US Army Engineer Waterways Experiment Station (WES) telah menyelidik perkembangan pengikat beton dan penempatan sistem dan konstruksi teknologi untuk meningkatkan survivability fasilitas mengeras permanen. Beton terbaru untuk dikembangkan dan dievaluasi adalah beton kekuatan sangat tinggi (VHSC) yang mengandung serat baja penguat. Lebih dari 200 jejak campuran dievaluasi di mana bahan cementitious, agregat, air, admixtures, dan baja serat. Sebuah kelemahan tradisional beton kekuatan tinggi adalah kurangnya mereka secara signifikan meningkatkan keuletan dan kekuatan tarik. Golongan campuran VHSC telah meningkatkan keuletan dan tarik properti di samping kekuatan yang lebih tinggi. Penelitian untuk lebih meningkatkan sifat VHSC terus dilakukan. Mulai tahun 1996, WES mulai memasang tiang VHSC yang terdiri dari berbagai campuran di suatu untuk melakukan pembekuan / mencair dan air laut studi eksposur.
V.2 KARAKTERISTIK VHSC
Dengan menggunakan bahan-bahan yang tersedia, maka kekuatan lentur VHSC adalah sekitar 10 kali kekuatan konvensional portland beton (CSPC) dan kekuatan tarik yang lebih dari dua kali lipat dari CSPC. Kekuatan kompresi VHSC adalah sekitar 7 kali concrete konvensional. Dengan menggunakan pilih bahan, kekuatan kompresi dapat ditingkatkan sebesar 40 persen dan kekuatan lentur dapat ditingkatkan sebesar 90 persen. VHSC campuran telah dihasilkan memiliki kekuatan tekan sebesar 240 MPa dan kekuatan lentur dari 40 MPa. Dengan perangkat tambahan yang signifikan dalam sifat-sifat material beton kekuatan tinggi mewakili suatu terobosan dalam teknologi beton. Seperti menggunakan jenis-jenis semen seperti berikut 960022 - 960023, Class H Cement 960024 - 960039, Type 5 Cement VHSC1
- VHSC8, Class H Cement 960.022-960.023, Kelas H Semen 960.024-960.039, Type 5 Semen VHSC1 - VHSC8, Kelas H Semen
V.3 MATERIAL
Pada dasarnya material VHSC adalah pasir ,semen, batu pecah, dan air, tetapi untuk meningkatkan kemudahan pemadatan dan membatasi jumlah volume rongga digunakan bahan additive kimia dan bahan additive mineral dalam campuran beton, yaitu :superplasticizer, water reducer, fly ash, dan silika fume (micro silika). Bagan bahan dapat dilihat pada Gambar 1.
V.3.1 SILIKA FUME
Silika fume merupakan serbuk halus yang terdri dari amarphous microspheres dengan diameter berkisar antar 0,1- 1.0
µ, berperanan penting terhadap pengaruh sifat kimia dan mekanik beton.
Ditinjau dari sifat mekanik, secara geometrical silka fume mengisi rongga- rongga diantara bahan semen (grain of cement), dan mengakibatkan pore size distribution (diameter pori) mengecil serta total volume pori juga berkurang.
Ditinjau dari sudut pengaruh kimianya, adalah reaksi yang bersifat puzzolan, yang mana silika fume akan dapat bereaksi dengan lime yang dilepas langsung dari semen. Pada saat sekarang silika fume disebut bahan khusus yang kelihatan lebih baik dari fly ash untuk membuat beton mutu tinggi.
V.3.2 BAHAN TAMBAHAN KIMIA (CHEMICAL ADMIXTURE) Fungsi utama superplastizer adalah membuat beton yangb cukup “stiff” (kaku) dengan slump rendah sesuai dengan kemampuan pengecoran dan pemadatan yang dikehendaki tanpa menambah jumlah air. Penambahan air condong memperlemah kekuatan dan durabilitas beton.
Superplasticizer merupakan bahan admixtures yang paling modern saat ini, dan dengan penggunaan superplasticizer dapat mengurangi air 5-20%. Hal ini mengakibatkan bandingan faktor air semen (A/S) kecil dan dapat mencapai 0,25-0,40. Dengan factor A/S superplasticizer membuat kekuatan beton mutu tinngi selain berfungsi menjaga konsistensi
kelecakan dari campuran beton. Dalam praktek kadang-kadang digunakan bersamaan dengan Retarder tipe D, yang ditambahkan pada ready mix plant. Penggunaan dua macam tipe chemical admixture tersebut masih perlu di teliti secara seksama, terutama untuk kepentingqan pengecoran d daerah panas. Dengan adanya superplasticizer partikel-partikel halus, SF, FA, lebih tersebar merata yang man dapat mempengaruhi kesempurnaan reaksi dari puzzolan tersebut.
V.3.3AGREGAT
Agregat terdiri dari batu pecah dan pasir, merupakan bahan yang sangat penting peranannya terhadap kekuatan beton. Kekerasan, kekuatan, kekerasan serta bentuk agregat harus memenuhi kriteria sebelum dipergunakan untuk membuat beton mutu tinggi, VHSC.
Sifat-sifat agregat dapat mempengaruhi sifat-sifat beton, antara lain: Keawetan
Kekuatan
Susut dan rangkak
Koefisien pengembangan panas Konduktivitas panas
Berat jenis
Modulus elastisitas Ekonomis
Karena jumlah agregat dalam beton yang paling besar, sekitar 60-80% maka peranan agregat harus mendapat perhatian besar, misalkan mengenai bentuk, grading surface, texture, mineralogi, dan kekerasannya.
Bentuk Cubily dan permukaan yang kasar merupakan salah satu tuntutan beton mutu tinggi.
V.3.4 SEMEN
Di pasaran telah tersedia semen dari hasil produksi pabrik-pabrik yang telah dikenal yang pada dasarnya semen tersebut dibagi dalam beberapa tipe menurut ASTM (American Standart Test of Material) dan SII (Standar Industri Indonesia).
Untuk keperluan VHSC tidak membutuhkan semen khusus dari salah satu pabrik tertentu, yang penting adalah pilih tipe semen yang sesuai dan yang memenuhi syarat standar SII dan ASTM.
V.3.5 AIR
Kita semua sudah mengetahui peranan air. Adanya penggunaan superplasticizer penggunaan air dikurangi. Penggunaan air disini digunakan untuk reaksi hidratasi atau cementious.
V.4 PERHITUNGAN MIX DESIGN DAN PROSES PEMBUATAN
Pada prinsipnya beton mutu tinggi akan dicapai bila porositas ini ditentukan oleh faktor A/S dari pasta. Makin rendah faktor A/S makin kecil porositasnya, sehingga pengerjaan atau konsistensi dari beton sangat kecil, untuk mengatasi kesulitan pengerjaan beton tersebut digunakan chemical admixture yaitu superplasticizer. Sedangkan untuk memperkecil porositas sering digunakan microsilica atau carbon silica fume.
Dalam pembuatan beton mutu tinggi selain perhatian pada bahan-bahan dasar seperti yang dijelaskan di depan, perlu diperhatikan bila mengenai pasta semen dan lekatan antara semen pasta dan agregat.
Kontrol kualitas dalam pembuatan bahan harus cukup ketat dan diperlukan kerjasama yang baik antara supplier material, ready mix supplier, engineer atau pengawas dan kontraktor.
Pasta semen VHSC sangat keras (Stiff) dan kaku karena A/S cukup kecil berkisar antara 0,25-0,40 bila menggunakan plasticizer. Harga faktor A/S ini bisa diperkecil sampai maximum 0,35 bila digunakan High Range Water Reducer (HRWR) yang disebut superplasticizer.
Bila tidak dituntut kekuatan awal cukup tinggi pada VHSC, penggunaan semen tipe III tidak diperlukan. Pada VHSC dengan menggunakan semen tipe I cukup memadai. Kadang-kadang digunakan atau dicampur puzzolan untuk alasan durabilitas dari beton.
Walaupun sama tipenya kemungkinan kekuatan yang dicapai berbeda untuk setiap produksi, pabrik semen diharapkan setiap perencanaan digunakan sifat-sifat nomogram-nomogram yang berbeda. Hal tersebut karena banyak faktor misalnya bahan bakunya berbeda kualitas, uniformity, proses pembuatan semen sendiri kehalusannya dan sebagainya.
Data dari produksi semen pabrik A tidak bisa langsung digunakan untuk produksi pabrik semen B, sebagai contoh adalah hubungan A/S dan strength (Fc’) untuk produksi semen A kemungkinan berbeda dengan produksi semen B. Oleh karena itu trial mix merupakan salah satu cara yang tepat.
Sehubungan dengan lekatan antara pasta semen dan agregat sangat perlu diperhatikan kekasaran dan kebersihan permukaan agregat, karena lebih kasar permukaan agregat akan menghasilkan lekatan antara pasta dan agregat lebih baik.
Untuk beton mutu tinggi dengan φ
maksimum 20 mm, total surface
cukup cukup luas, berarti hal ini membutuhkan jumlah pasta yang lebih banyak untuk menghasilkan workability beton tertentu. Dalam VHSC biasanya jumlah semen berkisar antara 400-600 kg/m3.
Membahas mengenai campuran beton untuk VHSC bisa dikatakan metodenya sama dengan beton NSC, hanya faktor-faktor yang dijelaskan di atas perlu diperhatikan dalam perencanaan beton selalu dituntut kriteria kekuatan dan kekuatan dan durabilitas (keawetan).