Bahan Beton

Dengan Serat Nilon

STUDI PUSTAKA

2.1.1 Bahan Beton

2.1.1.1 Semen

Menurut Standar Industri Indonesia, SII 0013-1981, definisi semen Portland adalah semen hidraulis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang

terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidraulis bersama bahan-bahan yang biasa digunakan, yaitu gypsum.

a. Sifat Semen Portland

Spesifikasi Semen Portland umumnya menempatkan batas pada komposisi kimia dan sifat fisiknya. Pengertian yang signifikan dari sifat fisik semen sangat membantu dalam hal mengaplikasikan hasil dari uji semen. Berikut adalah sifat dari Semen Portland :

 Kehalusan (Fineness)

Kehalusan semen mempengaruhi panas yang dihasilkan dan besarnya hidrasi. Nilai kehalusan yang tinggi akan meningkatkan hidrasi semen dan meningkatkan pertumbuhan kuat tekan.

 Kekuatan (Soundness)

Kekuatan ini berdasarkan pada kemampuan pasta untuk mengeras serta mempertahankan volumenya setelah pengikatan.

 Konsistensi (Consistency)

Konsistensi didasarkan pada gerakan relatif pada semen pasta segar atau mortar atau kemampuannya untuk mengalir.

Waktu Pengikatan (Setting Time)

Waktu pengikatan diindikasikan dengan pasta yang sedang menimbulkan reaksi hidrasi yang normal.

Salah Pengikatan (False Set)

Salah Pengikatan adalah bukti dari hilangnya plastisitas tanpa berkembangnya panas setelah pencampuran.

Kuat Tekan (Compressive Strength)

Kuat tekan didukung oleh tipe semen, komposisi bahan dan kehalusan semen. Panas Hidrasi (Heat of Hydration)

Panas Hidrasi adalah panas yang ditimbulkan ketika semen dan air bereaksi. Panas yang dihasilkan bergantung pada komposisi kimia dari semen tersebut. Kehilangan Pembakaran (Loss on Ignition)

Kehilangan Pembakaran diindikasikan sebelum hidrasi dan karbonasi, yang diakibatkan penyimpanan yang tidak sesuai.

b. Senyawa Kimia Semen Portland

Empat senyawa kimia yang utama dari semen Portland antara lain Trikalsium Silikat (C₃S), Dikalsium Silikat (C₂S), Trikalsium Aluminat (C₃A), Tetrakalsium Aluminoferrit (C4AF). Keempat senyawa utama ini disebut Komposisi Bogue.

c. Jenis Semen Portland

Tipe I adalah semen portland untuk tujuan umum. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hamper semua jenis konstruksi.

Tipe II adalah semen portland modifikasi, adalah tipe yang sifatnya setengah tipe IV dan setengah tipe V (moderat). Belakangan lebih banyak diproduksi sebagai pengganti tipe IV.

Tipe III adalah semen portland dengan kekuatan awal tinggi. Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.

Tipe IV adalah semen portland dengan panas hidrasi rendah, yang dipakai untuk kondisi di mana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan massif seperti bendungan gravitasi yang besar. Pertumbuhan kekuatanya lebih lambat daripada semen tipe I.

Tipe V adalah semen portland tahan sulfat, yang dipakai untuk menghadapi aksi sulfat yang ganas. Umum dipakai di daerah di mana tanah atau airnya memiliki kandungan sulfat yang tinggi.

Tabel 2.1 Jenis-jenis semen portland dengan sifat-sifatnya

Tipe Semen

Sifat pemakaian

Kadar senyawa (%) Kehalusan

blaine (m2/kg) Kuat 1 hari (kg/cm2) Panas Hidrasi (J/g) C₃S C₂S C₃A C₄AF I Umum 50 24 11 8 350 1000 330 II Modifikasi 42 33 5 13 350 900 250 III Kekuatan awal tinggi 60 13 9 8 450 2000 500 IV Panas hidrasi rendah 25 50 5 12 300 450 210 V Tahan sulfat 40 40 9 9 350 900 250

2.1.1.2 Agregat

Mengingat bahwa agregat menempati 70-75% dari total volume beton maka kualitas agregat sangat berpengaruh terhadap kualitas beton. Dengan agregat yang baik, beton dapat dikerjakan (workable), kuat, tahan lama (durable) dan ekonomis. Pengaruhnya bisa dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Pengaruh sifat agregat pada sifat beton

Sifat Agregat Pengaruh pada Sifat Beton

Bentuk, tekstur, gradasi Beton cair Kelecakan Pengikatan dan Pengerasan

Sifat fisik, sifat kimia, mineral

Beton keras Kekuatan, kekerasan, ketahanan (durability)

Ada dua peraturan yang berlaku. Pertama, SII 0052-80 “Mutu dan Cara Uji Agregat Beton”. Kedua, PBI 89 menyebutkan ASTM C33 “Standard Specification for Concrete Aggregate”.

Mengingat agregat lebih murah daripada semen maka akan ekonomis bila agregat dimasukkan sebanyak mungkin selama secara teknis memungkinkan, dan kandungan semennya minimum. Meskipun dulu agregat dianggap sebagai material pasif, berperan sebagai pengisi saja, kini disadari adanya kontribusi positif agregat pada sifat beton, seperti stabilitas volume, ketahanan abrasi, dan ketahanan umum (durability) diakui. Bahkan beberapa sifat fisik beton secara langsung tergantung pada sifat agregat, seperti kepadatan, panas jenis, dan modulus elastisitas.

a. Jenis-jenis Agregat

Agregat dapat diklasifikasikan menurut kriteria di bawah ini.

Ukuran dan Produksi

Perbedaan antara agregat kasar dan halus adalah ayakan 5 mm atau 3/16”. Agregat halus adalah agregat yang lebih kecil dari ukuran 5 mm dan agregat kasar adalah agregat dengan ukuran lebih besar dari 5mm. Agregat dapat diambil dari batuan alam ukuran kecil ataupun batan alam besar yang dipecah.

Kepadatan

Tidak ada batas yang jelas antara agregat biasa dengan agregat ringan atau agregat berat. Pengelompokan umum dapat dilihat pada Tabel 2.3

Tabel 2.3 Jenis agregat berdasarkan kepadatannya.

Jenis Kepadatan (kg/m³)

Ringan 300 – 1800

Sedang 2400 – 3000

Berat > 4000

Mineralogi

Menurut ASTM C294, klasifikasi komposisi mineral semen portland adalah demikian: felpspars, mineral-mineral silika, karbon, sulfat, besi sulfide, besi magnesia, zeolit, oksida besi dan mineral tanah liat.

b. Karakteristik Agregat

 Agregat halus harus memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan:

 Harus terdiri dari butir-butir tajam, keras dan harus bersifat kekal terhadap cuaca (tidak pecah / hancur oleh pengaruh cuaca).

 Harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya. Hasil analisa ayakan memenuhi batasan-batasan yang ditentukan pada SK SNI T-15-1990-03, modulus kehalusan 2,3 – 3,1.

 Bahan-bahan yang dapat merusak -gumpalan liat dan butiran lebih halus dari 75 mikrometer- tidak lebih dari 3%.

 Harus bebas dari bahan-bahan organis yang merusak (diuji dengan NaCl, warna agregat halus yang bagus ialah kuning jernih).

 Agregat kasar harus memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan:

 Terdiri dari butir-butir yang keras, tidak berpori dan kekal terhadap cuaca.

 Agregat pipih / panjang tidak boleh lebih dari 20 %.

 Kekerasan diuji dengan mesin pengaus Los Angeles, dimana tidak boleh terjadi kehilangan berat > 50 %.

 Harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya. Hasil analisa ayakan memenuhi batasan-batasan yang ditentukan pada SK SNI T-15-1990-03.

 Bahan-bahan yang dapat merusak -gumpalan liat dan butiran lebih halus dari 0,075 mm- tidak lebih dari 5%.

2.1.1.3 Air

Semen tidak bisa menjadi pasta tanpa air. Air harus selalu ada di dalam beton cair, tidak saja untuk hidrasi semen, tetapi juga untuk mengubahnya menjadi suatu pasta sehingga betonnya lecak (workable).

Jumlah air yang terikat dalam beton dengan faktor air-semen 0,65 adalah sekitar 20% dari berat semen pada umur 4 minggu. Dihitung dari komposisi mineral semen, jumlah air yang diperlukan untuk hidrasi secara teoritis adalah 35 - 37% dari berat semen.

Dalam praktik, estimasi air yang terikat secara kimia didapt dengan mengeringkan contoh sampai 100°C, menghilangkan air bebas yang bisa menguap di dalam pori kapiler. Kehilangan berat akibat dekomposisi contoh kering pada 1000°C dianggap sebagai jumlah non-evaporable. Hidrasi penuh dicapai dengan terjadinya hidrasi slurry semen (dengan rasio air/semen di atas 1.00) terjadi di dalam ball-mill. Proses ini mengambilan lapisan terhidrasi dari permukaan butir semen. Seluruh proses bisa memakan waktu beberapa bulan hingga mencapai hidrasi penuh.

Air yang diperlukan dipengaruhi faktor-faktor di bawah ini:

a. Ukuran agregat maksimum: diameter membesar kebutuhan air menurun (begitu pula jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit).

b. Bentuk butir: bentuk bulat kebutuhan air menurun (batu pecah perlu lebih banyak air).

c. Gradasi agregat: Gradasi baik kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang sama.

d. Kotoran dalam agregat: Makin banyak silt, tanah liat dan lumpur kebutuhan air meningkat.

e. Jumlah agregat halus (dibandingkan agregat kasar, atau h/k): Agregat halus lebih sedikit kebutuhan air menurun.

2.1.1.4 Serat

a. Jenis-Jenis Serat

Beberapa macam bahan fiber yang dapat dipakai untuk memperbaiki sifat-sifat beton dilaporkan oleh ACI Committee 544 (1982) dan Soroushian dan Bayasi (1987). Bahan tersebut adalah:

 Serat metal, seperti: serat kawat (bendrat), serat besi dan serat strainless stell, serat baja.

 Serat polymeric, seperti: serat nilon (polypropylene).  Serat mineral, seperti serat kaca (glass)

 Serat Alami, untuk keperluan non struktural fiber dari bahan alamiah (seperti ijuk, atau serat tumbuh-tumbuhan lainnya).

b. Serat nilon (polypropylene)

Polypropylene berasal dari monomer C₃H₆ merupakan hidrokarbon murni. Berdasar pada Zonsveld bahwa bahan ini dibuat dengan polimerisasi, merupakan molekul yang berat dan proses produksi sampai menjadi serat gabungan untuk memberikan sifat-sifat yang berguna pada serat polypropylene ini:

a. Susunan atom biasa dalam molekul polymer dan kristalisasi tinggi, bernama Isotactic Polypropylene.

b. Kekakuan kimia menyebabkan bahan kuat terhadap hamper semua bahan kimia. Bahan kimia tidak akan menyerang beton dan juga tidak akan berpengaruh pada serat. Terhadap bahan kimia yang lebih ganas, maka betonlah yang akan mengalami kerusakan terlebih dahulu.

c. Permukaan yang Hidrophobic. Sehingga tidak akan basah ketika terkena pasta semen, membantu mencegah pukulan pada serat dan mengembang pada saat pencampuran.

d. Titik leleh yang tinggi 160⁰C dan mampu digunakan pada temperatur 100⁰C dalam waktu yang lebih singkat.

e. Pedoman menunjukkan kelemahan pada daerah lateral, dimana terdapat serabut. Matriks semen dapat menembus struktur rapat antara serabut sendiri dan membuat ikatan mekanik antara serat dan matriks.

f. Serat nilon memiliki ukuran panjang 12 mm dan diameter 18 micron dengan berat jenis 0,91 g/cm³.

Kelebihan serat nilon dapat memperbaiki beberapa sifat beton, yaitu:

 Daktilitas

 Ketahanan terhadap beban kejut

 Ketahanan menahan tarik dan momen lentur

 Ketahanan terhadap kelelahan

Kekurangan yang dimiliki serat nilon, yaitu:

 Mudah menyala. Api akan meninggalkan beton dengan penambahan porositas yang sama, pada serat yang menjadi satu sebagai serat untuk menahan benturan.