KEROSAKAN DAN KEMEROSOTAN STRUKTUR KONKRIT DI MALAYSIA MOHD ZAKI BIN MOKHTAR Laporan projek ini dikemukakan sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan Ijazah Sarjana Kejuruteraan (Awam-Struktur) Fakulti Kejuruteraan Awam Universiti Teknologi Malaysia JULAI, 2006 PSZ 19 : 16 (Pind. 1997)

UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS JUDUL :__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ KEROSAKAN DAN KEMEROSOTAN STRUKTUR KONKRIT DI MALAYSIA SESI PENGAJIAN : 2005/2006 Saya _________ __ (HURUF BESAR) mengaku membenarkan tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* ini disimpan di perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut : 1. Tesis adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia. 2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian sahaja. 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara institusi MOHD ZAKI BIN MOKHTAR __

pengajian tinggi. 4. ** Sila tandakan (). SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972)

TERHAD (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972)

TIDAK TERHAD Disahkan oleh

_______________________________________ (TANDATANGAN PENULIS) Alamat Tetap : NO 10A, KAMPUNG SERI INDAH 47000, SUNGAI BULOH SELANGOR DARUL EHSAN

____________________________________

(TANDATANGAN PENYELIA)

P.M DR. MOHAMMAD ISMAIL Nama Penyelia

Tarikh : 07 JULAI 2006 _____________________________ Tarikh : 07 JULAI 2006 _______________________________ CATATAN : * Potong yang berkenaan ** Jika tesis ini SULIT atatu TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa/organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi Ijazah Doktor Falsafah dan Sarjana

secara penyelidikan, atau disertasi bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan, atau Laporan Projek Sarjana Muda (PSM) Saya akui bahawa saya telah membaca karya ini dan pada pandangan saya, karya ini adalah memadai dari segi skop dan kualiti untuk tujuan penganugerahan ijazah Sarjana Kejuruteraan (Awam-Struktur). Tandatangan : Nama : PM DR MOHAMMAD ISMAIL Tarikh : 15 JUN 2006 iii Saya akui bahawa laporan projek yang bertajuk Kerosakan dan Kemerosotan Struktur Konkrit di Malaysia ini adalah hasil daripada kajian saya sendiri kecuali yang telah dipaparkan pada rujukan. Tandatangan : ........................................................ Nama : MOHD ZAKI BIN MOKHTAR Tarikh : 15 JUN 2006 iv Kepada Allah S.W.T, Pencipta Sekalian Alamv ABSTRAK Konkrit merupakan di antara bahan bina yang sering digunakan di dalam projek kejuruteraan awam di Malaysia. Di antara alasan penggunaanya adalah faktor ekonomi dan keperluan pembaik pulihan yang rendah sepanjang tempoh keboleh khidmatannya. Walau bagaimanapun, konkrit mengalami beberapa kerosakan dan kemerosotan sepanjang hayatnya kerana kekurangan pengetahuan pada sifat dan kelakuannya. Projek ini dikendalikan bagi mengkaji jenis kerosakan struktur konkrit khusus di Malaysia. Data-data utama diperolehi daripada Jabatan Kerja Raya Malaysia dan sebahagiannya dari Pusat Penyelidikan IKRAM, Pihak Berkuasa Tempatan dan selebihnya diperolehi daripada beberapa agensi lain. Daripada kajian ini, punca utama kepada kerosakan konkrit adalah masalah bahan yang telah

merekodkan bilangan kes kerosakan tertinggi (39%) dan diikuti oleh masalah geoteknik (19%), kesilapan semasa pembinaan (17%), masalah yang tidak dapat diramalkan (13%) dan kesilapan reka bentuk (12%). Manakala faktor utama kemerosotan konkrit pula adalah pengkarbonatan (85%), serangan ion klorida (9%), serangan sulfat (3%) dan serangan alkali (3%). vi ABSTRACT Concrete is foremost among the construction material used in civil engineering practice in Malaysia. The reasons of its applicable usage are the economic and the minimal maintenance requirement during service. However concrete has been facing several damage and deterioration during its life time due to lack of knowledge in concrete behaviour. This project was conducted to study the types of concrete structure problems specifically in Malaysia. The main data was gathered from Public Work Department of Malaysia and some other data were from IKRAM Research Center, Local Authority, and some other more were through other agencies. From this survey, the major cause of the concrete damage was deterioration of concrete (39%) which contributed the highest numbers of defective concrete case, followed by geotechnical error (19%), construction error (17%), unpredictable factors (13%) and design deficiency (12%) respectively. The major factor for concrete deterioration is carbonation (85%), chloride attack (9%), sulphate attack (3%) and alkali attack (3%) respectively. vii ISI KANDUNGAN BAB PERKARA MUKA SURAT PENGIKTIRAFAN PENYELIA i TAJUK ii PENGIKTIRAFAN PELAJAR iii DEDIKASI iv

ABSTRAK v ABSTRACT vi ISI KANDUNGAN vii SENARAI JADUAL x SENARAI RAJAH xi SENARAI GAMBAR xii 1 PENDAHULUAN 1.1 Pengenalan 1 1.2 Kenyataan Masalah 3 1.3 Matlamat dan Objektif Kajian 3 1.4 Skop Penyelidikan 4 1.5 Kepentingan Kajian 4 2 KAJIAN LITERATUR 2.1 Pengenalan 5 2.2 Konkrit 6 2.2.1 Konkrit In-Situ 7 2.2.2 Konkrit Pra-Tuang 7 2.3 Keretakan pada Konkrit 7 2.4 Faktor Kemerosotan Struktur 9 2.4.1 Kesilapan Reka Bentuk 10 2.4.2 Kesilapan Semasa Pembinaan 13 2.4.3 Masalah Mutu Bahan Bina 16 2.4.4 Masalah Geoteknik 17 2.4.5 Masalah yang Tidak Dapat Diramalkan 19 viii 2.4.5.1 Kesan Letupan 20 2.4.5.2 Kesan Kemalangan (Perlanggaran) 21 2.4.5.3 Kesan Gempa Bumi 23

2.4.5.4 Kesan Kebakaran 24 2.5 Faktor Kemerosotan Konkrit 25 2.5.1 Tindakan Kimia 26 2.5.1.1 Serangan Sulfat 26 2.5.1.2 Serangan Asid 29 2.5.1.3 Serangan Alkali 30 2.5.1.4 Pengaratan Tetulang Keluli 32 2.5.2 Tindakan Fizikal 35 2.5.3 Tindakan Biologi 37 3 METODOLOGI 3.1 Mengenal Pasti Masalah 39 3.2 Pengumpulan Data 39 3.3 Penganalisisan Data 40 3.4 Penyediaan Laporan 40 3.5 Kesimpulan dan Cadangan 41 4 ANALISIS DAN KEPUTUSAN 4.1 Pengenalan 42 4.2 Analisa faktor-faktor kerosakan struktur konkrit di Malaysia 43 4.3 Analisa faktor-faktor kemerosotan konkrit di Malaysia 50 5 PERBINCANGAN KEPUTUSAN 5.1 Pengenalan 53 5.2 Faktor Kerosakan Struktur Konkrit 53 5.2.1 Kesilapan Reka Bentuk 54

5.2.2 Masalah Bahan Bina 58 5.2.3 Masalah Geoteknik 59 5.2.4 Kesilapan Semasa Pembinaan 63 5.2.5 Masalah yang Tidak Dapat Diramalkan 68 5.3 Faktor Kemerosotan Konkrit 70 5.3.1 Serangan Sulfat 71 5.3.2 Serangan Alkali 72 5.3.3 Pengaratan Tetulang Keluli 73 5.3.3.1 Pengaratan Tetulang Disebabkan Serangan Ion Klorida 74 5.3.3.2 Pengaratan Tetulang Disebabkan Proses Pengkarbonatan 75 5.4 Langkah-langkah Pencegahan 80ix 6 KESIMPULAN DAN CADANGAN 6.1 Rumusan Kajian 85 6.2 Kesimpulan 86 6.3 Cadangan Bagi Kajian Selanjutnya 86 RUJUKAN 88x SENARAI JADUAL NO. JADUAL PERKARA MUKA SURAT 2.1 Penerangan bagi jenis keretakan pada rajah 2.1 8 2.2 Had kandungan klorida di dalam jenis konkrit 35

4.1 Bilangan kes kerosakan struktur mengikut tahun pembinaan 44 4.2 Bilangan kes kerosakan struktur mengikut negeri 46 4.3 Peratusan masalah kerosakan struktur di Malaysia 49 4.4 Bilangan kes terhadap jenis serangan mengikut tahun pembinaan 51 4.5 Peratusan punca kemerosotan konkrit di Malaysia 52 5.1 Ketebalan penutup konkrit berdasarkan dedahan persekitaran berdasarkan BS 8110: Part 1: 1997 81 xi SENARAI RAJAH NO. RAJAH PERKARA MUKA SURAT 2.1 Lakaran jenis keretakan yang boleh berlaku pada struktur konkrit 8 2.2 Rajah menggambarkan mekanisma keretakan akibat pembebanan 11 2.3 Menunjukkan sebahagian daripada pelan bangunan 15 2.4 Kesan daripada haba ke atas kekuatan dan modulus konkrit 25 2.5 Mekanisma kerosakan yang disebabkan oleh serangan sulfat 27

2.6 Rajah mekanisma tindak balas alkali-silika 30 3.1 Carta alir perancangan perjalanan Projek Sarjana 41 4.1 Bilangan kes kerosakan struktur mengikut tahun pembinaan 44 4.2 Bilangan kes kerosakan struktur mengikut negeri 48 4.3 Peratusan masalah kerosakan struktur di Malaysia 49 4.4 Bilangan kes terhadap jenis serangan mengikut tahun pembinaan 51 4.5 Peratusan punca kemerosotan konkrit di Malaysia 52 5.1 Bilangan kes kerosakan akibat daripada kebakaran dan gempa bumi mengikut tahun dilaporkan 68 5.2 Bilangan kes pengaratan tetulang disebabkan proses pengkarbonatan mengikut tahun pembinaan. 75 xii SENARAI GAMBAR NO. GAMBAR PERKARA MUKA SURAT 2.1 Menunjukkan tiang yang gagal 13 2.2 Menunjukkan tiang yang disokong oleh kayu dan bata 15 2.3 Runtuhan berturut-turut yang berlaku akibat daripada kesan letupan 21 2.4 Rajah menunjukkan runtuhan bangunan disebabkan oleh kesan perlanggaran 22

2.5 Serangan sulfat pada tembok penahan 28 2.6 Serangan sulfat pada tiang struktur marin 28 2.7 Pembentukan keretakan peta pada permukaan konkrit hasil daripada tindak balas alkali-silika. 31 2.8 Pengaratan tetulang keluli pada konkrit 33 2.9 Serangan biologi (alga) pada konkrit 38 5.1 Keretakan dikesan pada sambungan tiang dan rasuk 56 5.2 Keretakan dikesan pada korbel di tingkat tiga 56 5.3 Keretakan lepaan di lokasi sambungan di antara tiang dan dinding bata 57 5.4 Keretakan rasuk yang bersambung dengan korbel 57 5.5 Keretakan dikesan pada rasuk dan papak koridor 60 5.6 Keretakan pada 2 tiang utama blok pentadbiran 60 5.7 Keretakan pada tiang 1A 61 5.8 Keretakan pada tiang 1B 61 5.9 Keretakan dinding bangunan blok pentadbiran 62 5.10 Keretakan pada rasuk bumbung blok kantin 62 5.11 Regangan di antara struktur bangunan utama Blok B 66 xiii dengan struktur tangga 5.12 Keretakan pada dinding koridor tingkat 2, Blok B 66 5.13 Honeycombed pada rasuk konkrit 1 67 5.14 Honeycombed pada rasuk konkrit 2 67 5.16 Kerosakan pada struktur jambatan konkrit akibat daripada tindak balas alkali-silika 73

5.17 Pengaratan tetulang keluli disebabkan oleh serangan ion klorida 74 5.18 Rajah menunjukkan pengaratan tetulang besi yang ketara di permukaan bawah papak tingkat satu bilik air. 77 5.19 Rajah menunjukkan keretakan dan pengupasan konkrit yang ketara dipermukaan bawah tingkat satu 77 5.20 Rajah menunjukkan lepaan dinding di bahagian luar bilik air didapati mengalami keretakan terutama di bahagian tiang 78 5.21 Rajah menunjukkan tiang konkrit di tingkat bawah bilik air mengalami keretakan 78 5.22 Rajah menunjukkan pengaratan besi tetulang di permukaan bawah rasuk tingkat satu 79 5.23 Gambar menunjukkan kedudukan koridor di belakang bilik air yang terletak di bahagian hujung bangunan mengalami kerosakan konkrit. 79 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengenalan

Industri pembinaan dan infrastruktur di Malaysia telah berkembang pesat dari tahun ke tahun di dalam menuju ke arah wawasan negara. Pelbagai jenis pembinaan telah dijalankan dengan berbagai jenis dan rupa di setiap pelosok negara. Bagi sesuatu projek struktur yang telah direka bentuk dan dibina hendaklah berada dalam keadaan yang baik dan selamat dan dapat berfungsi untuk suatu jangka masa kebolehkhidmatannya. Namun bergitu, terdapat beberapa masalah yang timbul pada sesuatu struktur ketika dalam proses pembinaan mahupun pada struktur yang telah siap dibina. Di antara masalah tersebut adalah kegagalan struktur di dalam mencapai fungsinya dan masalah kemerosotan kekuatan bahan. Masalah ini boleh dilihat berlaku pada pelbagai jenis struktur bukan sahaja di Malaysia malahan di seluruh dunia. 2 xv Kegagalan boleh berlaku pada pelbagai jenis struktur samada bangunan pencakar langit, jambatan rumah kediaman atau empangan. Kebanyakan daripada runtuhan struktur berlaku semasa proses pembinaan dijalankan yang berkemungkinan berpunca daripada bahan-bahan binaan yang kurang berkualiti atau pekerja-pekerja yang kurang terlatih. Tempoh kritikal bagi sesebuah struktur adalah semasa tempoh pembinaan sedang dijalankan. Boleh dikatakan bahawa sempadan bagi kestabilan dan ketakstabilan struktur semasa proses pembinaan boleh berlaku disebabkan hanya satu perkara kecil sahaja. Jadi perhatian yang lebih harus diberikan semasa kerja pembinaan sedang dijalankan. Walau bagaimanapun, tidak kurang juga bangunan yang mengalami runtuhan semasa tempoh perkhidmatannya kerana beberapa faktor seperti kesilapan semasa rekabentuk, lebihan beban dan sebagainya. Di antara contoh bangunan yang mengalami kegagalan semasa hayatnya ialah seperti bangunan Hotel New World di Singapura dan juga Highland Towers di Malaysia. Sejak dulu lagi kod-kod peraturan telah ditulis oleh Hammurabi (Raja

Babylon) bagi mengenakan hukum ke atas orang yang terlibat dalam pembinaan struktur yang mengalami kegagalan. Prinsip-prinsip beliau yang terkenal adalah Make a mistake, Pay for it dan Do a wrong thing, Suffer for it. Kod-kod tersebut telah diguna pakai semula dan diterbitkan dalam bentuk buku sebagai panduan dan peraturan pada masa kini. Dari contoh ini kita dapat melihat bahawa kesedaran tentang runtuhan bangunan telah lama wujud dan sejak itu peraturan mula dicipta. Jika dilihat, kes yang dilaporkan meningkat dari tahun ke tahun. Dan yang menjadi persoalannya mengapa bilangan ini terus meningkat. Bangunan-bangunan yang telah dibina berkurun lamanya seperti Taj Mahal di India dan piramid di Mesir, ia masih lagi mampu berdiri teguh walaupun jika dibandingkan dengan bilangan kepakaran yang dimiliki oleh kita sekarang adalah jauh melebihi bilangan kepakaran yang dimiliki oleh mereka. Oleh yang demikian, perkara ini didapati 3 xvi menarik untuk diuraikan dengan harapan agar masalah yang berlaku dapat diselesaikan. 1.2 Kenyataan Masalah. Kes-kes kerosakan struktur banyak dilaporkan dari masa ke semasa. Kadang-kala, masalah ini terus berulang walaupun kerja pembaikpulihan telah dilakukan. Masalah yang dikaji oleh penulis adalah masalah kerosakan dan kemerosotan struktur konkrit yang masih banyak berlaku sehingga ke hari ini. Masalah ini bukan sahaja memberikan kesan negatif pada pemilik dan pengguna malah turut manjejaskan imej negara. Oleh kerana ia merupakan satu masalah yang amat serius, kajian haruslah dilakukan dengan harapan dapat membantu menyelesaikan masalah ini kelak. 1.3 Matlamat Dan Objektif Kajian Kajian projek sarjana ini dijalankan adalah bagi mengenal pasti dan memahami dengan lebih jelas tentang faktor-faktor yang membawa kepada kerosakan struktur di Malaysia.

Di antara objektif kajian ini ialah: 1. Mengenal pasti punca-punca kerosakan dan kemerosotan struktur konkrit yang berlaku di Malaysia. 2. Mengkategori kes kerosakan struktur yang berlaku di Malaysia. 4 xvii 1.4 Skop Penyelidikan Kajian ini hanya tertumpu kepada struktur konkrit yang telah siap dibina di Malaysia. Rekod-rekod kerosakan dan kemerosotan sruktur konkrit ini hanya diperolehi daripada agensi-agensi dan pihak yang berkaitan dengan industri pembinaan seperti Jabatan Kerja Raya Malaysia, pihak berkuasa tempatan dan Dewan Bandaraya Kuala Lumpur. Berdasarkan data yang diperolehi, analisis dan semakan dilakukan oleh penulis sebelum beberapa kesimpulan dapat diambil. 1.5 Kepentingan Kajian Masalah kerosakan struktur sering kali berlaku di Malaysia tidak kira sama ada ia melibatkan projek yang kecil ataupun yang besar. Masalah ini secara berterusan membelenggu industri pembinaan. Persoalan demi persoalan terus diajukan mengenai mutu hasil kerja yang kurang memuaskan walaupun sesuatu projek tersebut baru sahaja siap dibina. Menyedari kepentingan untuk menyelesaikan masalah ini, penulis berhasrat untuk membantu di dalam menyelesaikan masalah ini. Kajian terhadap kerosakan dan kemerosotan struktur konkrit ini dilakukan bagi mengenalpasti masalah utama yang sering berlaku di Malaysia. Masalah ini akan dikaji secara keseluruhan bagi projek-projek yang telah siap dibina di seluruh Malaysia. Penulis berharap agar dapat mengenalpasti punca utama berlakunya kerosakan struktur dan mencadangkan langkah-langkah pencegahan dengan harapan dapat mengurangkan dan sekaligus meyelesaikan masalah ini. xviii BAB II KAJIAN LITERATUR

2.1 Pengenalan. Suatu struktur itu dikatakan mengalami kerosakan atau kegagalan apabila ia gagal menjalankan fungsinya pada suatu jangka hayat yang diharapkan. Secara amnya, kerosakan struktur berlaku akibat daripada rangkaian kesilapan, kelalaian, kesalahfahaman dan juga ketidakjujuran dalam melaksanakan kerja[1]. Kekuatan suatu struktur konkrit akan merosot jika konkrit tersebut tidak direka bentuk dengan baik bagi menangani persekitaran yang dialaminya. Di antara faktor utama yang menyebabkan kerosakan konkrit adalah pengaratan tetulang, tindak balas alkali-silika, tindakan pembekuan dan pencairan, serangan kimia dan suhu yang tinggi[2]. Projek pembinaan akan melalui empat fasa asas yang mana kecacatan atau kerosakan mungkin akan berlaku pada salah satu daripadanya. Jika masalah timbul pada salah satu daripada fasa ini, ia akan turut mempengaruhi keseluruhan projek pembinaan tersebut. Empat fasa tersebut adalah[3]: 6 xix 1. Konsep dan kebolehlaksanaan 2. Reka bentuk, perincian dan spesifikasi 3. Mutu, kawalan kerja, pengawasan dan pemeriksaan daripada penyelia. 4. Pemilikan dan penggunaan Setiap daripada empat fasa tersebut hendaklah disertai dengan; pengetahuan (latihan dan pendidikan), pengalaman, dan pengawalan mutu dengan baik. Sesetengah projek berada di dalam keadaan yang amat menakutkan di mana reka bentuk dan spesifikasinya tidak dibuat mengikut prosedur yang betul dan boleh membawa kepada kerosakan dan keruntuhan struktur tersebut. Sebahagiannya pula ada yang mempunyai reka bentuk yang sempurna tetapi tidak dilaksanakan dengan baik. Dan terdapat juga bangunan yang telah siap dibina mengalami pengubahsuaian, penambahan beban, kekurangan pembaikpulihan dan kekurangan perlindungan daripada iklim dan alam sekitar[3].

2.2 Konkrit Konkrit adalah bahan komposit yang terdiri daripada butiran kasar (batu baur) dan bahan matriks (simen) yang memenuhi ruang di antara butir batu baur dan melekatkannya[4]. Konkrit merupakan bahan binaan yang sesuai digunakan dalam apa jua pembinaan dengan banyak kelebihan dan juga kelemahan[3]. Ia boleh dihasilkan di tapak bina dengan atau tanpa tetulang keluli, atau melalui pra-tuang konkrit dengan tetulang keluli atau prategasan. 7 xx 2.2.1 Konkrit In-situ Konkrit in-situ merupakan jenis yang sering kali digunakan di dalam industri pembinaan. Selepas proses pencampuran, konkrit berada dalam keadaan separa cair dan dituang ke dalam acuan yang telah disediakan terlebih dahulu. Ia seterusnya akan diawet sehingga mencapai kekuatan yang dikehendaki. Sifatnya membolehkan konkrit dapat dibuat dalam apa jua bentuk yang dikehendaki. 2.2.2 Konkrit Pra-tuang Berbanding konkrit in-situ, konkrit pra-tuang dihasilkan di kilang dengan kelengkapannya yang tersendiri. Kualiti konkrit seterusnya dapat dikawal di tempat pembuatan sebelum dibawa ke tapak bina. 2.3 Keretakan Pada Konkrit Jenis keretakan pada konkrit, lokasi keretakan dan puncanya boleh digambarkan secara ringkas melalui Rajah 2.1 dan Jadual 2.1. Kesemua jenis keretakan ini boleh berlaku pada struktur konkrit jika langkah berjaga-jaga tidak diambil dalam setiap proses pembinaan. Oleh yang demikian, penekanan haruslah diberikan kepada kawalan kualiti bagi bahan binaan dan mutu kerja bagi mengelakkan masalah ini daripada berlaku. xxi Rajah 2.1: Lakaran jenis keretakan yang boleh berlaku pada struktur konkrit. Jadual 2.1: Penerangan bagi jenis keretakan pada rajah 2.1 Jenis

keretakan Simbol pada rajah Lokasi keretakan Faktor primer Faktor sekunder Tempoh keretakan muncul 1 Papak 2 Papak Pengecutan plastik 3 Papak Proses penguapan yang pantas Penjujuhan 30 minit hingga 6 jam Pengaratan tetulang 3 Rasuk dan

papak Kekurangan penutup Konkrit berkualiti rendah Selepas 2 tahun 4 Dalam seksyen 5 Bahagian atas tiang Pengendapan plastik 6 Pada papak wafel Penjujuhan 10 minit hingga 3 jam 8 9 xxii 11, 8 Papak atau dinding

Pengekangan pada pergerakan terma 12 Unsur tebal Perbezaan suhu berlebihan Pengecutan terma awal 13 Pada tetulang Pengekangan pada pergerakan terma Penyejukan pantas 1 hari hingga 2-3 minggu 9 Dinding Acuan yang tidak telap Crazing 10 Papak Lebihan kemasan Proses penjujuhan yang tidak mencukupi Semasa

proses pengerasan konkrit Pengecutan kering 8 Papak dan dinding Sambungan yang tidak berkesan Selepas beberapa minggu atau bulan Pergerakan subgred 7 Papak atau asas Kelemahan subgred Pada bilabila masa Pembebanan lebihan 14 Lazimnya pada papak

Pembebanan yang berlebihan 1-2 hari 2.4 Faktor Kerosakan Struktur. Beberapa faktor yang boleh membawa kepada kerosakan struktur adalah seperti berikut: 1. Kesilapan reka bentuk 2. Kesilapan semasa pembinaan 3. Masalah mutu bahan binaan 4. Masalah geoteknik 5. Masalah yang tidak dapat diramalkan 10 xxiii 2.4.1 Kesilapan reka bentuk Kerosakan tidak hanya dilihat pada struktur yang mengalami keruntuhan, tetapi juga apabila struktur tersebut tidak memenuhi spesifikasi yang dikehendaki seperti berlaku pemendapan, perubahan bentuk, keretakan dan perubahan penjajaran. Kesilapan reka bentuk boleh berlaku dengan mudah kerana kesemua data reka bentuk berada di dalam dokumen kontrak seperti lukisan dan spesifikasi[3]. Sebarang kesilapan atau kelalaian boleh berlaku daripada pereka bentuk sama ada arkitek mahupun jurutera. Kesilapan boleh berlaku semasa membuat andaian jumlah beban dan diikuti dengan kelalaian semasa membuat perincian, ketidakprihatinan pada sambungan di antara dua anggota, kedudukan dan saiz tetulang yang tidak betul dan pengabaian pada kesan pengembangan dan pengecutan bahan. Memenuhi kod piawai bangunan tidak semestinya menjamin kepada kesempurnaan sesuatu struktur[1]. Proses reka bentuk menggunakan kod piawai boleh menghasilkan hasil kerja yang tidak berapa memuaskan. Pereka bentuk sering tidak memberi perhatian, bahawa kebanyakan kod piawai reka bentuk konkrit

bertetulang menggunakan keperluan minimum dan tidak berapa jelas tentang had penggunaannya. Reka bentuk yang hanya menjamin keselamatan pada struktur anggota biasa mungkin tidak berapa selamat untuk digunakan bagi struktur anggota yang besar dan lebih rumit. Pereka bentuk hendaklah mengetahui beberapa batasan di dalam setiap aktivitinya. Terdapat beberapa kekangan di dalam apa jua teknik atau konsep yang digunakan di tapak bina selain daripada sumber tenaga manusia. Pereka bentuk hendaklah menyediakan ruang untuk melakukan sebarang pengubahsuaian reka bentuk untuk mengambil kira faktor alam sekitar, kesan hentaman, beban ufuk dan perubahan pengguna ruang[5]. Pereka bentuk hendaklah mengimbangi di antara 11 xxiv teori, reka bentuk dan praktis. Kesilapan pada reka bentuk akan mengakibatkan keretakan berlaku akibat daripada kenaan tegasan yang berlebihan pada unsur struktur. Apabila beban dikenakan pada unsur konkrit bertetulang, daya tegangan akan diambil oleh tetulang keluli. Konkrit disekeliling tetulang akan turut juga mengalami tegangan. Apabila daya tegangan yang dikenakan melebihi daya tegangan konkrit, keretakan akan muncul[22]. Ini dapat digambarkan seperti pada Rajah 2.5. Kenaan beban Keretakan mula muncul Rasuk melentur di bawah kenaan beban Daya tegangan tinggi di tengahtengah rentang Daya mampatan Daya tegangan Tetulang keluli Rajah 2.2: Rajah menggambarkan mekanisma keretakan akibat pembebanan. 12 xxv

Menggunakan reka bentuk yang diambil sepenuhnya daripada projek yang hampir serupa atau membuat perubahan reka bentuk asal boleh menyebabkan kerosakan struktur[1]. Suatu struktur tersebut adalah unik di mana beberapa faktor seperti faktor geografi dan pembebanan adalah berbeza di antara satu sama lain. Penggunaan reka bentuk daripada struktur lain tanpa membuat semakan dan pengubahsuaian boleh menyebabkan struktur tersebut gagal menjalankan fungsinya dengan baik. Mengubah reka bentuk tanpa pengetahuan pereka bentuk asal boleh menyebabkan masalah yang lebih serius. Ini kerana beberapa nilai penting atau anggapan yang dibuat oleh pereka bentuk asal tidak diketahui dan sebarang pengubahsuaian boleh membawa kepada kerosakan struktur. Proses semakan pada setiap peringkat pembinaan perlu dilakukan walaupun ia memakan kos dan masa. Antara bentuk-bentuk kesilapan yang wujud dalam reka bentuk struktur dan lukisan perincian adalah seperti berikut[5]: 1. Kesilapan dari segi konsep 2. Kesilapan pengiraan semasa mereka bentuk 3. Anggapan yang salah digunakan untuk mengira beban dan sifat kebolehlenturan suatu struktur. 4. Pertukaran yang kerap dalam lukisan perincian 5. Perincian yang tidak sempurna dan kurang jelas 6. Kedudukan dan jarak antara tetulang yang tidak logik 7. Penutup konkrit yang tidak mencukupi 8. Tidak menggunakan anggapan yang betul semasa menggunakan analisis komputer Antara contoh kerosakan struktur ruang berpunca daripada kesilapan reka bentuk ialah sebuah plaza di India[5]. Rujuk Gambar 2.1. Pihak jurutera perunding telah mereka bentuk saiz keratan dan bilangan tetulang yang sama bagi semua tiang tanpa mengambil kira kedudukan ataupun beban-beban lain yang bertindak ke atas

tiang tersebut. Daripada pelan bangunan, didapati tiada bahagian yang simetri yang membolehkan beban yang sama digunakan dalam kesemua tiang. Jurutera tersebut 13 xxvi mereka bentuk sedemikian untuk memudahkan kerja pembinaan dan memastikan faktor estetik tidak terjejas. Berdasarkan analisis yang dijalankan, walaupun kesemua tiang tersebut direka bentuk dengan seragam, tiang-tiang tersebut menanggung beban dan momen yang berlainan. Ini telah menyebabkan terdapat pelbagai kelakuan tiang. Ada tiang yang didapati gagal, selamat dan terlebih selamat. Gambar 2.1: Menunjukkan tiang yang gagal. 2.4.2 Kesilapan Semasa Pembinaan Seorang jurutera mereka bentuk struktur dan menterjemahkan secara dua dimensi pada lukisan di atas kertas. Manakala kontraktor pula merealisasikan lukisan tersebut kepada tiga dimensi semasa pembinaan. Ini menunjukkan bahawa kontraktor memainkan peranan yang penting dalam proses mendirikan sesuatu struktur tersebut. Secara umumnya jurutera dan kontraktor mempunyai tanggungjawab dan melakukan tugas yang berbeza. Tetapi persefahaman dan 14 xxvii komunikasi antara kedua-dua pihak perlulah baik dan sependapat. Banyak kegagalan struktur berlaku kerana kurangnya koordinasi kerja di antara jurutera dan kontraktor. Kemahiran kerja adalah faktor utama yang mempengaruhi kemungkinan berlakunya sesuatu kerosakan kepada struktur. Adalah menjadi suatu kemestian sesuatu kerja tersebut dikendalikan oleh pekerja yang mahir dan di bawah pengawasan penyelia yang bertauliah[6]. Jika tidak masalah seperti honeycombed, kesilapan penjajaran dan masalah kebocoran pada acuan akan berlaku dengan mudah. Semasa pembinaan dijalankan, pengawasan sepenuhnya perlu dilakukan dan ia dapat memberikan beberapa kesan positif seperti berikut[7]: 1. Dapat mengurangkan kecacatan pada struktur

2. Dapat mengurangkan kos pembaikpulihan 3. Meningkatkan lagi taraf keselamatan di tapak bina. 4. Dapat memperbaharui imej industri pembinaan dan hubungan dengan pemilik. Antara contoh kerosakan struktur disebabkan oleh kesilapan semasa pembinaan adalah kes kegagalan sambungan pada sebuah bangunan yang simetri[5]. Pihak kontraktor telah memilih untuk membina satu bahagian bangunan terlebih dahulu sebelum menggunakan acuan yang sama untuk membina bahagian bangunan yang kedua. Tiga jurutera profesional telah menyelia tapak pembinaan tersebut. Dalam turutan pembinaan yang dicadangkan oleh kontraktor, papak dan rasuk yang bertanda X akan disokong di atas sokong kayu serta dinding bata dan pembinaan tiang ditangguhkan dahulu untuk membolehkan bahagian kedua bangunan dibina. Rujuk Rajah 2.1 dan Gambar 2.2. Tiada sesiapapun menyedari bahawa bahagian X yang sepatutnya ditapung oleh konkrit bertetulang masih disokong kayu. Situasi ini hanya dikenal pasti apabila pembinaan telah mencapai tingkat ke-6. Namun demikian, ia sudah terlambat kerana struktur tersebut telah mengalami kerosakan yang teruk. Ini kerana sokong kayu berserta dinding bata tidak dapat menggantikan fungsi tiang konkrit yang sepatutnya digunakan untuk 15 xxviii menanggung beban tingkat atas. Rajah 2.3: Menunjukkan sebahagian daripada pelan bangunan. Gambar 2.2: Menunjukkan tiang yang disokong oleh kayu dan bata 16 xxix 2.4.3 Masalah Mutu Bahan Binaan. Bahan-bahan binaan seperti konkrit, keluli, bata dan kayu adalah bahanbahan yang biasa ditemui pada sesebuah struktur. Setiap bahan binaan ini mempunyai ciri-ciri kelakuannya yang tersendiri. Sebarang perbezaan di antara nilai reka bentuk dan nilai ciri sebenar bahan tersebut akan menyebabkan struktur tersebut tidak dapat memberikan prestasi seperti yang diharapkan. Konkrit adalah

sejenis bahan binaan yang sangat penting dalam industri pembinaan pada masa kini. Untuk menghasilkan konkrit yang bermutu tinggi, bahan-bahan yang digunakan seperti simen dan batu baur perlulah berada dalam keadaan yang baik dan memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan. Kualiti sesuatu bahan binaan yang dibekalkan ke tapak bina adalah berlainan bergantung kepada pembekal dan juga harganya[5]. Kebiasaannya, harga yang tinggi dikenakan kepada bahan binaan yang terjamin kualitinya dan begitulah juga sebaliknya. Kos bahan binaan bergantung kepada cara penghasilannya, sumber dan juga musim ketika mana ia dihasilkan[5]. Oleh yang demikian, lazimnya pihak kontraktor akan menggunakan bahan binaan yang murah semata-mata untuk mendapatkan keuntungan yang dikehendaki dengan mengabaikan kualiti bahan tersebut. Lazimnya, masalah yang timbul pada struktur disebabkan bahan binaan adalah berpunca daripada penggunaan beberapa bahan binaan yang berkualiti rendah. Bahan-bahan binaan yang berkualiti rendah ini akan menjejaskan kekuatan struktur apabila ia memberikan kesan secara kumulatif[5]. Bahan binaan yang berkualiti rendah ini akan digunakan untuk satu jangka masa yang lama dan secara berterusan ia akan memberikan kesan negatif kepada struktur. Oleh yang demikian, setiap kerja kontraktor di tapak bina hendaklah dipantau bagi menjamin mutu kerja yang baik. Satu kumpulan kawalan kualiti 17 xxx hendaklah ditubuhkan bagi menjalankan pemeriksaan dan ujian di tapak bina[8]. Kumpulan kawalan kualiti merupakan di antara disiplin yang penting di dalam industri pembinaan. Untuk melaksanakannya, sesuatu organisasi hendaklah membangunkan prosedur senarai semak yang lengkap. Kumpulan ini akan memastikan kualiti kerja terjamin dengan membuat ujian bukan sahaja ke atas bahan yang dibekalkan, malah turut membuat ujian ke atas konkrit, kekuatan galas tanah, saiz dan ke dalaman cerucuk dan lain-lain lagi.

2.4.4 Masalah Geoteknik Asas merupakan struktur yang menyediakan sokongan kepada berbagai jenis beban yang bertindak ke atas struktur. Ia bertindak sebagai penghubung di antara struktur dan tanah, yang merupakan tempat menanggung beban yang terakhir. Beban diagihkan secara terus kepada tanah atau secara perantaraan melalui cerucuk. Masalah geoteknik merujuk kepada masalah struktur asas atau cerucuk dan juga masalah tanah itu sendiri. Masalah pertama berkemungkinan berpunca daripada kenaan beban secara berlebihan daripada struktur atas. Manakala masalah daripada tanah berpunca daripada bilangan cerucuk yang tidak mencukupi atau kesilapan semasa penanaman cerucuk atau berkemungkinan juga daripada kehilangan kekuatan galas tanah akibat daripada kerja berhampiran[3]. Masalah yang sering dapat dilihat berpunca daripada masalah asas dan masalah tanah ialah berlakunya mendapan yang tidak seragam dan seterusnya akan menjejaskan keseluruhan struktur tersebut. Kegagalan asas boleh dikategorikan seperti berikut[3]: 1. Penggalian bawah tanah 18 xxxi 2. Kegagalan pemindahan beban 3. Pergerakan sisi 4. Sokong yang tidak seimbang 5. Masalah reka bentuk 6. Masalah pembinaan 7. Perubahan aras air bumi 8. Kesan gegaran 9. Kesan gempa bumi. Oleh kerana struktur berada dalam keadaan dikekang dan bersambungsambung di antara satu anggota dengan anggota yang lain, masalah asas dan tanah akan membawa kepada kerosakan keseluruhan struktur. Jika berlaku enapan pada

salah satu sokong atau asas, struktur akan menjadi tidak stabil dan mengakibatkan anggota lain menanggung tegasan[1]. Masalah pembinaan juga timbul apabila pembinaan dilakukan pada kawasan batu kapur. Batu kapur akan bertindak balas dengan air berasid dan memberikan masalah kepada struktur asas jika pembinaan dilakukan di atas formasi batu kapur. Di antara fenomena yang sering terjadi ialah kejadian penurunan caving dan penurunan sinkhole. Kejadian penurunan caving boleh berlaku disebabkan oleh[9]: 1. Mendapan akibat daripada penurunan aras air bumi. 2. Mendapan yang berlaku apabila zarah-zarah tanah memasuki lompang pada batuan bawah tanah hasil daripada hakisan pada rekahan. Kejadian penurunan sinkhole terjadi apabila gerbang atau kubah di atas lompang runtuh secara tiba-tiba. Proses kejadian penurunan sinkhole adalah seperti berikut[9]: 1. Penurunan ini lazimnya berlaku pada zon yang mempunyai batuan keras yang akan membentuk kubah, batuan lembut dan laluan air. 19 xxxii 2. Laluan aliran akan menghakis batuan lembut di bawah kubah dan membentuk lompang dan ruang. 3. Beban kenaan yang besar di atas permukaan akan mengakibatkan runtuhan secara tiba-tiba dan membentuk penurunan sinkhole. Di Malaysia, masalah berlaku di beberapa kawasan seperti Sungai Kuantan dalam pembinaan pintu benteng bagi syarikat pembekal air Kuantan pada Oktober 1981[10]. Kejadian berlaku di mana 80 batang cerucuk didapati tenggelam pada ke dalaman yang luar biasa dan penambahan sebanyak 20, 30, dan 40 kaki lagi terpaksa dilakukan. Kes-kes yang hampir serupa turut dilaporkan dalam pembinaan lebuh raya Kuala Lumpur-Seremban pada Mei 1983[9]. Kes yang lain dilaporkan pula ialah pembinaan tempat pendaratan helikopter di Ipoh semasa kerja tanah dilakukan[9].

Sinkhole selebar 10 kaki dan sedalam 5 kaki muncul semasa kerja pemampatan tanah dilakukan menggunakan jentera pemampat. 2.4.5 Masalah yang Tidak Dapat Diramalkan. Masalah kerosakan pada struktur boleh diatasi jika kesemua langkah berjaga-jaga dan pengawalan kualiti dilakukan dengan baik. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kejadian atau fenomena yang sukar dan tidak dapat diramalkan berlaku ke atas struktur. Walaupun tidak menjadi suatu perkara yang mustahil bagi mereka bentuk struktur untuk mengatasi beberapa masalah tersebut, ia menjadi tidak ekonomi apabila faktor kos diambil kira dalam reka bentuk. 20 xxxiii 2.4.5.1 Kesan Letupan Kesan letupan akibat daripada letupan gas boleh mengakibatkan kerosakan yang teruk kepada struktur. Oleh kerana pembakaran gas adalah perlahan berbanding dengan peledakan daripada letupan yang tinggi ia akan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi. Apabila letupan berlaku dan mengakibatkan kerosakan dalaman, risiko keselamatan bagi keseluruhan struktur amatlah rendah. Akan tetapi, apabila kerosakan berlaku pada anggota struktur yang penting seperti tiang, dinding menanggung beban atau rasuk, risikonya amatlah tinggi sehingga boleh menyebabkan runtuhan keseluruhan bangunan[11]. Peristiwa yang terkenal adalah peristiwa runtuhan Ronan Point di timur London pada 1968[3]. Rujuk Gambar 2.5. Letupan berlaku berpunca daripada letupan gas pada bahagian dapur bangunan tinggi. Peristiwa ini membuka mata para jurutera buat pertama kali tentang bahaya berlakunya runtuhan berturutan pada sistem konkrit pra-tuang. Berpandukan kod piawai British BS 8110: Part 2: 1985, sesuatu struktur tersebut perlulah dapat menanggung beban sebesar 34kN/m 2 jika ia hendak direka bentuk bagi mengatasi beban daripada letupan. 21 xxxiv

Gambar 2.3: Runtuhan berturut-turut yang berlaku akibat daripada kesan letupan. 2.4.5.2 Kesan Kemalangan (Perlanggaran) Kesan perlanggaran objek ke atas struktur akan menyebabkan anggota struktur tersebut terpaksa menanggung beban yang besar dan struktur berkemungkinan mengalami kerosakan yang teruk. Oleh kerana terdapat pertambahan saiz dan berat kenderaan di jalan raya hari ini, risiko kerosakan akibat daripada kesan perlanggaran kenderaan turut bertambah[3]. Kesan letupan daripada gas berkemungkinan berlaku pada sebarang aras bangunan, manakala kesan perlanggaran pula terhad kepada tingkat bawah sahaja. 22 xxxv Berdasarkan piawai bangunan kini, jika berlaku sebarang perlanggaran kapal terbang ka atas bangunan tinggi, kerosakan yang dialami amatlah kritikal dan berkemungkinan berlakunya runtuhan keseluruhan bangunan[3]. Kebarangkalian sesebuah bangunan akan dilanggar oleh kapal terbang dalam tempoh hayat 60 tahun adalah antara 1 dalam 1,000,000 dan 1 dalam 10,000 bergantung kepada saiz dan lokasi bangunan tersebut. Contoh yang mudah bagi perlanggaran kapal terbang ke atas bangunan tinggi adalah peristiwa 11 September 2001. Rujuk Gambar 2.6. Dua buah kapal terbang telah melanggar bangunan pusat dagangan dunia (World Trade Centre) di Amerika Syarikat dan mengakibatkan runtuhan keseluruhan bangunan. Gambar 2.4: Rajah menunjukkan runtuhan bangunan disebabkan oleh kesan perlanggaran. 23 xxxvi 2.4.5.3 Kesan Gempa Bumi Gempa bumi merupakan satu fenomena bencana alam akibat daripada pergerakan tektonik di dalam bumi, selain daripada runtuhan gua dalam bumi, impak daripada meteorit dan letusan gunung berapi[12]. Pergerakan gelombang gegaran itu akan bermula di pusat gegaran dan seterusnya merebak sehingga berpuluh-puluh batu. Struktur akan dikenakan beban secara dinamik dan jika ia tidak direka bentuk dengan baik, kerosakan mahupun runtuhan tidak dapat

dielakkan[13]. Di antara mekanisme kerosakan akibat daripada gempa bumi adalah seperti berikut: 1. Daya dalaman yang terhasil daripada gegaran pada struktur 2. Kegagalan Tanah (mendapan, tanah runtuh, dan pencairan) 3. Tsunami 4. Fault rupture Untuk mengurangkan kerosakan bangunan akibat daripada kesan gempa bumi, Earth Quake Design Of Building dengan menggunakan Uniform Building Code telah diperkenalkan seawal tahun 1927 berikutan kejadian gempa bumi yang berlaku di Chile. Kod itu kemudiannya diubahsuai berikutan kajian-kajian yang telah dilakukan oleh penyelidik. Kejadian gempa bumi yang berlaku di bahagian Sumatera, Indonesia pada 26 Disember 2004 dan diikuti dengan beberapa gegaran susulan turut dirasai oleh Malaysia. Beberapa negeri di semenanjung Malaysia merasai gegaran kesan daripada gempa bumi tersebut. Beberapa struktur dilaporkan mengalami kerosakan yang kecil. 24 xxxvii 2.4.5.4 Kesan Kebakaran Berbanding dengan struktur keluli, struktur konkrit mempunyai ciri-ciri rintangan kebakaran yang baik dan sering kali digunakan untuk melindungi keluli daripada kesan kebakaran[4]. Konkrit mempunyai kadar pengaliran haba yang rendah dan haba pendam tentu yang tinggi berbanding dengan logam. Walau bagaimanapun, konkrit akan mengalami kerosakan jika terdedah kepada suhu yang tinggi dan akan mengalami kehilangan kekuatan dan keretakan[14]. Kelebihan konkrit apabila terdedah kepada kebakaran ialah: 1. Kadar keberaliran haba yang rendah 2. Dapat menyimpan kekuatan jika pendedahan tidak terlalu lama 3. Tidak menghasilkan asap/sisa bertoksik diakhir pembakaran

Kehilangan kekuatan pada suhu yang tinggi adalah lebih besar bagi konkrit tepu daripada konkrit kering, dan kandungan lembapan. Kekuatan konkrit terawet pukal selepas berumur 14 tidak dipengaruhi oleh suhu dalam lingkurangan 21 hingga 96 o C. Konkrit yang diperbuat daripada batu kapur atau batu baur siliceous menunjukkan perubahan warna berdasarkan tahap pembakaran[4]. Rujuk Rajah 2.7. Perubahan warna ini dapat memberi petunjuk bagi mengetahui kerosakan yang diakibatkan oleh kebakaran. Konkrit yang melepasi peringkat warna merah jambu berkemungkinan sudah mengalami kerosakan yang teruk. 25 xxxviii Rajah 2.4: Kesan daripada haba ke atas kekuatan dan modulus konkrit[4]. 2.4 Faktor Kemerosotan Konkrit Konkrit adalah semula jadinya sebagai bahan yang tahan lasak. Jika ia direka bentuk dengan baik untuk menangani sesuatu keadaan persekitaran, dan dihasilkan dengan mengawal kualitinya, konkrit dapat bebas daripada pembaikpulihan untuk satu jangka masa yang amat panjang[15]. Konkrit walau bagaimanapun boleh terdedah kepada bahaya dalam persekitaran yang berlainan melainkan langkah berjaga-jaga diambil. Kerosakan konkrit boleh disebabkan oleh salah satu daripada tiga komponen major iaitu simen, batu baur dan tetulang keluli dan boleh juga diakibatkan oleh tindakan fizikal atau tindakan kimia[4]. Ketahanlasakan konkrit boleh di istilahkan sebagai kemampuan konkrit untuk mengekalkan tahap kebolehkhidmatannya semasa tempoh hayatnya[2]. Untuk mencapai ketahanlasakan konkrit yang baik, perkara berikut perlulah diambil kira[2]:26 xxxix 1. Kadar nisbah air-simen 2. Ketebalan penutup konkrit 3. Pengawetan

4. Pengehadan ion klorida Penyerapan bahan-bahan larutan ke dalam konkrit akan mengurangi ketahanlasakan konkrit tersebut. Penyerapan ini bergantung kepada kebolehtelapan konkrit tersebut. Dalam konkrit bertetulang, kemasukan kelembapan dan udara akan menyebabkan berlakunya pengaratan pada tetulang keluli[16]. 2.5.1 Tindakan Kimia 2.5.1.1 Serangan Sulfat Secara semula jadinya, kehadiran sulfat daripada sodium, potasium, kalsium atau magnesium boleh menyerang konkrit[15]. Sulfat lazimnya hadir dalam air bawah tanah terutamanya apabila nisbah tanah liat yang tinggi wujud di dalam tanah. Air laut pula mengandungi kandungan sulfat yang tinggi manakala air hujan yang berkemungkinan mengandungi sulfat adalah berpunca daripada pencemaran udara. Sulfat bertindak pada simen yang sudah mengeras dalam dua cara dan menghasilkan kerosakan pada konkrit[17]. Tindak balas asas ialah di antara ion sulfat dan tri-kalsium alumina (C3A) di dalam simen dan membentuk dua komponen kalsium sulphoaluminat (ettringite atau monosulfat). Kedua-dua hasil tindak balas 27 xl ini akan menyebabkan pengembangan (4 kali ganda dan 2 kali ganda masingmasing) dan menyebabkan kemusnahan yang teruk pada konkrit. Seterusnya ion sulfat bertindak balas dengan kalsium hydroxide untuk membentuk kalsium sulfat. Tindak balas ini menyebabkan pengembangan (2 kali ganda) dan menyebabkan kemusnahan pada konkrit. Rujuk Rajah 2.3. Magnesium sulfat memberikan kesan yang teruk, sodium dan potasium kurang memberikan kesan dan kalsium sulfat pula langsung tidak terlibat dalam tindak balas ini. Ettringite akan mengembang dan menyebabkan kerosakan pada konkrit Ion sulfat + Matrik simen + Ettringite

Rajah 2.5: Mekanisma kerosakan yang disebabkan oleh serangan sulfat. Konkrit yang telah diserang oleh sulfat kelihatan keputihan pada permukaannya. Rujuk Gambar 2.5. Kerosakan lazimnya bermula pada hujung dan bucu dan diikuti oleh keretakan yang berpanjangan yang mana memudahkan penyusupan selanjutnya dan merosakkan konkrit. Serangan sulfat dari air laut akan menyebabkan penguraian konkrit berlaku dan memudahkan ion klorida menyusupi masuk kedalam konkrit dan menyebabkan pengaratan tetulang keluli. Rujuk Gambar 2.6. Untuk mengatasi masalah serangan sulfat pada konkrit, simen yang rendah tri-kalsium aluminat (C3A) digunakan. Perkara penting yang perlu diperhatikan adalah dalam sesetengah kes, ketumpatan dan kebolehtelapan konkrit boleh 28 xli mempengaruhi ketahanlasakan konkrit tersebut ke tahap yang boleh mengatasi pengaruh daripada jenis simen yang digunakan. Gambar 2.5: Serangan sulfat pada tembok penahan. Gambar 2.6: Serangan sulfat pada tiang struktur marin 29 xlii 2.5.1.2 Serangan Asid Tiada portland simen yang dapat menentang serangan asid. Asid menyerang konkrit dengan mengubah komponen kalsium pada simen kepada komponen garam. Serangan asid terjadi apabila pH asid tersebut kurang daripada 6.5. Serangan yang lebih teruk terjadi apabila pH asid kurang daripada 4.5. Secara amnya jarang didapati kehadiran asid pada air bawah tanah. Air yang berasid mungkin hadir di kawasan tapak pelupusan sampah atau kawasan perlombongan. Keadaan sangat berasid mungkin wujud pada kawasan pembuangan industri dan pertanian. Kawasan pembetungan mungkin juga berada di bawah keadaan berasid. Kerosakan pada konkrit oleh asid disebabkan oleh hasil daripada tindak balas asid dan kalsium hydroxide pada simen. Kadar kerosakan asid ditentukan

sebahagiannya oleh keagresifan asid, tetapi yang paling penting adalah berdasarkan keterlarutan garam kalsium hasil daripada tindak balas. Asid sulfurik dan asid karbonik adalah jenis yang lazim ditemui pada air bawah tanah. Ion sulfat boleh terlibat di dalam serangan sulfat dan asid karbonik boleh menjadi sangat menghakis disebabkan oleh formasi kalsium bikarbonat. Dalam keadaan lembap, SO2, CO2 dan wasap asid lain yang terdapat dalam atmosfera menyerang konkrit menerusi pelarutan dan penyingkiran sebahagian daripada simen terset, akhirnya meniggalkan jisim yang lembut dan bercendawan[16]. Serangan jenis ini terjadi dalam cerobong dan terowong jalan keretapi stim. Pada keadaan pendedahan yang sangat teruk kepada asid, seperti sesetengah keadaan bawah tanah di mana nilai pH kurang daripada 3.5 dan di mana terdapat 30 xliii pergerakan air, lapisan perlindungan kepada konkrit mestilah disediakan. Pada keadaan yang lebih baik, alternatif berikut boleh diambil kira: 1. Menambahkan kandungan simen 2. Menambah ketebalan konkrit 3. Menggunakan bahan gantian simen seperti GGBS atau PFA dalam campuran konkrit 2.5.1.3 Serangan Alkali Tindak balas Alkali-Silika: Sesetengah jenis batuan mengandungi silika reaktif yang boleh bertindak balas dengan hydroxide yang berasal dari alkali (Na2O, K2O) di dalam simen dan mengakibatkan kemusnahan pada konkrit. Tindak balas bermula apabila mineral siliceous dalam batu baur diserang oleh ion alkali di dalam simen dan menghasilkan gel alkali-silika. Gel tersebut akan menyerap air dan mengembang. Ia seterusnya akan mengakibatkan keretakan dan memusnahkan ikatan pada batu baur dan seterusnya mengakibatkan kerosakan pada konkrit. Tindak balas ini akan menghasilkan keretakan peta pada keseluruhan permukaan

konkrit dan kerap kali disertai oleh gel. Rujuk Rajah 2.3 dan Gambar 2.6

Rajah 2.6: Rajah mekanisma tindak balas alkali-silika. 31 xliv Gambar 2.7: Pembentukan keretakan peta pada permukaan konkrit hasil daripada tindak balas alkali-silika.

Di Malaysia, granite dan batu kapur digunakan secara meluas di dalam pembinaan dan ia menunjukkan rekod khidmat yang baik[15]. Walau bagaimanapun, batuan jenis lain seperti andesite, rhyolite dan quartzite didapati memberikan kesan negatif kepada konkrit. Tindak balas alkali-silika yang pertama dilaporkan adalah pada bahagian sub-struktur jambatan di Pahang pada 1989. Tindak balas Alkali-Karbonat: Tindak balas ini berlaku di antara alkali di dalam simen dan sesetengah batu kapur dolomitik. Kajian mendapati pengembangan yang diakibatkan oleh tindak balas alkali-karbonat adalah disebabkan oleh pengambilan air oleh mineral tanah liat yang kering hasil daripada tindakan dedolomitization[18]. Untuk mengelakkan tindak balas ini daripada berlaku, penggunaan simen rendah alkali dan bahan ganti simen hendaklah digunakan yang mana sukar untuk dilakukan di dalam praktis[18]. Walau bagaimanapun, karbonat reaktif dalam batuan amatlah jarang ditemui. 32 xlv 2.5.1.4 Pengaratan Tetulang Keluli Masalah pengaratan tetulang keluli merupakan masalah yang utama di dalam ketahanlasakan konkrit bertetulang. Apabila pengaratan berlaku, karat akan membentuk formasi dan mengembang dan seterusnya menyebabkan keretakan pada konkrit. Tetulang keluli di dalam simen dilindungi oleh pengaratan melalui tindakan kimia pada permukaan tetulang dan perlindungan persekitaran oleh penutup konkrit[4]. Proses penghidratan simen membentuk alkali dan menyebabkan konkrit

berada dalam keadaan yang sangat beralkali iaitu pH di antara 12.5 hingga 13.5 [15]. Lapisan pasif akan terbentuk pada permukaan tetulang akibat daripada keadaan yang sangat beralkali ini dan melindungi tetulang daripada berlakunya pengaratan. Walau bagaimanapun, lapisan pasif ini akan termusnah apabila berlakunya pengkarbonatan dan dengan kehadiran ion klorida. Dengan kehadiran oksigen dan air, pengratan tetulang akan berlaku. Di antara tanda awal pengaratan adalah berlakunya keretakan di sepanjang tetulang dan ini dipengaruhi oleh nisbah penutup konkrit dan diameter tetulang[19]. Rujuk Gambar 2.10. Struktur akan lebih lasak jika diameter tetulang yang besar digantikan oleh beberapa tetulang yang lebih kecil dan mempunyai jumlah keluasan yang sama. xlvi Gambar 2.8: Pengaratan tetulang keluli pada konkrit Pengkarbonatan: Proses pengkarbonatan berlaku apabila karbon dioksida di udara memasuki konkrit dan mengurangkan kealkalian konkrit tersebut. Karbon dioksida akan bertindak balas dengan kalsium hydroksida yang merupakan penyumbang utama kepada kealkalian konkrit, dan membentuk asid karbonik[4]. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 33 Apabila pH konkrit menurun kepada 9, lapisan pasif yang melindungi tetulang akan musnah[17]. Dengan kehadiran air dan oksigen, pengaratan tetulang akan berlaku. Kadar penyusupan ini bergantung kepada beberapa faktor seperti kelembapan bandingan atmosfera, ketelapan konkrit dan ketebalan penutup konkrit[15]. Pengaratan seterusnya akan berlaku dan lazimnya proses ini akan memakan masa bertahun lamanya sebelum keretakan berlaku. Kajian mendapati, konkrit di dalam bangunan di karbonat tiga kali lebih pantas daripada konkrit di luar bangunan tetapi proses pengaratan adalah perlahan disebabkan oleh keadaan yang kering[15]. Faktor yang mempengaruhi pengkarbonatan ialah: 34 xlvii

1. Keadaan dedahan: Proses pengkarbonatan berlaku dengan pantas pada keadaan kelembapan bandingan di antara 50% sehingga 75%[17]. 2. Ketelapan konkrit: Konkrit yang ketelapannya rendah mengurangkan kadar penyusupan karbon dioksida dan melambatkan ke dalaman proses pengkarbonatan melawan masa. 3. Bahan ganti simen: PFA dan GGBS mempunyai kealkalian yang lebih rendah berbanding dengan OPC dan memudahkan berlakunya pengkarbonatan. Ion Klorida: Ion klorida boleh memusnahkan lapisan pasif pada tetulang keluli walaupun pada kealkalian yang tinggi. Ion klorida yang wujud di dalam air laut dan garam penyahais boleh memasuki konkrit melalui serapan pada kapilari konkrit. Ion klorida mungkin juga wujud di dalam bahan tambah kimia ataupun air dan batu baur yang digunakan semasa penghasilan konkrit. Kehadiran ion klorida di dalam konkrit bertetulang menjadi sangat serius bergantung pada kualiti konkrit dan pendedahan persekitaran. Kajian yang dilakukan oleh Building Research Establishment telah mengatakan bahawa pengaratan kurang berlaku pada kandungan klorida yang kurang daripada 0.4% daripada berat simen dan menjadi kritikal jika ia melebihi 1%[15]. Beberapa langkah yang dapat diambil bagi mengatasi masalah ini ialah: 1. Perlindungan permukaan: Perlindungan daripada logam seperti zink bergalvanis sering digunakan dan didapati berkesan melindungi struktur konkrit daripada ion klorida[15]. 2. Ketelapan konkrit: Penggunaan konkrit yang berkualiti tinggi, berketelapan rendah dan nisbah air/simen yang rendah dengan kandungan simen yang tertentu berserta dengan ketebalan penutup konkrit yang mencukupi boleh memperbaiki masalah ini[4]. 3. Jenis simen: Penggunaan Pozzolana Portland cement (PPC) dan Portland

slag cement (PSC) didapati dapat memberikan kesan yang positif berbanding dengan penggunaan Ordinary Portland cement (OPC). Ini adalah kerana ia 35 xlviii mengurangkan ketelapan konkrit, menambahkan serakan liang dan mengurangkan liang rerambut berbanding dengan OPC[20]. Bagi mengurangkan masalah ini, JKR telah menyediakan spesifikasi piawai seperti dalam Jadual 2.1[15]: Jadual 2.2: Had kandungan klorida di dalam jenis konkrit Jenis Konkrit Jumlah Klorida Maksimum (%) Konkrit yang mengandungi tetulang keluli tertanam dan dibuat menggunakan simen yang memenuhi MS 522, BS 1370 atau gabungan dengan bahan tambahan lain (pfa atau ggbs) 0.4 Konkrit yang mengandungi tetulang keluli tertanam dan dibuat menggunakan simen yang memenuhi BS 4027 0.2 Konkrit pra-tegasan dan konkrit heat-cured yang mengandungi tetulang keluli. 0.1 Konkrit bukan struktur. Tiada Had 2.5.2 Tindakan Fizikal Lelasan: Lapisan simen tidak mempunyai rintangan terhadap lelasan yang baik, dan mutu dan prestasi konkrit banyak bergantung kepada kekuatan batu baur yang digunakan. Batu baur seperti emery atau iron shot digunakan dalam konkrit penutup untuk memberikan rintangan lelasan sebagai lantai di kawasan perindustrian[4]. Konkrit berkekuatan tinggi dengan nisbah air/simen yang rendah kurang bergantung kepada jenis batu baur, dan penggunaan nisbah air/simen yang

rendah memberikan konkrit yang padat dan kuat untuk menentang lelasan[21]. Bahan kimia yang sesuai boleh digunakan untuk menyediakan lapisan tambahan 36 xlix bagi melindungi konkrit. Ia dilakukan dengan menyembur lapisan permukaan yang mana ia akan bertindak balas dengan permukaan konkrit yang sudah mengeras. Kebanyakan bahan kimia tersebut adalah berasaskan sodium silika yang akan bertindak dengan kalsium hydroxide dan menghasilkan C-S-H atau bertindak balas dengan fluorosilicates larut untuk membentuk calcium fluorosilicate tidak larut[4]. Hakisan: Hakisan pada konkrit berlaku akibat daripada lelasan air dan bahan terampai. Hakisan adalah kes istimewa di dalam lelasan dan berlaku pada terusan, paip dan pelimpah. Ia bergantung kepada kuantiti dan ciri-ciri pepejal terampai. Hakisan oleh air yang bebas daripada endapan tidak memberikan kesan yang mendalam kecuali jika serangan kimia berlaku. Rintangan terhadap hakisan ditentukan oleh kekuatan mampatan konkrit[4]. Penggunaan batu baur bersaiz besar dilihat dapat memberikan kelebihan. Masalah hakisan hanya berlaku pada permukaan konkrit sahaja. Oleh yang demikian, perhatian yang serius perlu diberikan semasa kerja konkrit agar konkrit yang berkualiti tinggi dapat dihasilkan. Peronggaan (Cavitation): Kerosakan yang diakibatkan oleh peronggaan memberikan kesan yang lebih teruk berbanding dengan kesan hakisan. Malahan konkrit yang berkualiti tinggi juga berkemungkinan mengalami serangan yang teruk. Peronggaan berlaku apabila air yang berkelajuan tinggi secara tiba-tiba bertukar haluan atau halaju. Ini menyebabkan zon bertekanan rendah wujud pada permukaan selepas perubahan tersebut. Penurunan tekanan ini memberikan kesan yang sangat besar sehinggakan mampu untuk merosakkan logam. Jelasnya konkrit akan mengalami kerosakan yang teruk dan cara yang terbaik menghindari peronggaan ialah dengan mengelakkannya daripada terjadi melalui reka bentuk. Peronggaan walau bagaimanapun tidak dapat dielakkan sepenuhnya. Penggunaan bahan yang berkualiti tinggi dapat mengurangkan kesan kerosakan. Penggunaan

konkrit berkekuatan tinggi dengan nisbah air/simen yang rendah dan penggunaan saiz batu baur yang kecil dapat memberikan rintangan yang baik kepada peronggaan[4]. l37 Pembekuan dan Pencairan: Konkrit merupakan bahan yang berliang-liang dan mengandungi lembapan. Ia mudah mengalami kerosakan akibat daripada kitaran pembekuan dan pencairan[4]. Apabila konkrit terdedah kepada fenomena ini, simen dan batu baur kedua-duanya akan mengalami kerosakan di dalam keadaan yang berlainan. Air di dalam simen berada dalam bentuk alkali lemah. Apabila pembekuan berlaku, ais terbentuk pada liang rerambut dan pertambahan isi padu sebanyak 9% berlaku[2]. Pertambahan isi padu ini akan mengakibatkan konkrit terpaksa menanggung tegasan yang lebih dan jika proses ini berlaku berulangan, keretakan mungkin boleh berlaku. Lompang di dalam batu baur kebiasaannya lebih besar daripada simen. Batu baur seperti granit, basalt dan quartzite didapati mempunyai rintangan yang baik ke atas kesan pembekuan dan pencairan ini[2]. 2.5.3 Tindakan Biologi Pertumbuhan pada konkrit boleh menyebabkan kerosakan secara mekanikal. Tindakan biologi ini disebabkan apabila lumut, alga dan akar tumbuhan memasuki konkrit melalui keretakan dan titik lemah dan mengakibatkan pertambahan daya dan menyebabkan pembesaran keretakan (Rujuk Gambar 2.7). Pertumbuhan tumbuhan mikro berkemungkinan membawa kepada serangan kimia apabila asid humik terbentuk dan menghakis simen. 38 li Gambar 2.9: Serangan biologi (alga) pada konkrit lii BAB III METODOLOGI 3.1 Mengenal Pasti Masalah Sebelum sesuatu kajian dijalankan, adalah penting bagi mengenal pasti

masalah terlebih dahulu. Daripada masalah yang berbangkit, objektif dapat ditentukan dan kajian akan dilaksanakan berlandaskan kepada objektif tersebut. Skop kajian yang telah ditentukan akan dipenuhi agar ia memenuhi spesifikasi bagi projek sarjana. 3.2 Pengumpulan Data.

Pengumpulan data telah dilakukan dengan mendapatkan kerjasama daripada beberapa agensi dan pihak yang terlibat di dalam industri pembinaan. Pihak-pihak tersebut adalah seperti berikut: 1. Jabatan Kerja Raya Malaysia (JKR), unit Kejuruteraan Forensik. 2. Pusat Penyelidikan IKRAM 40 liii 3. Pihak Berkuasa Tempatan 4. Perlabuhan dan bangunan tepi pantai 5. Kementerian Pertanian dan Perikanan Data yang diambil mengandungi jenis kerosakan yang berlaku ke atas struktur konkrit berserta dengan lokasi dan tarikh kerosakan itu dilaporkan. Selain daripada itu, beberapa rekod lain juga diambil seperti tahun pembinaan, gred konkrit yang digunakan, dan foto kerosakan struktur tersebut. Segala data yang diperoleh merupakan rekod sebenar kerosakan bangunan yang berlaku di Malaysia. 3.3 Penganalisisan Data Data-data mentah yang diperoleh dianalisis mengikut kepada jenis kerosakan. Selain daripada itu, lokasi struktur dibina dikenal pasti dan pembahagian akan dibuat mengikut negeri. Hayat bangunan, tarikh dan jenis pembaikan kerosakan yang dilaporkan telah dianalisis untuk melihat senario masalah kerosakan yang berlaku di Malaysia. Hasil keputusan dikeluarkan sama ada dalam bentuk carta pai, graf ataupun jadual. 3.4 Penyediaan Laporan Dalam peringkat ini, penulisan laporan dilakukan berdasarkan analisis yang

telah dilakukan. Laporan akan disediakan mengikut susunan bab yang tertentu. Laporan disediakan mengikut format yang telah ditetapkan bagi memenuhi kriteria laporan projek sarjana. liv 3.5 Kesimpulan dan Cadangan Berdasarkan analisis yang dilakukan, beberapa kesimpulan diambil berlandaskan objektif yang telah dikenal pasti pada peringkat awal. Seterusnya, cadangan akan diutarakan dengan tujuan untuk memperbaiki masalah kerosakan struktur di Malaysia. Mengenal Pasti Masalah Pengumpulan Data Penganalisisan Data Penyediaan Laporan 41 Kesimpulan dan Cadangan Rajah 3.1 : Carta alir perancangan perjalanan Projek Sarjana lv BAB IV ANALISIS DAN KEPUTUSAN 4.1 Pengenalan Data-data utama diperolehi daripada pihak Jabatan Kerja Raya Malaysia (JKR), unit Kejuruteraan Forensik. Rekod-rekod yang diperolehi adalah laporan kerosakan struktur bagi tahun 2004 dan 2005. Selain daripada itu, kes kerosakan struktur diperolehi daripada beberapa agensi seperti yang telah dinyatakan di dalam bab 3. Terdapat sebanyak 149 kerosakan telah dilaporkan diseluruh Malaysia sepanjang tahun 2004 dan 2005. Walau bagaimanapun, hanya 90 sahaja daripada rekod tersebut telah digunakan untuk dianalisis oleh penulis. Ini kerana rekod-rekod yang selebihnya dikategorikan sebagai data yang tidak lengkap kerana terdapat laporan penyiasatan yang hilang atau sulit dan ada juga yang masih di dalam proses

penyiasatan. Data-data yang diperolehi ini hanya mewakili sebilangan kecil sahaja kerosakan yang berlaku dan tidak menggambarkan situasi sebenar kerosakan struktur yang berlaku di Malaysia kerana kemungkinan terdapat kerosakan yang tidak dilaporkan. Selain daripada itu, terdapat juga kemungkinan bahawa kerosakan tersebut lambat dilaporkan daripada tarikh sebenar ia dikesan. 43 lvi Secara amnya, data-data yang diperolehi telah dibahagikan kepada dua iaitu, faktor-faktor kerosakan struktur konkrit dan faktor-faktor kemerosotan konkrit. Pembahagian ini dibuat bagi melihat secara am jenis-jenis kerosakan dan faktor kemerosotan struktur konkrit yang berlaku di Malaysia. 4.2 Analisa faktor-faktor kerosakan struktur konkrit di Malaysia Kerosakan-kerosakan struktur yang berlaku boleh dikategorikan berdasarkan mekanisma kegagalan yang berlaku. Secara amnya, kerosakan yang sering dilihat berlaku pada struktur konkrit adalah seperti berikut: 1. Keretakan 2. Kegagalan pada sambungan 3. Kebocoran 4. Pengaratan tetulang keluli 5. Mendapan 6. Honeycombed 7. Peluruhan konkrit Berpandukan jenis kerosakan yang dilaporkan, penyiasatan telah dilakukan oleh pihak Jabatan Kerja Raya unit Kejuruteraan Forensik untuk mengenalpasti punca kerosakan yang berlaku sebelum kerja-kerja pembaik pulihan dilakukan. Berdasarkan penyiasatan yang telah dijalankan, faktor-faktor utama kerosakan struktur konkrit secara keseluruhannya boleh diklasifikasikan kepada 5 jenis iaitu: 1. Kesilapan rekabentuk

2. Masalah bahan bina 3. Masalah geoteknik 4. Kesilapan semasa pembinaan 5. Masalah yang tidak dapat diramalkan. 44 lvii Kerosakan-kerosakan yang berlaku telah dikategorikan mengikut tahun pembinaan dan negeri. Pengkategorian ini dilakukan bagi melihat masalah yang berlaku di Malaysia berlandaskan usia struktur tersebut dan lokasinya. Jadual 4.1 di bawah menunjukkan bilangan kes kerosakan struktur yang telah dilaporkan sepanjang tahun 2004 dan 2005 dan telah dikategorikan mengikut tahun pembinaannya dengan jarak 10 tahun. Jadual 4.1: Bilangan kes kerosakan struktur mengikut tahun pembinaan Tahun Pembinaan Jenis Kerosakan