5 Beton didefinisikan sebagai bahan yang diperoleh dengan
mencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air tanpa
tambahan zat aditif (PBI, 1971). Tetapi belakangan ini definisi dari beton
sudah semakin luas, yaitu beton adalah bahan yang terbuat dari berbagai
macam tipe semen, agregat dan juga bahan pozzolan, abu terbang, terak
dapur tinggi, sulfur, serat dan lain$lain (Neville dan Brooks, 1987).
Beton adalah material komposit, yakni suatu campuran yang terdiri
dari pasir, kerikil, batu pecah, atau agregat$agregat lain yang dicampur jadi
satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu
massa mirip batuan. Terkadang satu atau lebih bahan aditif ditambahkan
untuk menghasilkan beton dengan karakteristik tertentu, seperti
kemudahan pengerjaan ( ), durabilitas, dan waktu pengerasan.
Agregat mempunyai peran sebagai penguat, semen (matriks) mempunyai
kekuatan dan rigiditas yang lebih rendah berperan sebagai pengikat dan air
( ) sebagai media pencampur untuk menghomogenkan komposisi
6
Dalam bidang bangunan yang dimaksud dengan beton adalah
campuran dari agregat halus dan kasar dengan semen yang dipersatukan
oleh air dalam perbandingan tertentu. Beton juga dapat didefinisikan
sebagai bahan bangunan dan konstruksi yang sifat$sifatnya dapat
ditentukan terlebih dahulu dengan mengadakan perencanaan dan
pengawasan yang teliti terhadap bahan$bahan yang dipilih.
Beton adalah materi bangunan yang paling banyak digunaan di
bumi ini dan dapat digunakan untuk banyak hal. Dalam teknik sipil,
struktur beton digunakan untuk bangunan pondasi, kolom, balok, pelat
atau pelat cangkang. Dalam teknik sipil hidro, beton digunakan untuk
bangunan air seperti bendung, bendungan, saluran, dan drainase perkotaan.
Beton juga digunakan dalam teknik sipil transportasi untuk pekerjaan rigid
pavement (perkerasan kaku), saluran samping, gorong$gorong, dan
lainnya.
Sebagai material komposit, sifat beton sangat tergantung pada sifat
unsur masing$masing serta interaksi mereka, yakni ikatan yang dimbulkan
oleh reaksi kimia antara semen dan air, serta agregat dimana semen yang
mengeras itu ber$adhesi dengan baik. Susunan beton secara umum, yaitu:
7$15 % semen, 16$21 % air, 25$30% pasir, dan 31$51% kerikil.
Kekuatan beton terletak pada perbandingan jumlah semen dan air,
rasio perbandingan air terhadap semen ( ) yang semakin kecil
7 ditentukan oleh perbandingan air semen, selama campuran cukup plastis,
dapat dikerjakan dan beton itu dipadatkan sempurna dengan agregat yang
baik (Nugraha, P., 2007).
Beton memiliki beberapa faktor keunggulan sehingga
pemakaiannya begitu luas. Sifat keunggulan beton antara lain (Nugraha,
P., 2007) :
a. Ketersediaan (availability) material dasar.
Agregat, air dan semen pada umumnya bisa didapat dengan mudah dari
lokal setempat dan harga yang relatif murah.
b. Kekuatan tekan tinggi.
Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok
untuk dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan,
seperti kolom dan konstruksi.
c. Kemudahan untuk digunakan ( ).
Pengangkutan bahan mudah, karena masing$masing bisa diangkut
secara terpisah. Beton bisa dipakai untuk berbagai struktur, seperti
bendungan, fondasi, jalan, landasan bandar udara,dan pipa.
d. Kemampuan beradaptasi ( )
Beton bersifat monolit, tidak memerlukan sambungan seperti baja.
Beton dapat dicetak dengan bentuk dan ukuran berapapun, misalnya
pada struktur cangkang ( ) maupun bentuk$bentuk khusus 3
8 e. Kebutuahan pemeliharaan yang minimal.
Secara umum ketahanan ( ) beton cukup tinggi, lebih tahan
karat sehingga tidak perlu dicat, lebih tahan terhadap bahaya kebakaran.
Di samping segala keunggulan di atas, beton sebagai struktur juga
mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan, yaitu
(Nugraha, P., 2007) :
1. Kuat tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar
2. Beton cenderung retak, karena semennya hidraulis.
3. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m3
4. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
5. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan
6. Daya pantul suara yang besar
7. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan ( ) yang tinggi,
karena elastisitasnya yang rendah dari beton
8. Konduktivitas termal beton relatif rendah
Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali
semen portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat
menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi
mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan$bahan
penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang
9 Beton yang berasal dari pengadukan bahan$bahan penyusun
agregat kasar dan agregat halus kemudian diikat dengan semen yang
bereaksi dengan air sebagai bahan perekat, harus dicampur dan diaduk
dengan benar dan merata agar dapat dicapai mutu beton yang baik. Pada
umumnya pengadukan bahan beton dilakukan dengan menggunakan mesin
kecuali jika hanya untuk mendapatkan beton mutu rendah pengadukan
dapat dilakukan tanpa menggunakan mesin pengaduk. Kekentalan adukan
beton harus diawasi dan dikendalikan dengan cara memeriksa slump pada
setiap adukan beton baru.
Nilai slump digunakan sebagai petunjuk ketepatan jumlah
pemakaian air dalam hubungannya dengan faktor air semen yang ingin
dicapai. Waktu pengadukan lamanya tergantung pada kapasitas isi mesin
pengaduk, jumlah adukan, jenis serta susunan butir bahan penyusun, dan
slump beton, pada umumnya tidak kurang dari 1,50 menit dimulai
semenjak pengadukan, dan hasil umumnya menunjukkan susunan dan
warna merata. Sesuai dengan tingkat mutu beton yang dihasilkan
memberikan:
1. Keenceran dan kekentalan adukan yang mmungkinkan pengerjaan beton
(penuangan, perataan, pemadatan) dengan mudah kedalam adukan
tanpa menimbulkan kemungkinan terjadinya segresi atau pemisahan
20 2. Ketahanan terhadap kondisi lingkungan khusus (kedap air, korosif, dan
lain$lain).
3. Memenuhi uji kuat yang hendak dipakai (Febrina, F., 2010).
Sampai saat ini beton masih menjadi pilihan utama dalam
pembuatan struktur. Sifat$sifat dan karakteristik material penyusun beton
akan mempengaruhi kinerja beton yang dibuat. Kinerja beton ini harus
disesuaikan dengan kelas dan mutu beton yang dibuat Sehingga dalam
penggunaannya dapat disesuaikan dengan bangunan ataupun kontruksi
yang akan dibangun untuk mendapatkan hasil yang memuaskan dan sesuai
dengan dibutuhkan.
Beberapa dari syarat khusus bisa termasuk peningkatan kinerja
berikut:
a. Kemudahan peletakan dan pemadatan tanpa segregasi.
b. Sifat mekanis jangka panjang.
c. Kekuatan awal.
d. Kekerasan.
e. Stabilitas volume.
2
III K>225 >225 >300 Strukturil Kontinu
a. Beton kelas I adalah beton untuk pekerjaan$pekerjaan non strukturil.
Untuk pelaksanaannya tidak diperlukan keahlian khusus. Pengawasan
mutu hanya dibatasi pada pengawasan ringan terhadap mutu bahan$
bahan, sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak disyaratkan
pemeriksaan. Mutu kelas I dinyatakan dengan Bo.
b. Beton kelas II adalah Beton untuk pekerjaan$pekerjaan strukturil secara
umum. Pelaksanaannya memerlukan keahlian yang cukup dan harus
22
alam mutu$mutu standar B1, K125, K175, dan K225. Pada mutu B1,
pengawasan mutu hanya dibatasi pada pengawasan terhadap mutu
bahan$bahan sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak disyaratkan
pemeriksaan. Pada mutu$mutu K125, K175 dengan keharusan untuk
memeriksa kekuatan tekan beton secara kontinu dari hasil$hasil
pemeriksaan benda uji.
c. Beton kelas III adalah beton untuk pekerjaan$pekerjaan strukturil yang
lebih tinggi dari K225. Pelaksanaannya memerlukan keahlian khusus
dan harus dilakukan dibawah pimpinan tenaga$tenaga ahli. Disyaratkan
adanya laboratorium beton dengan peralatan yang lengkap yang
dilayani
Untuk kepentingan pengendalian mutu disamping pertimbangan
ekonomis, beton dengan mutu (beton dengan 50$80 MPa),
perbandingan jumlah agregat (pasir, kerikil atau batu pecah) terhadap
jumlah semen tidak boleh melampaui 8:1. Untuk Beton dengan mutu
(beton dengan 100 MPa), dan (beton dengan minimum 125 MPa),
dapat memakai perbandingan campuran unsur bahan beton dalam takaran
volume 1 semen : 2 pasirs : 3 kerikil atau 3/2 pasir : 5/2 kerikil. Apabila
hendak menentukan perbandingan antar$fraksi bahan beton mutu ! dan
mutu lainnya yang lebih tinggi harus dilakukan percobaan campuran
rencanan guna dapat menjamin tercapainya kuata karakteristik yang
diinginkan dengan menggunakan bahan$bahan susunan yang ditentukan
23
Aspek paling umum dari Beton Kinerja Tinggi adalah Beton Mutu
Tinggi.Menurut SNI 03$2847$2002 Beton harus dirancang sedemikian
hingga menghasilkan kuat tekan rata$rata seperti yang direncanakan sesuai
dengan aturan$aturan dalam tata cara ini, tidak boleh kurang daripada 17,5
MPa. Ketentuan untuk nilai " # harus didasarkan pada uji silinder yang
dibuat dan diuji. Produksi beton mutu tinggi memerlukan pemasok untuk
mengoptimasikan 3 aspek yang mempengaruhi kekuatan beton: pasta
semen, agregat, dan lekatan semen$agregat. Ini perlu perhatian pada semua
aspek produksi, yaitu pemilihan material, mix design, penanganan dan
penuangan.
1 Non Struktur 240$800 0,35$7 dinding pemisah
atau dinding isolasi
24
agregat yang baik, beton dapat dikerjakan, kuat, tahan lama dan ekonomis.
Atas dasar inilah gradisi dari ukuran$ukuran partikel dalam agregat,
mempunyai peranan yang sangat penting, untuk menghasilkan susunan
beton yang padat.
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 beton, seperti stabilitas
volume, ketahanan abrasi, dan ketahanan umum ( ) diakui.
Bahkan beberapa sifat fisik beton secara langsung tergantung pada sifat
agregat, seperti kepadatan, panas jenis, dan modulus elastisitas.
Faktor penting lainnya adalah bahwa agregat tersebut juga harus
mempunyai :
1. Kekuatan yang baik.
2. Tahan lama.
3. Tahan terhadap cuaca.
4. Permukaannya haruslah bebas dari kotoran seperti tanah liat,
lumpur dan zat organik yang akan memperlemah ikatannya
dengan adukan semen.
5. Tidak boleh terjadi reaksi kimia yang tidak diinginkan diantara
25 Agregat dapat diperoleh dari proses pelapukan dan abrasi atau
pemecahan massa batuan induk yang lebih besar. Oleh karena itu, sifat
agregat tergantung dari sifat batuan induk. Sifat$sifat tersebut diantaranya,
komposisi kimia dan mineral, berat jσσenis, kekerasan $ %,
kekuatan, stabilitas fisika dan kimia, struktur pori, warna dan lain$lain.
Namun, ada juga sifat agregat yang tidak bergantung dari sifat batuan
induk, yaitu ukuran dan bentuk partikel serta tekstur.
Secara umun agregat yang baik haruslah agregat yang mempunyai
bentuk yang menyerupai kubus atau bundar, bersih, kuat, keras bergradasi
baik dan stabil secara kimiawi. Keuntungan digunakannya agregat pada
beton, menghasilkan beton yang murah, menimbulkan sifat volume beton
yang stabil seperti mengurangi susut, mengurangi rangkak dan
memperkecil pengaruh suhu.
Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa
agregat alam atau agregat buatan $ " %. Secara umum
agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu,
. Batasan antara agregat halus dengan agregat kasar yaitu
4.80 mm $ & %atau 4.75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar
adalah batuan yang ukuran butirannya lebih besar dari 4.80 mm (4.75
mm). Agregat dengan ukuran lebih besar dari 4.80 – 40 mm disebut kerikil
26
Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya
berukuran lebih kecil dari 40 mm. Agregat yang ukurannya lebih besar
dari 40 mm digunakan untuk pekerjaan sipil lainnya, misalnya untuk
pekerjaan jalan, tanggul$tanggul penahan tanah, bendungan, dan lainnya.
Agregat halus biasanya dinamakan pasir dan agregat kasar dinamakan
kerikil, spilit, batu pecah, kricak dan lainnya (Nugraha, P., 2007).
Kekuatan beton tidak lebih tinggi dari kekuatan agregat, oleh
karena itu sepanjang kekuatan tekan agregat lebih tinggi dari beton yang
akan dibuat maka agregat tersebut masih cukup aman digunakan sebagai
campuran beton. Pada kasus$kasus tertentu, beton mutu tinggi yang
mengalami konsentrasi tegangan lokal cenderung mempunyai tegangan
lebih tinggi daripada kekuatan seluruh beton. Dalam hal ini kekuatan
agregat menjadi kritis.
" # $ %
Kekuatan agregat dapat bervariasi dalam batas yang besar. Butir$
butir agregat dapat bersifat kurang kuat karena dua hal:
1. Karena terhindar dari bahan yang lemah atau terdiri dari partikel
yang kuat tetapi tidak baik dalam hal pengikatan.
2. Porositas yang besar, porositas yang besar mempengaruhi
27 Kekerasan atau kekuatan butir$butir agregat tergantung dari
bahannya dan tidak dipengaruhi oleh ikatan antara butir satu dengan
lainnya. Agregat yang lebih kuat biasanya mempunyai modulus elastisitas
(sifat dalam pengujian beban ) yang lebih tinggi. Butir$butir yang
lemah (lebih rendah dari pasta semen) tidak dapat menghasilkan kekuatan
beton yang dapat diandalkan. Kekerasan sedang mungkin justru lebih
menguntungkan, karena dapat mengurangi konsentrasi tegangan yang
terjadi, atau pembasahan dan pengeringan, atau pemanasan dan
pendinginan dan dengan demikian membantu mengurangi kemungkinan
28
Material semen adalah material yang mempunyai sifat$sifat adhesif
dan kohesif yang diperlukan untuk mengikat agregat$agregat menjadi
suatu massa yang padat yang mempunyai kekuatan yang cukup. Semen
merupakan hasil industri dari paduan bahan baku : batu gamping/kapur
29 Calcium Oksida (CaO), dan lempung/tanah liat yaitu bahan alam yang
mengandung senyawa: Siliki Oksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3),
Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO) atau bahan pengganti
lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk $ %, tanpa
memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada
pencampuran dengan air. Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut
dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk nya, yang
kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips $ %dalam jumlah
yang sesuai.
Semen dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu semen
hidraulik dan semen non$hidraulik. Semen hidraulik mempunyai
kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen
hidraulik antara lain kapur hidraulik, semen pozollan, semen terak, semen
alam, semen portland, semen alumina dan semen expansif. Contoh lainnya
adalah semen portland putih, semen warna, dan semen$semen untuk
keperluan khusus. Sedangkan semen non$hidraulik adalah semen yang
tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat
mengeras di udara. Contoh utama dari semen non$hidraulik adalah kapur.
Semen juga memiliki beberapa tipe yaitu tipe I, II, III, IV, dan V.
Tipe$tipe semen tersebut diurutkan berdasarkan kekuatan awalnya dalam
merekatkan suatu bangunan yang dibentuk. Semen yang digunakan dalam
30
&
Semen portland dibuat dari semen hidrolis yang dihasilkan secara
menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat$silikat kalsium
yang bersifat hidrolis.
Prinsip dasar pemilihan semen yang akan digunakan sebagai bahan
campuran beton yang tahan terhadap serangan sulfat adalah berapa banyak
kandungan senyawa C3A$nya. Semen yang tahan sulfat harus memiliki
kandungan C3A tidak lebih dari 5%. Semen yang kandungan C3A$nya
tinggi, jika terkena sulfat yang terdapat pada air atau tanah akan
mengeluarkan C3A yang bereaksi dengan sulfat dan mengambang
sehingga mengakibatkan retak$retak pada betonnya (Mulyono, Tri., 2005).
Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak
digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut SII 0013$1981, semen portland
didefinisikan sebagai semen hidraulis yang dihasilkan dengan
menghaluskan kliner yang terutama yang terdiri dari silikat$silikat kalsium
yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk
kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama$sama
dengan bahan utamanya.
Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi
syarat SII.0013$1981 atau Standart Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986,
3
Peraturan Beton 1989 (SKBI.1.4.53.1989) membagi semen
portland menjadi lima jenis (SK.SNI T$15$1990$03:2) yaitu :
$ Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak
memerlukan persyaratan khusus seperti jenis$jenis lainnya. Jenis
ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir
semua jenis konstruksi.
$ Tipe II, semen portland modifikasi yang dalam penggunaannya
memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
$ Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya
memerlukan kekuatan awal tinggi dalam fase permulaan setelah
peningkatan terjadi. 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, semen portland yang penggunaannya memerlukan
panas hidrasi yang rendah, yang dipakai untuk kondisi di mana
kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum.
Misalnya pada bangunan masif seperti bendungan gravitasi yang
besar.
$ Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya
32
ipakai di daerah di mana tanah atau airnya memiliki kandungan
sulfat yang tinggi.
Perbandingan bahan$bahan utama penyusun semen portland adalah
kapur (CaO) sekitar 60%$65%, silika (SiO2) sekitar 20%$25%, dan oksida
besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7%$12% (Mulyono, Tri.,
2005).
& " +" ,
Air yang terlau banyak akan menempati ruang di mana pada waktu
beton sudah mengeras dan terjadi penguapan, ruang itu akan menjadi pori.
Secara umum diketahui bahwa semakin tinggi FAS, semakin rendah mutu
kekuatan beton. Namum demikian, nilai FAS yang semakin rendah tidak
selalu brarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi. Ada batas$batas dalam
hal ini. Nilai FAS yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam
pengerjaan, yaitu kesulitan dalam pelaksanaan pemadatan yang pada
akhirnya menyebabkan mutu beton menurun. Umumnya nilai FAS
minimum yang diberikan sekitar 0,4 dan maksimum 0,65 (Mulyono, Tri.,
2005). Rata$rata ketebalan lapisan yang memisahkan antar partikel dalam
beton sangat tergantung pada faktor air semen yang digunakan dan
kehalusan butir semennya.
-Semen tidak bisa menjadi pasta tanpa air. Air harus selalu ada di
dalam beton, tidak saja untuk hidrasi semen, tetapi juga untuk
33 yang diperlukan untuk kelecakan ( ) tertentu hampir konstan tanpa
tergantung pada jumlah semen, untuk kombinasi agregat halus dan kasar
tertentu”. Hukum ini tidak sepenuhnya berlaku untuk seluruh kisaran
(range), namun cukup praktis untuk penyesuaian perencanaan dan koreksi.
Air yang diperlukan dipengaruhi faktor$faktor di bawah ini :
a. Ukuran agregat maksimum: diameter membesar maka kebutuhan air
menurun (begitu juga jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih
sedikit).
b. Bentuk butir: bentuk bulat maka kebutuhan air menurun (batu pecah
perlu lebih banyak air).
c. Gradasi agregat: gradasi baik maka kebutuhan air menurun.
d. Kotoran dalam agregat: makin banyak silt, tanah liat dan lumpur maka
kebutuhan air meningkat.
e. Jumlah agregat halus (dibandingkan agregat kasar): agregat halus
lebih sedikit maka kebutuhan air menurun.
Untuk perlindungan terhadap korosi, konsentrasi ion klorida
maksimum yang terdapat dalam beton yang telah mengeras pada umur 28
hari yang dihasilkan dari bahan campuran termasuk air, agregat, bahan
bersemen dan bahan campuran tambahan tidak boleh melampaui nilai
34
+.,
Beton pra$tekan
Beton bertulang yang selamanya berhubungan
dengan klorida
Beton bertulang yang selamanya kering atau
terlindung dari basah
Konstruksi beton bertulang lainnya
0,06
0,15
1,00
0,30
(
Bila kebakaran terjadi pada suatu konstruksi beton bertulang maka
struktur kolom, balok, lantai, dinding akan mengalami siklus pemanasan
dan pendinginan. Karena adanya fase secara fisik maupun kimia yang
kompleks. Akibatnya dengan adanya perubahan mikrostruktur beton dan
secara keseluruan maka terjadi perubahan prilaku material beton yang
mengakibatkan menurunnya kekuatan struktur.
( / 0
Kebakaran pada hakekatnya merupakan reaksi kimia dari
dengan oksigen yang dikenal dengan reaksi
pembakaran yang menghasilkan panas. Panas hasil pembakaran ini
35 1. Secara radiasi, yaitu pancaran panas diterima oleh permukaan beton
sehingga permukaan beton menjadi panas. Pancaran panas akan
sangat potensial, jika suhu sumber panas relatif tinggi.
2. Secara konveksi, yaitu udara panas yang bertiup/bersinggungan
dengan permukaan beton/mortar sehingga beton menjadi panas. Bila
tiupan angin semakin kencang, maka panas yang dipindahkan dengan
cara konveksi semakin banyak. (Sumardi,2000)
Kebakaran adalah penyebab utama hancurnya struktur bangunan
dan hilangnya umur bangunan. Sifat beton adalah bahwa temperatur akibat
kebakaran tidak menyebabkan perubahan mendadak, seragam dan
mungkin berbahaya pada sifat keseluruhan bangunan. Beton pertama$tama
mengembang, tetapi kehilangan kelegasan yang progresif pada pasta
semen menyebabkan pengembangan termal dari agregat.
Kebakaran adalah sebuah proses kimia, yaitu oksidasi dari suatu
material organik. Material organik adalah material yang mengandung
unsur karbon pada susunan molekulnya. Oksidasi dari material organik ini
akan menghasilkan unsur karbon, hydrogen, belerang serta cahaya dan
panas. Peningkatan temperatur pada saat terjadi kebakaran menyebabkan
perubahan pada sifat material dari sebuah struktur. Perubahan sifat ini
dapat digunakan untuk memperkirakan temperatur yang terjadi pada saat
36
( % % $
Beton pada dasarnya tidak diharapkan mampu menahan panas
sampai di atas 250°C. (Tjokrodimuljo ,2000) . Beton yang dipanaskan
hingga di atas 800°C, mengalami degradasi berupa pengurangan kekuatan
yang cukup signifikan yang mungkin tidak akan kembali lagi (recovery )
setelah proses pendinginan. Tingginya kehilangan kekuatan dan dapat
tidaknya kekuatan material kembali seperti semula ditentukan oleh jenis
material yang digunakan, tingkat keparahan pada proses kebakaran dan
lama waktu pembakaran.
Tingginya tingkat keparahan (temperatur) dan lamanya waktu
pembakaran menyebabkan berkurangnya kekuatan tekan suatu material
beton, terlebih lagi timbulnya tegangan geser dalam (' & & )
sebagai akibat adanya perbedaan sifat thermal antara semen dan agregat.
Agregat berbobot ringan bisa diproduksi dengan mengekspansi
batu karang, batu tulis, tanah liat, terak atau batu apung atau terjadi alami.
Batu tulis, tanah liat dan karang yang diekspansi dipanasi sampai sekitar
1040° C sampai 1100° C selama pembuatan. Pada suhu ini agregat
tersebut menjadi cair. Akibatnya agregat berbobot ringan ini yang berada
dekat permukaan beton yang mulai melunak setelah terbakar selama
sekitar 4 jam. Dalam praktek pengaruh pelunakan ini umumnya kecil
37
( & % $ % $
Peningkatan termperatur akibat kebakaran menyebabkan material
beton mengalami perubahan sifat. Suhu yang dapat dicapai pada suatu
ruangan gedung yang terbakar adalah ± 1000°C dengan lama kebakaran
umumnya lebih dari 1 jam. Kebanyakan beton struktural dapat
digolongkan ke dalam tiga jenis agregat, yakni karbonat, silikat, dan beton
berbobot ringan. Agregat karbonat meliputi batu kapur dan dolomit dan
dimasukkan dalam satu golongan karena kedua zat ini mengalami
perubahan susunan kimia pada suhu antara 700°C sampai 980°C. Agregat
silikat yang meliputi granit, kuarsit, batu pasir, tidak mengalami perubahan
kimia pada suhu yang biasa dijumpai dalam kebakaran (Norman Ray,
2009).
Fenomena yang dapat dilihat pada beton yang terkena beban panas
(kebakaran) yang ekstrim adalah terjadinya "" (pengelupasan),
retak rambut dan retak lebar serta warna beton. Dari pengamatan secara
visual dapat diperkirakan suhu yang pernah dialami oleh beton.
Pengaruh temperatur tinggi terhadap beton dapat mengakibatkan
perubahan, antara lain (Nugraha, P., 2007) :
Pada suhu 100o
C : air kapiler menguap.
Pada suhu 200o
C : air yang terserap di dalam agregat
menguap. Penguapan menyebabkan penyusutan pasta.
Pada suhu 400oC : pasta semen yang sudah terhidrasi terurai
38 Ca(OH)2 → CaO + H2O
Dengan demikian beton yang di bawah pembebanan lebih kuat
daripada yang tidak dibebani. Pada temperatur 600o
C di bawah beban 0,4
" (tidak mengalami penurunan kekuatan.
( - 0 % $
1. Perubahan warna pada beton
Warna beton setelah terjadi proses pendinginan membantu dalam
mengindikasikan temperatur maksimum yang pernah dialami beton dalam
beberapa kasus. Perubahan warna yang terjadi pada permukaan beton yaitu
(Nugraha, P., 2007) :
• < 300 N C : tidak berubah
• 300 NC – 600 N C : merah muda
• 600 NC – 900 N C : putih keabu$abuan
• > 900 N C : kekuning$kuningan
• >1200 : kuning
Ciri di atas tidak mutlak, tergantung jenis agregat di dalam beton.
Warna beton yang terbakar, dapat menentukan tingkat kebakaran, seperti
warna mulai merah hingga putih dapat menunjukkan bahwa kebakaran
tersebut cukup parah.
2. & dan ) pada beton
& adalah gejala melepasnya sebagian permukaan beton
39 tertekan dengan penampakan dengan bagian permukaan beton yang
keluar/lepas/terpisah.
• Beton keropos dan kualitas beton buruk
• Suhu tinggi akibat kebakaran (Munaf & Siahaan, 2003:14)
) adalah gejala remuk pada permukaan beton (seperti
pecahnya kulit telur).
& terjadi pada 150 oC $1110 oC,
terjadi pada 220 oC – 400 oC. Jadi beton mulai kritis pada 300 oC – 350
o
C (Nugraha, P & Antoni,2007)
3. Retak ( )
Pada temperatur tinggi, pemuaian besi beton akan lebih besar
daripada betonnya sendiri. Tetapi pada konstruksi beton, pemuaian akan
tertahan sampai suatu taraf tertentu karena adanya lekatan antara besi
beton dengan beton. Keretakan diklasifikasikan ke dalam 2 jenis, antara
lain:
Retak ringan , yakni pecah pada bagian luar beton yang berupa
garis$garis yang sempit dan tidak terlalu panjang dengan pola
menyebar. Retak ini disebabkan oleh proses penyusutan beton pada
saat terjadi kebakaran.
Retak berat, yakni ukuran retak lebih dalam dan lebar, terjadi
40
1
)
2
Menurut Priyosulistyo (2000) setelah kebakaran terjadi pada suatu
struktur beton bertulang, penelitian harus dilaksanakan untuk pemeriksaan
berkenaan dengan kekuatan sisa dan keamanan pada struktur tersebut
sebelum dilakukan perbaikan struktur pasca kebakaran.
Pengambilan sampel sedapat mungkin tidak menambah rusaknya
struktur ( ) sekalipun dalam hal tertentu terpaksa dilakukan
uji setengah merusak ( ) sampai uji merusak ( ).
Beberapa tipe pengujian dan alat$alat yang digunakan untuk
pengambilan data di lapangan, antara lain: Rebound Hammer Test,
Ultrasonic apparatus, Pull out test, Mini Core Drill, Penetration Resistance
Test, Internal Fracture Test, Break$off Test, Pull Off Test, Chemical Test
dan Loading Test.
Dalam melakukan kajian terhadap bangunan struktur beton tidak
seharusnya ditentukan oleh kekuatan betonnya saja namun harus
diperhitungkan adanya material lain yang merupakan bagian tak
terpisahkan dari keseluruhan struktur seperti tulangan baja, karena
tulangan akan mempengaruhi kinerja beton. Diperlukan uji tulangan tarik
baja yakni dengan mengambil sampel tulangan pada balok atau kolom
yang telah mengalami kebakaran (Nugraha, P., 2007).
3
4
ipikul beton persatuan luas. Kuat tekan beton normal antara 20 – 40 MPa.
Kuat tekan beton dipengaruhi oleh faktor air semen (water cement
ratio = w/c), sifat dan jenis agregat, jenis campuran, kelecakan
( ), perawatan ( ) beton dan umur beton.
" +" , $
Didalam campuran beton air mempunyai dua buah fungsi,
yang pertama untuk memungkinkan reaksi kimia yang menyebabkan
pengikatan dan berlangsungnya pengerasan dan yang kedua sebagai
pelicin campuran kerikil, pasir dan semen agar lebih mudah dalam
pencetakan beton.
Kekuatan beton tergantung pada perbandingan faktor air
semennya, (water cement ratio = w/c). Semakin rendah nilai faktor air
semen maka maka jumlah airnya sedikit yang akan menghasilkan kuat
tekan beton yang besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa hampir
untuk semua tujuan, beton yang mempunyai faktor air semen minimal
dan cukup untuk memberikan workabilitas tertentu yang dibutuhkan
untuk pemadatan, merupakan beton yang terbaik (L.J. Murdock and
K.M. Brooks, 1979).
4 2 + ,
Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan
42 menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada
kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian bawah
berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm
(disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.1
Gambar 2.1 Kerucut Abrams
Dalam pemeriksaan slump beton biasanya akan didapat 3 jenis
slump, yaitu slump sejati (murni), slump geser, dan slump runtuh.
Slump sejati dijumpai pada beton yang kohesi. Slump runtuh biasanya
terjadi karena betonnya sangat encer, pada umumnya menunjukkan
beton yang mutunya jelek dan sering sekali terjadi akibat segresi dari
dari bahan – bahan campurannya.
Jika nilai slump yang kita dapatkan sesuai dengan nilai slump
rencana maka beton tersebut dapat dikerjakan dengan mudah.
Kekentalan campuran beton sangat mempengaruhi mutu bangunan
43 mengakibatkan bleeding, sedangkan bila kekurangan air pada
campuran dapat mengakibatkan segregasi.
% +! " " ,
Campuran beton yang tersegregasi adalah sukar atau tidak
mungkin dituang, tidak seragam, sehingga kualitasnya jelek.
Segregasi dapat terjadi karena kohesi tidak cukup untuk menahan
partikel dalam suspensi , menurunnya butiran ke bagian bawah dari
beton segar, atau terpisahnya agregat kasar dari campuran, akibat
cara penuangan dan pemadatan yang salah. Segregasi tidak bisa
diujikan sebelumnya, hanya dapat dilihat setelah semuanya terjadi.
Faktor – faktor yang menyebabkan segregasi adalah :
a. Ukuran partikel yang lebih besar dari 25 mm,
b. Berat jenis agregat kasar yang berbeda dengan agregat halus,
c. Kurangnya jumlah material halus dalam campuran,
d. Bentuk butir yang tidak rata dan tidak bulat,
e. Campuran yang terlalu basah atau terlalu kering ( Paul
Nugraha dan Antoni,2007).
Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka
diusahakan air yang diberikan sedikit mungkin, adukan beton
jangan dijatuhkan dengan ketinggian yang terlalu besar dan
cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus
44
% +# ",
Perdarahan sering terjadi setelah beton dituang dalam
acuan. Bisa dilihat dengan terbentuknya lapisan air pada
permukaan beton. Karena berat jenis semen lebih dari 3 kali berat
jenis air maka butir semen dalam pasta, terutama yang cair,
cenderung turun. Pada beton yang normal dengan konsistensi yang
cukup, bleeding terjadi secara bertahap dengan rembesan seragam
pada seluruh permukaan. Namun pada campuran yang kurus ( )
dan basah, akan membentuk saluran sehingga air bisa mengalir
dengan cukup cepat untuk mengangkut butir semen halus ke atas.
Perdarahan bisa dikurangi dengan menambah semen,
memakai semen dengan butir halus, atau menambah pengisi halus
(" ) seperti pozzolan. Sayangnya semua upaya di atas akan
menambah susut pengeringan dan retak. Yang paling efektif adalah
dengan mengurangi air sambil mempertahankan kelecakan dengan
memakai air entrainment ( Nugraha,P., 2007).
2
Semakin bertambah umur beton, maka kuat tekan beton
tersebut akan bertambah. Kuat tekan beton dianggap mencapai 100 %
setelah beton berumur 28 hari. Berikut ini adalah perbandingan kuat
45 Perbandingan kuat tekan beton pada berbagai umur
Umur beton (hari)
3 7 14 21 28 90 365
PC Type 1 0.44 0.65 0.88 0.95 1.0 $ $
& * &+' ,- - ..
%
Jenis campuran beton akan mempengaruhi kuat tekan beton.
Jumlah pasta semen harus cukup untuk melumasi seluruh permukaan
butiran agregat dan mengisi rongga$rongga diantara agregat sehingga
dihasilkan beton dengan kuat tekan yang diinginkan.
Menurut SK SNI S$04$1989$F semen portland dipisahkan
menurut pemakaiannya menjadi 5 jenis :
$ Jenis I : untuk kontruksi pada umumnya, yang biasa disebut
sebagai semen portland jenis umum (
).
$ Jenis II : untuk kontruksi bangunan yang mempunyai konsentrasi
sulfat tinggi, terutama sekali bila diisyaratkan agak tahan
terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang ( "
)
$ Jenis III : untuk kontruksi yang menuntut persyaratan kekuatan
46
$ Jenis IV : untuk kontruksi dengan persyaratan panas hidrasi rendah
( ).
$ Jenis V : untuk kontruksi yang menuntut persyaratan sangat tahan
terhadap sulfat ( " ).
Untuk jumlah semen yang terlalu sedikit berarti jumlah air
yang digunakan juga semakin sedikit sehingga menyebabkan adukan
beton sulit untuk dipadatkan, dan berpengaruh pada kemudahan
pengerjaannya.
0
Sifat yang paling penting dari suatu agregat (batu$batuan,
kerikil, pasir dan lain$lain) adalah kekuatan hancur dan ketahanan
terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta
semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi
daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan
agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan. (L.J. Murdock dan
K.M. Brook,1979)
Menurut Tjokrodimuljo (1996), sifat agregat yang paling
berpengaruh terhadap kekuatan beton adalah kekasaran permukaan
dan ukuran maksimumnya. Pada agregat dengan permukaan kasar
akan terjadi ikatan yang baik antara pasta semen dengan agregat
tersebut. Pada agregat berukuran besar luas permukaanya menjadi
47 Selain itu susunan besar butiran agregat yang baik dan tidak seragam
dapat memungkinkan terjadinya interaksi antar butir sehingga rongga
antar agregat dalam kondisi optimum yang menghasilkan beton padat
dan kuat tekan yang tinggi.
0 5 +$ ",
Untuk memperoleh beton dengan kekuatan seperti yang
diinginkan, maka beton yang masih muda perlu dilakukan perawatan
dengan tujuan agar proses hidrasi pada semen berjalan dengan
sempurna. Pada proses hidrasi semen dibutuhkan kondisi dengan
kelembaban tertentu. Apabila beton terlalu cepat mengering, akan
timbul retak$retak pada permukaannya. Retak$retak ini akan
menyebabkan kekuatan beton turun, juga akibat kegagalan mencapai
reaksi hidrasi kimiawi penuh.
*
Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan volume
poripori (volume yang ditempati oleh fluida) terhadap volume total beton.
Porositas beton merupakan pori$pori beton yang terbentuk akibat
gelembung udara yang tidak bisa keluar dari pasta beton, hal ini
menyebabkan beton keropos dan kekuatannya berkurang. Untuk itu, dalam
pembuatannya harus sangat diperhatikan proses pemadatannya untuk
48 Porositas penting diteliti terutama pada bangunan tepi pantai dan
bangunan yang bersinggungan dengan tanah. Air garam yang mengandung
sulfat dan klorida dapat mendesak pori$pori beton sehingga beton pecah
menjadi serpihan$serpihan lepas yang dapat mengurangi kekuatan beton
itu sendiri. Peningkatan porositas diduga berhubungan dengan penurunan
kekuatan beton pasca bakar.
Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas
terbuka yakni porositas yang rongganya masih memiliki akses ke
permukaan luar, walaupun rongga tersebut ada ditengah$tengah padatan.
Porositas pada suatu material dinyatakan dalam persen (%) rongga fraksi
volume dari suatu rongga yang ada dalam material tersebut. Besarnya
porositas pada suatu material bervariasi mulai dari 0 % sampai dengan 90
% tergantung dari jenis dan aplikasi material tersebut.
Porositas ini dapat dihitung dengan rumus :
$ 6 7 7 '' .
dimana :
p = Porositas (%)
mb = Massa basah sampel setelah direndam (gram)
mk = Massa kering sampel (gram)
Vb = Volume benda uji ( )
Pada percobaan ini porositas dihitung sebelum pembakaran dan
49
8 9
)9
#
1. “Porositas, kuat tekan, dan kuat tarik belah beton dengan agregat kasar
batu pecah pasca dibakar” (A.A. Gede Sutapa,2011)
Tujuan : Mengetahui perubahan porositas, kuat tekan, dan tarik
belah beton dengan agregat kasar batu pecah pasca dibakar
Benda uji : Silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm
Mutu beton : f’c=25 MPa
Alat bakar : Tugku
Temperatur : 34⁰C s.d. ± 800⁰C
Temperatur maksimum dicapai pada menit ke 180, lalu temperatur
tersebut dipertahankan selama 20 menit sehingga proses pembakaran
berlangsung selama 200 menit.
Hasil :
$ Peningkatan porositas beton sebanding dengan volume beton yang
mengalami penetrasi panas dengan temperature 400$800⁰C
$ Peningkatan porositas beton menyebabkan kuat tekan turun sebesar
53,665 % dan kuat tarik belah turun sebesar 49,641 %
2. “Analisis Pengaruh Temperatur Terhadap Kuat Tekan Beton” (Irma
Aswani Ahmad, Nur A.S.Taufieq, dan Abdul H.Aras, 2009)
Tujuan : Mengetahui gambaran kuat tekan setelah terbakar dan
model hubungan antara temperature dan kuat tekan beton
50 Mutu beton : f’c= 245,58 kg/cm2
Alat Bakar : Oven
Temperatur : 200 ⁰C s.d. 600⁰C dengan interval kenaikan 50 ⁰C
Waktu : 3 jam
Hasil :
$ Kuat tekan beton rata$ratanya menurun dengan adanya kenaikan
temperatur yakni sebesar 85,83%(200⁰C), 58,40 %(400⁰C), dan 35,08
%(600⁰C)
$ Model regresi linier yg dihasilkan :
y = $0,2802x + 248,79 dengan nilai R2= 0,8539
$ Model regresi polynomial yang dihasilkan :
y = 10$4x2 – 0,3402x + 255,65 dengan nilai R2= 0,8576
3. “Perubahan Perilaku Mekanis Beton Akibat Tempertatur Tinggi (Trisni
Bayuasri, Himawan Indarto, dan Antonius, 2006)
Tujuan : Mengetahui perubahan kekuatan beton dan modulus
elastisitas beton setelah dibakar pada suhu dengan
berbagai durasi
Benda Uji : Silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm
Mutu Beton : K225 dan K350
Alat bakar : Berupa ruang pembakaran berukuran 1,35x1,24x3,29
m,terbuat dari susunan batu api SK$32,dilapisi asbes tahan
panas dan besi pada bagian luarnya.
51 Waktu : 3 jam, 5 jam, dan 7 jam
Hasil :
$ Kekuatan tekan dan elastisitas beton setelah dibakar adalah sama$sama
menurun
$ Semakin lama durasi dan semakin tinggi temperatur maka kekuatan sisa
mengecil
$ Perubahan kekuatan beton dan modulus elastisitas beton untuk berbagai
mutu beton berbeda meskipun mereka dibakar pada suhu dan durasi
