BAB I
CONCRETE (BETON)
I.2 PENGERTIAN BAHAN BETONBeton adalah bahan bangunan yang terdiri dari semen (umumnya semen Portland) serta bahan cementitious lain seperti fly ash dan terak semen, agregat (agregat kasar seperti kerikil, kapur atau batu granit, ditambah dengan agregat halus seperti pasir), air, dan bahan tambahan kimia. Kata beton berasal dari kata Latin "concretus" (berarti padat atau terkondensasi), bentuk lampau dari "concresco", dari "com-" (bersama) dan "Cresco" (tumbuh).
Beton membeku dan mengeras setelah pencampuran dengan air dan penempatan karena proses kimia yang dikenal sebagai hidrasi. Air bereaksi dengan semen, yang mengikat komponen lainnya bersama-sama, kemudian membentuk material seperti batu. Beton digunakan untuk membuat trotoar, pipa, bangunan arsitektural, pondasi, jalan raya / jalan, jembatan / jalan layang, tempat parkir, bata / dinding blok dan footings untuk pintu gerbang, pagar dan tiang-tiang.
Di dunia ini beton lebih banyak digunakan daripada material buatan yang lain. Sejak tahun 2006, sekitar 7.5 km3 beton dibuat setiap tahun, lebih dari 1 m3 untuk setiap orang di Bumi. Industri beton menguasai 35M US$ yang mempekerjakan lebih dari dua juta pekerja di Amerika Serikat saja. Lebih dari 55.000 mil (89.000 km) jalan raya di Amerika Serikat yang diaspal dengan bahan ini. Beton diperkuat dan beton pratekan adalah jenis beton modern ekstensi fungsional yang paling banyak digunakan.
I.2 SEJARAH
Pada masa Kekaisaran Romawi, beton Roma (atau Opus caementicium) terbuat dari kapur, abu pozzolanic / pozzolana, dan agregat dari batu apung. Beton tersebut digunakan secara luas pada banyak bangunan Romawi, peristiwa penting dalam sejarah arsitektur disebut sebagai Revolusi Beton, pembebasan konstruksi Romawi dari pembatasan batu dan batu bata serta membiarkan revolusioner desain baru, baik dari segi kompleksitas maupun dimensi struktural.
Seperti orang Roma ketahui, beton ada dalam efek material baru dan revolusioner. Perletakan berbentuk lengkungan, kubah dan kubah-kubah, beton tersebut dengan cepat mengeras menjadi massa yang kaku, bebas dari berbagai tekanan internal dan tekanan yang menyulitkan para pembangun struktur dari batu atau bata serupa.
Pandangan luar Romawi Pantheon, sampai saat ini merupakan kubah beton padat terbesar.
Tes modern menunjukkan Opus caementicium kuat seperti beton semen Portland modern dengan kekuatan tekan (sekitar 200 kg/cm 2). Namun, karena tidak adanya tulangan baja, maka kekuatan tarik jauh lebih rendah dan model aplikasinya juga berbeda.
Opus caementicium terletak di sebuah makam di dekat Roma. Berbeda dengan struktur beton modern, dinding beton bangunan Romawi biasanya tertutup batu
bata atau batu.
Beton struktural modern berbeda dari beton Romawi pada dua hal penting. Pertama, campuran konsistensinya adalah cairan dan homogen, sehingga memungkinkan untuk dituangkan ke dalam bentuk-bentuk daripada membutuhkan lapisan tangan bersamaan dengan penempatan agregat, dimana dalam praktek Romawi, sering kali terdiri dari puing-puing. Kedua, memperkuat baja beton
memberikan beton modern kekuatan besar pada ketegangannya, sedangkan beton Roma hanya bisa bergantung pada kuat ikatan beton untuk melawan ketegangan.
Meluasnya penggunaan beton pada berbagai struktur Roma memastikan bahwa banyak struktur yang bertahan sampai sekarang. Baths of Caracalla di Roma adalah satu contoh struktur dari beton yang berumur panjang, yang memungkinkan orang-orang Romawi untuk membangun struktur ini dan sejenisnya di seluruh Kekaisaran Romawi. Kebanyakan saluran air dan jembatan Romawi menggunakan batu tinggi untuk inti beton, suatu teknik yang mereka gunakan dalam struktur seperti Pantheon, dengan kubah yang konkret.
Rahasia beton telah hilang selama 13 abad sampai 1756, ketika insinyur Inggris John Smeaton merintis penggunaan kapur hidrolik pada beton, dengan menggunakan batu kerikil dan bubuk bata sebagai agregat. Semen Portland pertama kali digunakan pada beton pada awal 1840-an. Sejarah ini telah ditantang, namun Canal du Midi ini dibangun dengan beton pada tahun 1670.
Baru-baru ini, penggunaan bahan daur ulang sebagai bahan beton semakin populer karena undang-undang lingkungan hidup semakin ketat. Yang paling terkenal adalah fly ash, sebuah produk dari pembangkit listrik batu bara. Hal ini memiliki dampak yang signifikan dengan mengurangi jumlah ruang galian dan penimbunan yang diperlukan karena bertindak sebagai pengganti semen, serta mengurangi jumlah semen yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang kokoh.
Beton aditif telah digunakan sejak zaman Romawi dan Mesir, ketika ditemukan bahwa penambahan abu vulkanik ke dalam campuran memungkinkan untuk pengaturan di dalam air. Demikian pula Roma, mereka tahu bahwa penambahan rambut kuda membuat beton tidak mungkin dipecahkan sementara mengeras, dan penambahan darah membuat beton lebih tahan beku. Pada zaman modern, peneliti telah melakukan eksperimen dengan penambahan bahan-bahan lain untuk membuat beton dengan sifat-sifat baik, seperti kekuatan yang lebih tinggi atau konduktivitas listrik.
BAB II
II.1 KARAKTERISTIK NSC
1. Memiliki kuat tekan yang relatif tinggi tetapi kuat tariknya rendah maka biasanya diperkuat dengan bahan yang kuat akan tarik umumnya baja 2. Elastisitas beton relatif konstan pada tegangan rendah tapi mulai
berkurang pada tingkat tegangan yang tinggi
3. Menghasilkan kekuatan bervariasi dari 10 MPa (1450 psi) sampai dengan 40 MPa (5800 psi)
4. Semua struktur beton akan retak bila beton mencapai batasnya dikarenakan penyusutan dan tegangan
II.2 KOMPOSISI MATERIAL
Semen dan pasir siap dicampur. Ada banyak jenis beton yang tersedia, dibuat dengan memvariasikan proporsi bahan utama di bawah ini. Desain campuran tergantung pada jenis struktur yang sedang dibangun, bagaimana akan campuran beton dan disampaikan, dan bagaimana hal itu akan ditempatkan untuk membentuk struktur ini.
II.2.1 SEMEN
Semen Portland adalah jenis semen yang pada umumnya digunakan. Ini adalah bahan dasar beton, semen, dan plester. Insinyur dari Inggris, Joseph Aspdin mematenkan semen portland pada tahun 1824; hal itu dinamai karena kesamaan warna dengan kapur Portland, digali dari inggris Isle of Portland dan digunakan secara ekstensif di London arsitektur. Terdiri dari campuran oksida kalsium, silikon dan aluminium. Portland semen dan bahan serupa dibuat dengan memanaskan batu kapur (sumber kalsium) dengan tanah liat, dan grinding produk ini (disebut klinker) dengan sumber sulfat (paling sering gipsum). Pembuatan semen portland menciptakan sekitar 5 persen emisi CO2 manusia.
II.2.2 AIR
Menggabungkan air dengan bahan cementitious membentuk pasta semen oleh proses hidrasi.Pasta semen perekat agregat bersama, mengisi kekosongan di dalamnya, dan memungkinkan untuk mengalir lebih bebas.
Kurang air dalam pasta semen akan menghasilkan lebih kuat, lebih tahan lama konkret; lebih banyak air akan memberikan lebih bebas-mengalir beton dengan yang lebih tinggi merosot. Najis air yang digunakan untuk membuat beton yang dapat menyebabkan masalah ketika mengatur atau prematur menyebabkan kegagalan struktur.
Hidrasi melibatkan banyak reaksi yang berbeda, sering terjadi pada waktu yang sama. Sebagai reaksi melanjutkan, produk-produk dari proses hidrasi semen secara bertahap ikatan bersama individu partikel pasir dan kerikil, dan komponen lainnya dari beton, untuk membentuk suatu massa padat. Reaksi kimia semen :
C3S + H → C-S-H + CH
Standar notasi: Ca3SiO5 + H2O → (CaO) • (SiO2) • (H2O) (gel) + Ca (OH) 2
Seimbang: 2Ca3SiO5 + 7H2O → 3 (CaO) • 2 (SiO2) • 4 (H2O) (gel) + 3Ca (OH) 2
II.2.3 AGREGAT
Agregat halus dan agregat kasar membentuk sebagian besar dari campuran beton. Pasir, kerikil alam dan batu hancur terutama digunakan untuk tujuan ini. Agregat daur ulang (dari konstruksi, pembongkaran dan penggalian limbah) juga semakin digunakan sebagai pengganti parsial agregat alam, sedangkan sejumlah dibuat agregat, termasuk berpendingin udara terak tanur tinggi dan bawah abu juga diperkenankan. Batu dekoratif seperti kuarsit, batu sungai kecil atau dihancurkan kaca kadang-kadang ditambahkan ke permukaan beton untuk dekoratif "terpapar agregat" selesai, populer di kalangan desainer lanskap. Tulangan Instalasi pasar ini di lantai slab saat menuangkan beton.
II.2.4 PERKUATAN BETON
Beton kuat di kompresi, sebagai efisien agregat membawa beban kompresi. Namun, lemah dalam ketegangan seperti memegang semen agregat di tempat dapat retak, sehingga struktur gagal. Beton memecahkan masalah ini dengan menambahkan penguat logam baik bar, serat baja, serat gelas, atau serat plastik untuk membawa beban tarik.
Admixtures kimia adalah bahan kimia dalam bentuk bubuk atau cairan yang ditambahkan ke beton untuk memberikan karakteristik tertentu tidak dapat diperoleh dengan campuran beton biasa.Dalam penggunaan normal, campuran dosis kurang dari 5% oleh massa semen, dan ditambahkan ke beton pada saat batching / pencampuran.yang paling umum jenis admixtures adalah:
Akselerator mempercepat hidrasi (pengerasan) dari beton. Bahan khas
yang digunakan adalah CaCl2 dan penggunaan NaCl.walau bagaimanapun klorida dapat menyebabkan korosi pada baja dan dilarang di beberapa negara.
Akrilik retarders memperlambat hidrasi beton, dan digunakan dalam
besar atau sulit menuangkan mana pengaturan parsial sebelum menuangkan selesai adalah tidak diinginkan.Halangan tipikal adalah gula pasir, atau sukrosa (C12H22O11).
Entrainments udara menambah dan mendistribusikan kecil gelembung udara di dalam beton, yang akan mengurangi kerusakan selama siklus beku-mencair sehingga meningkatkan ketahanan beton itu. Namun, udara entrained trade-off dengan kekuatan, karena setiap 1% dari udara dapat mengakibatkan penurunan 5% kekuatan kompresi.
Plasticizers (admixture pengurang air) meningkatkan kemungkinan
untuk dilaksanakan dari plastik atau beton “segar”, sehingga itu ditempatkan dengan lebih mudah, dengan sedikit konsolidasi usaha. Superplasticizers (high-range air-mengurangi admixtures) adalah kelas yang memiliki lebih sedikit plasticizers efek ketika digunakan untuk meningkatkan secara signifikan kemungkinan untuk dilaksanakan. Atau, plasticizers dapat digunakan untuk mengurangi kadar air beton (dan telah disebut Reducers air karena aplikasi ini) dengan tetap menjaga kemungkinan untuk dilaksanakan. Hal ini meningkatkan kekuatan dan ketahanan karakteristik.
Pigmen dapat digunakan untuk mengubah warna beton, untuk estetika. Inhibitor korosi digunakan untuk meminimalkan korosi pada baja dan
jeruji baja dalam beton.
Agen pengikat digunakan untuk menciptakan sebuah ikatan antara
Memompa bantu memperbaiki pumpability, mengentalkan pasta, dan
mengurangi dewatering - kecenderungan untuk memisahkan air dari pasta.
II.2.6 MINERAL ADMIXTURES DAN DICAMPUR SEMEN
Ada bahan-bahan anorganik yang juga memiliki hidrolik laten pozzolanic atau properti. Ini sangat halus bahan-bahan yang ditambahkan pada campuran beton untuk memperbaiki sifat-sifat beton (admixtures mineral), atau sebagai pengganti semen portland (campuran semen).
Fly ash: A dengan produk dari pembangkit listrik batubara tanaman, digunakan untuk menggantikan sebagian semen portland (hingga 60% oleh massa). Properti dari abu terbang bergantung pada jenis batubara dibakar. Secara umum, silicious fly ash adalah pozzolanic, sementara Calcareous fly ash memiliki sifat-sifat hidrolik laten.
Tanah pasir terak tanur tinggi (GGBFS atau GGBS): A dengan hasil produksi baja, digunakan untuk menggantikan sebagian semen portland (hingga 80% oleh massa). Ini memiliki sifat-sifat hidrolik laten.
Silika asap: Sebuah produk dari produksi silicon dan ferrosilicon alloys. Silika asap mirip dengan fly ash, namun memiliki ukuran partikel 100 kali lebih kecil. Hal ini menghasilkan permukaan yang lebih tinggi dan rasio volume yang jauh lebih cepat reaksi pozzolanic. Asap silika digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan daya tahan beton, tetapi pada umumnya memerlukan penggunaan superplasticizers untuk kemungkinan untuk dilaksanakan.
Tinggi Reaktivitas Metakaolin (HRM): Metakaolin menghasilkan beton dengan kekuatan dan ketahanan yang mirip dengan beton yang dibuat dengan silika asap. Sementara asap silika biasanya abu-abu gelap atau berwarna hitam, metakaolin reaktivitas tinggi biasanya berwarna putih terang, menjadikannya pilihan yang lebih disukai untuk arsitektur beton dimana penampilan adalah penting.
II.3 PERHITUNGAN MIX DESIGN DAN PROSES PEMBUATAN
Mix design Normal strength concrete dengan kuat tekan karakteristik rencana pada umur 28 hari 35 MPa.
Diketahui :
f’c = 35 Mpa ; S= 2.5 Mpa Slump = 75- 100 mm
Diameter Agregat Kasar = 37,5 mm
Dry Rodded Mass Agregat Kasar = 1600 kg/m3 Semen Type 1, Berat Jenis = 3,15
Berat Jenis Agregat Kasar = 2,68 dan Absorbsi = 0,5 % Berat Jenis Agregat Halus = 2,64 dan Absorbsi = 0,7 % Modulus kehalusan =2,8
Kelembaban Agregat Kasar = 2% Kelembaban Agregat Halus = 2%
Ditanya : Proporsi Campuran Beton a). Berdasarkan massa berat b). Berdasarkan volume absolut c). Berdasarkan penyesuaian berat
oleh kelembaban
d). Batch percobaan laboratorium Dijawab :
a) BERDASARKAN MASSA BERAT Step 1 : Pemilihan angka slump slump 75-100 mm building
Step 2 : Pemilihan ukuran maksimum agregat Diameter agregat kasar = 37,5 mm
Step 3 : Estimasi kebutuhan air pencampuran dan kandungan udara dalam beton ( diameter agregat kasar : 37,5 mm)
Referensi : Tabel 5.1 (A1.5.3.1)
Kebutuhan air pencampuran dan udara untuk berbagai nilai slump dan ukuran maksimum agregat
Jenis Beton Slump
Air ( kg/m3) 9,5 12,5 19,5 25 37,5 50 75 Mm mm mm mm Mm mm mm Tanpa penambahan 25-50 207 199 190 179 166 154 130 75-100 228 216 205 193 181 169 145
udara 150-175 243 228 216 202 190 178 160 Dengan penambahan udara Udara yang tersekap (%) 25-50 3 181 2,5 175 2 168 1,5 160 1 150 0,5 142 0,3 122 75-100 202 193 184 175 165 157 133 150-175 216 205 197 184 174 166 154 Kandungan udara yang disarankan 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5
Jumlah air pencampur untuk persatuan volume beton yang dibutuhkan untuk menghasilkan nilai slumptertentu tergantung pada ukuran maksimum agregat, gradasi dan kandungan udara pada campuran
Air = 181 kg (Tabel A1.5.3.3)
Step 4 : Pemilihan nilai perbandingan air semen Referensi : Tabel 5.3 (A1.5.3.4(a)) f’cr = f’c + 1,34 Sd
dimana :
f’cr = nilai kuat tekan beton rata-rata
f’c = nilai kuat tekan karakteristik ( yang di syaratkan) Sd = Standar deviasi
Hubungan rasio air-semen dan kuat tekan beton Kuat Tekan Beton Umur
28 Hari (Mpa)
Rasio Air Semen (Dalam Perbandingan Berat) Tanpa Penambahan Udara Dengan Penambahan
Udara
40 0,42
-35 0,47 0,39
30 0,54 0,45
20 0,69 0,60
15 0,79 0,70
Step 5 : Perhitungan kandungan semen f’cr = f’c + 1,34 Sd
= 35 + (1,34 * 2,5) =38,35 Mpa
(38,4 + 38,3)/2 = 38,35 faktor air semen = (0,436 + 0,437)/2 = 0,4365
Semen = Air / faktor air semen = 181/0,4365 = 414,66 = 415 kg Step 6 : Estimasi kandungan agregat kasar
Kuat Tekan Beton Umur
28 Hari (Mpa)
Rasio Air Semen (Dalam Perbandingan Berat) Interpolasi Dengan Penambahan Udara Kuat tekan beton Rasio air semen Kuat tekan beton Rasio air semen 40 0,42 40 0,42 39 0,43 35 0,47 39 0,43 38,9 0,431 30 0,54 38 0,44 38,8 0,432 25 0,61 37 0,45 38,7 0,433 20 0,69 36 0,46 38,6 0,434 15 0,79 35 0,47 38,5 0,435 38,4 0,436 38,3 0,437 38,2 0,438 38.1 0,439 38 0,44
Faktor yang mempengaruhi :
• modulus kehalusan agregat halus = 2,8 • diameter agregat kasar = 37,5 mm • prosentase agregat kasar
Referensi : Tabel A1.5.3.6
Volume agregat kasar per satuan volume beton untuk beton dengan slump 75-100 mm
Ukuran maksimum agregat kasar
(mm)
Volume agregat kasar ( Dry Rodded) persatuan volume beton untuk berbagai nilai modulus kehalusan pasir
2.40 2.60 2.80 3.00 9.5 0.50 0.48 0.46 0.44 12.5 0.59 0.57 0.55 0.53 19 0.66 0.64 0.62 0.60 25 0.71 0.69 0.67 0.65 37.5 0.75 0.73 0.71 0.69 50 0.78 0.76 0.74 0.72 75 0.82 0.80 0.78 0.76 150 0.87 0.85 0.83 0.81
Berat agregat kasar = presentase agregat kasar * Dry Rodded = 0.71 *1600 = 1136 kg
BAB III
HIGH PERFORMANCE CONCRETE
III.1 SEJARAH HPCKinerja jangka panjang struktur telah menjadi hal yang vital bagi perekonomian semua bangsa. Concrete has been the major instrument for providing stable and reliableBeton telah menjadi alat utama untuk memberikan kestabilan dan dapat diandalkan dalam infrastructure since the days of the Greek
and roman civilization.infrastruktur sejak zaman Yunani dan peradaban Roma. At the turn of thePada pergantian 20thcentury, concrete compressive strength was in the range of 13.8 Mpa, by theabad 20, kekuatan tekan beton berada di kisaran 13,8 MPa, pada 1960s it was in the range of 27.6-41.4 Mpa.1960-an kekuatan tekan berada di kisaran 27,6 - 41,4 MPa.Deterioration, long term poor Kemerosotan dan kemiskinan jangka panjang performance, and inadequate resistance to hostile environment ,coupled with greaterserta mutu yang tidak memadai karena adanya perlawanan terhadap lingkungan. Adanyademands for more sophisticated architectural form, led to the accelerated research into tuntutan yang lebih untuk bentuk arsitektur yang lebih canggih menyebabkan penelitian mikrostruktur dari semen dan beton dipercepatthe microstructure of cements and concretes and more elaborate codes and standards. menjadi kode yang lebih rumit dan standar. As a result, new materials and composites have been developed and improved
Akibatnya, material dan komposit baru telah dikembangkan dan cements evolved.semen yang berevolusi. Today concrete structures with a compressive strength exceeding Hari ini struktur beton dengan kekuatan tekan melebihi 138 Mpa are being built world over.138 Mpa sedang dibangun di seluruh dunia. In research laboratories, concrete strengths of Penelitian laboratorium, kekuatan beton even as high as 800 Mpa are being produced.setinggi 800 Mpa sedang diproduksi.
III.2 PENGERTIAN HPC
One major remarkable quality in the making of High performance concrete (HPC) isSatu kualitas yang luar biasa besar dalam pembuatan beton kinerja tinggi (HPC) adalah the virtual elimination of voids in the concrete matrix, which are mainly the cause ofpenghapusan virtual void dalam matriks konkret, yang sebagian besar menyebabkan most of the ills that generate deterioration. ACI
defines HPC as “Concrete meeting penyakit yang menghasilkan kemerosotan
mutu. ACI mendefinisikan HPC sebagai ”kombinasi khusus dari beton dengan
kinerja dan keseragaman persyaratan yang tidak always be achieved routinely using conventional constituents and normal mixing,selalu dapat dicapai secara rutin menggunakan unsur kovensional dan pencampuran normal, penempatan dan praktek curingplacing and curing practices”.". Such concretes can be either
Beton dapat berupa NSC atau HSC. Normal strength Beton berkekuatan normal (NSC) oleh ACI didefinisikan sebagai beton yang memiliki kuat tekan silinder tidak exceeding 42 Mpa.melebihi 42 Mpa. All other concretes are considered High Strength Concretes Semua beton lain yang memiliki kuat tekan di atas 42 MPa dianggap beton berkekuatan tinggi (HSC).HPC s with 140 Mpa are currently being used in High rise structures in USA(HSC). HPC dengan kuat tekan 140 Mpa saat ini sedang digunakan dalam struktur bangunan tinggi di Amerika Serikat and Europe.dan Eropa.
Important governing factors for HPCs are strength, long term durability, serviceabilityFaktor yang mempengaruhi HPC adalah kekuatan, daya tahan jangka panjang, kemampuan as determined by crack and deflection control, as well as response to long termsebagaimana ditentukan oleh keretakan dan kontrol defleksi, serta respons terhadap environmental effects.dampak lingkungan jangka panjang.
High performance concretes(HPC) are concretes with properties or attributes whichBeton kinerja tinggi (HPC) adalah beton dengan sifat-sifat atau atribut yang satisfy the performance criteria.memenuhi kriteria mutu. Secara uGenerally, concretes with higher strengths andSecaraSmum, beton dengan kekuatan yang lebih tinggi dan sifatattributes superior to Conventional concretes are desirable in the Constructionsifatss lebih unggul daripada beton konvensional lebih diinginkan dalam industri Industry.konstruksi. HPC is defined in terms of Strength and Durability. HPC didefinisikan dalam istilah kekuatan dan daya tahan. Therefore HPC can be considered as a logical development of cement concretes in Oleh karena itu HPC dapat dianggap sebagai perkembangan logis beton semen dimana which the ingredients are proportioned and selected to contribute efficiently to thebahan tersebut proporsional dan dipilih untuk berkontribusi secara efisien pada various properties of cement concrete in fresh as well as in hardened states.berbagai sifat beton semen baik dalam keadaan segar maupun keras.
III.3 KEUTAMAAN HPC
• Compressive strength > 80 Mpa ,even upto 800 Mpa • Kuat tekan > 80 MPa, bahkan sampai 800 MPa
• Water-binder ratio =0.25-0.35 ,therefore very little free water• Rasio air semen = 0,25 - 0,35 (sangat sedikit air bebas)
• Reduced flocculation of cement grains• Mengurangi flokulasi butiran semen • Wide range of grain sizes • Ukuran butir yang memiliki cakupan atau rentan yang luas
• Densified cement paste • Pasta semen yang dipadatkan
• No bleeding homogeneous mix • Tidak ada bleeding campuran homogen • Less capillary porosity • Porositas kapiler yang lebih sedikit
• Discontinuous pores • Pori-pori yang terputus-putus
• Stronger transition zone at the interface between cement paste and aggregate • Zona transisi yang lebih kuat antara pasta semen dan agregat
• Low free lime content • Isi kapur bebas rendah • Endogenous shrinkage • Penyusutan endogen
• Powerful confinement of aggregates • Penahan yang kuat dari agregat
• Little micro-cracking until about 65-70% of • Retakan mikro kira-kira 65-70% dari ff’ckck
• Smooth fracture surface • Patahan halus permukaan
3.0 COMPOSITION OF HPC III.4 KOMPOSISI HPC
The ingredients of HPCs are almost same as those of Conventional CementBahan dari HPC hampir sama dengan Beton Semen Konvensional Concretes( CCC ).(CCC). But, because of lower Water Cement Ratio, presence of Pozzolans Akan tetapi karena rasio air semen lebih rendah, kehadiran pozzolan, and chemical admixtures etc., the HPCs usually have many features which distinguishbahan tambahanbahan tambahan kimia dan sebagainya, HPC biasanya memiliki banyak fitur yang membedakan them from CCCs.mereka dari CCCs.
From practical considerations, in concrete constructions, apart from the final strength,Dari pertimbangan-pertimbangan praktis, dalam konstruksi beton, selain dari kekuatan akhir, the rate of development of strength is also very important.laju pembangunan kekuatan juga sangat penting. The High performance concrete usually contains both pozzolanic and chemicalBeton mutu tinggiBeton mutu tinggi biasanya mengandung pozzolan dan bahan tambahan kimiaadmixtures.. Hence, the rate of hydration of cement and the rate of strength
Oleh karena itu, tingkat hidrasi semen dan tingkat pengembangan kekuatan pada HPC sangat berbeda dari beton semen konvensionalconcrete(CCC). (CCC).
The proportioning(or mix design) of normal strength concretes is based primarily on Proporsi (campuran desain) beton kekuatan normal terutama berdasarkan padathe w/c ratio 'law' first proposed by Abrams in 1918.For high strength concretes, rasio air semen yang pertama kali diusulkan oleh Abrams pada tahun 1918. Untuk betonhowever, all the components of the concrete mixture are pushed to their limits. berkekuatan tinggi, semua komponen dari campuran beton didorong sampai batas kemampuan. Therefore, it is necessary to pay careful attention to all aspects of concrete production,Oleh karena itu, perlu perhatian penuh pada semua aspek produksi beton, ie, selection of materials, mix design, handling and placing.yaitu pemilihan bahan, rancangan campuran, penanganan dan penempatan.
In essence, the proportioning of HPC concrete mixtures consists of three interrelatedPada intinya, proporsi campuran HPC terdiri dari tigasteps : langkah yang saling berkaitan:
1) Selection of suitable ingredients - cement, supplementary cementing materials1. Pemilihan bahan yang sesuai - semen, bahan penyemenan tambahan ( SCM ),aggregates, water and chemical admixtures,(SCM), agregat, air dan bahan kimia admixtures,
2) DETERMINATION OF THE RELATIVE QUANTITIES OF THESE2. Penentuan jumlah material relatif MATERIALS in order to produce, as economically as possible, a concrete thatdalam rangka untuk memproduksi secara ekonomis beton yanghas the rheological properties, strength and durability, memiliki sifat rheological, kekuatan dan daya tahan.
3) Careful quality control of every phase of the concrete making process.3. Hati-hati dalam pengawasan mutu dari setiap tahapan atau proses pembuatan beton.
III.4.1 4.0JENIS BAHAN TAMBAHAN CEMENTITIOUS
Bahan pelengkap cementitious dan bahan mineral admixture yang paling umum digunakan untuk mencapai HPC adalah :
The most commonly used supplementing cementitious materials/mineral admixturesBahB1.1. Silica Fume Silica Fume
Silica fume is a waste by-product of the production of silicon and silicon alloys.Silica Fume adalah produk limbah dari produksi silikon dan paduan silikon. Silica fume is available in different forms, of which the most commonly used nowSilica fume tersedia dalam berbagai bentuk, dari yang paling umum digunakan sekarangis in a densified form. adalah dalam bentuk densified. In developed countries it is already available readily Di negara-negara maju silica fume sudah tersedia dengan mudah blended with cement.dicampur dengan semen.
It is possible to make high strength concrete without silica fume, at compressiveMungkin saja untuk membuat kekuatan tinggi beton tanpa silika asap, denganstrength of upto 98 Mpa. Kuat tekan sampai 98 MPa. Beyond that strength level however, silica fume becomes Jauh dari level kekuatan, silica fume menjadiessential. penting. With silica fume it is easier to make HPC for strengths between Lebih mudah untuk membuat HPC dengan silica fume untuk kekuatan antara 63-98 Mpa.63 - 98 Mpa.
2.2. Fly Ash Fly Ash
Fly Ash of course, been used extensively in concrete for many years.Fly Ash tentu saja telah digunakan secara ekstensif pada beton selama bertahun-tahun. Fly ash is , Sayangnya, fly ash jauh lebih bervariasi daripada silica fume baik dalam karakteristik fisik maupunchemical characteristics. karakteristik kimia.Most fly ashes will result in strengths of not more than 70 Mpa. Sebagian besar fly ash akan menghasilkan kuat tekan tidak lebih dari 70 MPa. Therefore for higher Oleh karena itu, makin tinggistrengths, silica fume must be used in conjunction with fly ash. Kuat tekan yang hendak dicapai, silica fume harus digunakan dalam hubungannya dengan fly ash. Untuk beton berkekuatan tinggiFor high strength concrete, fly ash is used at dosage rates of about 15 % of cementHSCB, fly ash digunakan pada tingkat dosis sekitar 15% daricontent. Isi semen.
3.3. GGBFS(Ground granulated blast furnace slag) GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag)
Slags cocok digunakan pada beton berkekuatan tinggi dengan tingkat dosis antara 15 - 30%.However, for very high strengths, in excess of 98Mpa, it is necessary to use the slag Namun, untuk mencapai kuat tekan
yang sangat tinggi, melebihi 98MPa, diperlukanlah GGBFS (terak tanur tinggi)in conjunction with silica fumes. dalam hubungannya dengan silica fume. 4.1
5.0 MIX PROPORTIONS FOR HPC/HSC : III.4.2 PROPORSI CAMPURAN UNTUK HPC DAN HSC
Only a few formal mix design methods have been developed for HPC/HSC to date. Hanya ada beberapa metode mix design formal yang telah dikembangkan untuk HPC / HSC sampai hari ini. Most commonly ,purely empirical procedures based on TRIAL MIXTURES are Yang paling umum adalah prosedur empiris murni berdasarkan trial mix yang used.digunakan. Therefore, it calls for extensive field trials for designing desired strength ofOleh karena itu, hal tersebut meminta uji coba lapangan yang luas untuk merancang kekuatan yang diinginkanconcrete using various mix proportions of SCMs, admixtures and W/Binder ratio. menggunakan berbagai proporsi campuran beton SCM, admixtures dan rasio air semen. Use of Super-plasticizers :III.4.3 PENGGUNAAN SUPER-PLASTICIZERS
Use of super-palsticizers becomes essential for designing mixtures to achieve HPC.As Penggunaan super-palsticizers menjadi salah satu hal yang penting dalam mix design untuk mencapai HPC. Seperti yang kita ketahuican be seen, the w/binder ratio has an important bearing on achieving the strength, rasio air semen memiliki hubungan yang penting dalam mencapai parameter kekuatan.Untuk mendapatkan beton padat dengan pengurangan permeabilitas, pada umumnya digunakan super plasticizer jenis-jenis berikut :
1.SNF-Sulphonated Napthalene sulphonate based1.SNF - Sulphonated Naphtalene based
2.Melamine sulphonate based2.Melamine based 3.Lignosulphonate based3.Lignosulphonate based
Of the above types, the latest and the most effective super-plasticizer if SNF Dari ketiga tipe di atas, yang paling terbaru dan akan efektif jika menggunakan super-plasticizer SNF based.ASTM also has recommended use of this type for attaining the optimumbased. ASTM juga merekomendasikan penggunaan jenis ini untuk mencapaibenefits like good
workability and minimum w/binder ratio. keuntungan optimum seperti kemudahan pengerjaan yang baik dan rasio air semen minimum. Around 2% by weight ofSekitar 2% beratcementitious materials is normally used for achieving required workability. bahan cementitious biasanya digunakan untuk mencapai kemampuan yang dibutuhkan.
6.0 Chemical and physical properties of the SCM s III.4.4 SIFAT FISIK DAN
KIMIA BAHAN TAMBAHAN CEMENTITIOUS
The following table gives the chemical properties of the above SCMs.Tabel berikut memberikan sifat-sifat kimia SCM di atas. However, the Namun,values given here are only to appreciate the range and percentage of each of the nilai-nilai yang diberikan di sini hanya untuk menghargai jangkauan dan persentase dari masing-masingelements contained in them.The cited values vary between products obtained from unsur yang terkandung dalam nilai-nilai dikutip them. The bervariasi antara hasil yang diperoleh dari various sources for the same SCM. berbagai sumber SCM yang sama.
III.5 PARAMETER UMUM UNTUK HPC IDEAL1.Due to Controlled placing and curing > yields High performance
1. Penempatan dan curing yang terkontrol menghasilkan performa tinggi -Good quality of paste * Kualitas pasta yang baik
-Low W/C ratio * Rasio air semen yang rendah
-Optimal cement content and cementitious material * Isi semen dan material cementitious yang optimal
-Sound aggregate, grading and vibration * Sound agregat, grading dan getaran SiO
-Low air content * Kadar udara rendah -High strength* *
2.Due to Controlled material quality control >yields Resistance to wear and * Kekuatan tinggi
2. Kualitas bahan yang terkontrol menghasilkan penolakan pemakaian dan deterioration kemerosotan
-Low W/C ratio * Rasio air semen yang rendah -Proper curing * Curing yang tepatan
-Dense, homogenous concrete * Beton kekuatan tinggi yang padat dan homogen -Wear resisting aggregate * Penolakan pemakaian agregat
-Good surface texture * Tekstur permukaan yang baik
3.Due to Controlled proportions > yields Resistance to weathering and chemicals Area Permukaan m2/kg
3. Proporsi yang terkontrol menghasilkan penolakan terhadap cuaca dan bahan kimia
-Appropriate cement type * Sesuai jenis semen -Low W/C ratio * Rendahnya faktor air semen -Proper curing * Curing yang tepat
-Alkali-resistant aggregate * Alkali-resistant agregat -Suitable admixture * Campuran yang cocok
-Use of plasticizers, fly-ash, polymers or silica fume as * Gunakan super-plasticizers, fly ash, polimer atau silica fume sebagaiadmixtures admixtures
-Air entrainment * Air entrainment4.Due to Controlled handling > yields Economy Controlled
4. Penanganan yang terkontrol (hasil Ekonomi)
-Large maximum aggregate size Ukuran maksimum agregat* Ukuran maksimum agregat
-Efficient grading* Grading yang efisien
-Minimum slump* Minimum merosot -Minimum cement content* Konten semen minimum
* Konten semen minimum-Optimal automated plant operation * Operasi pabrik otomatis yang optimal
-Admixtures and entrained air* Bahan tambahan dan-Quality assurance and control
* Jaminan mutu dan pengendalian
8.0 CURING of HPC –
III.6 CURING HPC
8.1 HPC has very low w/binder ratio and better particle distribution due to the use HPC memiliki rasio air semen yang sangat rendah dan distribusi partikel yang lebih baik karena penggunaanof mineral admixtures, which result in significantly less pore per unit volume of bahan mineral admixture, yang mengakibatkan kurangnya pori per satuan volumecementitious materials in the mixture than the CCC. bahan cementitious dalam campuran dari CCC secara signifikan. Pengisian Filling of the voids by hydrationPengisianvoid oleh hidrasi product in HPC is much faster than that of CCC as smaller pores needs less hydrationproduk HPC jauh lebih cepat daripada CCC karena kebutuhan pori-pori
yang lebih kecil membutuhkan hidrasiproducts to fill. produk yang lebih sedikit untuk mengisi. Therefore, moisture loss due to capillary action stops earlier in case Oleh karena itu, kehilangan uap air akbat berhentinya aksi kapiler dalam kasusof HPC compared to CCC under the same curing conditions. HPC dibandingkan dengan CCC di bawah kondisi curing yang sama. The moisture loss from Kehilangan uap air padaHPC has been found predominant upto the first 24 hours. Owing to very low w/binder HPC telah ditemukan dominan sampai 24 jam pertama. Karena sangat rendahnya rasio air semen dan penggunaan super plasticizer, tahap awal tingkat hidrasi HPC lebih tinggi than CCC leaving less long term hydration potential. dari CCC yang meninggalkan potensi hidrasi jangka panjang. Curing duration after the initialTmoisture protection has been found to have little effect on long term chlorideelah ditemukan sedikit efek pada jangka panjang klorida, permebilitas HPC mengandung mikrosilika atau fly ash, pada durasi curing setelah awal perlindungan uap air.permeability of HPC containing micro-silica or fly-ash. All these indicate that the. Semua ini menunjukkan bahwarequirement of curing duration for HPC is less compared to CCC. kebutuhan waktu curing pada HPC lebih sedikit dibandingkan dengan CCC.
Lama curing basah memiliki arti penting pada penyusutan HPC, yang bukan merupakan case with CCC.kasus pada CCC.Method of curing has similar effect on HPC both for creep and shrinkage of concrete, Metode curing memiliki efek serupa pada HPC baik pada pergerakan dan penyusutan beton,which are again influenced by the type and duration of curing. yang dipengaruhi oleh jenis dan lama curing.
Curing is the most intricate part of construction of the structures with HPC.Curing adalah bagian yang paling rumit dari pembangunan struktur menggunakan HPC. For a Pada level workabilitas yang telah diberikan, HPC memiliki kuantitas air yang lebih rendah dibandingkan denganconventional cement concrete, sometimes being lower than the minimum necessary beton semen konvensional, kadang-kadang lebih rendah daripada jumlah minimum yang diperlukanfor complete hydration and self-desiccation. hidrasi lengkap dan pengeringan sendiri. Therefore, loss of moisture from the Oleh karena itu, hilangnya kelembaban dariconcrete at an early stage leads to detrimental effects on the soundness and long term beton pada tahap awal menyebabkan efek
merugikan pada kesehatan dan sifat jangka panjangproperties of the concrete. beton. Therefore, protection against moisture loss from fresh HPC Oleh karena itu, perlindungan terhadap hilangnya kelembaban dari HPC segaris crucial for the development of strength, prevention of plastic shrinkage cracks as sangat penting untuk pengembangan kekuatan, pencegahan keretakan penyusutan plastis well as for durability.serta untuk daya tahan.
Again, wet curing of HPC cannot be done at an early stage because this will increase Sekali lagi, curing basah HPC tidak dapat dilakukan pada tahap awal karena peningkatanthe water-binder material ratio adjacent to the exposed surface causing deterioration rasio air semen berdekatan dengan permukaan yang terbuka menyebabkan kerusakanof the concrete quality. kualitas beton.
In one of the studies, it was found that moisture loss from HPC is maximum during Dalam salah satu penelitian, ditemukan bahwa hilangnya kelembaban dari HPC maksimum selamathe first 24 hours after placement. 24 jam pertama setelah penempatan. Fresh concrete mix of HPC is more cohesive and Campuran beton segar HPC lebih kohesif danbleeding is very less compared to that of CCC. Evaporation of bleed water takes terjadinya bleeding sangat kurang jika dibandingkan dengan CCC. Penguapan bleeding yang terjadiplace rapidly which makes HPC more prone to plastic shrinkage cracks . dengan cepat membuat HPC lebih rentan terhadap keretakan penyusutan plastis.Critical time Waktu kritisto start forming of plastic shrinkage cracks is around the initial setting time. Untuk mulai membentuk retakan penyusutan plastis adalah sekitar pengaturan waktu awal.Therefore ,plastic shrinkage cracks can be very serious problem under curing Oleh karena itu, retakan penyusutan plastis bisa menjadi masalah yang serius di bawah curing dengancondition of elevated temperature, low humidity and high winds, which accelerate the kondisi temperatur tinggi, kelembaban rendah dan angin kencang, yang mempercepatevaporation of water from fresh concrete. penguapan air dari beton segar. Therefore, to overcome this problem, curing Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah ini, proses curing tersebut harus dimulai segera setelah penempatan HPC segar.
Wet curing, if applied immediately, after the placement of concrete to combat plastic Curing basah, jika diterapkan segera setelah penempatan beton untuk mengantisipasi retakanshrinkage cracks, as in the case of CCC, would also have harmful effects on the penyusutan plastis, seperti dalam kasus CCC, juga akan
memiliki efek yang merugikan padaquality of surface layer of the hardened concrete. kualitas lapisan permukaan beton yang mengeras. In case, wet curing is applied before Dalam kasus, curing basah diterapkan sebelumfinal setting of the concrete ,the curing water will dilute the cement paste near surface pengaturan akhir beton, air curing akan mencairkan pasta semen di dekat permukaanthereby increasing w/c ratio. sekaligus meningkatkan rasio air semen. As a result, strength and impermeability properties of Hasilnya, kekuatan dan sifat-sifat impermeabilityconcrete will be seriously hampered. beton akan menjadi terhamba. Therefore, HPC should be cured at an early Oleh karena itu, curing HPC harus dilakukan pada tahap awalstage without applying water directly on the exposed surface of fresh concrete. tanpa menerapkan air secara langsung pada permukaan beton segar yang terbuka.ThisHal ini menandakan Hal ini menunjukkan seluruh prosedur untuk HPC dibagi menjadi dua tahap.Therefore ,Curing of HPC is generally done in two stages-Initial curing and wet Oleh karena itu, curing dari HPC umumnya dilakukan dalam dua tahap curing awal dan curing basah. Water is not used directly during the initial curing. Air tidak digunakan secara langsung selama curing awal. Time of commencement of Waktu dimulainyaboth stages of curing and their duration depends on the initial and final setting time of kedua tahap curing dan durasi curing tergantung pada pengaturan waktu awal dan akhirconcrete. beton. It is difficult to make a general specification for curing, applicable for all Sulit untuk membuat spesifikasi umum untuk curing, berlaku untuk semuaweather conditions as well as for all types of structural elements.Loss of moisture kondisi cuaca dan juga untuk semua jenis elemen struktural. Kehilangan kelembabanfrom fresh HPC depends on the ambient conditions,Wind velocity,temperature and dari HPC segar tergantung pada kondisi ambient, kecepatan angin, suhu dan kHumidity and also exposed surface area to volume ratio(s/v).Structuralelengasan serta adanya rasio area permukaan volume (s / V). Strukturalgeometry,reinforcement layout and construction methods have bearing on the initial geometri, penguatan tata letak dan metode konstruksi telah berpengaruh pada awalcuring procedure. prosedur curing.
III.6.1 CURING AWAL
The intricate part of HPC curing process is the initial curing.The objective of theBagian dari proses curing HPC yang rumit adalah tujuan
awal curing.Tujuan awal curing adalah untuk mencegah hilangnya uap air dari beton segar sampai waktu curing basah dimulai. Prosedur konstruksi, karakteristik permukaan yang terbukasurface,exposed surface/volume ratio,and the environmental condition have, rasio permukaan / volume, dan kondisi lingkungan berpengaruh secara signifikan pada metode curing awal untuk beton HPC. Permukaan, yang biasanya dihadapi untuk curing dapat dikategorikaninto two types,namely menjadi dua jenis, yaitu :
Type-1 surface -where the exposed surface of fresh concrete which will beTipe-1 di mana permukaan-permukaan terbuka beton segar yang akan exposed to the service condition and /or environment after curing.The exposed surfacedihadapkan pada kondisi servis atau lingkungan setelah curing. Daerah rasio permukaan volume dari tipe ini sangat tinggi. Contohnya lembaran, atap kerang, balok, dllFurther ,this type of surface can be sub-categorised as. Lebih lanjut, permukaan jenis ini dapat disubkategorikan sebagai berikut :
Type –1 A surface :Where the concrete surface on which the finishingJenis permukaan 1A
Permukaan beton yang pekerjaan finishingnya harus dilakukan pada saat konstruksi, contohnya Shell segment of the shell segmen dome;kubah
Jenis permukaan 1B Type –1 B surface :The concrete surface for which no finishing work isJenis Permukaa
Permukaan beton yang tidak ditentukan pekerjaan finishingnya, contohnya specified,Viz.Concrete pavements.Viz.Concrete trotoar.
Type – 2 surface –Where the concrete beaqms are of large depths,Viz.Tipe-Tipe-2 dimana balok beton memiliki kedalaman besar, Viz. the ring balok cincin IC Dome, jenis permukaan ini memiliki rasio permukaan volume yang lebih rendah. Padathis case,exposed surface of the segmented pours except the last one of these kasus ini, limpahan permukaan tersegmentasi yang terbuka kecuali yang terakhir inisegmented pours have reinforcement extended for the next pours and to form the limpahan tersegmentasi memiliki penguat yang diperpanjang untuk limpahan berikutnya dan membentuk construction joints.Latent needs to be removed from the exposed surface in order to joints. Konstruksi tersembunyi perlu
dihapus dari permukaan yang terbuka untuk achieve quality construction joints.mencapai konstruksi persendian yang berkualitas.
Moisture loss from Type-1 surfaces are generally more that that from Type-2 surfacesKelembaban yang hilang dari permukaan Tipe-1 umumnya lebih besar daripada permukaan Tipe-2 denganconsidering the ratio of surface area to volume.Therefore separate methods for initial mempertimbangkan rasio area permukaan volume. Oleh sebab itu, metode untuk curing awalcuring of each of these surfaces are important. dari masing-masing permukaan ini sangatlah penting.
8.1.1.1
III.6.1.1 CURING AWAL PERMUKAAN TIPE-1
Curing compound has not been found to be very effective for initial curing. Senyawa curing belum ditemukan keefektifannya untuk curing awal.Immediately after the placement of fresh concrete, water sheen (bleed water) appears Segera setelah penempatan beton segar, bleeding munculon the top of the concrete surface. di atas permukaan beton. If curing compound is spread before this water Jika pengobatan senyawa ini tersebar sebelum bleeding mengering, ponding lokal dari senyawa curing bercampur dengan bleeding terjadion the concrete surface.Again,allowing the water sheen to be completely evaporated pada permukaan beton. Tambah lagi bleeding harus benar-benar menguapmay be harmful for the long-term properties of concrete expecially in dry and hot mungkin berbahaya untuk properti jangka panjang khususnya beton kering dan cuaca panasclimate.It was seen in many cases that ,cracks with random orientation develops on. Hal tersebut terlihat dalam banyak kasus, retakan dengan orientasi acak berkembang dithe membrane formed by the curing compound when it dries up.These cracks are not membran yang dibentuk oleh senyawa curing ketika mengering. Retakan tersebut bukan merupakanplastic shrinkage cracks.These cracks are responsible for making the curing retakan penyusutan plastis. Retakan tersebut bertanggung jawab dalam mengakibatkancompound ineffective in preventing the moisture loss from the exposed surface of senyawa tidak efektif dalam mencegah hilangnya kelembaban dari
permukaanfresh HPC. HPC segar yang terbuka. Pekerjaan finishing pada permukaan jenis ini harus dilakukan selama periode awalcuring.It cannot be started immediately after the placement of fresh concrete.In the curing. Hal ini tidak dapat dijalankan segera setelah penempatan beton segar. Pada kasus Kaiga dan Rajasthan, konstruksi PLTN, saat ini dilaporkan sekitar 2 jam setelah penempatan. Pekerjaan finishing permukaan haruscompleted prior to the commencement of initial setting process of HPC.The surface diselesaikan sebelum dimulainya proses pengaturan awal permukaan HPC. Permukaanneeds to be covered prior to starting surface finishing work.Duration of surface finish perlu ditutupi sebelum memulai finishing permukaan. Durasiwork has to be as minimum as possible. pengerjaan harus seminimal mungkin.
Many literatures have reported that-covering of fresh HPC by plastic sheet is Banyak literatur telah melaporkan bahwa menutup HPC segar dengan lembaran plastik adalah an efficient method for initial curing .metode yang efisien untuk pengobatan awal.
III.6.1.2 8.1.1.2CURING AWAL PERMUKAAN TIPE-2
Two additional considerations for initial curing of TypeDua pertimbangan tambahan untuk curing awal permukaan Tipe–2 surface are : 1)the exposed surface has reinforcement-2 adalah:
1) Permukaan terbuka yang memiliki penguatanextending out of it, and 2) the surface is to be treated to remove memperluas keluar
2) Permukaan harus diperlakukan untuk menghapusthe latent for concreting the next pour over it in order to laten untuk pembetonan pada tuangan berikutnya dalam rangkaachieve good quality construction joint. mencapai kualitas konstruksi persendian yang baik.
It is not feasible to spread any coversheet over this type of surface as in theBased on various studies done, it is recommended that the curing procedure forThe rate of achieving strength at early stage is faster for HPC compared toHPC lebih cepat mencapai kekuatan pada tahap awal dibandingkan dengan HPC lebih cepat mencapai
kekuatan tahap awal dibandingkan dengan CCCCCC.The above two aspects give rise to two contradictory situations and the best way. Kedua aspek tersebut menimbulkan dua situasi yang kontradiktif dan cara terbaik is to overcome this is by retarding the setting of the exposed surface of HPC.untuk mengatasi ini adalah dengan memperlambat pengaturan permukaan HPC yang terbuka. Surface Penghambat permukaan dapat menghambat proses pengaturan HPC yang berdekatan dengan permukaan terbuka kedepth of 4-5 mm even 12 hours after the placement of concrete. kedalaman 4-5 mm bahkan 12 jam setelah penempatan beton. Quality of retarderPenerapan halangan permukaan secara efektif dapat mencegah pembentukan retakan penyusutan plastis sampai waktu pengaturan akhir. Moisture loss is less when concrete is Kehilangan kelembaban berkurang ketika betoncovered which is obvious. tertutup dengan jelas. In one of the case studies ,at Kaiga Nuclear power plant inDalam salah satu studi kasus, di PLTN Kaiga1998 ( Karnataka),where M 60 grade HPC was used , potential of appearing plastic 1998 (Karnataka), di mana M 60 kelas HPC digunakan, potensi munculshrinkage cracks was found to be higher in finished surface compared to the one penyusutan retakan plastis ditemukan lebih tinggi pada permukaan dengan finishing dibandingkan dengan permukaanwithout finishing. tanpa finishing. 8.1.2.1 Final curing method (Wet curing) :III.6.2 WET CURING
For final curing, wet curing as adopted for conventional concretes, such as pondingUntuk final curing, wet curing yang diadopsi untuk curing pada beton konvensional, seperti ponding water on the exposed surface or covering the exposed surface by wet burlap andair pada permukaan yang terbuka atau menutupi permukaan yang terbuka oleh goni basah dan keeping it wet by continuous sprinkling of water has been found to be effective.menyimpannya terus-menerus dalam keadaan basah oleh percikan air adalah metode yang efektif.
8.2
III.6.3 Curing Duration for HPC:LaLAMA CURING UNTUK HPC Curing awal dari HPC harus dimulai segera setelah penempatan beton segar concrete and continued till the final setting of the concrete.dan
berlanjut sampai penetapan akhir beton. A better proposition may Proposisi yang lebih baik dapat be to extend it about an hour after the final setting time.memperpanjang proses itu sekitar satu jam setelah pengaturan akhir waktu. The initial curing is followed Curing awal diikuti oleh curing basah. Total curing duration of HPC is the sum of the initial curing duration Total durasi curing HPC adalah jumlah durasi curing awal dan curing basah yang memiliki durasi lebih lama.
Method of curing has similar effect on HPC both for creep and shrinkage of concrete,Metode curing memiliki efek serupa pada HPC baik untuk pergerakan dan penyusutan dari beton, which are again influenced by the type and duration of curing. Overall, consideringyang dipengaruhi oleh jenis dan lama curing. Secara keseluruhan, durasi curing 7 - 10 hari tampaknya diperlukan untuk HPC meskipuncuring duration of about 1-2 days could be sufficient from strength gaining .durasi curing durasi curing sekitar 1 - 2 hari cukup dalam memperoleh kekuatan.
9.0 ADVANTAGES OF USING HPC :
III.7 KEUNTUNGAN PENGGUNAAN HPC
The advantages of using high strength high performance concretes often balance the 1.Reduction in member size, resulting in increase in plinth area/useable area 1. Reduksi pada ukuran batang, mengakibatkan peningkatan daerah alas / daerah useable and direct savings in the concrete volume saved.. dan langsung berpengaruh pada volume beton. 2.Reduction in the self-weight and super-imposed DL with the accompanying
2. Reduksi dalam beratnya dan DL yang sangat dipaksakan dengan penghematan disebabkan oleh pondasi yang lebih kecil.
3. Reduction in form-work area and cost with the accompanying reduction in 3. Pengurangan dalam bentuk kerja dan biaya didampingi dengan pengurangan yang shoring and stripping time due to high early-age gain in strength.menopang dan stripping waktu hal ini disebabkan oleh kekuatan yang dapat dicapai dalam waktu singkat.
4.Construction of High –rise buildings with the accompanying savings in real- 4. Biaya dari konstruksi bangunan bangunan tinggi atau real estate dapat estate costs in congested areas . dihemat.
5. Longer spans and fewer beams for the same magnitude of loading. 5. Dengan panjang yang lebih dan balok yang lebih sedikit untuk beban yang sama.
6. Reduced axial shortening of compression supporting members. 6. Mengurangi pemendekan aksial dari tekanan bagian pendukung.
7. Reduction in the number of supports and the supporting foundations due 7. Pengurangan dalam jumlah penyokong dan penyokong pondasi dikarenakanto the increase in spans. untuk peningkatan spans.
8. Reduction in the thickness of floor slabs and supporting beam sections- 8. Pengurangan pada ketebalan lembaran lantai dan potongan balok penyokongwhich are a major component of the weight and cost of the majority of yang merupakan komponen utama dari berat dan biaya dari mayoritasstructures. struktur.
9. Superior longterm service performance under static, dynamic and fatigue9. Superior kinerja pelayanan jangka panjang di bawah statis, dinamis dan kelelahan berlanjutloading.
10. Low creep and shrinkage.10. Rendahnya pergerakan dan penyusutan 11.Greater stiffness as aresult of a higher modulus,Ec11. Kekakuan lebih
besar sebagai hasil dari modulus yang lebih tinggi (Ec)
12. Ketahanan lebih tinggi terhadap pembekuan, pencairan dan serangan kimia, sertasignificantly improved long-term durability and crack propagation . secara signifikan meningkatkan daya tahan jangka panjang dan perambatan retakan.
13. Reduced maintenance and repairs . 13. Mengurangi pemeliharaan dan perbaikan.
14. Smaller depreciation as a fixed cost. 14. Penyusutan lebih kecil sebagai biaya tetap.
BAB IV
HIGH STRENGTH CONCRETE
IV.1 SEJARAH HSCSejarah singkat dari perkembangan high strength concrete dapat dijabarkan berikut ini. Pada akhir tahun 1960-an, admixture untuk mengurangi air (superplasticizer) yang terbuat dari garam-garam naphthalene sulfonate diproduksi di Jepang dan melamine sulfonate diproduksi di Jerman. Aplikasi pertama di Jepang yaitu digunakan untuk produk girder dan balok pracetak dan cetak di tempat. Di Jerman, awalnya ditujukan untuk pengembangan campuran beton bawah air yang memiliki kelecakan tinggi tanpa terjadi segregasi. Sejalan dengan kemungkinan tercapainya mutu beton yang tinggi dan workability yang tinggi secara simultan pada campuran beton dengan pemakaian superplasticizer, maka pemakaian kedua bahan tersebut dianggap sangat cocok digunakan pada produksi komponen-komponen struktur cetak di tempat untuk bangunan-bangunan tinggi.
Beton didefinisikan sebagai “high-strength” semata-mata berdasarkan karena kuat tekannya pada umur tertentu. Pada tahun 1970-an, sebelum ditemukannya superplasticizer, campuran beton yang memperlihatkan kuat tekan 40 MPa atau lebih pada umur 28 hari disebut sebagai high strength concrete. Saat ini, saat campuran beton dengan kuat tekan 60 MPa – 120 MPa tersedia di pasaran, pada ACI Committae 2002 tentang High Strength Concrete merevisi definisinya menjadi memperoleh campuran dengan kuat tekan desain spesifikasi 55 MPa atau lebih.
Meskipun tujuan praktisnya adalah untuk menyatakan kuat tekan beton berdasarkan hasil uji pada umur 28 hari, namun terdapat pergeseran untuk menyatakan kekuatan pada umur 56 atau 90 hari dengan alasan bahwa banyak elemen-elemen struktur yang tidak terbebani selama kurun waktu dua atau tiga bulan atau lebih. Saat kekuatan yang tinggi tidaklah diperlukan pada umur-umur awal, akan lebih baik untuk tidak menyatakannya hanya untuk mencapai
sejumlah keuntungan misalnya penghematan semen, kemampuan untuk menggunakan bahan-bahan tambah (admixture) secara berlebihan dan produk yang lebih durable.
Beberapa puluh tahun yang silam, bangunan-bangunan tinggi yang ada di New York hampir seluruhnya merupakan bangunan dengan rangka baja. Saat ini, mungkin sepertiga dari bangunan-bangunan tinggi komersial dibuat dengan rangka beton bertulang. Terdapat sebuah penilaian yang diyakini bahwa pemilihan antara rangka baja dengan rangka beton bertulang ditentukan berdasarkan kecepatan konstruksi yang tinggi. Juga, ketersediaan high strength concrete secara komersial memberikan sebuah penilaian ekonomis alternatif untuk membangun kolom dengan beton konvensional pada lantai-lantai bawah dari bangunan-bangunan tinggi. Berdasarkan sebuah laporan, kapasitas kolom-kolom dalam hal kemampuan menahan beban pada bangunan-bangunan berlantai banyak meningkat 4,7 kali untuk setiap lipat tiga kenaikan harga. Untuk konstruksi bangunan-bangunan yang menggunakan rangka beton bertulang, 30 lantai atau lebih, kolom-kolom dengan ukuran normal dapat dibuat pada sepertiga bagian dari bangunan dengan mutu beton konvensional 30 MPa sampai dengan 35 MPa. Namun pemakaian high strength concrete dibenarkan untuk kolom-kolom langsing pada duapertiga bagian bawah dari bangunan.
IV.2 KARAKTERISTIK HSC
Beton American Institute mendefinisikan bahwa High Strengt Concrete sebagai beton dengan kekuatan tekan lebih besar dari 6000 psi (41 MPa).
Mengapa kita membutuhkan high strength concrete?? Beberapa alasan yang dapat diberikan di sini antara lain:
• Untuk menempatkan beton pada masa layannya pada umur yang lebih awal, sebagai contoh pada perkerasan di umur 3 hari.
• Untuk membangun bangunan-bangunan tinggi dengan mereduksi ukuran kolom dan meningkatkan luasan ruang yang tersedia.
• Untuk membangun struktur bagian atas dari jembatan-jembatan bentang panjang dan untuk mengembangkan durabilitas lantai-lantai jembatan.
• Untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan khusus dari aplikasi-aplikasi tertentu seperti durabilitas, modulus elastisitas dan kekuatan lentur. Beberapa dari aplikasi ini termasuk dam, atap-atap tribun, pondasi-pondasi pelabuhan, garasi-garasi parkir, dan lantai-lantai heavy duty pada area industri.
IV.3 MATERIAL
Bahan-bahan yang dibutuhkan dalam campuran high strength conrete antara lain:
1. Semen
Semen Portland (PC) umum pada berbagai tipe (yang memenuhi spesifikasi standar ASTM C 150) dapat digunakan untuk memperoleh campuran beton dengan kekuatan tekan sampai dengan 50 Mpa. Untuk mendapatkan kuat tekan yang lebih tinggi saat mempertahankan workability yang baik, sangat perlu untuk menggunakan admixture yang dikombinasikan dengan semen. Pada kasus tersebut, kompabilitas semen-admixture menjadi sebuah hal yang penting.
Pengalaman telah memperlihatkan bahwa, dengan penggunaan tipe superplasticizer naphthalene sulfonate atau melamine sulfonate, semen portland dengan kadar C3A dan alkali yang rendah umumnya menghasilkan campuran beton yang memperlihatkan hilangnya slump tinggi sejalan dengan waktu. Situasi ini telah berubah karena telah dilaporkan bahwa polyacrylate copolymer, sebuah generasi baru superplasticizer, tidak menyebabkan kehilangan slum yang berlebihan pada kebanyakan jenis semen portland maupun semen portland campuran. 2. Agregat
Pada beton normal, tipe dan jumlah agregat memainkan peranan yang penting dalam stabilitas isi beton, namun hal tersebut memiliki efek yang terbatas pada kekuatan. Pada high strength conrete, agregat masih memainkan peranan yang penting dalam stabilitas isi, namun juga memainkan peranan yang penting dalam kekuatan dan kekakuan beton.
Rasio faktor air semen yang digunakan pada campuran high strength conrete menyebabkan pemadatan pada daerah matrik dan daerah transisi antarmuka. Lebih lajut, beberapa tipe agregat seperti granit dan kwarsit dapat menyebabkan retak-retak mikro pada daerah transisi karena perbedaan susut suhu dan menghalangi pengembangan kekuatan mekanis tinggi. Sehingga, perhatian yang layak harus diambil pada pemilihan agregat-agregat untuk high strength concrete. Berdasarkan hasil-hasil dari studi eksperimental, Aitcin dan Mehta merekomendasikan bahwa tipe agregat yang keras dan kuat dengan modulus elastisitas tinggi dan koefisien ekspansi panas yang kecil lebih baik digunakan untuk memproduksi campuran very high strength concrete.
Dengan sebuah rasio faktor air semen yang telah ditentukan, kekuatan dari campuran beton dapat dinaikkan secara signifikan dengan secara sederhana mengurangi ukuran maksimum agregat kasar. Hal ini memiliki efek yang menguntungkan pada kekuatan daerah transisi antar muka. Menurut Aitcin, semakin tinggi kekuatan yang ingin dicapai, maka semakin kecil ukuran agregat kasarnya. Nilai kuat tekan sampai dengan 70 MPa dapat diproduksi dengan agregat kasar kualitas bagus dengan ukuran maksimum 20 mm – 25 mm. untuk menghasilkan nilai kuat tekan 100 MPa, maka ukuran maksimum agregat kasar yang harus digunakan adalah 14 mm – 20 mm. Beton-beton komersial dengan nilai kuat tekan lebih dari 125 MPa telah diproduksi menggunakan ukuran agregat maksimum 10 mm – 14 mm.
Memandang agregat halus, setiap bahan dengan ukuran distribusi partikelnya memenuhi spesifikasi standar ASTM C 38 layak digunakan untuk campuran high strength concrete. Aitcin merekomendasikan penggunaan agregat halus dengan modulus kehalusan yang tinggi (kira-kira 3,0) untuk beberapa alasan berikut ini :
○ Campuran high strength concrete sudah memiliki partikel-partikel kecil semen dan pozzolan dalam jumlah yang bayak, dengan demikian kehadiran partikel yang sangat kecil pada agregat yang halus tidak diperlukan untuk mengembangkan workability.
○ Penggunaan agregat yang lebih kasar akan memerlukan air yang lebih sedikit untuk memperoleh workability yang sama, dan
○ Selama proses pencampuran, partikel-partikel yang lebih ksar akan menghasilkan tegangan geseran yang lebih besar yang membantu untuk menghindari penggumpalan partikel-partikel semen.
1. Admixture
Kebutuhan kekuatan yang tinggi dan ukuran agregat yang kecil berarti bahwa isi dari bahan-bahan pengikat pada campuran beton akan menjadi tinggi, umumnya di atas 400 kg/m3. Isi bahan-bahan pengikat sebesar 600 kg/m3 dan bahkan lebih tinggi telah diselidiki namun tidak diinginkan dengan alasan tingginya biaya dan susut suhu dan pengeringan yang berlebihan. Lebih jauh, dengan naiknya proporsi semen dalam beton, memang kekuatan yang tinggi tercapai, namun dengan susah kekuatan yang tinggi dicapai di atas sejumlah semen yang tertentu. Sebagaimana dijelaskan di atas, hal ini mungkin disebabkan karena ketidak-homogenitas-an yang sudah menjadi sifat pasta semen portland yang telah terhidrasi yang berisi luasan-luasan kristal kalsium hidroksida yang terdistribusi secara cak dalam fase utama. Luasan-luasan ini menyatakan daerah-daerah yang lemah yang rentan terhadap retak mikro karena tegangan tarik.
IV.4 METODE DESAIN CAMPURAN HIGH STRENGTH CONCRETE Metode yang digunakan dalam merencanakan campuran high strength concrete ada beberapa cara, antara lain: (1) Minimum Voids Method, (2) Maximum Density Method, (3) Fineness Modulus Method, (4) British Mix Design (DOE) Method, (5) American Concrete Institute Method (ACI Method), dan (6) Indian Standard Method. Namun secara umum, desain campuran beton yang optimum dihasilkan dari pemilihan bahan-bahan local yang tersedia yang menyebabkan beton segar mampu untuk ditempatkan dan mampu untuk diselesaikan dan dapat memastikan pengembangan kekuatan dan sifat-sifat lain yang diinginkan dari beton yang telah mengeras
sebagaimana dinyatakan oleh desainer. Beberapa konsep dasar yang perlu untuk dipahami untuk high strength concrete antara lain:
• Agregat semestinya kuat dan durable. Agregat tidak perlu keras dan kekuatannya tinggi namun perlu kompatibel, dalam arti cukup kaku dan kuat, dengan pasta semen. Umumnya ukuran maksimum agregat kasar yang lebih kecil digunakan untuk kuat tekan beton yang lebih tinggi. Agregat halus yang digunakan bisa jadi lebih kasar daripada yang diperbolehkan oleh ASTM C 33 (modulus kehalusan butir lebih besar dari 3,2) karena tingginya agregat halus telah digantikan oleh bahan-bahan perekat (semen).
• Campuran high strength concrete akan memiliki isi bahan-bahan perekat yang tinggi yang meningkatkan panas hidrasi dan kemungkinan susut yang tinggi mengawali potensi retak. Kebanyakan campuran berisi satu atau lebih bahan-bahan perekat tambahan seperti fly ash (tipe C atau F), ground granulated blast furnace slag, silica fume, metakaolin atau bahan-bahan pozolanik alami.
• Campuran high strength concrete umumnya membutuhkan rasio factor air semen yang rendah, dimana rasio factor air semen berada pada rentangan 0,23 sampai dengan 0,35. Faktor air semen yang rendah ini hanya dapat dicapai dengan admixture (superplasticizer) dalam jumlah dan dosis yang besar, menyesuaikan antara tipe F atau G berdasarkan ASTM C 494. Admixture pengurang air tipe A juga dapat digunakan sebagai kombinasinya.
• Isi total dari bahan-bahan perekat umumnya sekitar 700 lb/yd3 (415 kg/m3) namun tidak boleh lebih dari 1100 lb/yd3 (650 kg/m3).
• Pemakaian air entrainment pada high strength concrete akan menurunkan potensial kekuatan secara besar.
Perhatian yang lebih dan evaluasi akan diperlukan bila spesifikasi pekerjaan mengatur batas-batas sifat beton seperti rangkak, susut dan modulus elastisitas. Ahli teknik mungkin mengatur batas-batas sifat tersebut untuk desain strukturnya. Penelitian-penelitian saat ini mungkin tidak memberikan panduan yang diperlukan tentang hubungan empiris dari sifat-sifat tersebut
dari pengujian-pengujian trandisional dan beberapa dari pengujian tersebut sangat khusus dan mahal untuk dilakukan bagi evaluasi campuran. Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan teoretis, rangkak dan susut yang lebih kecil, modulus elastisitas yang lebih tinggi dapat dicapai dengan agregat yang lebih besar dan isi pasta yang lebih sedikit pada beton. Menggunakan ukuran agregat terbesar yang dapat dicapai dan agregat halus yang digradasi medium sampai dengan kasar dapat mencapai hal tersebut. Ukuran agregat yang lebih kecil misalkan 3/8 inci ( 9,5 mm) dapat digunakan untuk menghasilkan kuat tekan yang sangat tinggi namun membutuhkan sifat-sifat seperti rangkak, susut dan modulus elastisitas untuk dikorbankan. Apabila kesulitan ditemui dalam mencapai kuat tekan yang tinggi, hanya dengan menambahkan bahan-bahan perekat tidak akan menaikkan kekuatan. Faktor-faktor seperti bahan-bahan pengganggu dalam agregat, pelapis-pelapis agregat, agregat kasar, muka-muka pecah, tampang dan tekstur, dan batasan-batasan pengujian bisa jadi menghalangi kuat tekan tinggi dapat tercapai. Proporsi campuran beton akhir ditentukan dengan batch coba-coba, entah itu di laboratorium ataupun dengan batch-batch produksi lapangan skala kecil. Produksi, transportasi, penempatan dan finishing high strength concrete bisa jadi berbeda secara signifikan dari prosedur-prosedur yang digunakan pada beton konvensional. Untuk proyek-proyek yang kritis, sangat direkomendasikan penuangan coba-coba dan evaluasi dilakukan dan dimasukan sebagai item yang harus dibayarkan pada kontrak. Pertemuan pra-penawaran dan pra-konstruksi sangatlah penting untuk dilakukan untuk memastikan kesuksesan proyek yang menggunakan high strength concrete. Selama konstruksi, pengukuran ekstra harus dilakukan untuk melindungi terhadap susut plastik dan retak panas pada bagian-bagian yang lebih tipis. High strength concrete mungkin membutuhkan waktu yang lebih lama sebelum perancah dibongkar.
Silinder-silinder uji high strength concrete sebaiknya dicetak dengan hati-hati, dirawat, ditutupi dan diuji. Waktu setting high strength concrete yang lebih lambat mungkin juga terjadi.
Mix design high strength concrete dengan kuat tekan karakteristik rencana pada umur 28 hari 62 MPa.
Diketahui :
a. Mutu beton f’c = 62 Mpa
b. Ukuran maksimum agregat ¾ ” ( 19 mm) c. Pasir alami memenuhi ASTM C 33,
Fm = 2,9
BJ = 2,59 t/m3 =2590 kg/m3 absorbsi air 1,1%
BV kering 1,65 t/m3 = 1650 kg/m3
d. Akan pakai HRWR ( High – range water reducing admixtures ) dan set retarding admixture
Jawaban :
1. Langkah 1: Pilih slump dan f’cr.
Sesuai tabel 4.3.1, slump = 1-2” ( 25 – 50 mm). Concret made using HRWR
Slump before adding HRWR 1 to 2 in (25 – 50 mm) Concrete made without HRWR
Slump 2 to 4 in (50 – 100 mm)
kontraktor tak punya pengalaman buat HSC akan pakai proporsi hasil percobaan lab. f’cr ditetapkan dengan Eq (2-3).
f’cr = (62+9,65)0,90=79,611 MPa
2. Langkah 2 : Tentukan ukuran agregat maksimum (AK) Dari tabel 4.3.2, dipakai ½ ” ( 12,5 mm), yang sifat- sifatnya : BJ = 2,76 t/m3 = 2760 kg/m3
