• Tidak ada hasil yang ditemukan

Ultra High Performance Concrete Beton Ge

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "Ultra High Performance Concrete Beton Ge"

Copied!
7
0
0

Teks penuh

(1)

Ultra High Performance Concrete

Beton Generasi Baru berbasis

teknologi nano

Harianto Hardjasaputra

Guru Besar Teknik Sipil Universitas Pelita Harapan

1. PENDAHULUAN

Ultra-high Performance concrete adalah beton generasi baru yang mempunyai karakteristik sebagai material yang sangat padat dengan kuat tekannya bisa mencapai antara 150 MPa sampai dengan 250 MPa. Beton baru ini memungkinkan diciptakannya struktur beton yang ramping, ringan, disamping dapat menghemat energi dan baha alam. Kepadatan UHPC yang tinggi memberikan pula keuntungan bahwasanya UHPC ini mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap serangan zat cair ataupun gas yang berbahaya. Tidaklah mengherankan bahwa para peneliti lebih suka menggunakan istilah ultra-high Performance dibandingkan ultra-high Strength.

Dasar idea pembuatan UHPC adalah meningkatkan apa yang disebut dengan term “Packing Density” dari matrix semen dan mengurangi secara ekstrim water cement ratio sampai dengan 0.2. Untuk itu, campuran UHPC berbeda dengan campuran beton normal, yaitu ditinggalkannya penggunaan agregat kasar dan halus berukuran makro, sebagai gantinya digunakan agregat yagn sangat halus dengan rentang ukuran nanometer. Kuat tekannya yang tinggi berkorelasi dengan sifat UHPC yang getas (brittle), tetapi dengan penulangan ataupun penambahan serat baja yang tepat akan tetap dapat diperoleh struktur UHPC yang bersifat daktail dengan struktur yang ramping, tetapi dapat memikul beban sekuat baja.

Perkembangan UHPC dimulai di Perancis, yang saat itu disebut sebagai Reactive Powder Concrete (RPC), sekarang dikenal sebagai produk premix UHPC dari DUCTAL atau DENSIT, dengan ukuran maksimal agregat 1mm. Kegiatan penelitian UHPC diberbagai Negara selama satu dasawarsa ini menghasilkan diketemukannya berbagai mix design yang menggunakan bahan-bahan lokal, tanpa bergantung pada industri tertentu.

2. TEKNOLOGI BETON UHPC

(2)

Gambar 1.

Grafik ukuran partikel dan kumulatip persentasi (% Vol) dari masing masing partikel untuk desain campuran UHPC tipe M1Q dan B3 Q sesuai [1]

Campurannya terdiri dari butiran-butiran sangat halus terletak pada ukuran submikroskopis, yaitu: mikrosilika berukuran antara 0.05 – 0.8 m, tepung Quartz dan semen berukuran 10 m – 60 m, pasir halus berukuran 500 m – 1250 m.

Dalam merancang perencanaan campuran untuk UHPC yang dikembangkan oleh Prof. Schmidt [3] ada 5 hal pokok yang membedakan antara campuran UHPC dengan beton konvensional, yaitu:

a. Ditinggalkanya penggunaan agregat kasar (10 mm - 35 mm) pada campuran beton, sehingga hanya digunakan agregat halus, yaitu pasir halus (quartz sand) dengan ukuran 0.125mm/0.50mm.

b. Digunakannya dalam campuran agregat yang sangat halus yaitu tepung Quartz yang berukuran dalam rentang nanometer, antara 16 – 90 μm

c. Seperti halnya penggunaan tepung reaktif mikrosilika pada beton mutu tinggi, maka mikrosilica pun digunakan pada UHPC agar diperoleh CSH reaksi kedua.

d. Sama seperti halnya pada teknologi beton SCC (Self Compacted Concrete), maka UHPC pun menggunakan superplatisizer terutama tipe Polycarboxylatether (PCE). UHPC yang rasio air dan semennya ekstrim kecil, memerlukan superplastisizer agar beton segar mudah dikerjakan.

(3)

Tabel 1: Referensi Mix Design untuk UHPC [1]

3) Kuat tekan rata2 untuk benda uji dengan 4 %-Vol serat

3. BAHAN CAMPURAN UHPC

Semen

(4)

Tabel 2. Klasifikasi semen dan kandungannya sesuai DIN EN 197-1

CEM I 52,5 R

HS/NA CEM I 42,5 R1)

CEM I 42,5 R HS1) C3S (M.-%)

61,0 58,0 62,0

C2S (M.-%)

15,1 15,0 13,0

C3A (M.-%)

1,5 12,0 0

C4(AF) (M.-%)

17,0 7,0 19,0

Bahan tambahan

Untuk melakukan optimasi kepadatan maka digunakan mikrosilica dan tepung Quartz dengan usuran butiran yang berbeda. Untuk mendapatkan penyebaran ukuran butiran tidak dapat diperoleh dengan menggunakan saringan konvensional, tetapi untuk itu digunakan alat ukur grain meter antara lain: Coulter Counter, laser grain meter.

Agregat

Seperti halnya beton normal, UHPC dapat pula direncanakan untuk berbagai variasi penggunaan agregat. UHPC saat ini dikembangkan hanya menggunakan agregat halus yaitu pasir ukuran 0.125 – 0.5 mm [DIN 4226 - 1] dengan analisa saringan seperti pada gambar 2 [3].

Gambar 2 : Superplastizer

Tipical Sieve analysis untuk pasir halus yang digunakan pada campuran UHPC

Superplastizer

UHPC mengandung antara 350 sampai 400 l/m3 campuran butiran sangat halus ≤0.125 mm, yang menjadikan kandungan airnya ekstrim sedikit, yaitu rasio air semen antara 0.2 sampai 0.25. Oleh sebab itu diperlukan superplastisizer, agar beton segar UHPC dapat dikerjakan. Dari hasil penelitian yang dilakukan maka superplastisizer berbasis Polycarboxyltatehter (PCE) yang akan memberikan tingkat workability yang terbaik.

Serat Baja

(5)

panjang 40 sampai 60 mm. Penggunaan serat baja dengan panjang 60 mm menunjukkan tingkat daktilitas yang lebih baik. Serat baja yang digunakan mempunyai mutu yang sangat tinggi, dengan fy = 1500 MPa.Dengan memperhatikan orientasi serat pada saat pengecoran,

penggunaan serat baja akan pula meningkatkan kuat tarik lentur UHPC sampai mencapai 25 MPa.

Packing density

Gambar 3 : Prinsip pengisian pori-pori pada material UHPC [3]

Packing density adalah istilah yang digunakan pada rencana campuran UHPC agar diperoleh campuran dengan kepadatan yang maksimum, yaitu dengan meminimalkan rongga kosong antara butiran / partikel. Oleh sebab itu terjadi hubungan yang erat antara gradasi ukuran partikel bahan campuran dan packing density. Untuk penyerdehanaan menurunkan persamaan matematisnya, maka diasumsikan bahwa semua partikel berbentuk bulat. Dari hasil penelitian Resche (R2) diusulkan bahwa efek pengisian rongga kosong akan optimal bila kita menggunakan partikel-partikel halus dan partikel kasar yang memenuhi perbandingan diantara keduanya sebagai maksimal 0,315.

Gambar 4.

Grafik ukuran dari partikel campuran terhadap prosentasi volume (Vol.%) untuk campuran yang optimal (---) dan campuran yang sub optimal (---)

Sebagai contoh gambar 4 menunjukkan campuran yang optimal dari 2 bahan campuran yang terdiri dari bahan dasar dengan diameter rata-rata partikel 47 μm dan bahan pengisinya dengan diameter rata rata 3,0 m. Bila hanya terdiri dari bahan campura satu macam maka hanya akan diperoleh tingkat sub optimal.

4. STANDAR DESAIN UHPC SEBAGAI BAHAN STRUKTUR

(6)

bangunan, terbanyak untuk struktur jembatan, walaupun untuk proyek ini masih dalam tahapan penelitian, yang pembangunannya diawasi sangat ketat.

Untuk penggunaan UHPC ini, dapat dijumpai pada berbagai sumber yang telah diterbitkan, menyangkut berbagai aspek UHPC, seperti AFGC dan Setra di Perancis, JSCE (2004) di Jepang dan DafStb 561 (2007) di Jerman.

Tentu saja salah satu sifat fisik yang terpenting pada UHPC adalah kuat tekannya yang bisa mencapai sekuat baja sebesar 200-250 Mpa. Dari berbagai penelitian , secara umum disepakati UHPC perlu ditambahkan serat baja mutu tinggi sebesar 2 – 2,5 % Volume, agar diperoleh sifat keruntuhan yang daktail. Hubungan tegangan regangan UHPC tersebut adalah hampir linear sampai mencapai tegangan maksimumnya, dengan Young Modulus 55 Gpa. Dengan penambahan serat baja, maka hubungan tegangan regangan akan mempunyai grafik menurun setelah UHPC mencapai kuat maksimum sebelum dia runtuh, menandakan terjadinya deformasi sebelum keruntuhan.

Gambar 5 : Grafik hubungan regangan dan tegangan UHPC tanpa serat baja [1]

Gambar 6 : Grafik hubungan regangan dan tegangan UHPC berserat baja [1]

Beberapa sifat fisik lainnya adalah:

Kuat tarik terletak antara 12 Mpa sampai 17 Mpa Kuat Tarik lentur antara 35 Mpa sampai 40 Mpa.

Selain mempunyai kekuatan tinggi, UHPC sebagai material tanpa pori-pori kapiler akan memberikan kinerja yang jauh lebih baik daripada beton konvensional. Tingginya packing density menyebabkan UHPC mengalami proses karbonisasi yang minimal, daya tahan terhadap abrasi zat-zat kimia berbahaya sangat baik, memberi perlindungan terhadap korosi tulangan di

(7)

dalam kontruksi juga lebih baik. Berbagai keunggulan tersebut diataslah yang menyebabkan para peneliti lebih suka menggunakan istilah Ultra High Performance daripada istilah Ultra High Strength.

5. TANTANGAN PENGEMBANGAN UHPC DI INDONESIA

Seperti halnya di berbagai negara maju, UHPC masih terus diteliti agar pada saat nya dapat digunakan secara umum untuk berbagai struktur. Berbagai penelitian dasar seperti kuat lentur, kuat geser , daktilitas, confinement dll masih perlu dilanjutkan, agar UHPC dapat segera dicantumkan dalam standard peraturan desain ( design code). Sedangkan di Indonesia kita harus pertama tama mengembangkan rencana campuran yang menggunakan bahan bahan2 lokal yang ada. Beberapa hal yang perlu dilakukan adalah antara lain tersedianya semen yang kandungan C3A nya rendah, industri yang dapat menghasilkan tepung Quarz, peralatan untuk mengukur gradasi partikel berukuran nano meter. Dengan tersedianya rencana campuran UHPC berbahan lokal, maka pembuatan benda uji untuk penelitian selanjutnya dapat dibuat oleh masing2 peneliti.

Catatan: Paper ini merupakan bagian dari proposal penelitian Teknik Sipil dan LPPM UPH yang berjudul: Rancangan Campuran Beton - Ultra High Performance Concrete- dengan Menggunakan Material Lokal Berbasis Teknologi Nano

DAFTAR PUSTAKA

1. E. Fehling, M. Schmidt, T. Teichmann, K. Bunje, R. Bornemann, B. Middendorf (2005).

Entwicklung, Dauerhaftigkeit und Berechnung Ultra-Hochfester Beton (UHPC), Kassel University Press, Schriften Reihe Baustoffe und Massivbau Heft 1.

2. G. Koenig, N. Viet Tue, M. Zink (2001). Hochleistungsbeton, Bemessung. Ernst & Sohn. Herstellung und Anwendung

Gambar

Gambar 1. Grafik ukuran partikel dan  kumulatip persentasi (% Vol) dari masing masing partikel  untuk
Tabel 1: Referensi Mix Design untuk UHPC [1]
Tabel 2.  Klasifikasi semen dan kandungannya sesuai DIN EN 197-1
Gambar 4. Grafik ukuran dari partikel campuran terhadap prosentasi volume (Vol.%) untuk campuran
+2

Referensi

Dokumen terkait

PERENCANAAN CAMPURAN BETON KEKUATAN AWAL TINGGI (HIGH EARLY STRENGTH CONCRETE) DENGAN BAHAN TAMBAH SUPERPLASTICIZER TIPE POLYCARBOXYLATE ETHERS. Universitas Pendidikan Indonesia

Selanjutnya hasil pemeriksaan sifat mekanis campuran terlihat bahwa nilai stabilitas pada campuran dengan aspal pen 60/70 maupun campuran dengan variasi aspal