FIBRE (SERAT)
Beton adalah suatu material yang fragile (getas) tidak kuat menerima tarik, jadi memerlukan perkuatan. Perkuatan yang sudah umum kita ketahui adalah dengan memakai tulangan sebagai penguat.
Suatu penguat lain yang sudah banyak dikembangkan di negara maju adalah dengan menambah fibre (serat). Studi ini sudah dikembangkan lebih dari 20 tahun.
MACAM-MACAM FIBRE (SERAT) a. Polyster Fibre
Bahan dasar : polyethylene terethalate
Kegunaan : - menaikkan kokoh tekan/tarik/lentur
- mengurangi kepekaan (lebih tahan terhadap korosi)
b. Glass Fibre
Kegunaan : - menaikkan kokoh tekan/tarik/lentur
- menaikkan ketahanan terhadap serangan alkali - menaikkan ketahanan terhadap beban kejut - mempermudah workability (kalau perban- dingan tepat)
Kerugian : - kalau perbandingan tidak sesuai kadang-kadang bisa menurunkan kokoh tekan.
c. Steel Fibre
Kegunaan : - menaikkan kokoh tekan/tarik/lentur - memperkecil nilai susut mortar/beton
- mempermudah workability (kalau perban- dingan sesuai)
d. Nylon Fibre
Kegunaan : - menaikkan kokoh tekan/tarik/lentur - mereduksi nilai susut mortar
Dari bermacam-macam fibre tersebut yang sering digunakan adalah metallic fibre (termasuk di dalamnya steel fibre).
METALLIC FIBRE
Metallic fibre mempunyai elastisitas 10 kali dari beton. Beberapa tipe dari metallic fibre
Dari bentuknya :
Ada beberapa tipe penampang :
Ukuran penampang :
- untuk bujur sangkar dan empat persegi panjang dari 0,5 x 0,5 mm sampai dengan 1 x 1 mm.
- untuk lonjong, diameter equivalent dari 0,5 mm sampai dengan 1mm - panjang dari 6 mm sampai dengan 50 mm.
Dari bahan dasarnya : - dari baja lunak - baja tahan karat
Kekuatan dalam menerima tarik :
dari 340 N/mm2 sampai dengan 2400 N/mm2 lempengan
separoh lonjong
Dari fabrikasinya (cara pembuatannya) :
Ada fibre metallic yang bahan dasar dan bentuknya berbeda yaitu : fibre metallic amorph.
Bentuk : merupakan kumpulan dari beberapa helai dengan - Lebar ± 1 mm sampai dengan 2 mm
- Panjang antara 15 mm sampai dengan 45 mm. Kekuatan : kekuatan tarik sampai dengan 1800 N/mm2
Keunggulan : campuran yang diberi bahan tambahan chrome > 5 % tahan terhadap serangan asam dan Cl.
KEGUNAAN UMUM DARI FIBRE
- menaikkan karakteristik mekanik dari beton terhadap tekan / tarik / lentur
- meningkatkan dakltalitas beton
- mengurangi lebar retak dari beton (dengan mendistribusikan jumlah retak)
- meningkatkan ketahanan terhadap fatique dan shock. * lurus * berkelok * ujung diperbesar * ujung dibengkok * berkelompok * bentuk khusus
a. Peningkatan ketahanan terhadap tekan/tarik/lentur
* Peningkatan ketahanan terhadap tekan/tarik/lentur akan tercapai jika : - perbandingan fibre sesuai
- proses pencampuran tepat b. Daktalitas beton dengan fibre
Tujuan spesifik dari penambahan fibre metallic pada beton adalah untuk menaikkan daktilitas dengan mempertahankan ketahanan tarik setelah terjadi retak.
Ada beberapa hal yang menguntungkan terhadap grafik beban dan deformasi antara lain : ada kenaikan yang kecil terhadap kemampuan memikul retak awal dan ada ketahanan memikul beban setelah retak awal lebih besar dibanding dengan beton tradisional. Tujuan utama dari pemakaian fibre adalah menaikkan daktilitas beton dan mempertahankan ketahanan terhadap tarik setelah retak awal.
1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 P d (mm) P (N)
EFEKTIFITAS FIBRE
- Dalam bekerja sama dengan mortar/beton maka yang terpenting adalah rekatan atau panjang rekatan antara fibre dan mortar/beton.
- Agar pencampuran beton/mortar mencapai tujuan, maka pencampuran tersebut harus menghasilkan distribusi fibre yang homogen.
- Kegunaan dari fibre akan meningkat jika panjang fibre melebihi panjang rekatan dan daya rekatnya (bonding) ditingkatkan.
- Jumlah fibre akan meningkat persatuan berat dengan mengecilnya diameter.
- Keuntungan pemakaian fibre akan meningkat dengan naiknya perbandingan antara panjang (l) dan diameter (d)
(l/3)
* Pengaruh Dimensi
- Perbandingan antara l (panjang fibre) dan d (lebar fibre) akan berpengaruh pada sistem pelaksanaannya.
- Penampang Fibre bulat
* untuk l/d < 45 : pencampran fibre ke dalam beton tidak memerlukan teknik tertentu.
* untuk 45 < l/d < 100 : pencampuran memerlukan teknik tertentu agar bisa homogen.
* untuk l/d > 100 : hampir tidak mungkin dilaksanakan agar homogen.
Jalan keluarnya dengan membuat kelompok.
- Penampang Fibre persegi atau setengah lonjong
l/d < 45 (pada umumnya) maka tidak memerlukan teknik pencampuran yang khusus agar homogen.
* Fibre Metallic Amorph
- Tidak memrlukan teknik pencampuran yang khusus. Agar kondisi homogen bisa dicapai maka proses pencampuran dilakukan pada kondisi kering.
WORKABILITY
Workability dari beton fibre adalah merupakan fungsi dari : - Volume (dalam %) dan fibre (p) dan l/d.
Jika prosentase fibre dan nilai l/d bertambah besar maka workability beton tersebut akan menurun.
- Diameter dan volume agregat.
Workability akan menurun jika volume dari agregat kasar bertambah tinggi.
- Keadaan permukaan dari fibre.
Suatu permukaan fibre yang kasar akan menyebabkan peningkatan pembentukan gumpalan-gumpalan pada campuran.
Cara pengukuran workability untuk beton biasa tidak terlalu bisa diterapkan untuk beton yang memakai fibre.
PROSES PENCAMPURAN
Fibre harus dicampurkan secara homogen pada saat pencampuran.
Hal-hal yang sering dijumpai pada proses pencampuran adalah sebagai berikut :
- Penggumpalan fibre jika dsalam proses pencampuran tdak diperhatikan secara khusus.
- Waktu pencampuran terlalu pendek.
- Jika waktu pencampuran terlalu lama dan persentase dari fibre mendekati maksimum penggumpalan fibre sering terjadi.
Pada umumnya pencampuran fibre akan bertambah sempurna jika dicampurkan secara merata pada akhir pencampuran.
Dua cara pencampuran :
- Cara kering : semen, kerikil dan fibre dicampur secra kering, kemudian ditambah pasir lembab (ssd). Air ditambah sesaat sebelum pengecoran.
- Cara basah : seperti beton biasa, air dicampur bersama-sama.
PENGECORAN
- Proses pengecoran diusahakan semudah mungkin (bentuk bekisting perlu diperhatikan).
- Alat penggetar yang berbentuk seperti jarum tidak disarankan (bisa menimbulkan bentuk seperti cerobong).
- Dianjurkan yang digetarkan adalah cetakannya.
Pengecoran pakai pompa memerlukan dosis fibre lebih kecil dari pengecoran biasa.
Hasil pengecoran tersebut tergantung dari : - homogenitas beton
- penempatan tulangan - proses pengecoran
PEMAKAIAN
Beton fibre bisa dipakai untuk komponen struktur ataupun non struktur (biasabya untuk pelat lantai, tempat parkir, dsb).
PENENTUAN VOLUME FIBRE DALAM BETON
Untuk mendapatkan workability yang memadai maka volume fibre bisa ditentukan sebagai berikut :
P(l/d) < Cm , dimana : P = volume fibre l = panjang fibre d = diameter fibre
Cm = koefisien yang ditentukan berdasarkan prosentase agregat.
, dimana :
(Pg)n = prosentase agregat
(Cg)n = ada dalam daftar koefisien
Material Cg Pasir 1,7 Agregat kasar 2 – 4 2 – 7 4 – 7 7 – 14 7 – 20 10 – 14 14 – 20 20 – 32 0,95 0,66 0,54 0,10 0,00 0,02 -0,21 -0,49
Dalam penentuan (Pg)n semen dan air tidak diperhitungkan.
( ) ( )
1 n
n n
Contoh pemakaian :
* Komposisi beton per m3 : pasir = 650 kg kerikil 4/7 = 450 kg kerikil 7/20 = 400 kg kerikil 20/32= 350 kg semen = 350 kg air = 175 kg * Perhitungan koefisien Cm Cm = 0,35 x 1,7 + 0,24 x 0,54 + 0,22 x 0,00 + 0,19 x x (-0,49) Cm = 0,63 P(l/d) < Cm
Jika l/d = 100 (fibre yang dipakai adalah fibre yang berkelompok)
650 650 0,35 650 450 400 300 1850 450 4 / 7 0,24 1850 400 7 / 20 0,22 1850 350 20 / 32 0,19 1850 Pg pasir Pg kerikil Pg kerikil Pg kerikil = = = + + + = = = = = =
Untuk Cm = 0,63 maka P < 0,63 x (1/100) = 0,0063
Jadi kebutuhan fibre adalah 0,63 % dari volume total. Diameter
agregat maksimum
Jumlah maksimum kebutuhan fibre (kg/m3)
l/d = 60 l/d = 75 l/d = 100
mm normal pompa normal pompa normal pompa
4 160 120 125 95 95 70
8 125 95 100 75 75 55
16 85 65 70 55 55 40
32 50 40 40 30 30 25
Jumlah maksimum fibre yang diperlukan dalam suatu campuran beton
HASIL DARI PERCOBAAN BETON FIBRE a. Durabilitas (ketahanan)
- Pada percobaan-percobaan yang telah dilakukan pada umumnya menunjukkan bahwa pemakaian fibre steel pada beton di lingkungan agresif, menunjukkan bahwa peristiwa korosi hanya terjadi pada permukaan saja (tidak pernah sampai merusak beton).
- Untuk menaikkan ketahan beton di lingkungan agresif maka disarankan memakai fibre galvanis (untuk struktur shell yang tipis).
- Untuk menaikkan ketahan beton di lingkungan agresif maka disarankan memakai fibre galvanis (untuk struktur shell yang tipis).
Skema Retak pada Percobaan Dinamik b. Permeabilitas
Pada umumnya pemberian fibre pada beton tidak menurunkan koefisien permeabilitas.
c. Perilaku Susut
Percobaan susut (perubahan panjang benda uji dihalangi) satu benda uji = konstan (yang diukur tegangannya).
d. Sifat Mekanik Beton Fibre
- Sifat mekanik beton fibre berbeda dengan beton tradisional biasa. - Sifat-sifat tersebut tergantung dari beberapa hal, antara lain :
* persentase dari fibre
* perbandingan antara panjang dan penampang fibre (l/d) * bentuk penampang fibre serta kekasaran permukaan fibre * bentuk fibre (lurus, ujung dibengkok, berkelompok dan lain)
* bahan dasar dari fibre
* beton (perbandingan komponen-komponen, dimensi agregat, kandungan semen, cara pembuatan/pengecoran)
* arah fibre dalam beton
e. Hubungan Antara Beban dan Deformasi
Hubungan antara beban dan deformasi dari suatu percobaan yang dikenakan pada benda uji adalah sebagai berikut :
Ketahanan terhadap geser dari beton fibre mempunyai kenaikan yang cukup berarti dibanding dengan beton biasa.
g. Ketahanan Terhadap Tarik
Ketahanan terhadap gaya tarik pada beton fibre tidak begitu mengagumkan, namun pembagian retak lebih merata dengan lebar retak yang lebih kecil.
h. Ketahanan Terhadap Lentur
Pada umumnya ketahanan terhadap lentur pada beton dengan fibre lebih bagus daripada beton tradisional biasa.
