7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Beton dapat dimanfaatkan dalam banyak hal dalam dunia konstruksi. Dalam teknik sipil, struktur beton digunakan untuk membangun 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 dlam teknik sipil transportasi untuk mengerjakan rigid pavement. Jadi beton hampir digunakan dalam semua aspek ilmu teknik sipil.
Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive) pada perbandingan tertentu. Campuran dari bahan – bahan tersebut bila di diamkan, akan mengeras seperti bebatuan. Pengeraan yang terjadi karena adanya reaksi kimia antara semen dan air. Beton yang sudah mengeras dapat dianggap sebagai batu tiruan.
8 Agar hasil yang diperoleh memuaskan, dibutuhkan pengenalan yang baik mengenai sifat – sifat yang berkaitan dengan suatu bahan yakni bahan – bahan penyusunn beton tersebut. Kinerja yang menjadi perhatian penting para perencana struktur ketika merencanakan struktur yang menggunakan beton ada dua, yaitu kekuatan tekan dan kemudahan pengerjaannya. Peneliti terdahulu sudah menghasilakn kontradiksi. Untuk menghasilkan kuat tekan beton yang tinggi, penggunaan air atau faktor air semen haruslah kecil. Sayangnya hal tersebut dapat menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan.
Parameter – parameter yang paling mempengaruhi kekuatan beton adalah: 1. Kualitas semen.
2. Proporsi semen terhadap campuran. 3. Kekuatan dan kebersihan agregat.
4. Interaksi antara pasta semen dengan agregat.
5. Pencampuran yang cukup dari bahan – bahan pembentuk beton. 6. Penempatan yang benar, penyelesaian dan pemadatan beton. 7. Perawatan beton.
8. Kandungan klorida tidak melebihi 0.15% dalam beton yang diekspos dan 1% bagi beton yang tidak diekspos (Nawy, 1985:24).
Sebagai bahan konstruksi, beton memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan :
Kelebihan beton antara lain:
9 3. Tahan terhadap temperatur yang tinggi.
4. Biaya pemeliharaan yang kecil. 5. Harganya relatif murah.
6. Tersedianya material dasar.
Kekurangan beton antara lain:
1. Bentuk yang telah dibuat sulit dirubah.
2. Pelaksanaan pengerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi. 3. Berat sendiri beton besar, sekitar 2400kg/m3
4. Daya pantul suara yang besar.
5. Mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Maka dibutuhkan tulangan baja.
6. Sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
7. Kualitasnya sangat bergantung pada cara pelaksanaan di lapangan. Beton yang baik maupun yang buruk dapat terbentuk dari rumus dan campuran yang sama.
2.2 Beton Segar (Fresh Concrete)
10 Dalam pengerjaan beton segar, tiga sifat penting yang harus diperhatikan adalah kemudahan pengerjaan (workability), pemisahan kerikil (segregation), pemisahan air (bleeding).
2.2.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)
Kemudahan pengerjaan beton merupakan salah satu kinerja utama yang dibutuhkan. Walaupun suatu struktur beton dirancang agar mempunyai kuat tekan yang tinggi, namun jika rancangan tersebut tidak dapat diimplementasikan di lapangan karena sulit untuk dikerjakan maka rancangan tersebut menjadi percuma.
Workability adalah kemudahan mengerjakan beton, dimana menuang dan
memadatkannya tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan agregat (segregation) dan keluarnya air dari campuran beton (bleeding).
Unsur – unsur yang mempengaruhi workability antara lain: 1. Jumlah air pencampur
Semakin banyak air yang digunakan maka akan semakin mudah pengerjaannya.
2. Kandungan semen
Jika fas tetap, semakin banyak pemakaian semen maka semakin banyak pula kebutuhan airnya sehungga keplastisannyapun semakin tinggi.
3. Gradasi campuran kerikil dan pasir
11 adalah distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan.
4. Bentuk butiran agregat kasar
Agregat berbentuk bulat akan lebih mudah untuk dikerjakan 5. Cara pemadatan dan alat pemadat
Bila cara pemadatan dilakukan dengan alat getar maka diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan umlah air yang lebih sedikit daripada bila dipadatkan dengan tangan.
6. Butir maksimum.
Percobaan slump dilakukan untuk mengetahui tingkat kemudahan pengerjaan. Percobaan ini dilakukan dengan alat berbentuk kerucut terpancung yang dinamakan kerucut Abrams yang memiliki dimensi diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dengan tinggi 30 cm, yang dilengkapi dengan kuping untuk mengangkat beton segar dan tongkat pemadat.
Gambar 2.1. Kerucut Abrams
12 Gambar 2.2 Jenis – jenis slump
1. Slump sebenarnya, merupakan penurunan umum dan seragam tanpa ada adukan beton yang pecah, oleh karena itu dapat disebut slump yang sebenar. Pengambilan nilai slump sebenarnya dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut.
2. Slump geser terjadi bila separuh puncaknya tergeser atau tergelincir ke bawah pada bidang miring. Pengambilan nilai slump geser ini ada dua yaitu dengan mengukur penurunan minimum dan penurunan rata-rata dari puncak kerucut.
3. Slump runtuh, terjadi pada kerucut adukan beton yang runtuh seluruhnya akibat adukan beton yang terlalu cair, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut
2.2.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)
Kecenderungan butir – butir kasar untuk lepas dari campuran beton dinamakan segregasi. Hal ini menyebabkan sarang kerikil yang pada akhirnya akan menyebabkan keropos pada beton. Ada dua tipe pemisahan agregat, yaitu pemisahan partikel berat ke dasar beton segar atau pemisahan agregat kasar dari campuran beton karena penggetaran yang salah. Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal:
13 1. Campuran kurus atau kurang semen.
2. Terlalu banyak air
3. Besar ukuran agregat maksimum lebih dari 40 mm
4. Permukaan butiran agregat, semakin kasar permukaan butir agregat maka semakin mudah terjadinya segregasi.
5. Jumlah agregat halus sedikit
Terjadinya segregasi pada beton berakibat kurang baik terhadap beton setelah mengeras. Untuk mengurangi kecenderungan pemisahan agregat tersebut, maka dapat diupayakan sebagai berikut:
1. Mengurangi jumlah air yang digunakan
2. Adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian terlalu besar
3. Cara mengangkut, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara-cara yang betul
2.2.3 Pemisahan Air (Bleeding)
Bleeding adalah keluarnya air pada permukaan beton sesudah dicampur tetapi belum mengalami pengikatan. Jadi bleeding adalah bentuk dari segregasi. Air yang naik ini membawa semen dan butir – butir pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput. Bleeding disebabkan karena partikel – partikel agregat dalam campuran beton tidak mampu menahan air.
14 Bleeding dapat dikurangi dengan cara :
1. Memberi lebih banyak semen
2. Menggunakan air seminimal mungkin 3. Menggunakan pasir lebih banyak
4. Meningkatkan hidrasi semen dengan menggunakan semen dengan kadar C3S yang tinggi
2.3 Beton Keras
Sifat-sifat beton yang mengeras mempunyai arti yang penting selama masa pemakaiannya. Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam memikul beban pada struktur bangunan. Sifat-sifat penting dari beton yang telah mengeras antara lain : kekuatan tekan beton dan kekuatan tarik belah beton.
2.3.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c)
Kuat tekan beton merupakan sifat yang paling penting dalam beton keras. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan.
Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :
��′= �� ...(1)
15 A : luas permukaan benda uji (cm2)
Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya dan biasanya nilai kuat tekan beton ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran.
Kekuatan tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum fc’ dengan satuan N/mm2 atau Mpa dan juga memakai satuan kg/cm2. Kekuatan tekan beton merupakan sifat yang paling penting dari beton keras. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kuat tekan pada umur 28 hari berkisar 17-35 Mpa, untuk beton prategang digunakan beton dengan kuat tekan lebih tinggi, berkisar antara 30-45 Mpa.
Beberapa faktor utama yang mempengaruhi mutu dari kekuatan beton, yaitu : 1. Proporsi bahan-bahan penyusunnya
2. Metode perancangan 3. Perawatan
4. Keadaan pada saat pengecoran dilaksanakan, yang terutama dipengaruhi oleh lingkungan setempat.
Dari faktor-faktor utama tersebut termasuk didalamnya beberapa faktor lain yang mempengaruhi kekuatan tekan beton, yaitu :
1. Faktor air semen dan kepadatan 2. Umur beton
16 1. Faktor air semen dan kepadatan
Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton maksimum. Duff dan Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan betonnya setelah mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan adukan beton dapat dilakukan dengan cara pemadatan dengan alat getar (vibrator) atau dengan memberi bahan kimia tambahan (chemical admixture) yang besifat mengencerkan adukan beton sehingga lebih mudah dipadatkan
Umur / Waktu (Hari)
Gambar 2.3. Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton
17 2. Umur beton
Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Biasanya nilai kuat tekan ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari. Kekuatan beton akan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya tidak terlalu signifikan (Gambar 2.4). Umumnya pada umur 7 hari kuat tekan mencapai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% - 90% dari kuat tekan umur 28 hari.
Umur beton (hari) 3 7 14 21 28 PC Type 1 0.40 0.65 0.88 0.95 1.0
Tabel 2.1 Perkiraan Kuat Tekan Beton pada berbagai Umur (Tri Mulyono, 2003)
Gambar 2.4. Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton
18 3. Jenis semen
Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Jenis Portland semen yang digunakan ada 5 jenis yaitu : I, II, III, IV, V. Jenis – jenis semen tersebut mempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda sebagai mana tampak pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe Portland semen (Tri Mulyono, 2003)
4. Jumlah semen
19 sama (fas berubah), beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai kuat tekan lebih tinggi.
Gambar 2.6. Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air
semen sama (Kardiyono, 1998)
5. Sifat agregat
20
Gambar 2.7. Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton (Mindess, 1981)
Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan jumlah pasta lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan pastanya kurang kuat sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pada beton kuat tekan tinggi dianjurkan memakai agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20 mm.
2.3.2 Kekuatan Tarik Belah (Fct)
Salah satu kelemahan beton adalah mempunyai kuat tarik yang sangat
kecil dibandingkan dengan kuat tekannya yaitu 10%–15% f’c. Kuat tarik beton berpengaruh terhadap kemampuan beton di dalam mengatasi retak awal sebelum dibebani. Pengujian terhadap kekuatan tarik beton dapat dilakukan dengan cara:
21 pengalihan tegangan tarik melalui bidang tempat kedudukan salah satu silinder dan silinder beton tersebut terbelah sepanjang diameter yang dibebaninya. Tegangan tarik tidak langsung dihitung dengan persamaan :
�= ���2� ...(2)
Dimana : T = kuat tarik beton (MPa) P = beban hancur (N) l = Panjang spesimen (mm) d = diameter spesimen (mm)
2.4 Bahan Penyusun Beton
2.4.1 Semen
2.4.1.1 Umum
Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete). Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga – rongga udara di antara butiran agregat.
2.4.1.2 Semen Portland
22 2.4.1.3 Jenis – Jenis Semen Portland
Jenis/tipe semen yang digunakan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton, dalam hal ini perlu diketahui tipe semen yang telah distandarisasi di Indonesia.
Peraturan beton 1989 (SKBI.4.53.1989) membagi semen portland menjadi 5 jenis (SK.SNI T-15-1990-03:2) yaitu:
• Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan
persyaratan khusus seperti jenis – jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan – bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. • Tipe II, semen portlad yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus – menerus berhubungan dengan air kotor atau tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam – garam sulfat) dan saluran air buangan atau bangunan yang berhubungan langsung dengan rawa.
• Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan
kekuatan awal yang tinggi dalam fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen jenis ini digunakan pada daerah yang bertemperatur rendah, terutama pada daerah yang mempunyai musim dingin.
• Tipe IV, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas
23 • Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan
ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air buangan industri, bangunan yang terkena pengaruh gas atau uap kimia yang agresif serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.
2.4.1.4Senyawa Kimia Dalam Semen Portland
Bahan utama pembentuk semen portland adalah kapur (CaO), silica (SiO3), alumina (Al2O3), sedikit magnesia (MgO), dan terkadang sedikit alkali. Untuk mengontrol komposisinya, terkadang ditambahkan oksida besi, sedangkan gipsum (CaSO4.2H2O) ditambahkan untuk mengatur waktu ikat semen. (Tri Mulyono, 2004)
Komposisi senyawa utama dan senyawa pembentuk dalam semen portland dapat dilihat pada tabel 2.2 dan 2.3 berikut ini.
Nama Kimia Rumus Kimia Notasi Persen
Berat Tabel 2.2. Komposisi Senyawa Utama Semen Portland (Tri Mulyono, 2003)
Oksida Notasi Nama Senyawa Persen Berat
24 Tabel 2.3 Komposisi Senyawa Pembentuk Semen Portland (Tri Mulyono, 2003)
2.4.1.5Sifat – Sifat Semen Portland
Adapun sifat – sifat fisik semen yaitu : a. Kehalusan Butir
Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pada semen. Waktu pengikatan menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut. Menurut ASTM, butir semen yang lewat ayakan No.200 harus lebih dari 78%.
b. Waktu ikatan
25 a. Waktu ikat awal (initial setting time), yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan.
b. Waktu ikat akhir (final setting time), yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.
Pada semen portland initial setting time berkisar 1 – 2 jam, tetapi tidak boleh kurang dari 1 jam, sedangkan final setting time tidak boleh lebih dari 8 jam. Untuk kasus – kasus tertentu, diperlukan initial setting time lebih dari 2 jam agar waktu terjadinya ikatan awal lebih panjang. Waktu yang panjang ini diperlukan untuk transportasi, penuangan, pemadatan dan pemerataan.
c. Panas hidrasi
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen beraksi dengan air, dinyatakan dalam kalori/gram. Jumlah panas yang dibentuk antara lain bergantung pada jenis semen yang dipakai dan kehalusan butiran semen. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni timbulnya retakan pada saat pendinginan. Pada beberapa struktur beton, terutama pada struktur beton mutu tinggi, retakan ini tidak diinginkan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.
d. Perbahan volume
26 karena itu pengembangan beton dibatasi 0.8%. pengembangan semen ini disebabkan karena adanya CaO bebas, yang tidak sempat bereaksi dengan oksida – oksida lain. Selanjutnya CaO ini akan bereaksi dengan air membentuk Ca(OH)2 dan pada saat kristalisasi volumenya akan membesar. Akibat pembesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan timbul retak – retak.
2.4.2 Agregat
2.4.2.1 Umum
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi, yaitu berkisar 60% - 70% dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat – sifat beton.
2.4.2.2 Jenis Agregat
Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan beratnya, asalnya, diameter butirnya (gradasi), dan tekstur permukaannya.
27 1. Agregat Halus
Agregat halus adalah agregat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami dari batu-batuan atau berupa pasir buatan yang dihailkan oleh alat-alat pemecah batu, dan mempunyai ukuran butir terbesar 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200.
a. Pasir galian
Pasir golongan ini diperoleh langsung dari permukaan tanah atau dengan cara menggali terlebih dahulu. Pasir ini biasanya tajam, bersudut, berpori dan bebas dari kandungan garam
b. Pasir sungai
Pasir ini diperoleh langsung dari sungai, yang pada umumnya berbutir halus, bulat – bulat akibat proses gesekan. Daya lekat antara butir – butirnya agak kurang karena butir yang bulat. Karena ukuran butirannya kecil, maka baik dipakai untuk memplester tembok juga untuk keperluan lainnya.
c. Pasir laut
Pasir laut adalah pasir yang diambil dari pantai. Butirannya halus dan bulat akibat gesekan. Pasir ini merupakan pasir yang paling jelek karena banyak mengandung garam. Garam ini menyerap kandungan air dari udara dan ini mengakibatkan pasir selalu agak basah dan menyebabkan pengembangan bila sudah menjadi bangunan. Karena itu sebaiknya pasir pantai (laut) tidak dipakai dalam campuran beton.
28 a. Susunan Butiran ( Gradasi )
Agregat halus yang digunakan harus mempunyai gradasi yang baik, karena akan mengisi ruang-ruang kosong yang tidak dapat diisi oleh material lain sehingga menghasilkan beton yang padat disamping untuk mengurangi penyusutan. Analisa saringan akan memperlihatkan jenis dari agregat halus tersebut. Melalui analisa saringan maka akan diperoleh angka Fine Modulus. Melalui Fine Modulus ini dapat digolongkan 3 jenis pasir yaitu :
Pasir Kasar : 2,9 < FM ≤ 3,2 Pasir Sedang : 2,6 < FM ≤ 2,9 Pasir Halus : 2,2 < FM ≤ 2,6
Selain itu ada juga batasan gradasi untuk agregat halus, sesuai dengan ASTM C 33 – 74 a. Batasan tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Ukuran Saringan ASTM Persentase berat yang lolos pada tiap saringan
9.5 mm (3/8 in) 100
4.76 mm (No. 4) 95 – 100
2.36 mm ( No.8) 80 – 100
1.19 mm (No.16) 50 – 85
0.595 mm ( No.30 ) 25 – 60
0.300 mm (No.50) 10 – 30
0.150 mm (No.100) 2 – 10
Tabel 2.4 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus
b. Kadar Lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron ( ayakan no.200 ), tidak boleh melebihi 5 % ( ternadap berat kering ). Apabila kadar Lumpur melampaui 5 % maka agragat harus dicuci.
29 d. Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat organic yang akan
merugikan beton, atau kadar organic jika diuji di laboratorium tidak menghasilkan warna yang lebih tua dari standart percobaan Abrams – Harder dengan batas standarnya pada acuan No 3.
e. Agregat halus yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan di dalam mortar atau beton dengan semen kadar alkalinya tidak lebih dari 0,60% atau dengan penambahan yang bahannya dapat mencegah pemuaian.
f. Sifat kekal ( keawetan ) diuji dengan larutan garam sulfat :
• Jika dipakai Natrium – Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10 %.
• Jika dipakai Magnesium – Sulfat, bagiam yang hancur maksimum
15%.
2. Agregat Kasar
Agregat kasar adalah agregat dengan ukuran butir lebih besar dari 5 mm. Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau penggunaan semen yang minimal.
30 1. Susunan butiran (gradasi)
Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam batas-batas seperti yang terlihat pada tabel 2.5.
Ukuran Lubang Ayakan (mm)
Persentase Lolos Kumulatif (%)
38,10 95 – 100
19,10 35 – 70
9,52 10 – 30
4,75 0 – 5
Tabel 2.5. Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991)
2. Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan di dalam mortar atau beton. Agregat yang reaktif terhadap alkali dapat dipakai untuk pembuatan beton dengan semen yang kadar alkalinya tidak lebih dari 0,06% atau dengan penambahan bahan yang dapat mencegah terjadinya pemuaian.
3. Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak berpori atau tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca seperti terik matahari atau hujan.
31 5. Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan beban
penguji 20 ton dimana harus dipenuhi syarat berikut:
• Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 - 19,1 mm lebih dari
24% berat.
• Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19,1 - 30 mm lebih dari
22% berat.
6. Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los Angeles dimana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50%.
2.4.3 Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang sangat penting. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta sebagai bahan pelumas antar butir – butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan beton sulit dikerjakan (tidak mudah mengalir) dan kandungan air yang tinggi menyebabkan kekuatan beton akan rendah. Selain itu kelebihan air akan menyebabkan semen bergerak kepermukaan adukan beton segar yang baru dituang (bleeding), kemudian menjadi buih dan membentuk lapisan tipis yang dikenal dengan laitance (selaput tipis). Selaput tipis ini akan mengurangi daya lekat antara lapisan beton dan merupakan bidang sambung yang lemah. Apabila ada kebocoran cetakan, air bersama semen juga dapat keluar, sehingga terjadi sarang – sarang kerikil.
32 tahannya berkurang. Pengaruh pada beton diantaranya pada lamanya waktu ikatan awal adukan beton dan kekuatan beton setelah mengeras.
Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut:
1. Tidak mengandung lumpur.
2. Tidak mengandung garam – garaman. 3. Tidak mengandung klorida.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat.
Air yang mengandung kotoran yang cukup banyak akan mengganggu proses pengerasan atau ketahanan beton. Kotoran secara umum dapat menyebabkan :
1. Gangguan pada hidrasi dan pengikatan 2. Gangguan pada kekuatan dan ketahanan
3. Perubahan volume yang dapat menyebabkan keretakan 4. Korosi pada tulangan baja maupun kehancuran beton 5. Bercak-bercak pada permukaan beton.
2.4.4 Bahan Tambahan
2.4.4.1 Umum
33 Admixture atau bahan tambah yang didefenisikan dalam Standard
Definitions of terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates (ASTM
C.125-1995:61) dan dalam Cement and Concrete Terminology (ACI SP-19) adalah sebagai material selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahkan sebelum atau selama pengadukan berlangsung. Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya untuk dapat dengan mudah dikerjakan, mempercepat pengerasan, menambah kuat tekan, penghematan, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energi.
Bahan tambah biasanya diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit, dan harus dengan pengawasan yang ketat agar tidak berlebihan yang justru akan dapat memperburuk sifat beton.
Di Indonesia bahan tambah telah banyak dipergunakan. Manfaat dari penggunaan bahan tambah ini perlu dibuktikan dengan menggunakan bahan agregat dan jenis semen yang sama dengan bahan yang akan dipakai di lapangan. Dalam hal ini bahan yang dipakai sebagai bahan tambah harus memenuhi ketentuan yang diberikan oleh SNI.
Untuk memudahkan pengenalan dan pemilihan admixture, perlu diketahui terlebih dahulu kategori dan penggolongannya, yaitu :
1. Air entraining Agent, yaitu bahan tambah yang ditujukan untuk
34 2. Chemical admixture, yaitu bahan tambah cairan kimia yang ditambahkan
untuk mengendalikan waktu pengerasan (memperlambat atau mempercepat), mereduksi kebutuhan air, menambah kemudahan pengerjaan beton, meningkatkan nilai slump dan sebagainya.
3. Mineral admixture (bahan tambah mineral), merupakan bahan tambah
yang dimaksudkan untuk memperbaiki kinerja beton. Pada saat ini, bahan tambah mineral ini lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja tekan beton, sehingga bahan ini cendrung bersifat penyemenan. Keuntunganannya antara lain : memperbaiki kinerja workability, mempertinggi kuat tekan dan keawetan beton, mengurangi porositas dan daya serap air dalam beton. Beberapa bahan tambah mineral ini adalah pozzolan, fly ash, slag, dan silica fume.
4. Miscellanous admixture (bahan tambah lain), yaitu bahan tambah yang
tidak termasuk dalam ketiga kategori diatas seperti bahan tambah jenis polimer (polypropylene, fiber mash, serat bambu, serat kelapa dan lainnya), bahan pencegah pengaratan dan bahan tambahan untuk perekat (bonding agent).
2.4.4.2 Jenis dan Pengaruh Bahan Mineral Pembantu
35 sebagai bahan pengganti semen atau sebagai bahan tambahan pada campuran untuk mengurangi pemakaian agregat.
Mineral pembantu yang digunakan umumnya mempunyai komponen aktif yang bersifat fozzolanik (material pozzoland), yaitu dapat bereaksi dengan kapur bebas (kalsium hidroksida) yang dilepaskan semen saat proses hidrasi dan membentuk senyawa yang bersifat mengikat pada temperatur normal dengan adanya air.
Material pozzoland dapat berupa material yang sudah terjadi alami ataupun yang didapat dari hasil industri. Masing – masing mempunyai komponen aktif yang berbeda. Umumnya material pozzoland ini lebih murah daripada semen portland sehingga biasanya digunakan sebagai pengganti semen. Persentase penggantian semen ini harus diperhatikan karena dapat menyebabkan penurunan kekuatan beton.
Penambahan material pozzoland juga dapat berpengaruh terhadap kelecakan beton. Dengan bertambahnya partikel halus ini kemungkinan terjadi bleeding pada betonsegar akan berkurang karena kelebihan air akan terserap oleh partikel halus. Kebutuhan air pada beton dapat meningkat untuk kelecakan yang sama karena ukuran partikel material pozzoland yang halus. Namun bentuk partikel material ini lebih memengaruhi akan kebutuhan airnya.
Material
36 Silika Fume 0.1 – 0.3 15 – 25 Spherical 2.2
Rice Hush ash 10 – 20* 50 – 100 Cellular,
irregular <2.0
Calcined clay 1 – 2 ~15 Platey 2.4
*setelah dihaluskan
Tabel 2.6 Karakteristik fisik dari material pozzoland
Bentuk seperti bola (spherial) menghasilkan kelecakan yang lebih baik dari pada bentuk yang bersudut (angular) karena luas permukaan yang lebih kecil. Bentuk bola juga mempunyai efek ball-bearing yang dapat meningkatkan kelecakan campuran beton segar. Material pozzoland dengan bentuk bersudut, berongga (cellular) ataupun bentuk tak tentu (irregular) membutuhkan penggunaan bahan kimia pembantu (superplasticizer) agar didapat kelecakan yang baik.
2.4.4.3 Slag
Slag merupakan hasil residu pembakaran tanur tinggi. Slag baja merupakan limbah padat dari proses pemurnian besi cair dalam pembuatan baja. Definisi slag dalam ASTM. C.989, “Standard spesification for ground granulated Blast-Furnace Slag for use in concrete and mortar”, (ASTM, 1995: 494) adalah
produk non-metal yang merupakan material berbentuk halus, granular hasil pembakaran yang kemudian didinginkan, misalnya dengan mencelupkan dalam air.
37 tiga proses, yaitu: proses pembuatan besi, proses pembuatan baja, dan proses pemberian bentuk produk (Umegaki, 1986; Anon., 1994).
Keuntungan menggunakan slag dalam campuran beton adalah sebagai berikut (Lewis, 1982).
1. Mempertinggi kekuatan tekan beton karena kecenderungan melambatnya kenaikan kekuatan beton
2. Menaikkan ratio antara kelenturan dan kuat tekan beton. 3. Mengurangi variasi kekuatan tekan beton
4. Mempertinggi ketahanan terhadap sulfat dalam air laut. 5. Mengurangi serangan alkali-silika.
6. Mengurangi panas hidrasi dan menurunkan suhu.
7. Memperbaiki penyelesaian akhir dan memberi warna cerah pada beton. 8. Mempertinggi keawetan karena perubahan volume.
9. Mengurangi porositas dan serangan klorida.
Faktor – faktor yang menentukan sifat penyemenan dalam slag adalah komposisi kimia, konsentrasi alkali dan reaksi terhadap sistem, kandungan kaca dalam slag, kehalusan dan temperatur yang ditimbulkan selama proses hidrasi berlangsung (Cain, 1994:505).
38 secara cepat dan mendadak, maka akan membentuk granulated glass yang sangat aktif, yang cocok untuk pembuatan semen slag. Bijih dari kerak tersebut kemudian digiling hinga halus, dapat dipakai sebagai bahan pengganti semen pada pembuatan beton.
Proses reduksi dilakukan dengan menggunakan tungku pelebur yang disebut juga tanur tinggi (blast furnace). Biji besi hasil penambangan dimasukkan ke dalam tanur tinggi tersebut dan didalam tanur tinggi dilakukan proses reduksi tidak langsung yang cara kerjanya sebagai berikut :
Bahan bakar yang digunakan untuk tanur tinggi ini adalah batu bara yang telah dikeringkan (kokas). Kokas dengan kandungan karbon (C) diatas 80%, tidak hanya berfungsi sebagai bahan bakar, tetapi juga berfungis sebagai pembentuk gas CO yang berfungsi sebagai reduktor. Untuk menimbulkan proses pembakaran maka ke dalam tanur tersebut ditiupkan udara dengan menggunakan blower sehingga terjadi proses oksidasi sebagai berikut :
2C + O2 2CO + Panas
39 2.5 Kebakaran pada bangunan
Kebakaran adalah suatu 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 kebakaran.(Yulia, 2013).
40 kelengasan yang progresif pada pasta semen yang menyebabkan pengembangan termal dari agregat.
Panas akibat kebakaran diteruskan ke massa beton/mortar dengan dua macam mekanisme yakni:
1. Secara radiasi, yaitu pancaran panas yang 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 atau 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).
2.5.1 Pengaruh Temperatur Tinggi Pada beton
Pengaruh temperatur tinggi terhadap beton dapat mengakibatkan perubahan, antara lain :
- Pada suhu 100ºC : air kapiler menguap.
- Pada suhu 200ºC : air yang terserap di dalam agregat menguap. Penguapan menyebabkan penyusutan pasta.
- Pada suhu 400ºC : pasta semen yang sudah terhidrasi terurai kembali sehingga kekuatan beton mulai terganggu.
Ca(OH)2 CaO + H2O
41 2.5.2 Identifikasi Kebakaran Terhadap Struktur Beton
1. Perubahan warna pada beton
Warna beton setelah terjadi proses pendinginan membantu dalam mengidentifikasi temperatur maksimum yang pernah dialami dalam beberapa kasus.
Perubahan warna yang terjadi pada permukaan beton yaitu: a. <300ºC : tidak berubah
b. 300ºC - 600ºC : merah muda
c. 600ºC - 900ºC : putih keabu – abuan d. 900ºC : kekuning – kuningan e. >1200ºC : kuning
Ciri diatas 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. Spalling dan crazing pada beton
Spalling adalah gejala melepasnya sebagian permukaan beton dalam
bentuk lapisan tipis beberapa cm. Spalling dapat diartikan tertekan dengan penampakan dengan bagian permukaan beton yang keluar/lepas/terpisah. Crazing adalah gejala remuk pada permukaan beton (seperti pecahnya
kulit telur).
Spalling terjadi pada suhu 150 - 1100ºC
Destructive cracking terjadi pada suhu 220 - 400ºC
42 3. Retak (cracking)
Pada temperatur tinggi, pemuaian besi beton akan lebih besar daripada betonnya sendiri. Tetapi pada konstrksi beton, pemuaian akan tertahan sampai suatu taraf tertentu karena adanya lekatan antara besi beton dengan beton. Keretakan diklasifikasikan kedalam 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 secara tunggal atau kelompok.
