai upaya yang ditunjukkan semakin kecil (Ditunjukkan dalam Jadual

2.5).

Jadual 2.5 : Kriteria ASTM untuk Pengaratan Keluli dalam Konkrit bagi Piawaian

Sel Separuh Copper/

copper sulphate Silver/

silver chloride/ 4M KCI

Standard hydrogen electrode

Calomel Corrosion condition

> -200 mV > -106 mV > +116 mV > -126 mV Low (10% risk

of corrosion)

-200 to -350 mV -106 to -256 mV +116 mV to -34 mV

-126 mV to -276 mV

Intermediate corrosion risk

< -350 mV < -256 mV < -34 mV < -276 mV High (<90% risk of corrosion)

< -500 mV < -406 mV < -184 mV < -426 mV Severe corrosion

BAB 3

METODOLOGI KAJIAN

3.1 Pengenalan

Dalam kajian ini, ada dua jenis pengesan serabut optik yang direkabentuk

iaitu pengesan karat serabut optik dan pengesan pH serabut optik. Secara umum,

prosedur kerja yang dilakukan adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.1.

Alat-alat yang digunakan bagi kedua-dua pengesan tersebut adalah terdiri

daripada tiga bahagian utama iaitu:

1. Sumber cahaya (Light Sources)

- Halogen Light Sources

- VIS/NIR 1x2 Star Fibre Optic Cable

- SMA Fibre Interconnector

2. Sampel konkrit (Concrete Sample)

3. Pengesan (Detector)

- Pikoskop (PC-Based Scope) dengan 3 Input Channel

- Pengesan Silikon PIN (Silicon PIN Detector)

- SMA Connector

57

Rajah 3.1 Prosedur Kerja

Menguji Pengesan Karat Serabut Optik dalam Konkrit

Penyediaan Sampel - Pemilihan Bahan-bahan yang

Digunakan - Pemilihan Komposisi Bahan - Pemilihan Tetulang - Penyediaan Acuan

Penyediaan Sol-gel

Penyediaan Serabut Optik - Pemilihan Serabut Optik - Ujian Serabut Optik

Penyediaan Pengesan pH Serabut Optik

Menguji Pengesan pH Serabut Optik dalam Larutan

Menguji Pengesan pH Serabut Optik dalam Konkrit

Penyediaan Pengesan Karat Serabut Optik

Pengumpulan Data

Menguji Pengesan Karat Elektrokimia dalam Konkrit

58

3.2 Pengesan Karat Serabut Optik (Fibre Optic Corrosion Sensor)

Terdapat dua jenis pengesan karat yang dibangunkan, iaitu pengesan karat

dengan sampel konkrit bertetulang tunggal dan sampel konkrit dengan lima tetulang

yang disusun secara selari di dalamnya.

Kedua pengesan ini dibangunkan untuk mengetahui keberkesanan pengesan

serabut optik dalam mengesan pengaratan terhadap tetulang tunggal dan selari yang

terdapat dalam konkrit. Susunan alat dan sampel yang digunakan bagi setiap

pengesan karat untuk tetulang tunggal adalah seperti dalam Rajah 3.2 dan Rajah 3.3.

Manakala untuk tetulang selari dalam Rajah 3.4 dan Rajah 3.5.

Cahaya Halogen dipancarkan oleh sumber cahaya. Cahaya ini dialirkan

menggunakan serabut optik menerusi blok sampel konkrit. Gelombang cahaya yang

melalui sampel tersebut kemudian dikesan menggunakan Pengesan Silikon PIN

(Silicon PIN Detector). Pengesan Silikon PIN disambungkan ke komputer

menggunakan Pikoskop (Picoscope). Pikoskop yang digunakan hanya mempunyai

tiga saluran masukan (Input Channel) sahaja. Perubahan parameter cahaya yang

masuk dan keluar daripada sampel menunjukkan perubahan yang terjadi di dalam

sampel seperti terbentuknya pengaratan.

Rajah 3.2 Susunan Alat bagi Pengesan Karat dengan Sampel Konkrit

Bertetulang Tunggal

59

Rajah 3.3 Sampel Konkrit Bertetulang Tunggal

Rajah 3.4 Susunan Alat bagi Pengesan Karat dengan Sampel Konkrit

Bertetulang Selari

Rajah 3.5 Sampel Konkrit Bertetulang Selari

60

3.2.1 Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Ujikaji

a. Serabut Optik jenis PCS (Plastic Clad Silica) berjejari 1000 µm

b. Fibre Inspection Microscope F-ML1

c. Fibre Optic Cutter

d. Polishing Machine

e. Lapping Sheet

f. Penggetar Meja (Vibrating Table)

g. Rod Kaca (Glass Rod) bergaris pusat 5 mm

h. Papan Lapis (Plywood)

i. Dawai

j. Rod Keluli (Steel Rod) kekuatan sederhana (275 MPa) bergaris pusat 6

mm (R6)

k. Garam Natrium Klorida (Natrium Chloride - NaCl)

l. Etanol (Anhydrous Ethanol - C2H5OH)

m. Asid Sulfurik (Sulphuric Acid - H2SO4)

n. Air Suling (Deionised Distilled Water - H2O)

3.2.2 Penyediaan Acuan Konkrit

Acuan dibuat menggunakan papan lapis dengan ketebalan 11 mm. Terdapat

10 acuan yang diperlukan bagi ujikaji ini iaitu lima acuan berukuran 100 x 50 x 50

mm (bagi sampel bertetulang tunggal) dan lima acuan berukuran 200 x 100 x 50 mm

(bagi sampel bertetulang selari). Di hujung kanan dan kiri acuan tersebut dibuat

lubang kecil dan dilekatkan rod kaca sepanjang 5 cm berdiameter 5 mm. Tujuannya

adalah agar serabut optik dapat melepasi acuan sehingga ianya tertanam dengan baik

dalam konkrit dan rod kaca melindungi serabut optik agar tidak rosak semasa acuan

dibuka.

61

3.2.3 Penyediaan Campuran Konkrit

Campuran konkrit dibuat menggunakan Simen Portland Biasa (Ordinary

Portland Cement), pasir dan batu baur dengan kaedah bancuhan nisbah 1:2:4. Batu

baur yang digunakan adalah yang melepasi ayak 5 mm dan tertahan pada ayak 1 mm.

Nisbah air dan simen (Free Water Cement Ratio) yang digunakan adalah 0.60.

Garam Natrium Klorida sebanyak 2% dari berat simen ditambahkan ke dalam

bancuhan konkrit tersebut. Menurut Cabrera, [1996], penambahan garam ini

bertujuan mempercepat proses pengaratan tetulang di dalamnya.

3.2.4 Penyediaan Serabut Optik

Serabut optik dengan panjang 30 cm diperlukan bagi setiap sampel konkrit.

Kedua bahagian hujung serabut optik dipotong menggunakan Fibre Optic Cutter

(Gambar 3.1) dan diratakan menggunakan Polishing Machine (Ditunjukkan dalam

Gambar 3.2). Kehalusan setiap hujung serabut optik adalah berdasarkan kekasaran

Lapping Sheet yang digunakan pada Polishing Machine.

Ada empat jenis kekasaran Lapping Sheet yang digunakan pada Polishing

Machine iaitu 0.3 µm, 1 µm, 9 µm dan 63 µm (Ditunjukkan dalam Gambar 3.3).

Proses ini dilakukan dalam tiga peringkat iaitu dimulai dengan Lapping Sheet yang

terkasar dan diakhiri dengan Lapping Sheet yang terhalus. Tujuannya adalah agar

permukaan di kedua hujung serabut optik benar-benar rata dan sekata sehingga

cahaya yang melaluinya tidak mengalami pembiasan.

Gambar 3.1 Fibre Optic Cutter

62

Gambar 3.2 Polishing Machine

Gambar 3.3 Lapping Sheet

Jaket serabut optik dibuang menggunakan pisau dan penyalutnya dibuang

dengan cara merendamnya ke dalam larutan asid sulfurik selama 5 minit. Jaket dan

penyalut itu dibuang di bahagian tengah serabut optik sepanjang 4 cm (Ditunjukkan

dalam Gambar 3.4). Setelah jaket dan penyalut serabut optik itu tanggal, ia

kemudian dibasuh dengan menggunakan air dan etanol bagi menghilangkan sisa-sisa

larutan asid sulfurik yang melekat pada bahagian teras serabut (Fibre Core).

Kemudian Fibre Inspection Microscope F-ML1 (Ditunjukkan dalam Gambar 3.5)

digunakan untuk melihat dan memastikan permukaan dan keratan rentas teras serabut

optik tidak rosak akibat larutan tersebut.

Gambar 3.4 Serabut Optik tanpa Penyalut

63

Gambar 3.5 Fibre Inspection Microscope F-ML1

3.2.5 Meletakkan Serabut Optik PCS dalam Konkrit Bertetulang

Sebelum bancuhan konkrit dituang ke dalam acuan, perlu disediakan rod

keluli dengan garis pusat 6 mm sepanjang 6 cm. Rod keluli ini dibersihkan

menggunakan kertas pasir hingga bersih. Tujuannya adalah untuk menghilangkan

segala kotoran yang terdapat di permukaan keluli sehingga tidak mengganggu cahaya

yang melaluinya. Setelah keluli ini bersih, serabut optik tanpa penyalut diikatkan ke

permukaan keluli dengan menggunakan dawai halus. Perlu dipastikan bahawa keluli

dan serabut optik harus benar-benar bersentuhan (Ditunjukkan dalam Rajah 3.6).

Rajah 3.6 Susunan Serabut Optik dan Tetulang dalam Konkrit

Setelah serabut optik dan tetulang disusun ke dalam acuan, maka bancuhan

konkrit dimasukkan ke dalamnya secara perlahan-lahan agar serabut optik tidak

patah. Tetulang dan serabut optik mesti berada pada kedudukannya. Sampel konkrit

kemudian dipadatkan menggunakan Penggetar Meja (Vibrating Table). Acuan

64

dibuka 24 jam selepas konkrit dituang. Kemudian konkrit diawetkan selama tujuh

hari dengan cara merendamnya ke dalam air.

3.2.6 Penyediaan Larutan Natrium Klorida (NaCl)

Untuk mempercepat proses pengaratan pada tetulang dalam konkrit, konkrit

mestilah direndam dalam larutan natrium klorida. Hal ini juga dilakukan oleh Siaw

[2003] dengan merendam sampel konkrit selama 35 hari dalam larutan natrium

klorida dengan kepekatan 5%. Hal sama dilakukan oleh Kostogloudis et al. [1998],

yang mendapati bahawa tetulang dalam konkrit mengalami kadar pengaratan yang

tinggi apabila direndam dalam larutan natrium klorida dengan kepekatan 3.5%.

Bagi setiap jenis sampel konkrit (bertetulang tunggal atau selari) bagi kajian

ini, masing-masing direndam dalam larutan natrium klorida yang kepekatannya

berbeza iaitu 10%, 20%, 30% dan 40%. Satu lagi sampel direndam dengan air suling

(0% NaCl) sebagai sampel kawalan (Control Sample). Bagi menyediakan larutan

natrium klorida dengan kepekatan tertentu, maka kadar campuran bahan yang

diperlukan adalah ditunjukkan dalam Jadual 3.1 sebagai berikut:

Jadual 3.1 : Campuran Bahan Berdasarkan Kepekatan Larutan Natrium Klorida

(NaCl)

Kepekatan

Larutan NaCl Garam NaCl (g) Air Suling (mL)

Jumlah Larutan

(mL)

0% 0 1000 1000

10% 100 900 1000

20% 200 800 1000

30% 300 700 1000

40% 400 600 1000

65

3.2.7 Merendam Sampel Konkrit ke dalam Larutan Natrium Klorida (NaCl)

Setelah sampel konkrit keras dan larutan natrium klorida tersedia, sampel-

sampel konkrit direndam berdasarkan kepekatan yang berbeza. Cahaya dari sumber

cahaya (Light Sources) dimasukkan melalui salah satu hujung serabut optik dan

dikesan melalui hujung yang lain. Jika terdapat pengaratan pada tetulang dalam

konkrit, penghantaran cahaya dari satu hujung ke hujung yang lain pasti mengalami

gangguan. Isyarat cahaya yang diterima melalui alat pengesan dirakam setiap hari

selama 45 hari. Ini bertujuan untuk mengetahui keberkesanan serabut optik dalam

mengesan proses pengaratan yang berlaku pada tetulang dalam konkrit dari hari ke

hari selama 45 hari.

3.3 Pengesan pH Serabut Optik (Fibre Optic pH Sensor)

3.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Ujikaji

a. Serabut Optik jenis PCS (Plastic Clad Silica) berjejari 1000 µm

b. Fibre Inspection Microscope F-ML1

c. Fibre Optic Cutter

d. Polishing Machine

e. Lapping Sheet

f. Penggetar Meja (Vibrating Table)

g. Rod Kaca (Glass Rod) bergaris pusat 5 mm

h. Filem Kaca (Glass Film)

i. Piring Petri (Petri Dish)

j. Araldite Epoxy Adhesive

k. Papan Lapis (Plywood)

l. Pengacau Bermagnet (Magnetic Stirrer)

m. Tetra Ethyl Ortho Silicate (TEOS - Si(OC2H5)4)

n. Air Suling (Deionised Distilled Water - H2O)

o. Etanol (Anhydrous Ethanol - C2H5OH)

p. Polyethylene Glycol (PEG)

66

q. Natrium Hidroksida (Natrium Hydroxide - NaOH)

r. Cresol Red

s. Bromophenol Blue

t. Asid Nitrik (Nitric Acid - HNO3)

u. Asid Suksinik (Succinic Acid – C4H6O4)

v. Asid Sulfurik (Sulphuric Acid - H2SO4)

w. Asid Asetik (Acetic Acid - CH3COOH)

3.3.2 Penyediaan Silika Sol-gel

Filem pengesan pH yang disalutkan ke serabut optik disediakan

menggunakan Teknik Sol-gel. Kaedah cuba dan ralat (Try and Error Method)

banyak dilakukan untuk mendapatkan campuran dan cara terbaik bagi menghasilkan

larutan silika sol-gel ini (Ditunjukkan dalam Lampiran A).

Daripada beberapa percubaan tersebut, dua jenis campuran dikenal pasti

sebagai campuran yang terbaik. Kedua campuran itu menggunakan cecair TEOS

bahan utama bagi membentuk filem nipis silika yang disalutkan ke permukaan teras

PCS serabut optik.

Campuran larutan silika sol-gel pertama dibuat menggunakan 60 ml TEOS

dan 60 ml etanol yang dikacau menggunakan pengacau bermagnet hingga sebati.

Kemudian 11.3 gram PEG dimasukkan ke dalamnya dan dikacau kembali hingga

larut. Setelah itu, masukkan 4 ml air suling, 92 mg Cresol Red dan 164 mg

Bromophenol Blue. Campur dan kacau semua bahan tersebut pada suhu bilik dan

tekanan atmosfera menggunakan pengacau bermagnet selama 60 minit. Tujuannya

adalah bagi memastikan semua bahan bercampur dengan sempurna (Ditunjukkan

dalam Gambar 3.6). Campuran kemudian disimpan selama satu hari sebelum

digunakan.

Campuran larutan silika sol-gel yang kedua juga dibuat menggunakan 60 ml

TEOS dan 60 ml etanol yang dikacau menggunakan pengacau bermagnet hingga

67

sebati. Cara penyediaan dan banyaknya air suling, Cresol Red dan Bromophenol

Blue yang digunakan juga sama. Perbezaannya hanya kepada kuantiti PEG. PEG

yang digunakan hanya sebanyak 0.60 gram sahaja.

Gambar 3.6 Larutan Silika Sol-gel

3.3.3 Menguji Keberkesanan Filem Kaca Bersalut Silika Sol-gel dalam

Menentukan Perubahan pH melalui Perubahan Warna

3.3.3.1 Penyediaan Larutan Asid Nitrik (Nitric Acid Solution)

Satu liter larutan asid nitrik dengan kepekatan 30% diperlukan untuk

membersihkan filem kaca dan mengaktifkan Kumpulan OH (OH Group) pada

permukaan filem. Kumpulan OH yang aktif pada permukaan kaca membentuk

ikatan dengan molekul-molekul silika di dalam liang-liang kaca. Ikatan tersebut

membantu larutan silika sol-gel melekat pada permukaan filem kaca.

68

3.3.3.2 Penyediaan Filem Kaca

Filem kaca sebanyak 14 keping berukuran 76 mm x 26 mm x 2 mm

digunakan pada ujikaji ini. Filem kaca ini dibersihkan menggunakan air suling

terlebih dahulu kemudian dikeringkan. Setelah kering, ianya direndam selama lima

minit ke dalam larutan asid nitrik yang telah disediakan. Apabila proses tersebut

selesai, filem kaca kemudian dibersihkan lagi dengan air suling dan etanol, dan

dikeringkan pada suhu bilik.

Filem kaca yang telah kering, kemudian disalut dengan campuran larutan

silika sol-gel yang pertama dengan cara manual (Ditunjukkan dalam Gambar 3.7).

Salutan tersebut mestilah rata dan sekata pada setiap permukaan kaca. Filem kaca

kemudian dikeringkan selama 45 minit pada suhu bilik dan tekanan atmosfera.

Gambar 3.7 Cara Menyalut Filem Kaca dengan Silika Sol-gel

Setelah kering, filem kaca kemudian disalut kembali menggunakan campuran

larutan silika sol-gel yang kedua dengan cara manual. Semua filem kaca disalut

dengan dua lapisan silika sol-gel. Menurut Lee et al. [2001], filem kaca yang disalut

dengan berbilang lapisan silika sol-gel mempunyai kepekaan 70% lebih tinggi

daripada filem kaca yang hanya disalut dengan satu lapisan silika sol-gel.

Kesemua filem kaca yang telah bersalut dua lapisan silika sol-gel tersebut

kemudian dikeringkan pada suhu bilik dan tekanan atmosfera selama tujuh hari.

Akhir sekali, filem kaca yang telah kering dibersihkan lagi menggunakan air suling

69

dan etanol. Tujuannya adalah menghilangkan habuk-habuk yang melekat pada

permukaan filem kaca tersebut dan memastikan ianya benar-benar bersih.

3.3.3.3 Penyediaan Larutan pH

Larutan pH sangat diperlukan dalam ujikaji ini sebagai kalibrasi terhadap

pengesan pH yang dibuat. Terdapat 14 jenis larutan yang diperlukan dengan pH

berbeza iaitu daripada pH 1 hingga pH 14 (Ditunjukkan dalam Gambar 3.8). Larutan

ini dibuat menggunakan Kaedah Penitratan (Titration Methods). Bahan kimia yang

digunakan adalah Asid Nitrik sebagai asid kuat dan Natrium Hidroksida sebagai

alkali kuat.

Gambar 3.8 Larutan pH

3.3.3.4 Menentukan Perubahan Warna pada Filem Kaca sebagai Penunjuk pH

Untuk menentukan perubahan warna pada filem kaca, diperlukan 14 buah

piring petri yang masing-masing mengandungi larutan pH yang berbeza. Filem kaca

yang telah disalut dengan larutan silika sol-gel kemudian dimasukkan ke dalamnya.

Perubahan warna yang terjadi pada filem kaca berdasarkan larutan pH kemudian

dipantau menggunakan mata kasar (Visual Observation).

70

3.3.4 Menguji Keberkesanan Pengesan pH Serabut Optik untuk Menentukan

Perubahan pH Larutan

Rajah 3.7 menunjukkan susunan alat yang digunakan untuk menentukan

perubahan pH larutan menggunakan pengesan pH serabut optik.

Rajah 3.7 Susunan Alat untuk Mengesan Perubahan pH Larutan

3.3.4.1 Penyediaan Serabut Optik

Serabut optik dengan panjang 30 cm diperlukan bagi setiap sampel konkrit.

Penyalut dibahagian tengah mesti ditanggalkan sepanjang 4 cm. Cara-cara kerja

menanggalkan penyalut serabut optik sama seperti yang dijelaskan pada Sub-seksyen

3.2.4 sebelumnya.

3.3.4.2 Penyediaan Serabut Optik Bersalut Silika Sol-gel

Sebelum serabut optik disalut dengan larutan silika sol-gel, harus dipastikan

bahawa serabut optik mestilah bebas daripada asid kerana asid mempengaruhi bahan

71

filem silika sol-gel pada teras serabut optik. Serabut optik yang telah dibuang

penyalutnya mestilah dibersihkan dengan air suling dan kemudian dibersihkan

menggunakan Ethanol.

Serabut optik tanpa penyalut yang sudah benar-benar bersih kemudiannya

dikeringkan pada suhu bilik selama beberapa minit. Setelah kering, serabut optik

tersebut disalut dengan larutan silika sol-gel dengan cara manual iaitu menggunakan

tangan. Pastikan salutan silika sol-gel benar-benar rata pada setiap permukaan

serabut optik.

Salutan silika sol-gel pada serabut optik ini terdiri daripada dua lapisan.

Bahan dan cara penyediaan lapisan silika sol-gel pada serabut optik ini juga sama

seperti pada filem kaca. Apabila serabut optik telah disalut dengan silika sol-gel,

maka ianya mesti dikeringkan pada suhu bilik pada tekanan atmosfera selama 20

hari. Ini bertujuan agar larutan silika sol-gel benar-benar melekat pada serabut optik.

Setelah 20 hari pengeringan, serabut optik dibersihkan kembali dengan air

suling dan etanol bagi membuang segala kotoran yang melekat selama proses

pengeringan dan memastikan tidak terdapatnya sebarang komponen asid yang

melekat pada permukaan larutan silika sol-gel yang telah kering. Akhir sekali

serabut optik tersebut dikeringkan kembali pada suhu bilik selama beberapa minit.

3.3.4.3 Penyediaan Larutan dengan pH Berbeza (Kaedah Penunjuk Penitratan)

Apabila serabut optik telah disalut sepenuhnya dengan larutan silika sol-gel,

langkah selanjutnya adalah meletakkan serabut optik tersebut ke dalam bikar. Bikar

digerudi di kedua sisinya secara selari dengan diameter 4 mm. Serabut optik

dimasukkan ke dalam lubang tersebut dan dilekatkan dengan menggunakan Araldite

Epoxy Adhesive untuk memastikan serabut optik tidak bergerak dan agar asid tidak

keluar melalui lubang itu. Kemudian bikar dan serabut optik tersebut dikeringkan

selama satu hari pada suhu bilik.

72

Ujian optik dilakukan setelah pengesan serabut optik tersedia. Ini dilakukan

dengan memantau perubahan kuasa cahaya yang melalui pengesan serabut optik

tersebut akibat pengaruh perubahan pH larutan. Ujian ini menggunakan Kaedah

Penitratan dengan Asid Nitrik sebagai asid kuat dan Natrium Hidroksida (Natrium

Hydroxide - NaOH) sebagai alkali kuat.

Ujian optik dimulai dari keadaan yang beralkali tinggi iaitu pH 14 hingga

keadaan yang berasid iaitu pH 1 dan kembali kepada keadaan alkali semula. Cahaya

dialirkan pada salah satu hujung serabut optik dan dikesan di hujung yang lain.

Perubahan yang berlaku pada cahaya direkodkan berdasarkan perubahan nilai pH.

Nilai pH larutan diukur menggunakan pH meter (Ditunjukkan dalam Gambar 3.9).

Gambar 3.9 Menentukan Perubahan pH Larutan Menggunakan Serabut Optik

3.3.5 Menguji Keberkesanan Pengesan pH Serabut Optik untuk Menentukan

Perubahan pH dalam Mortar dan Konkrit

Rajah 3.8 menunjukkan susunan alat yang digunakan untuk menentukan

perubahan pH dalam mortar dan konkrit menggunakan pengesan pH serabut optik.

73

Rajah 3.8 Susunan Alat untuk Mengesan Perubahan pH Mortar dan Konkrit

3.3.5.1 Penyediaan Acuan

Cara menyediakan acuan adalah sama bagi semua sampel yang digunakan

pada kajian ini. Acuan dibuat menggunakan papan lapis dengan ketebalan 11 mm.

Terdapat 10 acuan yang diperlukan berukuran 100 x 50 x 50 mm setiap satunya.

Bentuk dan cara penyediaan acuan mortar dan konkrit ini adalah sama seperti yang

telah dijelaskan pada Sub-seksyen 3.2.2.

3.3.5.2 Penyediaan Campuran Konkrit

Campuran konkrit dibuat menggunakan Simen Portland Biasa, pasir dan batu

baur dengan nisbah 1:2:4. Batu baur yang digunakan adalah yang melepasi ayak 5

mm dan tertahan pada ayak 1 mm. Sedangkan nisbah air dan simen (Free Water

Cement Ratio) yang digunakan adalah 0.60.

74

3.3.5.3 Penyediaan Campuran Mortar

Campuran mortar dibuat menggunakan Simen Portland Biasa, pasir dan air.

Nisbah simen dan pasir yang digunakan adalah 0.36. Sedangkan nisbah air dan

simennya adalah 0.64 [ASTM, 1966].

3.3.5.4 Penyediaan Serabut Optik

Cara-cara penyediaan serabut optik adalah sama seperti yang telah dijelaskan

pada Sub-seksyen 3.3.4.1.

3.3.5.5 Penyediaan Serabut Optik Bersalut Silika Sol-gel

Cara penyediaan serabut optik bersalut larutan silika sol-gel adalah sama

seperti yang telah dijelaskan pada Sub-seksyen 3.3.4.2 sebelumnya.

3.3.5.6 Meletakkan Serabut Optik PCS dalam Sampel Mortar dan Konkrit

Sebelum bancuhan konkrit dituang ke dalam acuan, serabut optik dan rod

kaca mesti disusun terlebih dahulu di dalam acuan. Bancuhan konkrit dimasukkan

ke dalamnya secara berhati-hati agar serabut optik tidak patah. Kedudukan serabut

optik mesti benar-benar berada di tengah konkrit bagi memastikan kekuatan konkrit

tersebut sesuai dengan apa yang telah direkabentuk.

Sampel konkrit kemudian dipadatkan menggunakan Penggetar Meja. Acuan

dibuka 24 jam selepas konkrit dituang ke dalam acuan. Kemudian konkrit diawetkan

selama tujuh hari dengan cara merendamnya ke dalam air. Ujian optik dilakukan

setelah proses pengawetan konkrit bagi memastikan konkrit telah keras dan kekuatan

75

rekabentuknya dipenuhi. Serabut optik dalam sampel mortar juga disediakan dengan

cara yang sama seperti sampel konkrit. Rajah 3.9 menunjukkan kedudukan serabut

optik di dalam mortar dan konkrit.

Rajah 3.9 Susunan Serabut Optik dalam Mortar dan Konkrit

3.3.5.7 Penyediaan Larutan Asid

Bagi mempercepat proses penurunan nilai pH pada konkrit, sampel-sampel

mortar dan konkrit yang telah disediakan mestilah direndam dengan larutan asid.

Larutan asid yang digunakan adalah larutan asid asetik, asid suksinik, asid sulfurik

dan asid nitrik. Menurut Richardson, [2002], asid-asid ini dapat melarutkan

kandungan simen dalam konkrit sehingga menyebabkan keliangan konkrit

meningkat. Asid lemah seperti asid asetik dan asid suksinik disediakan dengan

kepekatan 5%. Sedangkan kepekatan bagi asid kuat seperti asid sulfurik dan asid

nitrik adalah 1%. Menurut Siaw [2003], keliangan konkrit meningkat sebanyak 4%

apabila direndam dalam larutan asid kuat seperti asid sulfurik dengan kepekatan 1%

selama 20 hari.

Terdapat 10 sampel yang digunakan. Sampel-sampel tersebut terdiri daripada

lima sampel mortar dan lima sampel konkrit. Masing-masing sampel akan direndam

ke dalam larutan asid yang berbeza. Ada juga sampel yang direndam dengan air

suling sebagai Sampel Kawalan (Control Sample). Penyediaan larutan asid ini

adalah dengan cara mencampurkan asid asetik, asid suksinik, asid sulfurik dan asid

76

nitrik pekat dengan air suling. Komposisi bahan yang digunakan ditunjukkan dalam

Jadual 3.2.

Jadual 3.2 : Jumlah Asid Pekat yang Digunakan Berdasarkan Perliter Larutan

Jenis Asid Kepekatan Asid Kepekatan Larutan Asid

yang Digunakan

Jumlah Asid

Perliter Larutan

Asid Asetik 100% 5% 50 ml

Asid Suksinik - 5% 50 gram

Asid Sulfurik 96% 1% 10.417 ml

Asid Nitrik 70% 1% 14.286 ml

3.3.5.8 Penyediaan Pengesan pH Serabut Optik Bersalut Silika Sol-gel dalam

Mortar dan Konkrit

Apabila semua larutan asid yang digunakan telah tersedia, maka sampel

direndam ke dalam larutan asid tersebut (Ditunjukkan dalam Gambar 3.10 hingga

Gambar 3.14). Sampel-sampel ini direndam selama 30 hari. Cahaya dialirkan dari

salah satu hujung serabut optik dan dikesan di hujung yang lain. Perubahan cahaya

yang melalui serabut optik direkod setiap hari selama 30 hari sampel direndam.

Perubahan cahaya yang berlaku menunjukkan adanya perubahan nilai pH air liang

mortar dan konkrit.

Gambar 3.10 Sampel Mortar dan Konkrit yang Direndam dalam Air Suling

77

Gambar 3.11 Sampel Mortar dan Konkrit yang Direndam dalam Larutan Asid

Asetik


Suksinik


Sulfurik

78


Nitrik

3.4 Pengesan Karat Elektrokimia (Electrochemical Corrosion Sensor)

Cara penyediaan sampel konkrit yang digunakan bagi pengesan karat

elektrokimia ini adalah sama seperti sampel yang digunakan pada pengesan karat

serabut optik. Sampel juga direndam dalam larutan natrium klorida yang

kepekatannya berbeza iaitu 0%, 10%, 20%, 30% dan 40%. Alat pengesan ini

diletakkan di atas konkrit dan dihubungkan ke voltmeter. Nilai bacaan dari voltmeter

akan direkod setiap hari selama 45 hari konkrit tersebut direndam. Data ini dijadikan

perbandingan bagi data yang diperolehi daripada pengesan karat serabut optik.

BAB 4

PENGESAN KARAT SERABUT OPTIK

(Fibre Optic Corrosion Sensor)

4.1 Pengenalan

Secara umumnya, pengesan serabut optik yang direkabentuk ini sangat sesuai

digunakan untuk mengesan proses pengaratan tetulang pada peringkat permulaan

dalam konkrit. Data-data dan keputusan yang diperolehi daripada ujikaji tentang

pengesan karat serabut optik dipaparkan dan dibincangkan lebih lanjut dalam bab ini.

Sepuluh sampel konkrit bertetulang disediakan bagi tujuan menguji

keberkesanan pengesan serabut optik untuk mengesan proses pengaratan yang

berlaku pada tetulang dalam konkrit. Sampel tersebut terdiri dari lima sampel

konkrit bertetulang tunggal dan lima sampel konkrit bertetulang selari.

Data yang diperolehi dari masing-masing sampel akan dibandingkan dengan

data yang diperolehi dari pengesan karat elektrokimia. Tujuannya adalah sebagai

perbandingan bagi data-data yang diperolehi dari pengesan karat serabut optik

tersebut. Selain itu, bagi memastikan lagi apakah pengesan karat serabut optik

benar-benar dapat digunakan bagi mengesan pengaratan tetulang dalam konkrit dan

bukan sahaja bagi sampel di makmal tetapi bagi struktur sebenar di tapak.

80

4.2. Pengesan Karat Serabut Optik bagi Sampel Bertetulang Tunggal

Terdapat lima sampel konkrit yang disediakan untuk mengesan pengaratan

tetulang di dalamnya menggunakan pengesan karat serabut optik. Satu sampel

direndam dalam air suling sebagai sampel kawalan. Sampel lainnya direndam

dengan larutan natrium klorida dengan kepekatan masing-masing 10%, 20%, 30%

dan 40% selama 45 hari. Semua sampel ini mengandungi natrium klorida sebanyak

2% daripada berat simen kecuali sampel kawalan.

Pada sub-seksyen ini, hanya data dan graf dari tiga sampel sahaja yang

dibincangkan iaitu bagi sampel yang direndam dalam air suling, larutan natrium

klorida dengan kepekatan 10% dan sampel yang direndam dalam larutan natrium

klorida dengan kepekatan 40%. Data dan graf dari sampel lainnya ditunjukkan

dalam Lampiran B.

i. Sampel direndam dalam air suling

Rajah 4.1 menunjukkan voltan keluaran yang dikesan pengesan karat serabut

optik bagi sampel kawalan iaitu sampel yang hanya direndam menggunakan air

suling dan tidak mengandungi garam natrium klorida di dalamnya. Graf voltan

keluaran ini tidak mengalami perubahan yang ketara.

Nilai voltan adalah antara 10394 mV dan 9603 mV. Nilai voltan naik turun

selama 45 hari ujian dilakukan. Begitu juga dengan data yang diperolehi oleh

pengesan karat elektrokimia. Graf voltannya tidak mengalami perubahan yang

ketara iaitu antara -89 mV dan -99 mV.

Ini menunjukkan bahawa tetulang dalam sampel konkrit tidak mengalami

pengaratan setelah sampel tersebut direndam dalam air suling selama 45 hari.

Tetulang kelihatan bersih dan tidak menunjukkan sebarang pengaratan pada

permukaannya (Ditunjukkan dalam Gambar 4.1).

81

Rajah 4.1 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Konkrit

Bertetulang Tunggal yang Direndam dalam Air Suling (Sampel Kawalan)

Masa Rendaman (Hari)

Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)

Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Kawalan (Direndam dalam Air Suling)

Pengesan Karat Serabut Optik

Pengesan Karat Elektrokimia

45

82

Gambar 4.1 Keadaan Tetulang Tunggal dalam Konkrit yang Direndam dalam Air

Suling (Sampel Kawalan) selama 45 Hari

ii. Sampel direndam dalam larutan natrium klorida berkepekatan 10%

Dari data-data yang diperolehi dan graf yang diplot dalam Rajah 4.2,

menunjukkan bahawa adanya penurunan nilai voltan yang ketara bermula hari ke-21.

Purata nilai voltan hingga hari yang ke-21 adalah 10337 mV. Di hari yang ke-21,

nilai voltan turun menjadi 10257 mV.

Penurunan nilai voltan ini berterusan sedikit demi sedikit hingga hari yang

ke-45. Nilai voltan pada hari ke-45 adalah 6110 mV. Data-data dari pengesan karat

elektrokimia juga menunjukkan demikian iaitu adanya penurunan perlahan nilai

voltan di hari ke-21 hingga hari ke-45. Nilai voltan hari ke-21 adalah -105 mV

sedangkan di hari ke-45 adalah -201 mV.

Ini menunjukkan bahawa pengaratan pada tetulang mulai terbentuk pada hari

ke-21. Pada peringkat awal, karat hanya terbentuk pada permukaan tetulang sahaja.

Kadar pengaratan ini semakin lama semakin meningkat. Ini disebabkan ion-ion

klorida yang masuk hingga ke permukaan tetulang semakin bertambah.

Karat yang terdapat pada permukaan tetulang tersebut mengganggu laluan

cahaya pada serabut optik yang dilekatkan pada tetulang. Sehingga nilai voltan

keluaran yang dikesan semakin lama semakin berkurang. Keadaan tetulang dalam

konkrit ditunjukkan dalam Gambar 4.2.

83


Bertetulang Tunggal yang Direndam dalam 10% Larutan NaCl


Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)

Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel yang Direndam dalam 10% Larutan NaCl



84

Gambar 4.2 Keadaan Tetulang Tunggal dalam Konkrit yang Direndam dalam 10%

Larutan NaCl selama 45 Hari

iii. Sampel direndam dalam larutan natrium klorida berkepekatan 40%

Nilai voltan yang dikesan oleh pengesan mengalami penurunan secara

perlahan mulai dari hari pertama hingga hari ke-20 sampel direndam. Selepas itu,

nilai voltan menurun secara mendadak dalam jangka masa 15 hari dengan perbezaan

voltan mencecah 6497 mV. Pada hari ke-36, nilai voltan lebih stabil (Ditunjukkan

dalam Rajah 4.3).

Nilai voltan yang dikesan pengesan karat elektrokimia juga menunjukkan

adanya penurunan nilai voltan mulai dari hari pertama hingga hari ke-36 konkrit

direndam dalam larutan natrium klorida.

Ini menunjukkan bahawa proses pengaratan pada sampel ini lebih cepat

berlaku berbanding dengan sampel-sampel lainnya. Pada hari ke-36, karat telah

sepenuhnya terbentuk pada tetulang sehingga mengganggu laluan cahaya. Kadar

pengaratan yang terbentuk pada tetulang dalam sampel konkrit ini adalah paling

tinggi dibandingkan dengan sampel-sampel lainnya. Ini dibuktikan dengan

banyaknya karat yang terbentuk pada tetulang tersebut (Ditunjukkan dalam Gambar

4.3).

85




Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)




45

86

Gambar 4.3 Keadaan Tetulang Tunggal dalam Konkrit yang Direndam dalam 40%


4.3. Pengesan Karat Serabut Optik bagi Sampel Bertetulang Selari

Lima sampel konkrit bertetulang selari disediakan bagi ujikaji ini. Sampel-

sampel ini juga terdiri dari sampel kawalan iaitu sampel yang hanya direndam dalam

air suling dan sampel yang masing-masing direndam dalam larutan natrium klorida

dengan kepekatan 10%, 20%, 30% dan 40%.

Bancuhan konkrit bagi setiap sampel ini juga dicampurkan 2% garam natrium

klorida kecuali bagi sampel kawalan untuk mempercepat proses pengaratan pada

tetulang dalam konkrit. Setiap sampel mempunyai lima tetulang yang disusun secara

selari. Nombor-nombor setiap tetulang ditunjukkan dalam Rajah 4.4.

Hanya sampel kawalan dan sampel yang direndam dalam larutan natrium

klorida berkepekatan 10% dan 40% sahaja yang dibincangkan dalam sub-seksyen ini.

Data-data bagi sampel yang direndam dalam larutan natrium dengan kepekatan 20%

dan 30% ditunjukkan dalam lampiran E dan F.

87

Rajah 4.4 Nombor-nombor Tetulang yang Disusun Selari dalam Konkrit

i. Sampel direndam dalam air suling

Berdasarkan data-data yang dicerap (Ditunjukkan dalam Lampiran C) dan

graf yang diplot (Ditunjukkan dalam Rajah 4.5) menunjukkan bahawa tetulang tidak

mengalami sebarang pengaratan.

Ini dapat dilihat daripada graf yang tidak menunjukkan sebarang perubahan

bagi kedua-dua pengesan. Nilai voltan keluaran yang diterima oleh pengesan tidak

mengalami perubahan yang ketara. Nilai voltan keluaran hampir sama pada hari ke-

45 berbanding hari pertama sampel tersebut direndam. Purata nilai voltan keluaran

yang dikesan pengesan karat serabut optik adalah 10093 mV. Sedangkan purata nilai

voltan keluaran yang dikesan pengesan karat elektrokimia adalah -95 mV.

Dari pengamatan terhadap tetulang dalam konkrit, menunjukkan bahawa

tetulang tidak mengalami pengaratan. Tetulang kelihatan bersih bagi sampel tersebut

(Ditunjukkan dalam Gambar 4.4).

88


Bertetulang Selari yang Direndam dalam Air Suling (Sampel Kawalan)


Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)



Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Kawalan (Direndam dalam Air Suling)

89

Gambar 4.4 Keadaan Tetulang Selari dalam Konkrit yang Direndam dalam Air

Suling (Sampel Kawalan) selama 45 Hari

ii. Sampel direndam dalam larutan natrium klorida berkepekatan 10%

Graf dalam Rajah 4.6 menunjukkan adanya perbezaan penurunan nilai voltan

antara tetulang pada titik 1 dan 5 dengan tetulang yang berada pada titik 2, 3, dan 4.

Penurunan nilai voltan adalah sama bagi semua tetulang iaitu dimulai dari hari yang

ke-23 konkrit direndam. Penurunan nilai voltan ini berlaku secara perlahan hingga

hari yang ke-40.

Setelah hari ke-40 hingga hari ke-45, nilai voltan mulai stabil. Tetapi kadar

penurunan nilai voltan bagi setiap tetulang berbeza. Bagi tetulang pada titik 1 dan 5,

nilai voltan yang terendah yang dikesan oleh pengesan karat serabut optik adalah

antara 2800 hingga 3000 mV. Penurunan ini mencapai hingga 70% dari nilai voltan

hari pertama konkrit direndam. Sedangkan bagi tetulang yang terletak pada titik 2, 3,

dan 4, nilai voltan yang terendah adalah antara 4900 hingga 5300 mV iaitu hanya

mengalami penurunan sebanyak 50% sahaja.

Bagi data yang dikesan oleh pengesan karat elektrokimia juga menunjukkan

bahawa adanya perbezaan ketara nilai voltan pada hari ke-45 konkrit direndam. Bagi

tetulang yang terletak pada titik 1 dan 5, nilai voltan di hari ke-45 adalah sekitar -200

mV. Sedangkan bagi tetulang yang berada pada titik 2, 3, dan 4, nilai voltannya

adalah sekitar -180 mV.

90


Bertetulang Selari yang Direndam dalam 10% Larutan NaCl

Ini menunjukkan bahawa, kedudukan tetulang dalam konkrit juga

mempengaruhi kadar pengaratan. Tetulang yang terletak di bahagian tepi konkrit

mempunyai risiko lebih besar untuk berkarat dibandingkan dengan tetulang yang

terletak di bahagian tengah konkrit.


Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)




91

Bagi sampel ini, pengaratan hanya berlaku sedikit pada permukaan tetulang.

Ini mungkin disebabkan bilangan ion-ion klorida yang menembusi sampel konkrit

sangat sedikit (Ditunjukkan dalam Gambar 4.5). Oleh kerana itu, nilai voltan

keluaran tidak mengalami penurunan yang banyak pada hari ke-45 berbanding pada

hari pertama sampel konkrit direndam. Seluruh data ditunjukkan dalam Lampiran D.

Gambar 4.5 Keadaan Tetulang Selari dalam Konkrit yang Direndam dalam 10%


iii. Sampel direndam dalam larutan natrium klorida berkepekatan 40%

Rajah 4.7 menunjukkan voltan keluaran serabut optik bagi sampel yang

direndam dalam larutan natrium klorida dengan kepekatan 40%. Berdasarkan graf

yang dihasilkan oleh data-data yang diperolehi dari kedua-dua jenis pengesan karat

ini, nilai voltan keluaran mulai mengalami penurunan di hari yang ke-5. Penurunan

ini berlaku secara perlahan hingga hari ke-36.

Ini menunjukkan bahawa, proses pengaratan berlaku sebaik sahaja sampel

konkrit direndam ke dalam larutan natrium klorida. Ini kerana kepekatan larutan

klorida tersebut tinggi sehingga banyak ion-ion klorida yang masuk menembusi

konkrit. Sampel ini merupakan sampel yang mengalami proses pengaratan paling

cepat dibandingkan dengan sampel lainnya.

Gambar 4.6 membuktikan bahawa di hari yang ke-45, karat banyak terbentuk

di permukaan tetulang dalam konkrit. Karat sepenuhnya menghalang laluan cahaya

sepanjang serabut optik. Seluruh data ditunjukkan dalam Lampiran G.

92




Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)




93

Gambar 4.6 Keadaan Tetulang Selari dalam Konkrit yang Direndam dalam 40%


4.4. Perbincangan

Secara keseluruhan dapat disimpulkan bahawa pengesan karat serabut optik

yang dibangunkan berjaya mengesan proses pengaratan tetulang bukan sahaja bagi

sampel bertetulang tunggal tetapi juga dalam sampel konkrit bertetulang selari.

Kadar pengaratan dapat diketahui dengan mengira banyaknya nilai voltan keluaran

yang dikesan oleh alat pengesan serabut optik.

Nilai voltan keluaran yang diperolehi adalah berkadar songsang dengan masa

rendaman dan pengaratan. Ertinya nilai voltan keluaran semakin menurun apabila

masa rendaman dan pengaratan tetulang dalam konkrit meningkat. Apabila nilai

voltan keluaran mengalami penurunan, ini menandakan berlakunya proses

pengaratan pada tetulang. Selama proses pengaratan ini, karat akan terbentuk di

permukaan tetulang. Karat yang terbentuk pada permukaan tetulang tersebut

menjadikan cahaya terbias dan tidak dapat dipantulkan balik ke serabut optik.

Sehingga cahaya yang melalui serabut optik akan berkurang (Ditunjukkan dalam

Rajah 4.8).

94

Rajah 4.8 Laluan Cahaya pada Serabut Optik Apabila Berlaku Pengaratan

[Siaw, 2003]

Bagi sampel yang direndam dalam air suling, nilai voltan yang diperolehi dari

kedua-dua pengesan tidak menunjukkan berlakunya sebarang pengaratan. Keadaan

ini berbeza dengan sampel yang direndam dalam larutan natrium klorida. Sampel

yang direndam dengan larutan natrium klorida menunjukkan adanya pengaratan yang

berlaku setelah beberapa hari sampel itu direndam.

Semua bentuk graf yang telah diplot bagi pengesan karat elektrokimia adalah

hampir sama dengan graf yang diperolehi daripada pengesan karat serabut optik.

Begitu juga dengan masa dimana nilai voltan mulai mengalami penurunan. Ini juga

dapat disimpulkan bahawa data yang dihasilkan oleh pengesan karat serabut optik

tidak mempunyai perbezaan dengan data yang diperolehi dari pengesan karat

elektrokimia bagi setiap sampel yang disediakan. Pemerhatian dengan mata kasar

iaitu dengan memecahkan sampel konkrit dan melihat pengaratan yang berlaku pada

tetulang membuktikan lagi bahawa pengesan karat serabut optik dapat memberikan

data-data yang tepat.

Hasil kajian yang diperolehi ini sama seperti yang didapati oleh Siaw [2003].

Dalam kajiannya, beliau mendapati bahawa sampel yang direndam dalam air suling

tidak mengalami sebarang pengaratan walaupun direndam selama 45 hari

Concrete environment Rust formation

Light source

Reinforcement

The intensity of rust or colour shift when rust formed will influence the transmitted light through the fiber.

The pit formation reduced the transmitted light through the fiber. Some of the light was lost when the fiber core interfaces with a small opening on the reinforcement surface.

Pitting corrosion

95

(Ditunjukkan dalam Gambar 4.7). Sedangkan bagi sampel lain, pengaratan berlaku

setelah sampel tersebut direndam dalam larutan natrium klorida selama 35 hari.

Gambar 4.7 Sampel Konkrit yang Direndam dalam Air Suling selama 45 Hari

[Siaw, 2003]

After 45 days of immersion on distilled water, no corrosion product was observed on the reinforcement.

BAB 5

PENGESAN pH SERABUT OPTIK

(Fibre Optic pH Sensor)

5.1 Pengenalan

Terdapat tiga jenis ujikaji yang dilakukan untuk menilai keberkesanan

pengesan pH serabut optik iaitu ujikaji terhadap filem kaca sol-gel bagi menentukan

perubahan pH melalui perubahan warna, ujikaji bagi menentukan perubahan pH

larutan dan ujikaji bagi menentukan perubahan pH air liang mortar dan konkrit.

Data-data yang diperolehi daripada ujikaji filem kaca bersalut silika sol-gel

merupakan perbandingan kepada data-data yang diperolehi daripada ujikaji bagi

menentukan perubahan pH larutan. Sedangkan data-data yang diperolehi daripada

ujikaji bagi menentukan perubahan pH larutan juga merupakan perbandingan bagi

data yang diperolehi daripada ujikaji bagi menentukan perubahan pH air liang mortar

dan konkrit. Dengan kata lain, data dari ketiga-tiga ujikaji ini saling berkaitan satu

sama lainnya. Keseluruhan data yang diperolehi dipaparkan dan dibincangkan lebih

lanjut dalam bab ini.

97

5.2 Keberkesanan Filem Kaca Sol-gel dalam Menentukan Perubahan pH

melalui Perubahan Warna

Berdasarkan pemerhatian dengan mata kasar (Visual Observation) terhadap

14 filem kaca yang bersalut silika sol-gel, didapati bahawa adanya perubahan warna

yang ketara antara filem-filem kaca tersebut yang direndam dengan larutan pH yang

berbeza. Pada larutan pH 1 warna filem kaca bersalut silika sol-gel adalah coklat,

warna ini kemudiannya berubah menjadi hijau, kelabu dan biru pada larutan pH 14.

Warna silika sol-gel akan menjadi semakin gelap apabila nilai pH larutan bertambah.

Perubahan warna filem kaca pada setiap larutan pH ditunjukkan dalam Rajah 5.1.

pH 1 pH 2 pH 3 pH 4 pH 5 pH 6 pH 7

pH 8 pH 9 pH 10 pH 11 pH 12 pH 13 pH 14

Rajah 5.1 Warna Filem Kaca Bersalut Silika Sol-gel bagi Setiap pH Larutan

Untuk beberapa filem kaca yang direndam dalam larutan pH, warnanya akan

kekal walaupun telah direndam pada larutan pH dalam jangka masa yang cukup

lama. Tetapi pada larutan pH 14, silika sol-gel akan larut dalam masa tiga hari

sahaja. Ini menunjukkan bahawa silika sol-gel yang dihasilkan bagi ujikaji ini tidak

begitu sesuai untuk larutan yang bersifat alkali kuat.

98

5.3 Keberkesanan Pengesan pH Serabut Optik untuk Menentukan

Perubahan pH Larutan

Ujian ini dilakukan mulai dari pH 1 hingga pH 14 dan sebaliknya.

Berdasarkan data-data yang diperolehi daripada ujikaji ini, didapati bahawa voltan

keluaran yang dikesan oleh alat pengesan mengalami penurunan sekiranya nilai pH

larutan bertambah. Apabila pH larutan semakin tinggi bermakna larutan semakin

bersifat alkali, maka warna silika sol-gel pada teras serabut optik menjadi lebih

gelap.

Warna silika sol-gel yang gelap menyebabkan cahaya tidak dipantulkan

kembali ke dalam teras serabut optik. Cahaya yang terbias keluar tersebut

menjadikan cahaya yang melalui serabut optik berkurangan. Sehingga voltan

keluaran yang dikesan oleh alat pengesan menjadi lebih kecil daripada voltan

masukan dari sumber cahaya.

Ini bermakna adanya kehilangan voltan cahaya yang melalui serabut optik.

Kehilangan voltan akan semakin besar sekiranya pH larutan semakin bertambah.

Hubungan antara pH larutan, voltan keluaran dan kehilangan voltan ditunjukkan

dalam Rajah 5.2 dan 5.3. Seluruh data yang diperolehi daripada ujikaji ini juga

ditunjukkan dalam Jadual 5.1. Pada Rajah 5.2 dan 5.3 terdapat sedikit perbezaan

antara dua graf yang diplot, ini kerana adanya ralat pada pH meter.

Keadaan yang sama juga ditemui oleh Siaw [2003] yang menjalankan kajian

terhadap pH larutan menggunakan pengesan pH serabut optik. Dalam kajiannya

didapati bahawa pH larutan yang rendah menyebabkan indeks penyerapan

(Absorption Index) filem silika sol-gel juga rendah. Indeks penyerapan yang rendah

menjadikan nilai voltan keluaran yang dikesan adalah tinggi.

99

Rajah 5.2 Graf Voltan Keluaran Melawan pH Larutan

Rajah 5.3 Graf Kehilangan Voltan Melawan pH Larutan

100

Jadual 5.1 : Voltan Keluaran dan Kehilangan Voltan bagi Setiap pH Larutan yang

Diukur Menggunakan Pengesan pH Serabut Optik

pH Voltan Keluaran (mV) Kehilangan Voltan (mV)

- 10291 0

0.89 10189 102

2.21 10167 124

3.06 10162 129

4.27 10160 131

5.27 10153 138

5.62 10151 140

6.72 10151 140

7.80 10150 141

8.78 10148 143

9.83 10147 144

10.84 10147 144

11.90 10146 145

12.84 10145 146

13.59 10145 146

12.86 10143 148

11.89 10146 145

10.92 10146 145

9.88 10148 143

8.77 10148 143

7.82 10148 143

7.05 10150 141

5.92 10151 140

5.25 10152 139

4.30 10157 134

3.10 10163 128

2.05 10166 125

1.11 10178 113

101

5.4 Keberkesanan Pengesan pH Serabut Optik untuk Menentukan

Perubahan pH dalam Mortar dan Konkrit

Terdapat 10 sampel yang disediakan bagi ujikaji ini. Sampel tersebut terdiri

daripada lima sampel konkrit dan lima sampel mortar. Masing-masing sampel

mortar dan konkrit direndam ke dalam air suling dan larutan asid yang berbeza.

Larutan asid tersebut terdiri daripada larutan asid asetik, asid suksinik, asid sulfurik

dan asid nitrik. Semua sampel direndam selama 30 hari. Data-data yang diperolehi

ditunjukkan dalam Lampiran H. Graf yang diplot bagi setiap sampel ditunjukkan

dalam Rajah 5.4 hingga Rajah 5.8.

Bagi sampel yang direndam dalam air suling, graf yang dihasilkan mengalami

kenaikan dan penurunan yang tidak menentu. Nilai voltan keluaran yang dikesan

adalah antara 2600 mV hingga 10164 mV. Kenaikan dan penurunan nilai voltan

keluaran adalah tidak sama antara sampel mortar dan sampel konkrit.

Begitu juga dengan graf yang dihasilkan bagi sampel yang direndam masing-

masing ke dalam larutan asid asetik, suksinik, sulfurik dan asid nitrik. Graf tersebut

juga mengalami kenaikan dan penurunan yang tidak menentu. Seharusnya graf

mengalami kenaikan mengikut masa rendaman sampel iaitu semakin lama sampel

direndam maka nilai voltan keluaran yang dikesan semakin meningkat. Ini kerana

larutan asid telah mengubah pH air liang konkrit dari bersifat alkali menjadi bersifat

asid dalam beberapa hari. Nilai voltan keluaran semakin tinggi apabila nilai pH

rendah (Sesuai dengan graf yang dihasilkan bagi mengesan perubahan pH larutan)

Secara keseluruhannya dapat disimpulkan bahawa pengesan pH serabut optik

ini kurang berjaya dalam mengesan perubahan pH dalam sampel mortar dan konkrit.

Perubahan nilai voltan keluaran yang dikesan tidak menunjukkan perubahan pH pada

sampel. Ini menunjukkan bahawa silika sol-gel yang disediakan tidak peka terhadap

perubahan pH air liang konkrit.

Keadaan ini mungkin berlaku akibat adanya keretakan pada lapisan silika sol-

gel di permukaan serabut optik. Hal ini juga ditemui oleh Lee et al. [2001] yang

telah menjalankan penyelidikan terhadap filem silika sol-gel yang digunakan pada

102

pengesan pH serabut optik. Dalam penyelidikannya didapati bahawa, keretakan pada

lapisan silika sol-gel adalah disebabkan tipisnya lapisan yang disalut di permukaan

serabut optik. Semakin tipis lapisan silika sol-gel pada permukaan serabut optik

maka semakin besar kemungkinan berlakunya keretakan pada lapisan tersebut.

Retaknya lapisan silika sol-gel pada permukaan serabut optik menjadikan lapisan

tersebut mudah tanggal semasa kerja-kerja konkrit dijalankan.

Selain itu, gagalnya kajian ini adalah akibat filem silika sol-gel yang larut

dalam keadaan pH yang tinggi. Konkrit yang bersifat alkali menyebabkan kepekaan

silika sol-gel menurun. Keadaan yang sama juga ditemui dalam kajian Lee et al.

[2001] dan Butler et al. [1998]. Lapisan silika sol-gel di permukaan serabut optik

larut semasa proses penghidratan simen dalam konkrit dan semasa proses

pengawetan konkrit. Pada masa itu, konkrit masih dalam keadaan basah dan silika

sol-gel mengalami serangan alkali.

Untuk mengatasi masalah yang dihadapi, dalam kajian ini pembetulan telah

dilakukan dengan menyalut permukaan serabut optik dengan dua lapisan filem silika

sol-gel dan menambahkan campuran silika tersebut dengan PEG. Tetapi keputusan

yang diperolehi kurang memuaskan. Filem silika sol-gel tetap larut dalam keadaan

pH yang tinggi.

103

Rajah 5.4 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel yang

Direndam dalam Air Suling


Direndam dalam 5% Larutan Asid Asetik

104


Direndam dalam 5% Larutan Asid Suksinik


Direndam dalam 1% Larutan Asid Sulfurik

105


Direndam dalam 1% Larutan Asid Nitrik

BAB 6

KESIMPULAN DAN CADANGAN

6.1 Kesimpulan

Dari beberapa ujikaji yang dilakukan, didapati bahawa pengesan serabut

optik berkebolehan digunakan sebagai pengesan. Secara keseluruhan, kajian ini

berjaya dilakukan kerana pengesan serabut optik ini dapat mengesan pengaratan

tetulang pada konkrit dan dapat mengesan perubahan terhadap nilai pH pada larutan.

Tetapi pengesan ini belum dapat mengesan perubahan nilai pH pada mortar dan

konkrit yang direndam dalam larutan asid seperti larutan asetik, suksinik, sulfurik

dan nitrik.

6.1.1 Pengesan Karat Serabut Optik

1. Pengesan karat serabut optik berjaya mengesan pengaratan yang

berlaku pada tetulang dalam sampel konkrit bertetulang tunggal

mahupun konkrit bertetulang selari melalui perubahan nilai voltan

keluaran yang dikesan di hujung serabut optik. Keadaan ini

dibuktikan dengan melihat keadaan tetulang dalam konkrit setelah

konkrit tersebut dipecahkan. Selain itu, graf yang dihasilkan oleh

pengesan serabut optik sama lakunya seperti graf yang dihasilkan oleh

pengesan karat elektrokimia.

107

2. Nilai voltan keluaran yang dikesan pengesan elektrokimia dapat

dijadikan perbandingan bagi nilai voltan keluaran yang dikesan oleh

pengesan karat serabut optik.

6.1.2 Pengesan pH Serabut Optik

1. Filem kaca bersalut silika sol-gel berjaya mengesan nilai pH larutan

berdasarkan perubahan warnanya. Warna filem kaca tersebut adalah

coklat pada pH 1 berubah menjadi hijau, kelabu dan kemudian biru

pada larutan pH 14.

2. Pengesan pH serabut optik berkemampuan untuk mengesan

perubahan nilai pH pada larutan. Perubahan nilai pH diketahui

berdasarkan nilai voltan keluaran yang dikesan. Nilai voltan keluaran

semakin menurun sekiranya nilai pH larutan bertambah. Begitu juga

sebaliknya.

3. Pengesan pH serabut optik kurang berjaya mengesan perubahan nilai

pH air liang mortar dan konkrit.

6.2 Cadangan

Kajian tentang pengesan serabut optik merupakan sesuatu yang baru di

Malaysia. Oleh itu, masih banyak lagi kajian-kajian lanjut yang mesti dilakukan

untuk menjadikan pengesan serabut optik ini benar-benar sempurna untuk digunakan

bagi industri pembinaan. Beberapa cadangan yang dikemukakan untuk memperbaiki

kajian tentang pengesan serabut optik pada masa akan datang adalah sebagai berikut:

1. Sambungan antara hujung serabut optik dengan sumber cahaya dan

alat pengesan menggunakan plag (Plug) dan soket (Sockets).

108

Tujuannya adalah agar sambungan tersebut tegar sehingga tidak

mengganggu aliran cahaya apabila serabut optik bergerak.

2. Menggunakan sistem pengesan serabut optik berkomputer iaitu sistem

yang dapat mencatat nilai voltan yang dikeluarkan oleh pengesan

terus ke dalam komputer dari masa ke semasa sehingga data-data

yang diperolehi lebih tepat.

3. Menambahkan bahan-bahan seperti zirkonium (Zr) propoxide ke

dalam campuran silika sol-gel seperti yang dilakukan oleh Blue and

Stewart [1997]. Zirkonium propoxide dipercayai dapat menjadikan

serabut optik mempunyai indeks bias yang tinggi. Graf indeks biasan

melawan peratus zirkonium ditunjukkan dalam Rajah 6.1.

4. Menggunakan cara pengadukan ultrasonik (Ultrasonic Agitation)

dalam mencampur bahan-bahan silika sol-gel bagi memastikan ianya

benar-benar tercampur secara sempurna.

5. Menggunakan cara salutan berputar (Spin Coating) dengan kelajuan

tertentu untuk mendapatkan lapisan silika sol-gel yang sekata bagi

semua permukaan serabut optik.

6. Perubahan warna filem kaca bersalut silika sol-gel tidak hanya dilihat

menggunakan mata kasar (Visual Observation) sahaja tetapi dengan

melakukan Ujian Ultraungu (Ultraviolet Test) seperti yang telah

dilakukan oleh Siaw [2003]. Ujian ini bertujuan untuk menentukan

indeks penyerapan (Absorption Index) cahaya bagi masing-masing

warna pada filem kaca yang direndam dalam larutan asid

(Ditunjukkan dalam Rajah 6.2).

109

Rajah 6.1 Graf Indeks Biasan Melawan Peratus Zirkonium [Blue and Stewart,

1997]

Rajah 6.2 Ujian Ultraungu bagi Menentukan Indeks Penyerapan Cahaya

RUJUKAN

Ahmad, Shamsad (2003). Reinforcement Corrosion in Concrete Structures, its

Monitoring and Service Life Prediction – a Review. Cement and Concrete

Composite. 25:459-471.

ASTM (1966). Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete –

Making Materials. American Society for Test and Materials.

Bayliss, D. A. and Chandler, K. A. (1993). Steelwork Corrosion Control. Elsevier

Applied Science. London.

Berkeley, K. G. C. and Pathmanaban, S. (1990). Cathodic Protection of

Reinforcement Steel in Concrete. 2nd Edition. London: Butterworth & Co. Ltd.

Blue, B. and Stewart, G. (1997). Optical pH Sensor for the Alkaline Region.

Electronics Letters. 33 (6):526-528.

Boisdé, Gilbert and Harmer, Alan (1996). Chemical and Biochemical Sensing with

Optical Fibres and Waveguides. Norwood: Artech House, Inc.

Broomfield, John P. (1997). Corrosion of Steel in Concrete: Understanding,

Investigation and Repair. London: E & FN SPON.

Buckley, A. M. and Greenblatt, M. (1994). The Sol-Gel Preparation of Silica Gel.

Journal of Chemical Education. 71 (7):599-602.

111

Butler, T. M., MacCraith, B. D. and Murphy, J. A. (1998). Leaching in Sol-gel

Derived Silica Film for Optical pH Sensing. Journal Non-crystals Solids.

224:249-254.

Cabrera, J. G. (1996). Deterioration of Concrete Due to Reinforcement Steel

Corrosion. Cement and Concrete Composite. 18:47-59

Casas, Joan R. and Cruz, Paulo J. S. (2003). Fibre Optic Sensors for Bridge

Monitoring. Journal of Materials in Civil Engineering. 8 (6):362-373.

Chang, Peter C. and Liu, S. Chi (2003). Recent Research in Non Destructive

Evaluation of Civil Infrastructures. Journal of Material in Engineering. 15(3):

298-304.

Currie, R. J. (1981). The Implication of Reinforcement Corrosion for Safety and

Serviceability of Structures. In: Crane, Alan P. Corrosion of Reinforcement in

Concrete Construction. London: Ellis Horwood Limited. 11-17.

Emmons, Peter H. (1993). Concrete Repair and Maintenance Illustrated. New

York: R. S. Means Company Inc.

Hampshire, T. A. and Adeli, H. (2000). Monitoring the Behavior of Steel Structures

using Distributed Optical Fibre Sensors. Journal of Constructional Steel

Research. 53:267-281.

Huston, Dryver R. and Fuhr, Peter L. (1995). Fibre Optic Smart Civil Structures. In:

Udd, Eric. Fibre Optic Smart Structures. London: John Wiley & Sons, Inc. 647-

665.

Idrissi, H. and Limam, A. (2003). Study and Characterization by Acoustic Emission

and Electrochemical Measurements of Concrete Deterioration Caused by

Reinforcement Steel Corrosion. NDT & E International. 36:563-569.

112

Ingersoll, Christine M. and Bright, Frank V. (1997). Using Sol-gel Based Platforms

for Chemical Sensors. CHEMTECH. 27:26-31.

Jerga, Ján (2004). Physico-mechanical Properties of Carbonated Concrete.

Construction and Building Materials. 18:645-652.

Klein, L. C. (1985). Sol-Gel Processing of Silicates. Annual Review of Material

Science. 15:227-248.

Kostogloudis, G. C., Kalogridis, D., Ftikos, C., Malami, C., Georgali, B., and

Kaloidas, V. (1998). Comparative Investigation of Corrosion Resistance of Steel

Reinforcement in Alinite and Portland Cement Mortars. Cement and Concrete

Research. 28(7)3:995-1010.

Lee, S. T., Jose Gin, Nampoori, V. P. N., Vallabhan, C. P. G., Unnikrishnan, N. V.,

and Radhakrishnan, P. (2001). A Sensitive Fibre Optic pH Sensor using Multiple

Sol-gel Coatings. Journal of Optic A: Pure and Applied Optics. 3:355-359.

Leung, C. K. Y. (2001). Fibre Optic Sensor in Concrete: the Future? NTD & E

International. 34: 85-94.

MacGinley, T. J. (1990). Reinforced Concrete: Design Theory and Examples.

London: E & FN SPON.

McCormac, Jack C. (1986). Design of Reinforced Concrete. 2nd ed. New York:

Harper & Row Publisher.

Measures, Raymond M. (2001). Structural Monitoring with Fibre Optic Technology.

London: Academic Press.

Neville, A. M. (1996). Properties of Concrete. Fourth and Final Edition. London:

Addison Wesley Longman Limited.

113

Piccaluga, G., Corrias, A., Ennas, G. and Musinu, A. (2000). Sol-Gel Preparation

and Characterization of Metal-Silica and Metal Oxide-Silica Nanocomposites.

Switzerland: Trans Tech Publications Ltd.

Poupard, O., Aït-Mokhtar, Abdelkarim and Dumargue, Paul (2003). Corrosion by

Chlorides in Reinforced Concrete: Determination of Chloride Concentration

Threshold by Impedance Spectroscopy. Cement and Concrete Research.

34:991-1000.

Pullar-Strecker, Peter (1987). Corrosion Damaged Concrete, Assessment and

Repair. London: Construction Industry Research and Information Association.

Richardson, Mark G. (2002). Fundamentals of Durable Reinforced Concrete.

London: The Spon Press.

Rosly Abdul Rahman (1990). Serabut Optik – Pelbagai Kegunaan Semasa dan

Perkembangan Masa Hadapan. Buletin Fizik. 3(1):1-5.

Rosly Abdul Rahman (1998). Serabut Optik: Keistimewaan dan Kegunaannya.

Kursus Teknologi Gentian Optik. Universiti Teknologi Malaysia.

Roy, S. K., Poh, K. B., and Northwood, D.O. (1998). Durability of Concrete-

accelerated Carbonation and Weathering Studies. Building and Environmental.

34:597-606.

Sarja, A. and Vesikari, E. (1996). Durability Design of Concrete Structure. London:

E & FN SPON.

Schweitzer, Phillips A. (1985). Corrosion and Corrosion Protection Handbook.

New York: Marcel Dekker Inc.

Siaw, Wai San (2003). Monitoring and Detection of Durability Related Properties

of Reinforced Concrete using Fibre Optic Sensor. Universiti Teknologi

Malaysia. Master Tesis.

114

Ukrainčik, V. and Bjegović, D. (1992). Concrete Structure and Protection of Steel

Reinforcement. In: Holm, Jens and Geiker, Mette. Durability of Concrete.

Detrioit: American Concrete Institute, 21-32.

PENERBITAN

Erica Dina, Mohammad Ismail and Rosly Abdul Rahman (2004). Corrosion Studies

in Reinforced Concrete using Optical Fibre Sensor. Proceedings of The 2nd

Annual Fundamental Science Seminar 2004 (AFSS 2004). June 14-15. Johore,

Malaysia: Ibnu Sina Institute for Fundamental Science Studies, 25-32.

Mohammad Ismail, Erica Dina and Rosly Abdul Rahman (2004). Detection of

Corrosion Process Reinforced Concrete. Prosiding Seminar Penyelidikan

Kejuruteraan Awam. September 1-2. Johore, Malaysia: Universiti Teknologi

Malaysia, 387-394.

Mohammad Ismail, Erica Dina, Rosly Abdul Rahman and Sabirin Ikhsan (2005).

Observation of Corrosion Process of Reinforcing Steel. Jurnal Kejuruteraan

Awam. 17 (1):13-22.

LAMPIRAN A

PERCUBAAN LARUTAN SILIKA SOL-GEL

117

Jadual A.1 : Beberapa Percubaan untuk Menghasilkan Larutan Silika Sol-gel Terbaik

118

LAMPIRAN B

PENGESAN KARAT SERABUT OPTIK BAGI SAMPEL BERTETULANG

TUNGGAL

119

Jadual B.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Tunggal yang

Direndam dalam Larutan Natrium Klorida dengan Kepekatan Berbeza Selama 45

Hari (Pengesan Karat Serabut Optik)

Voltan Keluaran (mV) Berdasarkan Kepekatan Larutan Natrium Klorida Masa Rendaman

(Hari) 0% (Sampel Kawalan) 10% 20% 30% 40%

0 10394 10394 10394 10394 10394 1 10392 10390 10390 10389 10388 2 10386 10386 10380 10377 10372 3 10380 10350 10343 10327 10311 4 10386 10340 10328 10317 10303 5 10386 10337 10320 10310 10297 6 10284 10282 10281 10278 9825 7 10268 10290 10288 10284 10274 8 10277 10293 10291 10288 10274 9 10275 10376 10354 10347 10323 10 10278 10385 10373 10367 10355 11 10274 10390 10385 10371 10294 12 10174 10389 10387 10387 10203 13 10163 10377 10353 10383 10113 14 10015 10354 10290 10293 9907 15 9889 10339 10271 10277 9853 16 9763 10310 10253 10215 9804 17 9603 10294 10231 9888 9787 18 9809 10254 10111 9654 9755 19 10089 10243 10111 9332 9679 20 9907 10297 10253 9016 9606 21 10025 10257 10106 8543 9809 22 10103 10210 9876 8110 9105 23 10107 10103 9655 7956 8757 24 10069 10004 9773 7774 7703 25 9875 9828 9553 7333 7431 26 9997 9705 8954 6950 6854 27 9805 9606 8553 6554 6004 28 9709 9478 8321 6109 5873 29 9817 9403 8017 5883 4705 30 9869 9259 7514 5673 4326 31 9973 9149 7105 5105 3996 32 10015 8757 6905 4805 3695 33 10117 8212 6610 4105 3613 34 10201 8107 6321 3996 3435 35 10187 8005 6210 3996 3312 36 10143 7817 6117 3865 3417 37 10069 7525 6003 3667 3499

120

38 10185 7115 6117 3773 3217 39 10154 7012 6109 3695 3327 40 10173 6758 6105 3764 3438 41 10169 6400 6096 3763 3438 42 10175 6312 6074 3732 3325 43 10203 6245 6074 3715 3375 44 10211 6179 6089 3705 3401 45 10015 6110 6077 3695 3386

121

Jadual B.2 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Tunggal yang

Direndam dalam Larutan Natrium Klorida dengan Kepekatan Berbeza Selama 45

Hari (Pengesan Karat Elektrokimia)

Voltan Keluaran (mV) Berdasarkan Kepekatan Larutan Natrium Klorida Masa Rendaman

(Hari) 0% (Sampel Kawalan) 10% 20% 30% 40%

0 -94 -98 -90 -91 -93 1 -94 -95 -89 -90 -92 2 -96 -97 -86 -93 -98 3 -95 -96 -85 -94 -91 4 -95 -95 -85 -95 -94 5 -99 -98 -91 -97 -98 6 -94 -100 -90 -95 -101 7 -93 -94 -93 -95 -97 8 -97 -97 -90 -98 -108 9 -96 -96 -87 -99 -116 10 -95 -97 -86 -102 -119 11 -97 -97 -92 -106 -121 12 -99 -96 -92 -101 -141 13 -97 -105 -94 -103 -159 14 -90 -99 -91 -108 -166 15 -96 -104 -94 -120 -174 16 -91 -101 -93 -124 -181 17 -96 -108 -94 -138 -190 18 -96 -97 -96 -157 -192 19 -91 -101 -97 -165 -193 20 -92 -101 -95 -160 -201 21 -90 -105 -97 -169 -213 22 -94 -104 -100 -178 -225 23 -95 -112 -105 -181 -234 24 -96 -109 -107 -186 -248 25 -97 -114 -118 -194 -255 26 -94 -118 -114 -197 -264 27 -96 -124 -118 -199 -268 28 -95 -124 -128 -208 -264 29 -98 -138 -134 -211 -260 30 -97 -140 -134 -209 -267 31 -94 -141 -146 -215 -274 32 -91 -156 -154 -219 -289 33 -95 -170 -153 -239 -291 34 -94 -174 -167 -240 -298 35 -95 -180 -152 -238 -302 36 -89 -186 -168 -242 -311 37 -95 -191 -157 -243 -308

122

38 -95 -197 -166 -252 -300 39 -93 -196 -169 -242 -301 40 -90 -197 -181 -241 -309 41 -95 -208 -194 -250 -313 42 -97 -206 -196 -254 -313 43 -97 -204 -199 -250 -305 44 -97 -209 -208 -251 -308 45 -98 -201 -205 -252 -304

123

Rajah B.1 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Konkrit


Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)





124

Rajah B.2 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Konkrit



Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)




125

Gambar B.1 Keadaan Tetulang Tunggal dalam Konkrit yang Direndam dalam 20%


Gambar B.2 Keadaan Tetulang Tunggal dalam Konkrit yang Direndam dalam 30%


126

LAMPIRAN C

KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG DIRENDAM DALAM AIR

SULING SELAMA 45 HARI

127

Jadual C.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam

dalam Air Suling Selama 45 Hari (Pengesan Karat Serabut Optik)

Masa Rendaman (Hari) Voltan Keluaran (mV) bagi Setiap Tetulang

1 2 3 4 5 0 10492 10554 10364 10138 10394 1 10010 10564 10241 10015 9853 2 9639 10551 10124 10497 10125 3 10220 10001 10258 10224 9867 4 10450 10421 10554 10168 10504 5 10649 10574 9875 10318 10225 6 10668 9776 10284 9515 10483 7 10568 9784 10258 10246 9708 8 10303 9975 9645 10365 9962 9 10300 10427 9512 10861 9758 10 10621 10521 9951 10168 10667 11 10430 10250 9845 10230 9542 12 10264 9564 10455 10001 9934 13 10912 9887 10548 9761 10552 14 9855 9468 9428 10556 9279 15 9567 10163 9843 10101 9854 16 10448 9554 10548 10210 9335 17 9559 9645 10423 10235 9594 18 9956 10642 9489 9524 9778 19 10008 10556 10485 9624 9867 20 10404 10066 10449 9612 10378 21 10343 10155 10528 10034 9225 22 10412 10458 10428 10018 9423 23 10043 10144 9428 9671 10425 24 9669 10428 10325 9535 9531 25 10062 9911 10458 10280 9897 26 9658 9946 10211 10661 10324 27 10215 9831 10158 10142 10325 28 9744 10541 10444 10112 9563 29 9658 10564 10137 10013 10167 30 9826 10548 10675 10146 10425 31 9971 10021 10219 10354 10068 32 10058 9625 9894 10694 10635 33 10095 9487 9527 10215 10710 34 9784 9441 10545 10335 9200 35 10453 9751 10487 10216 9511 36 9449 10356 10128 10135 10493 37 10659 10128 9847 9723 10283 38 9772 10014 9158 9505 10448 39 9666 9497 9798 9684 9578

128

40 10204 9845 9457 10461 9985 41 10364 10481 10155 10681 10584 42 9454 10611 10364 10158 9478 43 10468 10543 10258 10234 9456 44 9867 10246 10348 10346 9973 45 9633 10125 10348 10122 9778

129

Jadual C.2 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam

dalam Air Suling Selama 45 Hari (Pengesan Karat Elektrokimia)


1 2 3 4 5 0 -93 -98 -95 -91 -94 1 -95 -98 -97 -94 -96 2 -95 -96 -97 -95 -92 3 -97 -95 -95 -96 -91 4 -94 -95 -96 -96 -91 5 -95 -94 -93 -95 -94 6 -95 -97 -91 -97 -93 7 -94 -95 -94 -94 -95 8 -95 -92 -92 -95 -96 9 -97 -92 -92 -94 -94 10 -95 -94 -94 -97 -95 11 -95 -93 -97 -97 -97 12 -93 -93 -97 -98 -99 13 -91 -96 -94 -96 -98 14 -97 -97 -95 -94 -98 15 -98 -98 -95 -94 -93 16 -96 -96 -96 -95 -94 17 -95 -97 -95 -91 -93 18 -96 -95 -94 -92 -94 19 -96 -96 -92 -94 -94 20 -94 -96 -95 -94 -95 21 -95 -97 -96 -91 -95 22 -96 -92 -98 -95 -95 23 -97 -92 -95 -96 -94 24 -97 -91 -94 -97 -96 25 -98 -93 -97 -94 -95 26 -96 -94 -97 -97 -96 27 -96 -95 -96 -93 -96 28 -91 -95 -95 -91 -98 29 -92 -97 -96 -93 -94 30 -92 -97 -95 -96 -95 31 -94 -96 -97 -94 -95 32 -95 -95 -94 -94 -96 33 -94 -93 -91 -97 -97 34 -94 -94 -95 -95 -98 35 -96 -95 -98 -95 -96 36 -95 -94 -98 -96 -96 37 -95 -93 -94 -94 -98 38 -96 -93 -95 -92 -93 39 -94 -96 -96 -97 -95

130

40 -93 -95 -94 -98 -95 41 -97 -96 -96 -97 -91 42 -96 -97 -95 -94 -94 43 -95 -96 -95 -93 -93 44 -97 -93 -91 -97 -94 45 -98 -92 -94 -95 -92

131

LAMPIRAN D

KONKRIT BERTETULANG SELARI YANG DIRENDAM DALAM

LARUTAN NATRIUM KLORIDA DENGAN KEPEKATAN 10% SELAMA

45 HARI

132

Jadual D.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam

dalam Larutan Natrium Klorida dengan Kepekatan 10% Selama 45 Hari (Pengesan

Karat Serabut Optik)


1 2 3 4 5 0 10492 10554 10364 10138 10394 1 10018 10157 10379 10244 10388 2 9940 10315 10258 10018 10294 3 10015 10187 10221 10245 10255 4 9987 10145 10315 10238 10234 5 9981 10161 10294 10260 10239 6 9897 10189 10059 10254 10228 7 9992 10174 10013 10288 10105 8 10011 10182 10008 10114 9887 9 9968 10122 9946 10357 9956 10 9958 10084 9870 10346 9984 11 9954 10017 9891 10351 10100 12 9897 10216 9982 10485 9979 13 9818 10224 9915 10344 10225 14 9784 10231 9908 10320 10238 15 9840 10115 9875 10209 10045 16 9814 10111 9812 10357 10012 17 9797 10020 9868 10187 9943 18 9793 9987 9864 10212 9956 19 9775 10034 9817 10201 9981 20 9784 9918 9869 9964 9877 21 9779 9926 9965 9855 9841 22 9743 9784 9981 9978 9835 23 9387 9722 9974 9987 9542 24 9351 9768 9968 9875 9342 25 9155 9625 9923 9856 9134 26 8881 9447 9892 9466 9114 27 8531 9538 9672 9315 8764 28 8452 9174 9581 9311 7891 29 8014 8851 9618 9287 7150 30 7232 8580 9158 9151 6475 31 6466 8469 9011 9002 5651 32 5416 8355 8482 8220 5413 33 4681 7921 7925 7784 5220 34 3974 6677 7962 7453 4896 35 3712 6543 6427 7188 4431 36 3558 6249 6115 7013 4587 37 3481 6175 5619 6489 4240 38 3244 5618 5543 6318 3851

133

39 3230 5254 5488 5882 3384 40 3248 5230 5364 5259 3247 41 3015 5169 5379 5123 2983 42 2994 5137 5361 5012 2998 43 2967 5174 5384 5029 2969 44 2945 5144 5356 4985 2974 45 2870 5128 5241 4994 2982

134

Jadual D.2 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam


Karat Elektrokimia)


1 2 3 4 5 0 -94 -89 -75 -84 -89 1 -94 -88 -77 -85 -88 2 -95 -88 -77 -87 -86 3 -94 -87 -79 -86 -88 4 -95 -85 -81 -88 -87 5 -96 -86 -80 -89 -89 6 -96 -86 -80 -90 -87 7 -97 -87 -81 -89 -87 8 -95 -88 -83 -89 -89 9 -96 -89 -81 -88 -90 10 -97 -88 -81 -90 -91 11 -99 -89 -82 -90 -90 12 -101 -87 -83 -89 -91 13 -101 -90 -84 -91 -91 14 -102 -89 -85 -92 -92 15 -103 -89 -84 -91 -94 16 -102 -90 -83 -90 -93 17 -102 -91 -84 -90 -94 18 -104 -93 -88 -92 -96 19 -106 -95 -89 -93 -97 20 -107 -96 -91 -94 -99 21 -109 -98 -94 -94 -99 22 -110 -98 -95 -95 -100 23 -111 -99 -95 -97 -105 24 -117 -100 -98 -100 -107 25 -119 -103 -99 -104 -111 26 -118 -104 -102 -110 -114 27 -121 -108 -108 -116 -118 28 -125 -111 -110 -121 -120 29 -129 -113 -115 -125 -126 30 -135 -117 -119 -128 -127 31 -140 -123 -121 -132 -132 32 -147 -129 -126 -139 -138 33 -151 -134 -134 -143 -144 34 -153 -139 -135 -149 -149 35 -157 -142 -140 -155 -152 36 -165 -148 -145 -159 -153 37 -167 -151 -160 -161 -157 38 -172 -155 -165 -164 -166

135

39 -180 -160 -169 -169 -169 40 -186 -168 -170 -174 -174 41 -194 -172 -173 -177 -181 42 -208 -175 -173 -180 -192 43 -219 -179 -175 -185 -199 44 -229 -183 -177 -186 -212 45 -232 -185 -180 -189 -224

136

LAMPIRAN E



45 HARI

137

Jadual E.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam




1 2 3 4 5 0 10492 10554 10364 10138 10394 1 10115 10602 10255 9975 10389 2 10140 10599 10284 9812 10389 3 10136 10593 10116 9800 10245 4 10155 9854 10025 9878 10313 5 9968 9912 10168 9864 10282 6 9916 9928 10174 9863 10333 7 9858 10058 10281 9825 10146 8 9820 10124 10146 9840 10131 9 10226 10116 10133 9844 10135 10 10321 9950 10041 9838 10144 11 10005 9987 9854 9812 10142 12 10114 9965 9925 9925 9897 13 9984 9780 9922 9916 9918 14 9972 9774 9884 9900 9887 15 9875 9655 9862 9878 9846 16 9793 9631 9863 9871 9816 17 9618 9624 9688 9654 9856 18 9625 9615 9520 9620 9811 19 9603 9442 9340 9438 9851 20 9558 9405 9248 9431 9825 21 9337 9218 9248 9427 9423 22 9531 9101 9058 9431 9200 23 9134 8842 9140 9115 8654 24 9133 8654 8875 9033 8288 25 9016 8551 8215 8958 8279 26 8751 8158 8467 8346 8120 27 8523 7689 8284 7855 8122 28 8015 7441 8218 7311 8008 29 7644 7485 8125 7298 7580 30 7512 7051 7254 6844 7477 31 7359 6668 7008 6512 5961 32 6777 6118 6584 6504 5188 33 6251 5334 6581 6339 5128 34 4815 5222 5814 5713 5004 35 4662 4617 5622 5494 4818 36 4009 4582 5629 5238 2892 37 3381 4515 5548 4818 2897 38 3268 4312 5487 4648 2320

138

39 3230 4317 5024 4478 2458 40 3005 4289 4967 4467 2197 41 2453 4281 4980 4461 2184 42 2454 4240 4982 4398 2132 43 2350 4257 4918 4387 2128 44 2387 4240 4658 4220 2104 45 2431 4248 4860 4371 2118

139

Jadual E.2 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam


Karat Elektrokimia)


1 2 3 4 5 0 -96 -91 -94 -98 -90 1 -94 -91 -98 -97 -88 2 -96 -94 -97 -96 -89 3 -95 -91 -95 -97 -92 4 -96 -93 -98 -97 -93 5 -97 -92 -91 -98 -93 6 -99 -92 -90 -95 -90 7 -93 -94 -96 -95 -92 8 -98 -95 -97 -94 -93 9 -96 -97 -101 -90 -95 10 -95 -97 -99 -94 -99 11 -97 -98 -101 -99 -99 12 -98 -99 -103 -101 -96 13 -101 -101 -98 -101 -97 14 -105 -96 -100 -113 -102 15 -104 -98 -103 -114 -108 16 -112 -102 -108 -118 -119 17 -108 -105 -115 -120 -118 18 -113 -103 -118 -121 -119 19 -117 -110 -119 -125 -124 20 -124 -118 -120 -129 -128 21 -124 -111 -124 -134 -134 22 -138 -112 -129 -133 -149 23 -140 -124 -131 -140 -155 24 -141 -114 -134 -142 -162 25 -156 -115 -139 -149 -162 26 -170 -119 -142 -151 -184 27 -174 -124 -148 -153 -189 28 -180 -129 -151 -157 -194 29 -186 -131 -156 -160 -210 30 -191 -134 -160 -178 -212 31 -208 -137 -158 -169 -214 32 -206 -140 -162 -171 -228 33 -217 -149 -173 -180 -238 34 -220 -154 -175 -180 -231 35 -251 -167 -179 -192 -244 36 -262 -171 -179 -197 -259 37 -260 -168 -184 -204 -287 38 -274 -164 -192 -211 -290

140

39 -288 -187 -201 -215 -299 40 -309 -187 -212 -216 -315 41 -339 -201 -214 -218 -328 42 -345 -207 -217 -215 -333 43 -348 -210 -217 -217 -347 44 -341 -214 -219 -210 -351 45 -355 -215 -202 -210 -353

141

Rajah E.1 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Konkrit



Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)




142

Gambar E.1 Keadaan Tetulang Selari dalam Konkrit yang Direndam dalam 20%


143

LAMPIRAN F



45 HARI

144

Jadual F.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam




1 2 3 4 5 0 10492 10554 10364 10138 10394 1 10518 10549 10331 10210 10421 2 10428 10551 10282 10255 10548 3 10349 10642 10340 10207 10315 4 10384 10520 10346 10316 10154 5 10311 10419 10311 10224 10345 6 10316 10421 10158 10264 10211 7 10451 10425 10064 10261 10641 8 10446 10113 10012 10121 10054 9 10349 10040 9997 10231 10068 10 10125 10008 10003 10028 10134 11 10254 10134 9941 10103 10144 12 9946 10141 9934 9984 10137 13 9913 10056 9862 9926 10047 14 9954 9865 9749 9899 10009 15 9915 9104 9480 9857 9845 16 9916 9120 9501 9850 9648 17 9557 9005 9463 9864 9421 18 9420 8916 9131 9718 9264 19 9387 8344 9008 9205 8991 20 9261 8118 8548 8926 8497 21 9115 8116 8340 8891 8697 22 9125 7426 7616 8853 8654 23 9324 7566 7564 8683 7581 24 9026 7335 7048 8451 7168 25 8721 7208 6835 8412 6911 26 8638 7341 6511 7234 6187 27 7955 7001 6487 7845 6218 28 6126 6455 5446 7003 6170 29 5009 6054 5060 6228 5841 30 4105 5897 5267 5798 5008 31 3475 5346 5134 5812 4775 32 3016 5267 4906 5108 4621 33 3244 5220 4681 4665 3644 34 2987 5168 4210 4560 3584 35 2816 4521 3994 3981 3754 36 2415 3997 3911 4002 2320 37 2308 3482 3884 3815 1927 38 2310 3425 3612 3648 1854

145

39 2248 3411 3571 3575 1721 40 2154 3376 3470 3364 1781 41 2006 3346 3565 3490 1661 42 1949 3181 3568 3481 1684 43 1951 3240 3462 3411 1604 44 1920 3246 3451 3190 1628 45 1883 3214 3454 3187 1547

146

Jadual F.2 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam


Karat Elektrokimia)


1 2 3 4 5 0 -98 -90 -92 -94 -91 1 -97 -93 -91 -96 -93 2 -95 -90 -94 -97 -93 3 -94 -89 -93 -94 -95 4 -93 -89 -95 -95 -94 5 -94 -90 -96 -99 -93 6 -92 -93 -95 -102 -95 7 -91 -95 -95 -98 -95 8 -93 -96 -98 -98 -98 9 -94 -98 -99 -100 -99 10 -96 -101 -102 -108 -101 11 -99 -99 -106 -108 -99 12 -105 -108 -115 -116 -109 13 -109 -111 -118 -125 -117 14 -118 -110 -124 -128 -124 15 -118 -115 -131 -136 -125 16 -125 -110 -138 -139 -134 17 -131 -116 -149 -140 -131 18 -139 -121 -157 -141 -147 19 -146 -128 -163 -159 -145 20 -154 -134 -162 -164 -149 21 -160 -142 -171 -179 -156 22 -162 -158 -178 -179 -159 23 -176 -168 -181 -182 -163 24 -185 -170 -186 -193 -175 25 -204 -175 -194 -198 -181 26 -198 -188 -197 -201 -196 27 -223 -192 -199 -210 -198 28 -237 -193 -208 -216 -212 29 -246 -197 -211 -215 -240 30 -259 -200 -209 -218 -271 31 -264 -206 -215 -211 -288 32 -271 -214 -219 -219 -291 33 -286 -220 -226 -219 -301 34 -291 -224 -230 -220 -314 35 -301 -225 -238 -224 -320 36 -324 -230 -242 -229 -338 37 -325 -234 -243 -230 -333 38 -329 -249 -252 -234 -348

147

39 -331 -253 -242 -231 -353 40 -337 -250 -241 -238 -355 41 -344 -251 -250 -246 -352 42 -359 -254 -254 -250 -357 43 -361 -255 -251 -255 -364 44 -360 -251 -251 -254 -365 45 -362 -258 -250 -251 -369

148

Rajah F.1 Graf Voltan Keluaran Melawan Masa Rendaman bagi Sampel Konkrit



Vol

tan

Kel

uara

n (m

V)




149

Gambar F.1 Keadaan Tetulang Selari dalam Konkrit yang Direndam dalam 30%


150

LAMPIRAN G



45 HARI

151

Jadual G.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam




1 2 3 4 5 0 10492 10554 10364 10138 10394 1 10442 10469 10321 10100 10151 2 10420 10468 10141 10215 10364 3 10315 10651 10238 10354 10411 4 10301 10333 10348 10325 10391 5 10300 10145 10347 10024 10420 6 10026 9889 10425 10224 10399 7 10014 9941 10348 10355 10314 8 9997 9977 10311 10348 10245 9 9941 9863 10421 10108 10318 10 9928 9825 10397 10318 10046 11 9866 9458 10354 10214 10005 12 9674 9325 10001 10168 9891 13 9611 9222 9134 10031 9761 14 9107 9602 9134 9846 9624 15 8465 9446 9001 9158 9127 16 8512 9123 8845 9484 8871 17 8187 9004 7878 9165 8603 18 8405 8648 8215 8164 8410 19 8112 8246 7641 8361 7950 20 7264 8870 7639 8016 8055 21 7125 7945 7745 7454 7994 22 6945 7816 7411 7313 7231 23 6671 7632 7028 7012 7053 24 6620 7754 6781 6485 6491 25 6348 7026 6648 6980 6023 26 6012 6310 6218 6235 5668 27 5487 5646 6220 5997 5124 28 4884 5540 5186 5740 4980 29 4518 5541 5240 5766 4115 30 4006 5461 5840 5311 3648 31 3991 5124 5481 5219 4155 32 3125 5111 4850 4556 3994 33 3148 4248 4854 3978 3523 34 2884 4148 4235 3841 3575 35 2412 3845 3846 3677 3022 36 2320 3014 3815 3794 2124 37 1717 2881 3670 3665 1553 38 1664 2798 3381 3865 1586

152

39 1532 2644 3446 3480 1397 40 1564 2648 3124 3099 1288 41 1578 2741 3255 2847 1124 42 1564 2664 3187 2561 1424 43 1516 2548 3124 2497 1468 44 1504 2644 3033 2488 1548 45 1423 2645 2963 2516 1401

153

Jadual G.2 : Nilai Voltan Keluaran bagi Konkrit Bertetulang Selari yang Direndam


Karat Elektrokimia)


1 2 3 4 5 0 -98 -91 -95 -96 -93 1 -99 -95 -97 -98 -92 2 -98 -96 -98 -99 -90 3 -101 -98 -103 -99 -91 4 -102 -92 -103 -104 -94 5 -104 -103 -106 -108 -98 6 -105 -106 -108 -109 -105 7 -105 -119 -102 -104 -111 8 -106 -124 -106 -118 -135 9 -109 -132 -114 -124 -120 10 -113 -148 -128 -131 -124 11 -118 -150 -137 -146 -138 12 -124 -169 -142 -145 -141 13 -128 -171 -156 -149 -159 14 -131 -179 -166 -152 -166 15 -142 -184 -171 -151 -174 16 -149 -189 -183 -164 -181 17 -153 -190 -194 -168 -190 18 -154 -201 -204 -172 -192 19 -161 -216 -203 -178 -193 20 -167 -228 -216 -188 -201 21 -172 -220 -222 -191 -213 22 -174 -223 -238 -207 -225 23 -183 -228 -246 -211 -234 24 -188 -230 -268 -232 -248 25 -191 -255 -261 -229 -255 26 -197 -248 -263 -234 -264 27 -204 -259 -275 -240 -268 28 -211 -267 -278 -247 -264 29 -228 -280 -281 -255 -260 30 -237 -291 -288 -264 -267 31 -248 -298 -290 -271 -274 32 -259 -305 -294 -280 -289 33 -266 -311 -294 -282 -291 34 -274 -323 -308 -294 -298 35 -288 -334 -305 -300 -302 36 -294 -329 -304 -305 -315 37 -313 -346 -310 -329 -321 38 -341 -331 -324 -334 -329

154

39 -364 -320 -338 -345 -330 40 -368 -327 -341 -350 -331 41 -371 -334 -347 -351 -348 42 -374 -346 -350 -367 -355 43 -377 -349 -356 -355 -367 44 -375 -350 -358 -359 -370 45 -375 -355 -350 -357 -379

155

LAMPIRAN H

NILAI VOLTAN KELUARAN BAGI SAMPEL KONKRIT DAN MORTAR

YANG DIRENDAM DALAM LARUTAN ASID

156

Jadual H.1 : Nilai Voltan Keluaran bagi Sampel Konkrit dan Mortar yang Direndam dalam Larutan Asid

pengesanan proses pengaratan dan perubahan ph

Documents