TEKNOLOGI BETON BETON
BAB IV TEKNOLOGI BETON IV.1
UMUM
Beton merupakan salah satu dari bahan bangunan yang banyak diminati/disenangi oleh masyarakat pada umumnya, umumnya, hal itu dikarenakan dikarenakan mempunyai mempunyai sifat-sifat lebih banyak yang yang menguntungjan dibandingkan dibandingkan dengan sifat-sifat yang merugikannya. Beton adalah suatu bahan bangunan yang diperoleh dari pencampuran pencampuran antara agregat agregat kasar kasar ( coarse aggregate/split ), ), agregat halus ( fine aggregate /pasir), semen dan air (lihat tabel 1) serta dalam hal-hal tertentu masih diberikan suatu bahan tambahan ( admixture) untuk mendapatkan maksud tertentu dari beton tersebut tetapi tidak menambah kekuatan tekan dari beton. Tabel 1. Skema bahan-bahan pembentuk beton AIR PASTA SEMEN MORTAR PASIR (FINE AGGRATE )
BETON (BETON BERTULANG) (+ ADMIXTURE )
SPLIT (COARSE AGGRATE )
Karena sifat yang terpenting dari beton adalah kuat terhadap tekan, sedangkan untuk suatu konstruksi konstruksi bangunan, diperlukan diperlukan adanya kombinasi-kombinasi kombinasi-kombinasi beban, beban, baik itu tekan, tarikan, puntiran, puntiran, momen dan lain-lain. Untuk itu, pada suatu konstruksi konstruksi beton perlu ditambahkan atau digabungkan dengan tulangan baja yang berfungsi untuk membantu sifatsifat yang kurang menguntungkan daripada beton itu sendiri dan yang kita kenal dengan istilah beton bertulang. Hal itu terjadi karena antara beton dan baja mempunyai hubungan atau tegangan rekat Bonding) yang cukup baik tanpa diberikan suatu bahan tambahan, karena dari kedua bahan ( Bonding tersebut antara baja dan beton mempunyai koefisien muai suhu ( ʎ) yang hamper sama , yaitu : ʎbeton
= 10 x 10 -6 / 0C
ʎbaja
= 7-12 x 10 -6 / 0C
Sehingga apabila terjadi adanya perubahan suhu baik panas ataupun dingin (misalkan terjadi kebakaran s/d suhu tertentu ataupun terjadi pendinginan pada saat musim salju) bukan problem bagi bahan konstruksi beton bertulang. menjadikan suatu permasalahan/ permasalahan/ Dari beberapa sifat beton menguntungkan, maka yang paling utama adalah kuat terhadap tekan, untuk itu perlu kita mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi kuat tekan daripada beton, yaitu: 1
TEKNOLOGI BETON
1. Fakt Faktor or Air Air Sem Semen en (F.A (F.A.S .S)) 2. Sifat-sifa Sifat-sifatt dari dari agrega agregatt (halus (halus maupun maupun kasar) kasar) Gradasi agregat Bentuk agregat Ukuran maximal agregat 3. Cara Cara Peng Penger erja jaan an Pencampuran Pengangkutan Penuangan Pemadatan Perawatan 4. Umur Be Beton 5. Jenis dan Jumlah/ku Jumlah/kuantit antitas as daripada daripada semen semen IV.2 IV.2
BAHA BAHAN N DASA DASAR R PEMB PEMBEN ENTU TUKA KAN N BE BETO TON N
Seperti yang terlihat pada tabel 1. Maka bahan-bahan dasar pembentuk beton terdiri dari : a. Semen aggregate /pasir) b. Agre Agrega gatt halu haluss ( fine aggregate Agregat kasar ( coarse aggregate/split ) c. Air IV.2 IV.2.1 .1 SE SEME MEN N
Semen Portland adalah material hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan. Semen Portland diproduksi untuk pertama kalinya pada tahun 1824 oleh Joseph Aspdin, dengan memanaskan memanaskan suatu campuran tanah liat yang dihaluskan dengan batu kapur atau kapur tulis dalam suatu dapur sehingga mencapai mencapai suatu suhu yang cukup tinggi untuk menghilangkan menghilangkan gas asam karbon (Murdock et al, 1999). Fungsi semen adalah untuk merekatkan butir-butir agregat agarterjadi suatu massa yang kompak/padat. Selain itu juga untuk mengisi rongga-rongga di antara butiran agregat. Walaupun semen hanya kira-kira mengisi 10% dari volume beton, namun karena merupakan bahan yang aktif maka perlu dipelajari maupun dikontrol secara ilmiah (Tjokrodumuljo, 1996). IV.2.1.a Susunan Kimia Semen
Susunan kimia dari semen dapat mempengaruhi mempengaruhi sifat semen. Bahan-bahan yang menjadi unsur pokok dari semen diantaranya adalah kapur, silica, alumina dan oksida besi. Sebagai hasil perubahan susunan kimia yang terjadi diperoleh susunan kimia yang kompleks, namun pada semen biasa biasa dapat dapat dilihat seperti seperti pada Tabel Tabel 2. Oksida-oksida Oksida-oksida tersebut tersebut berinteraksi satu sama lain membentuk senyawa yang lebih kompleks selama proses peleburan. Tabel 2. Susunan Unsur Kimia Pada Semen Biasa Nama Unsur Kimia Kadar (%) Kapur CaO 60-65 Silika SiO2 17-25 Alumina Al2O3 3-8 2
TEKNOLOGI BETON
Nama Unsur Kimia Besi Fe2O3 Magnesia MgO Sulfur SO3 Soda/potash Na2O + K2O (Tjokroadimuljo, 1996 )
Kadar (%) 0,5-6 0,5-4 1-2 0,5-1
Pada dasarnya dapat disebutkan 4 senyawa yang paling penting yaitu : a. b. c. d.
Trikalsium silikat (C3S) atau 3CaO.SiO2 Dikalsium silikat (C2S) atau 2CaO.SiO2 Trikalsium aluminat (C3A) atau 3CaO.AL2O3 Tetrakalsium aluminoferit (C3A) atau 4CaO.Al2O3.Fe2O3
Hampir dua pertiga bagian semen terbentuk dari zat kapur yang proporsinya berperan penting terhadap sifat-sifat semen. Zat kapur yang berlebihan kurang baik untuk semen serta menyebabkan terjadinya disintegrasi (perpeahan) semen setelah timbul ikatan. Kadar kapur yang sedikit (relative kurang), cenderung memperlambat pengikatan, tetapi menghasilkan kekuatan awal yang tinggi tetapi kekurangan kapur menghasilkan semen yang lemah, dan bilamana kurang sempurna pembakarannya, menyebabkan ikatan yang cepat. Silika membentuk sekitar seperlima, sedangkan alumina hanya sekitar seperduabelas dalam semen. Silika dalam kadar tinggi, yang biasanya disertai dengan kadar alumunia rendah, menghasilkan semen dengan ikatan lambat dengan kekuatan tinggi, dan meningkatkan ketahanan terhadap agresi kimia. Bilamana terdapat keadaan sebaliknya, alumina pada kadar tinggi dan silica pada kadar rendah, semen mengikar dengan cepat dan kekuatan awalnya tinggi. Jika semen bersentuhan dengan air maka terjadi proses hidrasi yang berlangsung lambat, antara 2 s/d 5 jam. Proses hidrasi pada semen sangat kompleks, tidak semua reaksi dapat diketahui secara rinci. Perkiraan rumus proses kimia untuk reaksi hidrasi dari unsur C 2S dab C3S dapat ditulis sebagai berikut. 2C3S +6H2O -------- (C3S2H3) + 3Ca(OH)2 2C2S + 4H2O -------- (C3S2H3) + Ca(OH)2 Bila masih dimungkinkan, penambahan air masih diperlukan oleh bagian dalam dari butirbutir semen (terutama yang berbutir besar) untuk menyempurnakan proses hidrasi. Proses dapat berlangsung sampai 50 tahun. Penelitian terhadao silinder beton menunjukkan bahwa beton masih meningkat terus kekuatannya, paling tidak untuk jangka waktu 50 tahun (Tjokrodimuljo, 1996).
IV.2.1.b Jenis Semen
Semen mempunyai jenis-jenis sebagai berikut : a. Semen Portland yang cepat mengeras; umumnya mempunyai kadar tricalcium silikat yang tinggi, yang bilamana diperhalus semennya, bisa mendapatkan kekuatan awal yang tinggi. b. Semen dengan kuat awal yang sangat tinggi; diproduksi dengan memisahkan bagian halus semen Portland cepat keras di dalam terowongan angina cyclone di pabrik. Semen ini berguna untuk pembuatan beton dengan kekuatan awal yang sangat tinggi. 3
TEKNOLOGI BETON
c.
d. e.
f.
g. h.
i.
j.
k.
l.
Meskipun membutuhkan air yang banyak dan cenderung menghasilkan beton yang “sticky” (lekat). Semen panas hidrasi rendah; mempunyai proporsi dicalcium silikat tinggi sebagai hasil dari tricalcium silikat. Penggunaannya terutama terbatas pada turap penahan tanah dan gravitasi, bendungan besar, dan konstruksi beton pejal sejenis di mana suhu massa beton naik. Semen Portland tahan sulfat; mempunyai bentuk yang lebih tahan sulfat daripada semen biasa, karena kadar tricalsium aluminate dikurangi. Semen Portland putih; mempunyai sifat-sifat yang sama dengan semen Portland biasa. Bahan-bahan baku yang digunakan di dalam pembuatannya mempunyai kadar besi kurang dari 1%. Semen Portland berwarna; dibuat dengan menambahkan zat warna yang sesuai pada semen Portland biasa bila ingin diperoleh warna tua. Bila dikehendaki warna muda maka ditambahkan pada semen Portland putih. Semen “air entraining” (berisi udara); merupakan semen Portland biasa di mana bahan untuk mengisikan udara telah dicampurkan selama proses pembuatannya. Semen Portland dengan bahan sisa dapur letus; semen ini khususnya berguna untuk konstruksi massa beton, karena terdapat reduksi panas hidrasi. Semen Portland dengan bahan sisa dapur latus menghasilkan beton yang lebih tahan agresi kimia, terutama air laut, bila disbanding dengan semen biasa. Semen Pozzolanic; doproduksi dengan menggiling bersama-sama suatu campuran 8560 persen semen Portland dengan 15 s/d 40 persen pozzolana, yang mungkin merupakan bahan aktif seperti abu vulkanis atau batu apung. Semen super sulfat; dibuat dengan menggiling “slag” dari dapur le tus calcium sulfat dan suatu activator, biasanya semen Portland biasa. Semen ini mempunyai sifat baik, tahan terhadap agresi sulfat dan dinyatakan tahan agresi asam yang mempunyai pH sampai 3,5. Semen dengan alumina tinggi; diproduksi dengan mencampurkan batu kapur dengan bauxite (biji alumunium) ke dalam suatu tanur. Semen ini mempunyai proporsi aluminate yang tinggi (33 s/d 44 persen), hingga menyebabkan peningkatan kekuatan dengan cepat. Di dalam kenyataannya semen dengan alumina yang tinggi sama kuat, atau bahkan lebih kuat (pada umur 24 hari) daripada semen Portland biasa (pada umur 28 hari). Semen “hydrophobic” (terlindung dari air); merupakan semen Portland yang diberi bahan tambahan. Dengan demikian partikel semen dilindungi oleh suatu lapisan yang melindungi terjadinya hidrasi pada semen ini. Ini memungkinkan penyimpanan semen ini pada suatu timbunan dengan waktu yang lebih lama dari semen biasa. Semen ini tampaknya tidak menjadikan beton bersifat kedap air. (Murdock et al, 1999)
Jenis/type semen yang digunakan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton, dalam hal ini perlu diketahui tipe semen yang telah distandarisasi di Indonesia, menurut SNI 0031-81 semen Portland di bagi menjadi lima tipe, yaitu : Type I
: Ordinary Portland Cement (OPC), semen untuk penggunaan umum, tidak memerlukan persyaratan khusu (panas hydrasi, ketahanan terhadap sulfat, kekuatan awal)
Type II
: Moderate sulphate Cement, semen untuk beton yang tahan terhadap sulfat sedang dan mempunyai panas hidrasi sedang.
4
TEKNOLOGI BETON
Type III
: High Early Strength Cement, semen untuk beton dengan kekuatan awal tinggi (cepat mengeras)
Type IV
: Low Heat of Hydration Cement, semen untuk beton yang memerlukan panas hidrasi rendah, kekuatan awal rendah
Type V
: High Sulphate Resistance Cement, semen untuk beton yang tahan terhadap kadar sulfat tinggi
Jenis-jenis semen terebut mempunyao kecepatan kenaikan kekuatan yang berbeda.
IV.2.1.c
Kekuatan Pasta Semen dan Faktor Air Semen
Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air dipakai waktu proses hidrasi. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses hidrasi hanya kira-kira 25% dari berat semennya. Penambahan jumlah air akan mengurangi kekuatan semen setelah mengeras. Kelebihan air memang menyebabkan campuran betin mudah dicampur, dicetak dan diangkut akan tetapi juga menyebabkan pasta semen berpori lebih banyak sehingga mengurangi kuat tekannya. (Tjokrodimuljo, 1996)
IV.2.1.d
Sifat Fisik Semen
Semen memiliki beberapa sifat fisik sebagai berikut : i.
Kehalusan Butir Reaksi semen dan air dimulai dari permukaan butir-butir semen, sehingga semakin luas permukaan butir-butir semen (dari berat semen yang sama) semakin epat proses hidrasinya. Secara umum semen berbutir halus akan meningkatkan kohesi pada beton segar, akan tetapi menambah kecenderungan beton untuk menyusut leib banyak sehingga menyebabkan terjadinya retak susut. Jika butirannya terlalu halus hidrasi akan terjadi lebih awal oleh kelembaban udara (Tjokrodimuljo, 1996).
ii. Waktu Ikatan Waktu dari pencampuran semen dan air sampai kehilangan sifat keplastisnnya disebut waktu ikatan awal (initial setting time), dan waktu sampau pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikatan akhir (final setting time). Pada semen Portland biasa waktu ikatan awal tidak boleh kurang dari 60 menit, dan waktu ikatan akhir tidak boleh melebihi 480 menit atau 8 jam. Di laboratorium uji semen dengan alat Vicat dilakukan untuk menentukan jumlah air yang dibutuhkan untuk menghasilkan pasta dengan konsistensi yang normal. Di samping itu juga untuk menentukan waktu ikat i tu sendiri. iii. Panas Hidrasi Reaksi hidrasi membentuk senyawa silikat, aluminat dan air membentuk media pengikat. Pada bagian dalam beton bermassa besar, proses hidrasi dapat mengakibatkan kenaikan temperature yang besar. Pada saat yang sama, bagian luar beton kehilangan panas sehingga terjadi perbedaan temperature yang tajam. Tahap berikutnya, yaitu tahap pendinginan bagian dalam dari beton massa yang berakibat dapat terjadinya retakan yang besar pada beton tersebut. (Tjokrodimuljo, 1996)
5
TEKNOLOGI BETON
iv. Berat Jenis Berat jenis digunakan dalam hitungan perbandingan berat semen. Berat jenis semen berkisar pada 3,15 gram/cm 3. (Tjokrodimuljo, 1996)
IV.2.2 AGREGAT
Agregat adalah bahan pengisi yang bersifat pasif, bahan yang dicampurkan ke dalam pasta semen sehingga menghasilkan beton dengan volume besar. Kenyataannya bahan pengisi tidak mutlak bersifat pasif karena sifat fisik, kimia dam termal dari bahan tersebut mempengaruhi sifat beton. Dari segi ekonomis menguntungkan jika digunakan campuran beton dengan sebanyak mungkin bahan pengisi dan dengan sekecil mungkin jumlah semen. Namun keuntungan dari segi ekonomis harus diseimbangkan dengan kinerja beton baik saat dalam keadaan segar maupun setelah mengeras (Neville dan Brook, 1987). Pengaruh. kekuatan agregat terhadap kekuatan beton begitu besar, karenal pada umumnya. kekuatan agregat lebih besar daripada kekuatan pastanya, Namun kekasaran perrnukaan agregat berpengaruh terhadap kekuatan beton, karena kekasaran agregat tersebut bisa memberikan ikatan yang sangat baik agregat akibat adanya pasta. Seperti tarnpak pada gambar 1. Batu pecah yang memiliki permukaan yang lebih kasar daripada kerikil memberikan kuat tekan yang lebih tinggi pada beton.
Gambar 1. Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton
Agregat dapat dibedakan dengan berdasaran pada ukuran butiran, Agregat yang mernpunyai ukuran butir-butir besar disebut agregat .kasar, sedangkan agregat yang berbutir kecil disebut agregat halus. Sebagai batas antara satu daerah dengan daerah yang lain. Dalam bidang teknologi beton nilai batas tersebut adalah 4,75 mm atau 4,80 mm. Agregat yang butirannya lebih besar dari 4,8 mm disebut agregat kasar. Secara umum, agregat kasar sering- disebut kerikil, kericak, batu pecah atau split. Adapun agregat halus disebut pasir, baik berupa pasir alami yang diperoleh langsung dari sungai atau tanah galian, atau dari hasil pemecahan batu. Agregat yang butir-butirnya lebih kecil dari 1,2 mm kadang-kadang disebut pasir halus, sedangkan butir-butir yang lebih kecil dari 0,075 mm disebut silt, dan yang lebih kecil dari 0,002 mm disebut clay. ,
Agrcgat di sini berfungsi sebagai bahan utama dari suatu bahan pernbentuk beton, hal ini dikarenakan sebagian besar dari bahan pembuat beton berisi agregat (halus dan kasar), dalam hal ini kurang lebih sebesar 70 % dari volume beton itu sendiri. Untuk itu. maka mutu/kualitas dari agregat sangat dominan dalam menentukan kualitas daripada beton. Agregat harus mempunyai bentuk yang baik (bulat dan mendekati kubus), bersih, keras, 6
TEKNOLOGI BETON
kuat dan gradasinya baik. Agrergat harus pula mempunyai kestabilan kimiawi dan dalam tertentu harus tahan aus dan tahan cuaca. Pada umumnya agregat digolongkan dalam 3 kelompok, menurut diameter/ besarnya yaitu : • Batu, yang mempunyai besar butiran > 40 mm • Keritill /Split yang berdiameter 5 s/d 40 mrn • Pasi dengan butiran antara 0,15 s/d 5 mm
AGREGAT ALAMI dan AGREGAT BUATAN
Agregat diperoleh dari sumber daya alarn yang telah mengalami pengecilan ukuran secara lamiah (misalnya kerikil) atau dapat pula diperoleh dengan cara memecah batu alam. Pasir alam terbentuk dari pecahan batu karena beberapa sebab. Pasir dapat diperoleh dari dalam tanah, pada dasar sungai, atau dari tepi laut. Oleh karena itu pasir dapat digoJongkan menjadi 3 macam, yaitu : a.
Pasir galian
b.
Pasir sungai, dan
c.
Pasir laut
(a) Pasir galian. Pasir golongan ini diperoleh langsung dari permukaan tanah atau dengan cara menggali terleblh dahulu. Pasir ini biasanya tajam, bersudut, bcrpori, dan bebas ,dari kandungan garam, tetapi biasanya harus dibersihkan dari kotoran tanah dengan jalan dicuci. (b) Pasir sungai. Pasir ini diperoleh langsung dari dasar sungai, yang pada umumnya berbutir halus, bulat-ulat akibat proses gesekan. Daya lekat anatr butir-butir agak kurang karena butir yang bulat. Karena besar butir-butirnya kecil, maka baik untuk dipakai memplester tembok. Juga dapat dipakai untuk keperluan yang lain. (c) Pasir laut. Pasir laut ialah pasir yang diambil dati pantai. Butir-butirnya halus dan bulat karena gesekan, Pasir ini rnerupakan pasir yang paling jelek karena bunyak mengandung garam- garaman. Garam-garaman ini rnenyerap kandungan air dari udara dan ini mengakibatkan pasir selalu agak basah dan juga menyebabkan pengembangan bila sudah menjadi bangunan. Oleh karena itu pasir laut sebaiknya jangan dipakai. Agregat pecahan/buatan (kerikil, maupun pasir) diperoieh dengan memecah batu menjadi berukuran butiran yang diingini dengan cara rnemecah, menyaring, dan seterusnya. Agregat alami maupun yang hasil pernecahan, dapat dibagi menjadi beberapa jenis kelompok agregat yang memiliki sifat-sifat yang khusus.
IV.2.2.a
Berat Jenis Agregat
Menurut berat jenisnya agregat dibagi menjadi 3 jenis yaitu: i. Agregat Normal Agregat normal memiliki berat jenis antara 2,5 kg/dm3 dan 2,7 kg/dm3. Agregat ini biasanya berasal dari agregat granit, basalt, kuarsa, dan sebagainya. Beton yang dihasilkan 7
TEKNOLOGI BETON
memiliki berat jenis sekitar 2,3 kg/dm3 dengan kuat tekan antara 15 MPa sampai dengan 40 MPa dan dinamakan beton normal. ii. Agregat Berat Agregat berat memiliki berat jenis 2,8 kg/dm3 ke atas, contohnya magnetik (Fe304), barytes (B,aS04), atau serbuk besi. Beton yang dihasilkan cocok untuk dinding pelindung radiasi sinar x. iii. Agregat Ringan Agregat ringan memiliki berat jenis kurang dari 2,0 kg/dm3, misalnya diatomite, pumice, tanah bakar, abu terbang, busa terak tanur tinggi. Pada umumnya dibuat untuk beton non struktural, beton tahan api dan isolator panas. Kebaikannya adalah berat sendiri yang rendah sehingga strukturnya ringan dan fondasinya lebih kecil. Agregat ringan dapat diperoleh secara alami maupun buatan. Agregat ringan alami misalnya: dictomite, pumice, volcanic, cinder. Adapun agregat ringan buatan misalnya: tanah bakar (bloated clay), abu terbang (sintered flyash), busa terak tanur tinggi (foamed blast furnace slag). Pada umumnya beton dari agregat ringan, selain bobotnya rendah juga mempunyai sifat lebih tahan api dan sebagai bahan isolasi panas yang lebih baik. Agregat ringan umumnya mempunyai daya serap air yang tinggi sebesar 14% pada lempung bakar, sehingga dalam pengadukan beton cepat keras hariya dalam beberapa menit saja setelah pen campuran, untuk itu pertu diadakan pembasahan agregat terlebih dahulu sebelum pengadukan. Dalarn pencampuran sebaiknya air yang dibutuhkan dan agregat dicampur dulu, kemudian baru semennya. Karena sifatnya yang mudah dilewati air (tidak rapat air) maka untuk mencegah korosi tulangan diperlukan selimut beton yang lebih·tebal daripada beton normal. Beton dengan agregat ringan mempunyai kuat tarik rendah, modulus elastisitas rendah, serta rayapan, dan susutan lebih tinggi. IV.2.2.b
Gradasi
Agrcgat
Gradasi agregat ialah distribusi ukuran butiran dari agregat. Bila butir-butir agregat mempunyai ukuran yang sarna ( seragam ) volume pori akan besar. Sebaliknya bila ukuran butir-butirnya bervariasi maka volume pori menjadi: kecil, Hal ini karena butlran yang kecil mengisi pori diantara butiran yang lebih besar, sehingga pori-pori menjadi sedikit, dengan kata lain kemampatan tinggi (Tjokrodlmuljo, 1996). Sebagai persyaratan gradasi dipakai nilai presentase dari berat butiran yang tertinggal atau lewat di dalam suatu susunan ayakan. Susunan ayakan itu ialah ayakan dengan Iubang 76 mm; 38 mm; 19 rnrn; 9,6 mm; 4,80 mm; 2,40 mrn; 1,20 mm; 0,60 rnrn; 0,30 mm; dan 0,15 mm. Pada agregat untuk pembuatan mortar atau beton diingini suatu butiran yang kemampatannya tinggi, karena volume porinya sedikit, dan ini berarti hanya mernbutuhkan bahan ikat scdikit saja (bahan ikat rncngisi pori antara butir-butir, agregat, bila volume pori sedikit berarti bahan ikat sedikit pula). Secara teoritis gradasi agregat yang terbaik adalah yang nilai kemampatannya tinggi. Setelah beberapa kali mencoba, Fuller dan Thompson pada tahun 1907 menemukan suatu gradasi ideal (yang mempunyai rongga maksimurn), yang dirumuskan sebagai berikut:
8
TEKNOLOGI BETON
Pt = (d/D)1/2 Dengan: Pt = total butiran agregat yang lebih kecil daripada d D = ukuran rnaksimum butiran Agar diperoleh agregat yang kemarnpatan tinggi, rnaka susunan gradasi adalah sebagai berikut: i
Butir ukuran 20 mm - 40 mm
= 29%
ii Butir ukuran 10 mm - 20 mm
= 21 %
iii Butir ukuran 5 mm - 10 mm
= 15 %
iv Butir ukuran < 5 mm
= 35%
Menurut peraturan British Standart yang juga dipakai di lndonesia (dalam SK -SNI-T – 15-1990)3 ) kekasaran pasir dapat dibagi menjadi empat kelompok menurut gradasinya, seperti tarnpak pada Tabel 3 . Tabel 3. Gradasi Pasir
Diameter Lubang Saringan (mm) 10 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15
keterangan:
Persen berat butir yang lewat ayakan Daerah I
Daerah II
Daerah III
100 100 100 90-100 90-100 90-100 60-95 75-100 85-100 30-70 55-90 75-100 15-34 35-59 60-79 5-20 8-30 12-40 0-10 0-10 0-10 (Sumber : Tjokrodimuljo, 1996)
Daerah I
: pasir kasar
Daerah II
: pasir agak kasar
Daerah III
: pasir agak halus
Daereh IV
: pasir halus
Daerah IV 100 95-100 95-100 90-100 80-100 15-50 0-15
Adapun gradasi kerikil yang baik, scbaiknya rnasuk dalarn batas-batas yang tercanturn dalam Tabcl 4. Tabel 4. Gradasi kerikil
Diameter lubang saringan (mm) 40 20
Persen berat butir yang lolos saringan Besar Butir Maksimum 40 mm 20 mm 95-100 100 30-70 95-100 9
TEKNOLOGI BETON
Diameter lubang saringan (mm) 10 4.8
Persen berat butir yang lolos saringan Besar Butir Maksimum 40 mm 20 mm 10-35 25-55 0-5 0-10 (Sumber : Tjokrodimuljo, 1996)
GRADASI KHUSUS
a. Gradasi Sela Gradasi sela dideflnisikan sebagai suatu agregat dengan, gradasi salah satu fraksi atau lebih yang berukuran tertentu tidak ada. Jika gradasi yang sudah diuraikan disebut gradasi menerus dengan gambar diagram yang menerus, maka pada gradasi sela ini dalam diagram gradasi ditunjukkan dengan adanya suatu garis horizontal pada suatu fraksi ukuran agregat tertentu. Beberapa tanda atau keistimewaan penting dari agregat dengan gradasi sela ini adalah sebagai berikut : ,
(1) Pada suatu faktor air-semen dan rasio-agregat tertentu, kemudahan pengerjaan akan lebih tinggi bila kandungan pasir lebih sedikit. Hal ini berbeda dengan jika dipakai gradasi menerus. (2) Pada kondisi campuran adukan beton segar mudah dikerjakan, agregat dengan gradasi sela lebih cenderung untuk mengalami segregasi. Oleh kareria itu gradasi sela disarankan dipakal pada campuran dengan tingkat kemudahan pengerjaan rendah, yang kemudian pemadatannya dilakukan dengan penggetaran. (3) Agregat dengan gradasi sela tidak tampak berpengaruh terhadap kuat tekan ataupun kuat tarik betonnya. b. Gradasi Seragam Agregat dengan gradasi seragam/ ukuran tunggal adalah agregat yang terdiri dari butiran yang berada pada batas yang sernpit dari ukuran fraksi, dalam diagram tarnpak garisnya harnpir tegak/ vcrtikal, Suatu agregat dengan ukuran tunggal 20 mm adalah agregat yang butir- butirannya lolos pada ayakan 20 mm tetapi tertahan pada ayakan 10 mm. Agregat dengan gradasi seragarn ini biasanya dipakai untuk beton ringan jenis beton tanpa pasir, atau 'untuk mengisi agregat dengan gradasi sela, atau untuk tambahan agrcgat dengan gradasi campuran yang kurang memenuhi syarat, Menurut peraturan telah ditetapkan bahwa untuk carnpuran beton dengan diameter maksirnum .agregat sebesar 40 mrn, 30 mrn, 20 mm, don to rnrn, gradasi agregat campuran pasir dan kerikil harus berada di dalam batas-batas yang tertera datam tabel 5 , 6, 7, 8 atau pada garnbar 2, 3, 4, 5.
10
TEKNOLOGI BETON
Tabel 5. Persentase butiran yang lolos saringan untuk agregat dengan butir maksimum 40 mm
Diameter lubang saringan (mm) 38 19 9.6 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15
Kurva 1
Kurva 2
100 100 50 59 36 44 24 32 18 25 12 17 7 12 3 7 0 0 (Sumber : Tjokrodimuljo, 1996)
Kurva 3
Kurva 4
100 67 52 40 31 24 17 11 2
100 75 60 47 38 30 23 15 5
Gambar 2. Gradasi standar agregat dengan butir maksimum 40 mm Tabel 6. Persentase butiran yang lolos saringan untuk agregat dengan butir maksimum 30 mm
Diameter lubang Kurva 1 Kurva 2 saringan (mm) 38 100 100 19 74 86 9.6 47 70 4.8 28 52 2.4 18 40 1.2 10 30 0.6 6 21 0.3 4 11 0.15 0 1 (Sumber : Tjokrodimuljo, 1996)
Kurva 3 100 93 82 70 57 46 32 19 4
11
TEKNOLOGI BETON
Gambar 3. Gradasi standar agregat dengan butir maksimum 30 mm
Tabel 7. Persentase butiran yang lolos saringan untuk agregat dengan butir maksimum 20 mm
Diameter lubang saringan (mm) 38 19 9.6 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15
Kurva 1
Kurva 2
100 100 100 100 45 55 30 35 23 28 `6 21 9 14 2 3 0 0 (Sumber : Tjokrodimuljo, 1996)
Kurva 3
Kurva 4
100 100 65 42 35 28 21 5 0
100 100 75 48 42 34 27 12 2
12
TEKNOLOGI BETON
Gambar 4. Gradasi standar agregat dengan butir maksimum 20 mm
Tabel 8. Persentase butiran yang lolos saringan untuk agregat dengan butir maksimum 10 mm
Diameter lubang saringan (mm) 38 19 9.6 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15
Kurva 1
Kurva 2
100 100 100 100 100 100 30 40 20 33 16 26 12 19 4 8 0 1 (Sumber : Tjokrodimuljo, 1996)
Kurva 3
Kurva 4
100 100 100 60 46 37 28 14 3
100 100 100 75 60 46 34 20 6
13
TEKNOLOGI BETON
Gambar 5. Gradasi standar agregat dengan butir maksimum 10 mm
IV.2.2.c
Modulus Kehalusan ( Fine Modulus)
Modulus halus butir (fineness modulus) adalah suatu indeks yang dipakai untuk ukuran kehalusan atau kekasaran butir-butir agregat. Modulus halus butir (FM) didefinisikan sebagai jumlah persen komulatif dari butir-butir agregat yang tertinggal di atas suatu set ayakan dan kemudian dibagi seratus. Susunan lubang ayakan itu adalah sebagai berikut : 40 mm; 20 mm; 10 mm; 4,80 mm; 2,40 mm; 1,20 mm; 0,60 mm; 0,30 mm; dan 0,l5 mm. Makin besar nilai modulus halus menunjukkan bahwa makin besar butir-butir agregatnya. Pada umumnya pasir mempunyai modulus halus butir antara 1,5 sampai 3,8. Adapun mhb kerikil biasanya diantara 5 dari 8. Selain itu, FM juga dapat untuk mencari nilai perbandingan berat antara pasir dan kerikil, bila kita akan membuat campuran beton. Modulus halus butir agregatdari campuran pasir dan kerikil untuk bahan pembuat beton berkisar antara 0,5 sampai 6,5 (Tjokrodimuljo, 1996). FM = jumlah % butiran diatas ayakan 0,15 100 IV.2.2.d
Kadar Air Agregat
Kandungan air (kadar air inisial) yang ada pada suatu agregat perlu diketahui, untuk menghitung jumlah air yang diperlukan dalam campuran beton dan untuk mengetahui berat satuan agregat. Keadaan kandungan air di dalam agregat dibedakan menjadi beberapa tingkat, yaitu : i.
Kering tungku
.
Keadaan benar-benar tidak berair, dan ini berarti dapat menyerap air secara penuh. ii.
Kering udara
Butir-butir agregat kering permukaan tetapi mengandung sedikit air di dalam pori. Oleh karena itu pasir dalam tingkat ini masih dapat menyerap air. 14
TEKNOLOGI BETON
iii. Jenuh kering muka atau SSD (Saturated Surface Dry) Pada tingkat ini tidak ada air di permukaan tetapi butir-butiran agregat pada tahap ini tidak menyerap dan juga tidak menambah jumlah air bita dipakai dalam campuran adukan beton; iv. Basah Pada tingkat ini agregat mengandung banyak air, baik di permukaan maupun di dalam butiran, sehingga bila dipakai dalam campuran adukan beton akan memberi air. .
Dari keempat keadaan di atas, hanya dua keadaan yang sering dipakai sebagai dasar hitungan, yaitu kering tungku dan jenuh kering muka karena konstan untuk agregat tertentu. Keadaan jenuh kering muka atau SSD dipakai dalam perhitungan dan sebagai standar, karena keadaan kebasahan agregat SSD hampir sarna dengan agregat dalam beton, sehingga agregat tidak menambah atau mengurangi air dari pasta. Dalam hal ini hitungan kebutuhan air pada adukan beton, biasanya agregat dianggap dalam keadaan jenuh kering muka, sehingga jika keadaan di lapangan kering udara maka dalarn adukan beton akin menyerap air, namun jika agregat dalam keadaan basah maka akan menambah air. Penyerapan penambahan air tersebut dapat dihitung dengan rumus : A tamb=
K -KSSD x Wag 100
K
: kadar air di Iapangan, %
KsSD
: kadar air jenuh kerin~ rnukalSSD, %
Wag
: berat agregat jenuh kering muk~/SSD, kg
BENTUK AGREGAT
Sifat bentuk (dan tekstur permukaan) dari butir-butir agregat sebenarnya belum terdefinisikan dengan jelas, sehingga sifat-sifat tersebut sulit diukur dengan baik dan pengaruhnya terhadap beton juga sulit diperiksa dengan teliti. Sejumlah peneliti yang berkecimpung di bidang masalah ini. Kebulatan atau ketajaman sudut, ialah sifat yang dimiliki butir yang tergantung pada ketajaman relatif dari sudut dan ujung butir. Kebulatan dapat didefinisikan secara numerik sebagai rasio antara jari-jari rata-rata dari sudut lengkung ujung atau sudut butir dan jari-jari maksimum lengkung salah satu ujung/sudutnya. Bentuk butiran agregat lebih berpengaruh pada beton segar daripada setelah beton mengeras. Berdasarkan bentuk butiran agregat dapat, dibedakan menjadi : 1. 2. 3. 4. 5.
Agregat Bulat Bulat sebagian Bersudut Panjang, dan Pipih
Agregat bulat (dari sungai atau pantai) mempunyai rongga udara minimum 33%. Hal lni berarti mempunyai rasio luas permukaan-volume kecil, sehingga hanya memerlukan pasta 15
TEKNOLOGI BETON
semen yang sedikit untuk menghasilkan beton yang baik, namun ikatan antar butir-butimya kurang kuat sehingga lekatannya lemah, sehingga tidak cocok untuk beton mutu tinggi maupun perkerasan jalan raya. Agregat bulat sebagian mempunyai rongga lebih tinggi, yaitu berkisar antara 35% sampai 38%. Dengan demikian membutuhkan lebih banyak pasta semen untuk mendapatkan beton segar yang dapat dikerjakan. Ikatan antar butir-butir lebih baik, daripada agregat bulat, namun belum cukup untuk dibuat beton mutu tinggi.
.
Agregat bersudut mempunyai rongga berkisar antara 38% sampal 40%. lkatan antar butir-butirnya baik sehlngga membentuk daya lekat yang baik (ingat batu pecah yang dipakai untuk balast jalan kereta api). Pasta Semen (yang dlperlukan lebih banyak untuk membuat adukan beton dapat dikerjakan, namun baik untuk beton mutu tinggi maupun lapis perkerasan jalan. Agregat pipih ialah agregat ukuran terkecil butirannya kurang dari 3/5 ukuran rata-ratanya. Ukuran rata-rata agregat ialah rata-rata ukuran ayakan yang meloloskan dan menahan butiran agregat. Jadi, agregat mempunyai ukuran rata-rata 15 mm jika lolos pada lubang ayakan 20 mm dan tertahan pada lubang ayakan 10 mm. Agregat akan dinamakan pipih jika ukuran terkecil butirannya lebih kecil dari 3/5 x 15 mm = 9 mm.
IV.2.2.e
Persyaratan Agregat
Persyaratan agregat halus : i.
ii.
iii.
iv.
Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang tajam dan keras. Butir-butir yang agregat halus harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruhpengaruh cuaca seperti terik matahari dan hujan. Kandungan lumpur tidak boleh lebih dari 5 % (ditentukan terhadap berat kering). Yang diartikan dengan lumpur adalah bagian-bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Jlka lebih dari 5 % maka agregat harus dicuci. Tidak boleh mengandung bahan-bahan organis terlalu banyak, yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams-Harder (dengan larutan NaOH). Agregat halus yang tidak memenuhi percobaan warna ini dapat juga dlpakai, asal kekuatan tekan adukan agregat tersebut pada umur 7 dan 28 hari tidak kurang dari 95 % dari kekuatan adukan agregat yang sama tetapi dicuci dalam larutan 3'% NaOH yang kemudian dicuci hingga bersih dengan air, pada umur yang sarna. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan bertururt-turut 31,5 mm, 16mm, 8 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm (PBI 197), harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
(a) Sisa di atas ayakan 4 mm, harus minimum 2 % berat (b) Sisa di atas ayakan 1 rnm, harus minimum 10 % berat (c) Sisa di atas ayakan 0,25 mm, harus berkisar 80 %-95 % berat (d) Untuk pasir modulus halus butir antara 2,50 – 3,80 (e) Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua mutu beton, kecuali dengan petunjuk-petunjuk dari lembaga pemeriksaan bahan-bahan ·yang diakui.
16
TEKNOLOGI BETON
Persyaratan agregat kasar: 1.
Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil desintegrasi, alami dari batuan-batuan atau berupa batu pecah yang diperoleh dari pemecahan batu. Yang dimaksud dengan agregat kasar adalah agregat besar butir lebih dari 5 mm. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir pipih yang, keras dan tidak berpori. Agregat kasaryang mengandung butir-butir hanya dapat dipakal, apabila jumlah butir-butir pipih tersebut tidak melampaui 20 % dari berat agregat seluruhnya. Butirbutir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh-pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan. Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1% ( ditentukan terhadap berat kering). Yang dimaksud dengan lumpur melalui ayakan 0,063 mm. ApabiJa kadar lumpur melalui 1 % maka agregat kasar harus dicuci. Agregat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak beton, seperti zat-zat yang reaktif alkali. Kekerasan dari ~ butir-butir agregat kasar diperiksa dengan bejana penguji dari Rudelof dengan beban pengujlan 20 ton, dan horus memenuhi syarat-syarat sebagal berikut : a. Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 - 19 mm lebih dari 24 % berat b. Tidak terjadi pembubukan sampai frakksi 19 - 30 mm 1ebih dari 22 %
2.
3.
4. 5.
Atau dengan mesin Los Angelos, dimana tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50 % 6.
Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya apabila diayak dengan susunan ayakan secara berturut-turut sebagai berikut : 31,5 mm, 16 mm, 8 mm, 4mm, 2 mm, 1mm, 0,5 mm, 0,25 mm, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : a. Sisa di atas ayakan 31,5 mm, harus 0 % berat b. Sisa di atas ayakan 4 mm, harus berkisar 90 % -98 % berat c. Selisih antara sisa-sisa komulatif di atas ayakan yang berurutan, adalah maksimum 60 % dan minimum 10% berat.
7.
Besar butir agregat maksimum yang tidak boleh lebih daripada seperlima jarak terkecil antara bidang-bidang sampai cetakan. Sepertiga dari tebal plat atau tigaperempat dari jarak bersih minimum diantara batang-batang atau berkas-berkas tulangan. Penyimpangan dari pembatasan ini diijinkan, apabila menurut penilaian pengawas ahli, cara-cara pengecoran beton adalah sedemikian rupa hingga menjamin tidak terjadinya saran-sarang kecil.
IV.2.2.f
Pengujian Agregat
Pengujian agregat terdiri dari pemeriksaan kandungan lumpur, dan kotoran organis . . yang terkandung dalam agregat, analisa saringan, analisa kadar air, berat jenis dan penyerapan air. Tujuan dari pemeriksaan kandungan lumpur dan kotoran organis pada agregat adalah menentukan banyaknya kandungan butir lebih kecil dari 50 mikron (lumpur) yang terdapat dalam agregat dan menentukan prosentase zat organis yang terkandung dalam agregat. Tujuan dari analisa saringan yaitu menentukan modulus kehalusan pasir. Modulus kehalusan adalah harga yang menyatakan tingkat kehalusan agregat yang nilainya seperseratus dari jumlah sisa agregat di atas saringan dengan diameter 0,15 mm.
17
TEKNOLOGI BETON
Pemeriksaan kadar air dalam agregat bertujuan untuk menentukan prosentase air yang terkandung agregat. Sedangkan tujuan dari pemeriksaan berat jenis dan penyerapan air agregat adalah untuk menentukan berat jenis dan prosentase berat air yang dapat diserap agregat, dihitung terhadap berat kering. Pada pemeriksaan kadar air, berat isi dan berat jenls dilakukan dalam kondisi asli dan SSD. Kadar air asll adalah kandungan air pada agregat dalam keadaan normal/biasa. Sedangkan kadar air SSD adalah kandungan air pada kondisi agregat kering jenuh permukaan. IV.2.3 AIR
Umumnya air merupakan bahan yang paling murah, dalam hal ini air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta sebagai bahan pelumas diantara butir-butir agregat, agar memudahkan pengerjaan dan pemadatan beton. Untuk bereaksi dengan semen, air yang dibutuhkan sebenamya hanya berkisar 25 % dari berat semen, namun didalam pelaksanaannya selalu lebih besar dari 30 % bahkan kadang. sampai 60 %. '. . Kelebihan air tersebut, sebetulnya tidak oIeh terlalu banyak, karena bisa menurunkan kualitas dari beton dan berakibat betonnya keropos (poreous), karena kelebihan air tersebut bersama-sama dengan semen akan bergerak kepermukaan adukan beton segar yang baru saja dituang ( Bleeding) yang kemudian menjadi buih dan merupakan suatu lapisan tipis yang dikenal dengan selaput tipis (laitance.) Selaput tipis ini akan mengurangi lekatan antara lapis beton satu dengan lapis beton lainnya dan merupakan bidang sambung yang lemah. Air yang dapat diminum dapat digunakan untuk air adukan beton. Akan tetapi air yang dapat digunakan untuk adukan beton tidak berarti dapat diminum. Tabel 9. berikut ini memberikan kriteria kandungan zat kimiawi yang terdapat dalam air dengan batasan tingkat konsentrasi tertentu yang dapat digunakan bagi adukan beton. Tabel 9 Batasan maksimum kandungan zat kimia dalam air adukan beton Kandungan Unsur Kimiawi Chloride, Cl Beton Prategang Beton Bertulang Sulfate, SO4 Alkali (Na2O + 0,658 K 20) Total solids Ppm* = parts per million
Maksimum Konsentrasi (ppm*)
500 1000 1000 600 50000
Sebagai perbandingan , analisis air laut mempunyal kandungan : a. CI = 3.960 - 20.000 ppm b. SO4 = 580 - 2.810 ppm c. Na = 2.190 - 12.200 ppm Air laut mengandung 3,5 % larutan garam, sekitar 78 %-nya adalah sodium klorida dan 15% nya adalah magnesium sulfat. Garam-garam dalam air laut ini dapat mengurangi kekuatan beton sampai 20 %. Air laut tidak boleh digunakan untuk campuran beton pada beton bertulang atau beton bertulang, karena resiko terhadap korosi tulangan lebih besar.
18
,
TEKNOLOGI BETON
Pemakaian air untuk beton sebaiknya mernenuhi persyaratan ( PBI 1971 ) : a. Tidak mengandung lumpur (benda rnelayang lainnya) lebih dari 2 gr/liter. b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, organik, dan sebagainya ) lebih dari 15 gr/liter c. Tidak mengandurig klorida (CI ) lebih dari 0,5 gr/liter d. Tidak mengandung senyawa-senyawa sulfat lebih dari 1 gr/liter .
zat
Kelayakan suatu air dilapangan untuk bahan beton bisa kita lakukan pemeriksaan secara fisiknya dan hal tersebut dilakukan dalam kondisi mendesak (urgent), yaitu dengan melihat kondisi air tersebut dari Warna : tidak berwama Bau : tidak b erbau Rasa : tidak berasa (netral) IV.3
Pemeriksaan Dan Pengujian Beton
IV.3.1
Umum
Beton yang merupakan suatu bagian atau salah satu bahan dari konstruksi bendung, gedung maupun jembatan & jalan, karena merupakan hasil pencampuran dari beberapa material (semen, air, agregat kasar dan agregat halus). Untuk itu kualitas dari beton tersebut tentunya tidak dapat lepas dari mutu/kualitas bahan pembentuknya, disamping tergantung juga kepada, pembuatan, pemadatan dan masa perawatan beton itu sendiri. Pemeriksaan terhadap material bahan perlu dilakukan sejak dini, artinya pengujian untuk menemukan karakteristik dari masing-masing material, adapun pengujian tersebut dapat dilakukan secara sederhana/simpel ataupun juga dapat dilakukan dengan lebih kompleks, hal itu tentunya tergantung pada, skala kebutuhannya. IV.3.2
Pemeriksaan Beton
Berdasarkan, peraturan beton bertulang yang berlaku di Indonesia dan mengacu . pada SK-SNI maka pengambilan sampel benda uji adukan, beton harus dapat mewakili keseluruhan kualitas adukan beton yang digunakan. Contoh adukan diambil dari tengah massa beton sesaat sebelum penuangan. Pengujian adukan meliputi beberapa aspek seperth konsistensi adukan, factor air semen dan kadar udara. ,
a.1
Penentuan Konsistensi (Plastisitas) Adukan
Ditinjau dari konsistensi adukan maka adukan dapat dikategorikan sebagai adukan padat, adukan semi-plastis dan adukan plastis. Beton padat atau beton tumbuk hanya mengandung air cukup untuk proses pengerasan dan secara visual masih dapat dibentuk menjadi bola. Beton tumbuk hanya dapat dipadatkan dengan stamper . Walaupun saat ini telah digunakan beragam zat additif ( super-plasticizer ) yang dapat meningkatkan plastlsitas adukan tanpa peningkatan kadar air, maka penge~huan dasar tentang adukan beton "mumi" perlu difahami untuk dapat mengevaluasi perilaku adukan pada umumnya. Semakin tinggi kadar air adukan, semakin mudah proses pengadukan dan penuangan. Namun demikian penggunaan air yang berlebihan akan berakibat pada menurunnya mutu dan beton (f'c) itu sendiri. Agar diperoleh suatu adukan dengan mutu yang tetap dan dapat dipertahankan maka konsistensi suatu adukan perlu dikontrol. 19
TEKNOLOGI BETON
Adapun konsistensi adukan tergantung pada berbagai faktor, diantaranya: • Jenis semen. Semen halus membutuhkan air yang lebih banyak dari pada semen yang relatif kasar, juga semen tertentu "mengikat" air sehingga adukan yang homogen mudah diciapat, dan jenis semen yang lain justru "melepas" air sehingga air adukan yang dibutuhkan meningkat. • Kadar semen dalam adukan • Bentuk dasar agregat •
Adanya zat additive
Untuk menentukan konsistensi adukan di lapangan dapat dilakukan dengan :
i. ii.
Percobaan Watz Percobaan Abrams
i.
ii.
Percobaan Watz Percobaan Weltz, digunakan untuk adukan yang semi-plastis dan terdiri dari bejana ukur dari baja berdimensi 200x200x4CO mm, penuangan adukan dengan penggaris. Adukan sejumlah 30 liter dituangkan secara hati-hati kedalam bejana. Agar penuangan dapat merata, maka adukan harus dituangkan bergantian keempat sisi bejana. Setelah terisi penuh maka permukaannya diratakan tanpa dipadatkan. Bejana kemudian digetarkan sehingga adukan mengalami pemadatan, bila tidak turun lagi, penggetaran dihentikan. Diferensial penurunan adukan [s] ditentukan ditengah dari keempat sisi bejana dan tinggi rata-.rata adukan [h] dapat ditentukan
Percobaan Abrams Percobaan ini menggunakan kerucut Abrams dan dikenal dengan percobaan slump. Kerucut Abrams terbuat dari bnja berdiameter dasar 200 mm dan diameter atas 100 mm serta tinggi kerucut 300 mm, selain itu juga dibutuhkan suatu batang yang terbuat dari baja sepanjang 600 mm Ф 16 mm, penggaris dan landasan dari plat baja yang berukuran 700x700 mrn, landasan tersebut bertujuan untuk mencegah terserapnya air adukan pada saat adukan beton tersebut dituang.
Adukan beton dimasukkan kedalam kerucut dalam tiga lapis, masing-masing lapisnya setebal 100 mm. Setiap lapisan dipadatkan dengan menjatuhkan batang baja sebanyak 25 kali setinggi 50 cm. Setelah permukaan atas adukan diratakan, kerucut ditarik perlahan secara vertical. Adukan yang tertinggal akan mengalami pemampatan yang tergantung dari konsistensi adukan tersebut. Kemudian penurunan yang terjadi diukur dan besaran penurunan tersebut merupakan nilai slump dari adukan tersebut. Percobaan Slump telah dimanfaatkan selama lebih dan 80 tahun diselurh dunia, dengan demikian metoda ini rnerupakan cara pengujian beton yang paling tua. Adapun kelebihan dari percobaan ini adalah: Bisa menunjukkan secara langsung dan cepat hubungan konsistensi adukan. Merupakan tolok ukur kemudahan penuangan. Mencerminkan kohesi adukan. Kelemahan metode uji ini adalah datanya yang semata-mata empiris dan penggunaannya yang terbatas untuk adukan semi plastis dan plastis. Apabila di lapangan akan digunakan pemadatan, dengan alat penggetaran ( vibrator ), 20
TEKNOLOGI BETON
maka dapat pula digunakan alat-alat paten seperti Vebe-Consistometer, alat pengukur produksi Power atau sonde beton Humm. Alat-alat ini bisa digunakan secara langsung di lapangan untuk menentukan konsistensi adukan. a.2
Penentuan Kadar Air Semen (FAS) Agar mutu suatu beton yang diperoleh dapat terjaga, maka kadar air di dalam adukan atau Faktor Air Semen (FAS) perlu ditentukan. FAS dapat ditentukan dengan penentuan berat masing-maslng material dasar adukan atau dengan analisa. i. Penentuan FAS dengan Perhitungan Faktor Air Semen (FAS) merupakan perbandingan berat dari air terhadap berat semen yang digunakan untuk adukan beton. Pada penggunaan metoda ini maka semua material dasar pembentuk beton juga harus ditirnbang dan diukur (diteliti) secara detail (pencampuran beton dengan perbandingan berat). FAS = Berat Air dalam adukan Berat semen F AS berkisar antara 0,25 sampai 0,65 dengan perincian : Beton padat dengan FAS 0.25 @ 0.30 Beton semi plastis dengan FAS 0.30 @ 0.50 Beton plastis dengan FAS 0.45 @ 0.65 ii. Analisa Adukan Analisa adukan dilaksanakan di laboratorium dan dapat dilakukan dengan beberapa cara : a) Penimbangan dalam air Sampel adukan beton (masih basah) yang akan dianalisa ditimbang dahulu beratnya, kemudian ditimbang pula dalam keadaan terendam air ( submerged ). Selanjutnya adukan tersebut dicuci dan material yang tertinggal di alas saringan 15,0 µm ditimbang. Dengan diketahuinya berat air, berat semen dan berat agregat dalarn adukan maka FAS dapat dihitung. Metode ini memberikan hasil yang paling teliti.
b) Metode Pyknometer Adukan beton yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam bejana (gelas ukur) yang terisi air penuh. Volume air yang terdesak oleh adukan kemudian dicatat, selanjutnya adukan tersebut dicuci dan material yang tertinggal di atas saringan 150 µm ditimbang. Berdasarkan azas tekanan hidrostatis air maka FAS dapat dltentukan. c) Cara Cucian FAS ditentukan dengan penimbangan adukan yang telah dioven sampai kering (sampai dengan beratnya tetap/seluruh kandungan aimya menguap). Adukan kering tersebut dicuci,material yang tertinggal di atas saringan 150 µm di timbang sehingga berat agregat dapat ditentukan, material yang lolos saringan 150 µm dianggap sebagai partikel semen. Metode ini paling tidak teliti dibandingkan kedua cara analisa terdahulu. Metode analisa memiliki kelemahan bahwa Agregat halus dengan lebih kecil 150 µm akan terindentifikasi sebagai semen, dan dapat mempengaruhi penentuan FAS. Tabel 10. mcnunjukknn nllai FAS maksimum yang dapat digunakan sebagai pedoman di lapangan (Nawy,1996). .
21
•
1
TEKNOLOGI BETON
Tabel 10. Pedoman Penentuan FAS di Lapangan Faktor Air Semen MutuBeton fc (Mpa) Tanpa Air-entrainers Dengan Air-entrainers I
17.25 20 24 27.5 30
0.67 0.58 0.5 0.44 0.38
0.54 0.46 0.40 0.35
a.3 Penentuan Kadar Udara Dalam Adukan Saat ini telah banyak digunakan zat additive/admixture yang mengurangi tegangan hidrostatis air dalam adukan (Air Entraining Additives). Zat ini bersifat menambah gelembung udara mikroskopis. Gelembung ini terbentuk selama proses pengadukan dan mengurangi gaya gesekan antar partikel. Selanjutnya adukan menjadi lebih plastis dan air yang dibutuhkan akan berkurang. Dengan berkurangnya FAS rnaka mutu beton akan meningkat, tetapi bila volume gelembung berlebihan akan berakibat turunnya mutu beton. Keuntungan dari Air Entraining Additives adalah : • Kemudahan pengadukan dan penuangan • Mengurangi segregasi selama pengecoran • Mengurangi kebutuhan agregat halus • Menurunkan Faktor Air Semen sehingga f'c meningkat dan angka susut menurun.
Batas kandungan udara dalam adukan berkisar antara 6% dari volume beton. Dengan demikian pengujian terhadap kandungan udara dalam adukan hanya diperlukan apabila digunakan Entraining Additives (AEA). Metode Tekan (Pressure Method) i. Dasar teori percobaan ini adalah Hukum Boyle. Percobaan dilaksanakan dengan mengukur gaya tekan luar pada adukan dan tegangan udara yang terjadi di dalam adukan. Tabung kedap udara diisi dengan adukan kemudian ditekan dengan air melalui pompa. Sebuah manometer digunakan untuk rnengukur tekanan udara dalam tabung. ii. Pocket-Air-Indicator Cara mudah untuk menentukan kadar udara di lapangan adalah dengan menggunakan - . Alat diisi dengan sejumlah adukan dan dipenuhi dengan larutan Pocket-Air-Indicator alkohol 70%. Dengan menutup mulut dengan ibu jari, tabung dikocok sehinga seluruh gelembung udara terlepas dari adukan. Kadar udara dapat ditentukan dari pembacaan penurunan permukaan alkohol dan dengan menggunakan grafik kalibrasi. IV.3.2.b Pengujian Bahan Beton Pegujian bahan beton merupakan cara untuk mendeteksi mutu rencana beton di lapangan Hasil pengujian di lapangan ini harus lebih tinggi, atau setidaknya sama dengan mutu yang telah ditentukan perencana. Kekuatan beton terutama terletak pada tegangan karakteristik tekan f ’c yang tinggi, meski demikian pengujian tarik dan abrasi kadangkadang dilaksanakan untuk keperluan untuk kebutuhan tertentu.
22
TEKNOLOGI BETON
b.1.
Kekuatan Tekan
I
a. Compressioan Test Metode pengujian kuat tekan beton dapat dilakukan dengan Compression Test, lnpact Hammer maupun Core Drill. Bila direncanakan pengujian dengan Compression Test Apparatus, maka selama proses pengadukan dan pengecoran perlu dibuatkan suatu sample atau benda uji yang, selalu dirawat dengan baik, untuk mendapatkan atau memperoleh kekuatan beton karakteristik standar diperlukan umur beton 28 hari, karena pada umur 28 hari beton dikatakan telah mencapai umurnya. Dalam hal ini bisa dilihat pada Tabel 10. yang menyatakan perbandingan kekuatan tekan beton pada berbagai umur. Tabel 10. Perbandingan Kekuatan Tekan Beton Pada Berbagai Umur Umur beton (hari) 3 7 14 21 28 90 365 Semen Portland 0,40 0,65 0,88 0,95 1,00 1,20 1,35 Biasa Semen Portland dengan kekuatan 0,55 0,75 0,90 0,95 1,00 1,15 1,20 awal yang tinggi
Benda uji untuk beton dapat dibuat dalam beherapa pilihan, yaitu dapat berbentuk kubus 200x200x200 mm3, 150x150x150 mm3 maupun silinder , diameter 150 mm dengan tinggi 300 mm. Masing-masing bentuk benda uji mempunyai kelebihan dan spesitikasi tersendiri seperti terlihat pada Tabel 11. Benda uji ·tersebut ditekan dengan gaya norma1 dan respon hubungan atara tegangan dengan regangan kemudian dapat direkam atau dapat diketahui. Tegangan karakteristik beton dapat dinyatakan oleh tegangan tertinggi yang dapat pikul benda uji sebelum rnengalami kehancuran. Tabel l1.
Perbandingan Kekuatan Tekan Beton Pada Berbagal-bagai Benda Uji Benda Uji Perbandingan Kekuatan Tekan
Kubus 15x15x15 cm Kubus 20x20x20 cm Si1inder 15x30 cm
1,00 0,95 0,83
Analisa pola keretakan dapat memberikan informasi menarik tentang perilaku beton. Kehancuran dapat disebabkan karena terlepasnya mortar dari agregat atau hancurnya agregat itu sendiri. b. Inpact Hammer Test Bermacam alat uji non-destructif dapat digunakan untuk menentukan mutu beton di lapangan, salah satu diantaranya adalah Hammer heton. Alat ini mengukur nilai rebound sebuah pegas setelah ujung hammer ditekankan pada permukaan beton. Nilal rebound tersebut merupakan indikasi kekuatan beton terukur. Meski mudah digunakan dan cepat, penggunaan hammer memerlukan perhatian khusus karena rebound sangat dipengaruhi jenis agregat kelembaman beton, keadaan elemen yang diuji, kehalusan permukaan dan usia beton. Agar diperoleh hasil yang teliti, hammer harus dikalibrasikan berdasarkan perbandingan hasil uji silinder dengan compression test. Pembacaan dilakukan sesaat sebelum silinder dihancurkan di dalam alat compression . Posisi ujung hammer ditempatkan pada kedudukan dua-per-tiga dari atas dan silinder diberi tekanan sebesar 20 23
TEKNOLOGI BETON
Mpa. Kurva kalibrasi yang menggambarkan hubungan tegangan karakteristik dan rebound value, kemudian dapat digunakan untuk pengukuran di lapangan. Hammer merupakan alat uji yang sederhana dan meskipun ketelitiannya cukup tinggi, percobaan ini tidak dapat dianggap sebagai pengganti percobaan tekan dengan Compression Apparatus. Manfaat terbesar diperoleh terutama pada pengujian konstruksi yang telah selesai atau untuk daerah yang jauh dari fasiIitas laboratorium beton. b.2
Kekuatan Tarik
Kekuatan beton tarik fr relatif' rendah dibanding dengan tegangan tekan fc dan berkisar antara 8 sampai 15% dari tegangan karakteristik f'c. Tegangan tarik sangat tergantung dari metode pengujian yang digunakan, jenis agregat yang dipakai dan tegangan karakteristik tekan. Pengujian tarik beton lebih sulit dilaksanakan, terutama karena penerapan gaya tarik aksial pada benda uji sulit dilaksanakan. Ada beberapa metode pengujian tarik yang dapat digunakan, antara lain metode Split Cylinder dan metode lentur murni. a. Metode Spilt Cylinder Pada percobaan ini sebuah silinder berukuran 150 x 300 mm dibebani pada penampang memanjangnya dengan beban yang ditingkatkan bertahap sampai si1inder mengalami kehancuran pada penampang memanjangnya.
Gaya terbesar P dicatat dan tegangan tarik silinder dihitung dengan rumus : Fr = 2P πId Tegangan tarik yang diperoleh dari percobaan ini sebesar 0.5 f’c. b. Percobaan Lentur Murni Balok beton tak bertulang berdimensi 150 x 150 x 750 mm3 dibebani terpusat ganda sejauh 150 mm dari masing-masing tumpuan. Beban ditingkatkan bertahap sampai balok retak karena lentur. Berdasarkan anggapan perilaku beton elastis sempurna, maka tegangan Tarik dihitung :
Fr = 6M bh3 dengan : M = momen lentur b = lebar balok h = tinggi balok Meski demikian dalam pelaksanaan kemampuan Tarik beton umumnya diabaikan, penyelidikan serupa berguna untuk mendapatkan gambaran perilaku kohesi antara agregat dan semen. b.3
Keausan (abrasi)
Konstruksi beton yang digunakan pada lantai, jalan raya, bending, bending elak, pangkal dan pilar akan mengalami keausan karena gerusan. Percobaan abrasi perlu dilaksanakan pada beton yang akan digunakan untuk konstruksi sejenis ini. Penelitian membuktikan bahwa 24
TEKNOLOGI BETON
tingkat keausan beton merupakan fungsi dan tegangan karakteristik f'c. Beton dengan mutu tinggi akan lebih tahan terhadap abrasi bila dibandingkan beton mutu rendah.
IV.4
Bahan Tambahan (Auditive) Untuk Campuran Beton
1. Yang dimaksud dengan bahan tambahan (admixture) adalah suatu bahan berupa serbuk atau cairan, yang dicarnpurkan kedalam campuran beton selama pengadukan dalam jumlah-jumlah tertentu untuk mengubah beberapa sifat dari pada beton. Yang disebut additive ialah bahan tambahan yang ditambahkan kedalam semen pada waktu pembuatan beton. 2. Tujuan penggunaan bahan additive/ bahan tambahan beton adalah : i. Untuk memberikan sifat tertentu pada beton ii. Untuk mengubah sifat tertentu pada beton guna mempermudah pengerjaan atau pelaksanaan suatu pembetonan. iii. Untuk menekan biaya pembuatan beron atau biaya pengecoran dan pemadatannya. 3. Jenis bahan tambahan lebih baik apabiln akan digunakan dibuat beberapa campuran percobaan terlebih dahulu untuk lebih meyakinkan sebelum memutuskan menggunakanya, bahwa bahan tambahan yang akan dipakai itu betul-betul mempunyai sifat-sifat beton sesuai dengan harapan dan tanpa mempengaruhi sifat-sifat beton lainya yang merugikan sifat beton itu sendiri. 4. Lima kelompok utuma bahan tambahan yang biasa digunakan yaitu :
25
