BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.7. Bahan Tambah (Silica Fume dan Superplasticizer)
Bahan tambah (admixture) adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Admixture atau bahan tambah didefenisikan dalam Standard Definition of Terminology Relating to Concrete and Concrete Agregates ASTM C. 125-1995:61 sebagai material selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahakan sebelum atau selama pengadukan berlangsung. Tujuannya dari penggunaan bahan tambah adalah untuk mengubah atau memodifikasi satu atau lebih sifat-sifat dan karakteristik beton sewaktu masih dalam keadaan segar atau setelah mengeras.
Secara umum bahan tambah yang digunakan dalam beton dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi (Chemical Admixture) dan bahan tambah yang bersifat mineral (Additive).
Bahan tambah admixture ditambahkan saat pengadukan dan atau saat pelaksanaan pengecoran, sedangkan bahan tambah aditif yaitu yang bersifat mineral ditambahkan saat pengadukan dilaksanakan. Bahan tambah ini biasanya merupakan bahan tambah kimia yang dimasukkan lebih banyak mengubah perilaku beton saat pelaksanaan pekerjaan, jadi dapat dikatakan bahwa bahan tambahan kimia (Chemical Admixture) lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja pelaksanaan. Bahan tambah aditif merupakan bahan tambah yang paling banyak bersifat penyemenan, jadi bahan tambah aditif lebih banyak digunakan untuk perbaikan kinerja kekuatannya.
Bahan tambah seharusnya hanya berguna jika sudah ada evaluasi yang teliti tentang pengaruhnya pada beton, khususnya dalam kondisi dimana beton diharapkan
akan digunakan. Bahan tambah ini biasanya diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit, dan pengawasan yang ketat harus diberikan agar tidak berlebihan yang justru akan dapat memperburuk sifat beton. Sifat-sifat beton yang diperbaiki itu antara lain kecepatan hidrasi (waktu pengikatan), kemudahan pengerjaan, dan kekedapan terhadap air.
Bahan tambah kimia (Chemical Admixture) ada bermacam-macam. Menurut ASTM, bahan tambah kimia itu terbagi menjadi:
1. Tipe A - Water-Reducing Admixtures, adalah bahan tambah yang mengurangi air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertemtu.
2. Tipe B - Retarding Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk menghambat waktu pengikatan beton.
3. Tipe C - Accelerating Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mempercepat pengikatan dan pengembangan kekuatan awal beton.
4. Tipe D - Water Reducing and Retarding Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu dan menghambat pengikatan awal.
5. Tipe E - Water Reducing and Accelerating Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu dan mempercepat pengikatan awal.
6. Tipe F - Water Reducing, High Range Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumalah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12% atau lebih.
7. Tipe G - Water Reducing, High Range Retarding Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12% atau lebih dan juga untuk menghambat pengikatan beton.
Selain itu ada juga:
1. Air Entrain, adalah menambahkan sejumlah buih udara dalam bentuk yang benar ke dalam campuran tanpa secara signifikan mengubah sifat-sifat setting atau kecepatan hardening.
2. Waterproofing Admixtures, bahan kimia tambahan yang waterproofing berguna mengurangi permeabilitas melalui kapiler dari pasta semen keras, terutama terbuat dari stearat
Untuk menghasilkan beton dengan mutu (kuat tekan beton) tinggi dibutuhkan bahan tambah kimia (Chemical Admixture) yaitu superplasticizer atau HRWR (high range water reducer) dan aditif mineral yang bersifat penyemenan yaitu berupa abu terbang (fly ash), pozzofume (super fly ash), dan mikrosilika (silica fume) dengan kadar yang tepat. Sebab bahan admixture dan aditif jika dicampur dengan kadar yang tidak tepat hasilnya akan sebaliknya, yaitu tidak meningkatkan kuat tekannya akan tetapi dapat menurunkan.
2.7.1. Silica Fume
Silica fume merupakan material pozzolan yang halus, dimana komposisi silika lebih banyak dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silikon dan alloy besi silikon (dikenal sebagai gabungan antara microsilica dengan silica fume). Silica fume merupakan bahan pengisi (filler) dalam beton yang mengandung kadar silica yang tinggi. Kandungan SiO2 mencapai lebih dari 90%. Ukuran butir silica yang sangat halus berkisar antara 0,1-1 mikron, lebih kecil dibandingkan butiran semen yang berkisar antara 5-50 mikron. Jika ditambahkan pada adukan beton, maka silica akan mengisi rongga-rongga diantara butiran semen sehingga beton akan menjadi lebih kompak dan padat. Selain itu juga silica akan bereaksi dengan C3S dan C2S dalam semen dan menghasilkan gel CSH2 yang akan membentuk suatu ikatan gel yang kuat dan padat di dalam beton. Selanjutnya, reduksi kalsium hidroksida (CaOH) oleh SiO2
akan mengurangi unsur pembentuk etteringite sehingga mengurangi sensivitas beton terhadap serangan sulfat. Karenanya beton tidak mudah ditembus air serta tidak mudah mengalami korosi.
Penggunaan silica fume dalam campuran beton dimaksudkan untuk menghasilkan beton dengan kekuatan tekan yang tinggi. Beton dengan kekuatan tinggi digunakan, misalnya, untuk kolom struktur atau dinding geser, pre-cast atau beton pra-tegang dan beberapa keperluan lain. Kriteria beton berkinerja tinggi sekarang ini sekitar 50-70 MPa untuk umur 28 hari. Karena secara harga silica fume masih mahal, maka pada umumnya penggunaan silica fume hanya sekitar 3%-10% dari berat semen dalam adukan beton. Menurut standar ACI, penambahan silica fume pada campuran beton sebanyak 5%-15% dan berdasarkan buku Yongedran, et al, 1987:124-129, penggunaan silica fume pada campuran beton berkisar antara
0%-30% untuk memperbaiki karakteristik kekuatan dan keawetan beton dengan faktor air semen sebesar 0,34 dan 0,28 dengan atau tanpa bahan superplasticizer dan nilai slump 50 mm.
Komposisi kimia dan fisika dari silica fume dapat dilihat pada Tabel 2.7 Tabel 2.7 Komposisi Kimia Silica Fume
Kimia Berat dalam persen
SiO2 Karbon Fe2O3 CaO Al2O3 MgO MnO K2O Na2O 92-94 3-5 0,10-0,50 0,10-0,15 0,20-0,30 0,10-0,20 0,008 0,10 0,10
Fisika Berat dalam persen
Berat Jenis
Rata-rata Ukuran Partikel (Mikron) Lolos Ayakan no. 325 dalam % Keasaman PH (10% air dalam slurry)
2,02 0,1 99,00
7,3
1. Sifat-sifat Fisik Silica Fume
Sifat-sifat fisik silica fume adalah (dari Wulandari: 24) sebagai berikut: a. Warna: bervariasi mulai dari abu-abu sampai abu-abu gelap.
b. Spesifik gravity: 2,0-2,5. c. Bulk density: 250-300 kg/m3.
d. Ukuran: 0,1-1,0 mikron (1/100 ukuran partikel semen).
2. Sifat Kimia Silica Fume
Silica fume merupakan material yang bersifat pozzollonic. Dalam penggunaanya, silica fume berfungsi sebagai pengganti sebagian dari jumlah semen dalam campuran beton, yaitu sebanyak 5%-15% dari total berat semen. Kandungan SiO2 dalam silica fume akan bereaksi dengan kapur bebas yang dilepaskan semen pada saat proses pembentukan senyawa kalsium silikat hidrat (CSH) yang berpengaruh dalam proses pengerasan semen.
3. Keunggulan dan Kendala Penggunaan Silica Fume
Keunggulan-keunggulan penggunaan silica fume dalam beton adalah sebagai berikut:
a. Meningkatkan kuat tekan beton; b. Meningkatkan kuat lentur beton;
c. Memperbesar modulus elastisitas beton; d. Mengecilkan regangan beton;
e. Meningkatkan durabilitas beton terhadap serangan unsur kimia; f. Mencegah reaksi alkali silica dalam beton;
h. Meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan korosi;
i. Menyebabkan temperatur beton menjadi lebih rendah sehingga mencegah terjadinya retak pada beton.
Kendala-kendala dalam penggunaan silica fume sebagai campuran beton adalah sebagai berikut:
a. Silica fume merupakan material yang sangat lembut sehingga mudah terbawa oleh angin. Hal ini menyebabkan kesulitan dalam pelaksanaan loading, pengangkutan, penyimpanan dan pencampuran.
b. Terhirupnya partikel halus silica fume dapat mengganggu saluran pernafasan.
2.7.2. Superplasticizer
Untuk meningkatkan kemudahan pelaksanaan pekerjaan pengecoran (workability) beton dengan menggunakan air yang seminimum mungkin, digunakan bahan kimia tambah (chemical admixture) seperti superplasticizer sehingga dapat dihasilkan beton segar (flowing concrete).
Superplasticizer jenis bahan tambah kimia (chemical admixture) Tipe F, yaitu Water Reducing, High Range Admixtures. Water Reducing, High Range Admixtures adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12% atau lebih. Kadar pengurangan air dalam bahan ini lebih tinggi sehingga diharapkan kekuatan beton yang dihasilkan lebih tinggi dengan air yang sedikit, tetapi tingkat kemudahan pekerjaan juga lebih tinggi. Superplasticizer sering disebut juga sebagai
“bahan tambahan kimia pengurang air”. Tiga jenis plasticizer yang dikenal adalah (1). kondensi sulfonat melamin formadehid dengan kandungan klorida sebesar 0,005%, (2). sulfonat nafthalin formaldehid dengan kandungan klorida yang dapat
diabaikan dan (3). modifikasi lignosulfonat tanpa kandungan klorida. Ketiga jenis bahan tambahan tersebut dibuat dari sulfonat organik dan disebut superplasticizer, karena dapat mengurangi pemakaian air pada campuran beton dan meningkatkan slump beton sampai 8 inch (208 mm) atau lebih. Dosis yang disarankan adalah 1% sampai 2% dari berat semen. Dosis yang berlebihan akan menyebabkan menurunnya kekuatan tekan beton.
Pada penelitian ini digunakan bahan superplasticizer dengan dosis seperti yang telah disarankan 1%-2% dari jumlah berat bahan semen. Superplasticizer adalah bahan tambah kimia (chemical admixture) yang melarutkan gumpalan-gumpalan dengan cara melapisi pasta semen sehingga semen dapat tersebar dengan merata pada adukan beton dan mempunyai pengaruh dalam meningkatkan workability beton sampai pada tingkat yang cukup besar. Bahan ini digunakan dalam jumlah yang relatif sedikit karena sangat mudah mengakibatkan terjadinya bleeding. Superplasticizer dapat mereduksi air sampai 40% dari campuran awal.
Beton berkekuatan tinggi dapat dihasilkan dengan pengurangan kadar air, akibat pengurangan kadar air akan membuat campuran lebih padat sehingga pemakaian superplasticizer sangat diperlukan untuk mempertahankan nilai slump yang tinggi. Keistimewaan penggunaan superplasticizer dalam campuran pasta semen maupun campuran beton antara lain:
a. Menjaga kandungan air dan semen tetap konstan sehingga didapatkan campuran dengan workability tinggi.
b. Mengurangi jumlah air dan menjaga kandungan semen dengan kemampuan kerjanya tetap sama serta menghasilkan faktor air semen yang lebih rendah dengan kekuatan yang lebih besar.
c. Mengurangi kandungan air dan semen dengan faktor air semen yang konstan tetapi meningkatkan kemampuan kerjanya sehingga menghasilkan beton dengan kekuatan yang sama tetapi menggunakan semen lebih sedikit.
d. Tidak ada udara yang masuk. Penambahan 1% udara kedalam beton dapat menyebabkan pengurangan strength rata-rata 6%. Untuk memperoleh kekuatan
yang tinggi, diharapkan dapat menjaga ”air content” di dalam beton serendah
mungkin. Penggunaan superplasticizer menyebabkan sedikit bahkan tidak ada udara masuk kedalam beton.
e. Tidak adanya pengaruh korosi terhadap tulangan.
