7) Meningkatkan kekuatan beton pada umur awal
2.3.1 Susut Kering Beton ( Drying Shrinkage )
Susut kering beton terjadi setelah beton mencapai bentuk akhirnya dan proses hidrasi pasta semen telah selesai. Susut kering beton adalah berkurangnya volume elemen beton jika terjadi kehilangan uap air karena penguapan. Penguapan ini menghilangkan air pori, sehingga mengakibatkan adanya tegangan kapiler yang menyebabkan dinding-dinding kapiler tertarik dan volume beton menyusut. Beton akan terus menerus mengalami susut kering dalam jangka panjang bahkan sampai bertahun-tahun sampai air yang terkandung di dalam beton benar-benar habis menguap. Menurut Nawi (1998), faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya susut kering beton antara lain sebagai berikut:
commit to user
a. Agregat. Agregat berlaku sebagai penahan susut pasta semen. Jadi, beton dengan kandungan agregat yang semakin tinggi akan semakin berkurang perubahan volumenya akibat susut. Lagipula, derajat ketahanan beton ditentukan oleh sifat agregatnya, yaitu dengan modulus elastisitas yang tinggi atau dengan permukaan yang kasar akan lebih tahan terhadap proses susut.
b. Faktor air-semen. Semakin besar faktor air-semen, akan semakin besar pula efek susut.
c. Ukuran elemen beton. Kelajuan dan besarnya susut akan berkurang apabila volume elemen betonnya semakin besar. Akan tetapi, terjadinya susut akan semakin lama untuk elemen yang lebih besar karena lebih banyak waktu yang diperlukan untuk pengeringan sampai ke bagian dalam. Sebagai contoh, mungkin diperlukan waktu sampai satu tahun untuk tercapainya pengeringan pada kedalaman 10 in. dari permukaan luar, dan sepuluh tahun untuk mencapai 24 in.dari permukaan luar.
d. Kondisi lingkungan. Kelembaban relatif di sekeliling beton sangat mempengaruhi besarnya susut; laju perubahan susut semakin kecil pada lingkungan dengan kelembaban relatif yang tinggi. Temperatur di sekeliling juga merupakan faktor yang menentukan, yaitu susut akan tertahan pada temperatur rendah.
e. Banyaknya penulangan. Beton bertulang lebih sedikit susutnya dibandingkan dengan beton sederhana; perbedaan relatifnya merupakan fungsi dari persentase tulangan.
f. Bahan tambahan pada campuran beton. Pengaruh ini sangat bervariasi, bergantung pada bahan tambahan yang digunakan. Akselerator seperti kalsium klorida digunakan untuk mempercepat proses pengerasan beton dan memperbesar susut. Pozzolan juga dapat menambah susut, sedangkan bahan tambahan superplasticizers, plasticity retarding agent, retarder adalah bahan tambahan yang dapat meningkatkan workability campuran beton dan dapat mengurangi pemakaian air serta penundaan panas hidrasi sehingga dapat memperkecil susut pada beton.
commit to user
g. Jenis semen. Sangat perlu diperhatikan penggunaan semen yang mengandung kadar C3A yang terlalu tinggi. Jumlah C3A di dalam semen harus dibatasi, agar hidrasi dari semen dapat diperlambat. Begitu juga pembentukan panasnya (heat generation). Penggilingan semen yang terlalu halus (3500 Blaine) juga harus dihindari. Pada dasarnya adalah sangat beralasan bila jumlah semen dalam 1m3 beton dibatasi. Jumlah semen harus dibuat minimum dengan menggunakan admixture dan atau abu terbang. Sebaliknya makin besar kandungan gypsum (CaSO4.2H2O) dalam semen, akan menghasilkan setting time yang makin panjang.
Suatu rasio air-semen yang rendah akan membantu mengurangi susut akibat pengeringan dengan menjaga volume air yang dapat hilang pada suatu batas minimum. Grafik hubungan antara susut kering dengan fas dapat dilihat pada Gambar 2.7.
`
Gambar 2.7 Grafik hubungan antara susut kering dengan fas. (John Newman & Ban Seng Choo, 2003)
commit to user 2.3.2 Mekanisme Terjadinya Susut Kering
Berikut adalah mekanisme terjadinya penyusutan dalam beton:
a. Sifat dasar yang tidak stabil dari hasil pembentukan awal kalsium silikat hidrat pada penyusutan saat terjadi proses pengeringan. Sifat yang tepat dan terperinci dari mekanisme ini sukar dimengerti dan merupakan sesuatu yang bersifat permanen dan tidak dapat diubah.
b. Dalam pasta semen terdapat pori besar dan kecil. Mula-mula pori yang terdapat dalam beton terisi penuh air tetapi dengan bertambahnya umur beton, maka air tersebut perlahan-lahan akan menguap keluar dari beton. Air yang pertama menguap adalah air yang terdapat dalam pori yang besar. Berlangsung sampai air yang ada pada pori besar habis sehingga menyebabkan adanya tegangan kapiler yang cukup untuk menimbulkan susut pada beton. Setelah itu air dari kapiler beton yang lebih kecil dan lebih halus secara berangsur-angsur akan mulai menguap. Kehilangan air dari kapiler kecil inilah yang menyebabkan terjadinya tegangan pori yang signifikan dan juga menyebabkan terjadinya susut. Mekanisme susut ini akan dijelaskan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Mekanisme susut
commit to user
c. Luas permukaan dari sistem koloid pasta semen cukup luas, sehingga air yang terserap di permukaan akan mempengaruhi keseluruhan sifat sistem koloid tersebut. Ketika air menguap maka terjadi perubahan energi di dalam sistem koloid silikat hidrat. Perubahan energi ini akan menyebabkan susut.
d. Ferraris dan Wittman menyatakan bahwa perubahan energi permukaan merupakan sumber penyusutan pada kondisi kelembaban yang rendah.
e. Pada saat semen bercampur dengan air maka akan terjadi reaksi kimia, hal ini yang disebut sebagai proses hidrasi. Proses ini menghasilkan produk hidrasi yang berupa kalsium silikat gel (C-S-H gel) dan kalsium hidroksida. Air yang ada dalam beton sebagian digunakan untuk proses hidrasi dan sebagian lagi digunakan untuk mengisi pori-pori pada pasta semen. Pada saat beton mulai mengering, air bebas pada pori yang tidak terikat secara fisik maupun kimiawi akan keluar, tetapi tidak begitu signifikan menyebabkan perubahan volume.
Saat air bebas telah habis, air yang terikat secara fisik akan keluar, sehingga hal inilah yang secara signifikan menyebabkan terjadinya penyusutan.
Proses penyusutan tersebut berperan secara terpisah dan atau berkombinasi sehingga menyebabkan terjadinya susut kering.