commit to user
2.2.2.4. Bahan Tambah
2.2.2.4.2. Serat Baja
Fiber Reinforced concrete didefinisikan sebagai beton yang terbuat dari campuran semen, agregat halus, atau agregat halus dan agregat kasar dan air serta sejumlah fiber yang disebarkan secara random (Ezeldin, A.S. dkk, 1992).
Serat sebagai salah satu bahan tambah beton dengan maksud untuk menambah kuat tarik beton, mengingat kuat tarik beton sangat rendah yang berakibat beton mudah retak, yang pada akhirnya akan mempercepat hilangnya regangan lekat. Jenis serat yang dapat dipakai untuk memperbaiki sifat kurang baik dari beton telah dilaporkan oleh ACI Committee 544, 1982. Bahan yang dimaksud adalah baja (steel), plastik (polypropylene), kaca (glass), karbon (carbon), dan untuk keperluan non structural serat alamiah (natural fiber) seperti ijuk dan serat tumbuhan lainnya juga bisa dipakai. Bahan-bahan serat tersebut masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan dalam memperbaiki sifat-sifat beton, dengan demikian pemilihan jenis bahan serat perlu disesuaikan dengan sifat yang akan diperbaiki. Beberapa sifat tambahan yang dimiliki serat, seperti kemudahan waktu pencampuran, ketahanan terhadap korosi dan sebagainya merupakanbahan pertimbangan dalam penentuan pemakaian serat. Serat baja dan serat kaca lebih banyak dipakai untuk keperluan struktur, karena serat tersebut mempunyai faktor-faktor prinsip penguat beton, yaitu kekuatan leleh, daktilitas dan lekatan yang cukup.
Serat baja memliliki kekuatan serta modulus elastisitas yang relatif tinggi. Selain itu serat baja tidak mengalami perubahan bentuk terhadap pengaruh alkali dalam semen. Pembebanan dalam jangka waktu yang lama tidak berpengaruh terhadap
commit to user
sifat mekanikal dari serat baja. Ikatan dalam komposisi campuran dapat meningkat karena pengangkeran secara mekanikal. Kelemahan yang dimiliki serat baja ini adalah terjadinya korosi apabila serat tidak dalam posisi terlindung dalam beton.
Selain itu serat baja akan menambah berat beton.
Dasar pemakaian serat baja ke dalam adukan beton adalah memberikan tulangan secara random, sehingga dapat mencegah terjadinya retakan-retakan beton di daerah tarik yang terlalu dini akibat pembebanan (Soroushian & Bayasi 1987).
Dengan penambahan serat ini ternyata menjadikan beton menjadi tahan retak dan tahan benturan serta depat memperbaiki sifat-sifat sebagai berikut:
1. Beton akan menjadi lebih daktail 2. Ketahan terhadap kejut
3. Peningkatan kuat tarik dan atau lentur 4. Daya tahan leleh
5. Susut
6. Tahan terhadap aus
Penambahan serat pada akhir pengadukan spesi menghasilkan adukan dengan penyebaran serat yang merata berorientasi random, asal kadar serat tidak meleb ihi kadar maksimumnya. Kadar yang terlalu tinggi akan menyebabkan penggumpalan/pengelompokan pada serat-serat seoerti bola-bola serat. Keadaan ini akan banyak mempengaruhi mutu beton yang dihasilkan. Penambahan serat dengan orientasi random akan meningkatkan kuat lentur beton serat dibandingkan beton non-serat. Sifat getas dari beton dapat diatasi oleh fiber sehingga beton fiber menjadi liat (Swamy dan Al-Noori, 1975). Selain itu serat pada adukan menambah kekakuan dan mengurangi lendutan atau defleksi (Swamy dkk, 1979).
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi hasil pencampuran serat dalam beton yaitu :
1. Tipe serat
2. Rasio kelangsingan, l/d dari serat 3. Fiber volume fraction, vf
commit to user
Tipe serat berbeda dari jenis bahan yang dipakai, juga b isa berbeda bentuknya.
Serat atau fiber dari bahan yang sama, tetapi bentuknya berbeda mempunyai efek yang berlainan apabila dicampurkan pada beton. Ada berbagai macam bentuk serat dan ukuran penampang serat. Untuk penampang bujur sangkar dan persegi empat mempunyai panjang rata-rata dari 6-60mm, lebar 0,5 x 0,5 mm sampai dengan 1 x 1 mm dan untuk penampang bulat mempunyai diameter ekivalen dari 0,5 mm sampai dengan 1 mm. Rasio kelangsingan, l/d dari serat adalah perbandingan antara panjang serat dengan diameter serat. Semakin kecil diameter semakin besar rasio kelangsingannya. Hal ini berarti serat-serat tersebut semakin halus. Rasio kelangsingan yang semakin besar tetapi diameter tidak terlalu kecil akan banyak mempengaruhi workability beton. Workability beton akan menurun dan kemungkinan beton akan keropos semakin besar, namun bila workability bisa dipertahankan dengan baik, semakin besar kehalusan serat, lebar retak dan jarak retak akan berkurang walau jumlah retak bertambah. Jumlah retak banyak dengan lebar retak yang kecil tidak membahayakan suatu struktur karena dengan lebar halus kedalaman retak sepanjang tinggi struktur akan berkurang. Perbandingan antara l (panjang) dan d (lebar serat) akan berpengaruh pada system pelaksanaanya.
Untuk l/d < 45, pencampuran serat ke dalam beton tidak memerlukan teknik tertentu. Apabila 45 < l/d < 100, pencampuran memerlukan teknik tertentu agar dapat homogen. Untuk l/d > 100, hampir tidak mungkin dilaksanakan agar homogen, jalan keluarnya dengan membuat kelompok. l/d di atas hanya untuk serat dengan penampang bulat. Untuk penampang persegi atau ½ lonjong l/d < 45 (pada umumnya) maka tidak memerlukan teknik pencampuran yang khusus agar homogen. Fiber Volume Fraction, vf adalah persentase/konsentrasi bagian serat dalam satuan volume beton. Makin besar volume fraction dari serat yang ditambahkan pada campuran beton, semakin meningkat kekuatan beton serat yang dihasilkan. Persentase peningkatan mutu berkurang bila vf melebihi vf maksimum dari berat tersebut. Penggunaan serat pada beton ditinjau dari workability beton memenuhi syarat pada pemakaian serat 3% dari berat campuran beton, dikarenakan penggunaan serat pada campuran yang lebih besar dari 3% sangat sulit dilaksanakan dan kurang dapat menyatu dengan campuran beton (Lilis Zulaicha, 2007).
commit to user
Zolo (1997) dan diperkuat oleh Mediyanto dkk. (2004, 2009) mengusulkan mekanisme kerja serat dalam komposit beton pada beban tekan adalah sebagai berikut :
1)
Gambar 2.1. Serat dalam beton
Serat bersama pasta beton membentuk matrik komposit, dimana serat akan menahan beban yang ada sesuai dengan modulus elastisitasnya. Dengan modulus elastisitas serat yang lebih besar dari modulus elastisitas beton, maka jelas bahwa serat dapat meningkatkan kuat tekan beton.
2)
Gambar 2.2. Aksi serat bersama pasta semen
Pasta beton akan semakin kokoh/stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fiber bridging) yang ada di sekelilingnya.
3)
Gambar 2.3. Aksi pasak dalam beton
Serat akan berfungsi sebagai pasak sehingga pasta yang sudah retak tetap stabil/kokoh menahan beban.
d P
Gaya desak Serat
Beton
d
P
Gaya desak Serat
Beton
d
P
Gaya desak
commit to user
2.2.2.4.3. Abu Terbang (Fly Ash)Abu terbang adalah abu sisa pembakaran batu bara, berupa butiran halus ringan, tidak porous, dan bersifat pozzolanik. Abu terbang tidak memiliki kemampuan mengikat seperti semen tapi dengan adanya air dan partikel ukuran halus, oksida silica yang terkandung di dalamnya akan bereaksi secara kim ia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat (Krisbiyantoro, 2005).
Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan mempunyai sifat pozzolanik. Kandungan fly ash sebagian besar terdiri dari silikat dioksida (SiO2), aluminium (Al2O3), besi (Fe2O3) dan kalsium (CaO), serta magnesium, potasium, sodium, titanium, dan sulfur dalam jumlah yang lebih sedikit. (Antoni, Paul Nugraha, 2007)
Sebagai sebuah campuran, abu terbang (fly ash) berfungsi baik sebagai pengganti atau tambahan untuk semen portland dan bisa ditambahkan langsung ke dalam campuran beton di batching plant. (E. Aydin, 2009)
Sebagian besar komposisi kimia dari abu terbang tergantung tipe batu bara, menurut ASTM C618-86, terdapat dua jenis abu terbang, kelas F dan C. kelas F dihasilkan dari pembakaran batu bara jenis antrasit dan bituminous, sedangkan kelas C dari batu bara jenis lignite dan subituminous. Kelas C memiliki kadar kapur tinggi. Fly ash dapat dibedakan menjadi 3 jenis (ACI Manual of Practice 1993 Parts 1 226.3R-3) yaitu:
1. Kelas C
Fly ash yang mengandung CaO di atas 10% yang dihasilkan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batu bara (batu bara muda).
a. Kadar (S iO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 50%
b. Kadar CaO mencapai 10%
Dalam campuran beton digunakan sebanyak 15%-35% dari total berat semen.