20
PERUBAHAN PERILAKU KUAT TEKAN
DAN TARIK BELAH PADA BETON AKIBAT PEMANASAN
Yohanes Laka Suku
Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Flores, Ende
F. X. Maradona Manteiro
Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Flores, Ende
Donatus Nelo
Alumnus Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Flores, Ende
Abstract
Researches the effect of heating by burning for the concrete aims to study the behavior
of concrete strength post-burn. Studied the behavior of concrete strength is the change in
compressive strength and split tensile normal quality concrete post of fire due to variations in
temperature and length of time to warm concrete (burning). By knowing the effect of time and
temperature on the compressive strength and split tensile behavior of concrete,can be data or
reference to the feasibility level reuse of a concrete structure that was on fire. The result
showed that the heating of concrete at temperatures 3000C, 5000C, and 7000C led to a
decrease in the compressive strength and tensile strength dimpled. Residual compressive
strength at 700°C heating temperature at 1 hour burning time by 61.46% and 58.64% for 2
hours of the initial strength, while the rest of the dimpled tensile strength for 1 hour burning
time by 24.71% and 2 hours by 20, 59% of the original strength. Concrete color that burned
at a temperature of 300oC has not physically experience the difference that is too far from
the original, it's just on the surface already covered a bit of lime and already there are cracks
on the surface. At a temperature of 500oC and 700°C, slightly reddish color concrete.
Key Words
Concrete, compressive, split tensile, temperature and time.
Abstrak
Penelitian pengaruh pemanasan beton dengan cara dibakar bertujuan untuk
mengetahui perilaku kekuatan beton pasca dibakar. Perilaku kekuatan beton yang diteliti
mengenai perubahan kuat tekan dan tarik belah beton mutu normal pasca dibakar dengan
memvariasi suhu dan lamanya waktu beton mengalami pemanasan (terbakar). Dengan
21
bisa menjadi data atau rujukan terhadap tingkat kelayakan penggunaan kembali dari suatu
struktur beton yang mengalami kebakaran. Hasil penelitian diperoleh bahwa pemanasan
beton pada suhu 3000C, 5000C, dan 7000C menyebabkan terjadinya penurunan kekuatan
tekan dan kekuatan tarik belahnya. Sisa kekuatan tekan pada suhu pemanasan 700 o
C pada
lama pembakaran 1 jam sebesar 61,46% dan 2 jam sebesar 58,64% dari kekuatan awal,
sedangkan sisa kekuatan tarik belahnya untuk lama pembakaran 1 jam sebesar 24,71% dan 2
jam sebesar 20,59% dari kekuatan awalnya. Warna beton yang terbakar pada suhu 300 o
C
secara fisik belum mengalami perbedaan yang terlalu jauh dari aslinya, hanya saja pada
bagian permukaan sudah sedikit terselimuti kapur dan sudah terdapat retak rambut pada
bagian permukaan. Pada suhu 500oC dan 700oC, warna beton sedikit kemerahan.
Kata Kunci
Beton, tekan, tarik belah, suhu dan waktu.
1. PENDAHULUAN
Beton merupakan bahan konstruksi yang banyak digunakan. Bahan ini dapat dibuat dari percampuran material local, yakni pasir (agregat halus) dan batu pecah (agregat kasar) yang diikat oleh pasta semen dengan komposisi tertentu. Sifat mekanik dari beton sangat unik di mana meski telah berumur butiran-butiran semen dalam beton belum bereaksi atau masih berbentuk utuh. Jika beton terbakar dengan suhu yang tinggi akan mengalami penurunan kekuatan di mana ketika beton terbakar dengan suhu 300 0c air dari pori-pori beton akan menguap, pada temperatur 450 0c hingga 500 0c senyawa Ca (OH)2 terurai menjadi CaO dan H2O, saat temperatur mencapai 600 0c hingga 700 0c senyawa CSH akan terurai menjadi C2S yang merupakan senyawa inti pada butiran semen. Dengan kata lain, beton kembali ke bentuk awal sebagai semen, retak-retak mikro pada bidang batas antara agregat dan matriks akan bertambah serta lebih menyebar pada tingkat pemanasan dengan temperatur 9000C. Penyusutan pasta semen yang disusul dengan retak-retak mikro dalam beton pada pemanasan
yang tinggi akan dapat meningkatkan porositas beton sehingga kekuatan beton menjadi berkurang.
22
perlu dilakukan pemeriksaan mengenai mutu betonnya, apakah tingkat degradasi mutu betonnya masih memenuhi persyaratan atau tidak.
Penelitian tentang perilaku kuat tekan dan tarik belah beton akibat pemanasan ini penting dilakukan karena dari penelitian ini akan diperoleh gambaran mengenai pengaruh pembakaran terhadap degradasi kuat tekan dan tarik belah beton mutu normal pasca kebakar pada variasi suhu dan waktu beton yang terbakar. Dengan mengetahui pengaruh waktu dan suhu terhadap perilaku kuat tekan dan tarik belah beton, bisa menjadi data atau rujukan terhadap tingkat kelayakan penggunaan kembali dari suatu struktur beton yang mengalami
kebakaran.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Beton merupakan material bangunan yang memiliki tahanan terhadap api/panas yang unggul dibandingkan jenis material lain, seperti kayu atau baja. Hal ini disebabkan karena beton merupakan penghantar panas yang lemah (low thermal conductivity) sehingga dapat membatasi kedalaman penetrasi panas. Selain keunggulan tersebut beton juga relatif mudah untuk diperbaiki. Oleh karena itu, perlu adanya rekayasa forensik untuk mengetahui dan mempelajari mekanisme penyebab terjadinya suatu kegagalan struktur. Melalui pelajaran yang dapat diambil dari kejadian tersebut, juga dimanfaatkan sebagai informasi yang berharga untuk pengambilan keputusan di masa mendatang (Soemardi dan Munaf, 1998).
Tingkat penurunan kekuatan beton akibat terbakar tergantung pada kepadatan dan tingginya suhu pada saat terbakar. Beton dangan campuran proposional pada suhu di bawah 300 ºc tingkat penurunan kekuatan beton dapat diabaikan karena pengaruhnya terhadap penurunan beton sangat kecil. Tetapi jika suhunya lebih dari 500 ºc baru akan terlihat penurunan kekuatan betonnya bias mencapai 40% dari kekuatan awal beton. Reduksi kekuatan beton akibat terbakar umumnya hanya berdampak pada lapisan luar beton, berkisar pada ketebalan 3-5 cm. Hal ini terkait dengan prinsip isothemis atau perambatan panas, semakin kedalan beton, panas yang diterimapun semakin kecil. Treatment penyiraman air pada proses recovery kekuatan beton terbakar bertujuan agar air dapat meresap ke dalam
beton dan bereaksi dengan senyawa C2S dan C3S pada butiran-butiran semen yang belum bereaksi maupun senyawa CSH dan Ca (OH)2 (Partowiyatnon, 2005 ).
23
total atau menyeluruh pada suhu 900 ºc. Sebagai akibat dari perubahan-perubahan ini, beton secara perlahan atau bahkan terkadang secara langsung mengalami kehilangan strength and
durability (Bazan,Kaplan, 1996 dalam poon, et al, 2001 ). Poon, et al, (2001 ) menemukan bahwa hilangnya durability lebih tinggi dibandingkan hilangnya menchanical strength pada
high strength concrete ( HSC). Pengaruh tingginya suhu dapat dilihat secara langsung pada bentuk permukaan keretakan, spalling, dan disintegrasi yang membuat struktur beton tidak dapat diperbaiki lagi.
Lin, et al 1996 dalam Poon, et al (2001 ) meneliti mikro struktur dari beton yang
mengalami kerusakan akibat pembakaran atau pemanasan dengan menggunakan scanning electron microscop (SEM). Mereka menemukan bahwa penyerapan air dari media sekeliling memberikan suatu mekanisme untuk rehydration calcium oxide dan butiran semen yang tidak mengalami proses hidrasi akan mengalami hidrasi untuk mengisi kembali bagian-bagian yang kosong. Dianjurkan bahwa penyemprotan air pada beton yang mengalami kerusakan karena pembakaran atau pemanasan adalah prosedur yang tepat untuk mempertinggi atau mempercepat proses hidrasi.
3. METODOLOGI
3.1. Bahan yang Digunakan
Penelitian yang dilakukan adalah penelitian eksperimental yang dilakukan di laboratorium struktur dan bahan Program Studi Teknik Sipil Universitas Flores. Bahan yang digunakan untuk agregat kasar dan agregat halus yang diambil dari lokasi Detupena dan Aebela meliputi 4 karung agregat kasar dengan berat kurang lebih 75 kg dan 4 karung agregat halus dengan berat kurang lebih 75 kg. Pengujian sifat fisik dan mekanik agregat kasar dan agregat halus sebanyak 2 kali untuk tiap jenis pengujian. Sedangkan pengujian sifat mekanik beton sebanyak 2 sampel untuk tiap variasi suhu dan jam yang terdiri dari pengujian kuat tekan beton sebanyak 8 sampel dan pengujian kuat tarik belah beton sebanyak 8 sampel tidak dipanaskan.
Tabel 1. Jumlah benda uji dan waktu pemanasan
NO KETERANGAN JUMLAH UMUR KETERANGAN
24 7
8
Tek/Ter.1.700 Tek/Ter.2.700
4 4
28 28
Lama pemanasan = 1 jam = 700 ºc Lama pemanasan = 2 jam = 700 ºc Keterangan : Tek = Kuat Tekan, Tar = Kuat Tarik, Tb = Tidak dibakar, Db = dibakar
3.2. Pelaksanaan Penelitian
Tahapan penelitian yang dilaksanakan digambarkan pada diagram alur sebagai berikut.
Gambar 1. Alur Penelitian
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Selesai
Agregat Kasar Agregat halus
Mulai
Pengabilan sempel
Pemeriksaan material Sifat fisik dan mekanik Persiapan alat dan materal
Perencanaan Campuran Beton
Untuk mutu f’c = 20 Mpa
Pembuatan dan Pengujian Sempel pada Usia 28 hari
Pengujian
Dibakar/Dipanaskan Normal
Tes Tekan dan Tarik Tekan
Analisis Data
25 4.1. Hasil Rancangan Campuran (Mix Desain)
Dari hasil pemeriksaan sifat fisik dan mekanik material diperoleh rancangan campuran sebagai berikut.
Tabel 2. Rancangan Campuran
No Uraian
Tabel
perhitungan Nilai 1 Kekuatan tekan karakteristik Ditetapkan 20 Mpa
2 Devusi standart Tabel S=6 Mpa
5 Jenis semen Ditetapkan Semen tipe I (tonasa)
6 Jenis Agregat : Kasar 8 Faktor air semen maksimum Ditetapkan 0,6
9 Slump - 120 + 20
10 Ukuran agregat maksimum 40 mm
11 Kadar air bebas 2/3x175+1/3x205=185kg/m³
12 Kadar semen 342 kg/m³
13 Kadar semen maksimum 0.60
14 Kadar semen minimum 275 < 342
15 Faktor air semen yang disesuaikan -
16 Susunan besar butir agregat halus -
17 Prosen bahan lebih halus dari 4,8
19 Berat jenis beton 2390kg/m³
20 Kadar agregat gabungan 2390– 195+342)=1853 kg/m³
21 Kadar agregat halus 0.43x1853=796.79 kg/m³
22 Kadar agregat kasar 1853-796.79=1056.21 kg/m³
Jumlah (m3)
Semen Air Agregat halus Agregat kasar
342 kg/
26 dibakar/dipanaskan) dan pada kondisi dibakar/dipanaskan. Kuat tekan (fc) pada kondisi normal diperoleh kuat tekan pada usia beton 28 hari sebesar 19,8 MPa kurang 0,2 MPa dari target rencana 20 MPa, hal ini mungkin dikarenakan faktor perawatan yang kurang baik, di mana benda uji sempat terendam oleh air hujan.
Hasil pengujian kuat tekan pada beton yang dipanaskan tampak pada Tabel 3. Dari tabel tersebut terlihat penurunan kuat tekan sebesar 24,24% - 38,53% untuk lama pembakaran 1 jam dan terjadi penurunan sebesar 29,95% - 41,37% untuk lama pembakaran 2 jam pada
variasi suhu 300oc, 500oc dan 700oc.
Tabel 3. Kekuatan Sisa Benda Uji Yang Dipanaskan
Waktu grafik tersebut terlihat bahwa dengan meningkatnya suhu pemanasan menyebabkan berkurangnya kuat tekan beton dan pada suhu 7000c menunjukkan trend garis yang cenderung berhimpit.
Gambar 2. Grafik Hubungan Kuat Tekan dan Suhu Pemanasan
Pengaruh lamanya pemanasan terhadap kuat tekan beton nampak pada Gambar 3. Dari
27
penurunan kuat tekan, garis grafik penurunan pada setiap suhu percobaan menunjukan tren yang sama di mana penurunan terbesar terjadi pada lama waktu pembakaran 1 jam.
Gambar 3. Grafik hubungan kuat tekan beton dengan waktu Pemanasan
4.3. Hasil Tes Kuat Tarik Belah
Hasil pengujian kuat tarik belah pada beton normal (tidak dipanaskan) dan beton yang dipanaskan tampak pada Tabel 4. Dari tabel tersebut terlihat bahwa akibat lama pemanasan 1 jam pada saat suhu 3000C, 5000C dan 7000C terjadi penurunan kuat tarik belah yang sangat tinggi, di mana kekuatan sisanya hanya sebesar 54,12% - 24,71%. Demikian pula pada lama pemanasan 2 jam, kekuatan sisasnya hanya sebesar 45% - 20% saja.
Tabel 3. Kekuatan Sisa Benda Uji Yang Dipanaskan
Waktu
Pengaruh perubahan suhu terhadap kuat tarik belah beton ditunjukkan pada Gambar 4. Dari grafik tersebut terlihat bahwa dengan meningkatnya suhu pemanasan menyebabkan berkurangnya kuat tarik belah beton yang sangat besar hal ini nampak dari garis grafik yang mengalami penurunan sangat drastis.
28 Gambar 4. Grafik hubungan antara kuat tarik belah dan suhu pemanasan
Pengaruh lamanya pemanasan terhadap kuat tarik belah beton nampak pada gambar 5,
dari grafik pada gambar tersebut menunjukan bahwa lama pemanasan menyebabkan terjadinya penurunan kuat tarik belah, penurunan drastis terjadi pada lama pemanasan 1 jam.
Gambar 5. Grafik hubungan kuat tekan beton dengan waktu pemanasan
5. KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dan analisis di atas disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
29
kuat tarik belahnya adalah sebesar 1,7 MPa. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa target kuat tekan yang direncakan dapat terpenuhi.
2. Akibat pemanasan beton menyebabkan terjadinya penurunan kekuatan tekan dan kekuatan
tarik belahnya. Sisa kekuatan tekan pada suhu pemanasan 700oC pada lama pembakaran 1 jam sebesar 61,46% dan 2 jam sebesar 58,64% dari kekuatan awal, sedangkan sisa kekuatan tarik belahnya untuk lama pembakaran 1 jam sebesar 24,71% dan 2 jam sebesar 20,59% dari kekuatan awalnya.
3. Warna beton yang terbakar pada suhu 300oC secara fisik belum mengalami perbedaan
yang terlalu jauh dari aslinya, hanya saja pada bagian permukaan sudah sedikit terselimuti
kapur dan sudah terdapat retak rambut pada bagian permukaan. Pada suhu 500oC dan 700oC, warna beton sedikit kemerahan.
DAFTAR PUSTAKA
Astanto, T. B. 1989. Konstruksi Beton Bertulang. Yogyakarta: Kanisius.
SK SNI T-15-1990-03. Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Bandung: Yayasan LPMB.
Samekto, W. dan Rahmadiyanto, C. 2001. Teknologi Beton. Yogyakarta: Kanisius. Baker, MC. 1996. Thermal and Moisture Deformations in Building Materials, Jurnal.
Fathony, M. 2001. Perkiraan Kekuatan Bahan Bangunan, Setelah Kebakaran, Konstruksi September-Oktober.
Neville, AM. 1996. Properties of Concrete. Longman.
Partowiyanto, A dan Sudarmadi. 2002. Pengaruh Penyiraman Air pada Beton Pasca
Pemanasan Suhu Tinggi, Jurnal PI-16-D9.
