BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II. 1 Umum
Beton adalah bahan bangunan yang sudah tidak asing lagi dalam kehidupan kita. Sampai saat ini beton masih menjadi pilihan utama dalam pembuatan struktur. Selain karena kemudahan dalam mendapatkan material penyusunnya, hal itu juga disebabkan oleh penggunaan tenaga yang cukup besar sehingga dapat mengurangi masalah penyediaan lapangan kerja.
Beton terbentuk dari ikatan material - material penyusunnya, yaitu semen, agregat (kasar dan halus), air, dan dapat ditambah bahan campuran (admixture atau additive) bila diperlukan. Air dan semen disatukan akan membentuk pasta yang berfungsi sebagai pengikat pengisi yang berupa agregat kasar dan agregat halus. Selanjutnya akan terjadi reaksi kimia yaitu reaksi hidratasi (reaksi antara air dan semen) yang membuat ikatan antara pencampuran dari dua material ini akan bertambah kuat. Rongga yang terjadi antara butiran-butiran material besar (agregat kasar) diisi oleh butiran yang lebih kecil (agregat halus) dan pori-pori antara agregat halus diisi oleh semen dan air.
Bata beton adalah suatu jenis unsur bangunan berbentuk bata yang dipergunakan untuk pasangan dinding yang dibuat dari beton dimana materi penyusunnya sama seperti beton namun tanpa agregat kasar. Bata beton adalah bagian dari bangunan yang dipakai sebagai pasangan dinding yang terbuat dari beton, dibentuk dan berukuran tertentu. Bata beton dibuat dengan mencampur semen, pasir, dan air yang diaduk sampai homogen lalu kemudian dicetak.
Menurut SNI 03-0349-1989,bata beton adalah suatu jenis unsur bangunan berbentuk bata yang dibuat dari bahan utama semen portland, air dan agregat, dan atau tanpa bahan tambahan lainnya (additive),yang dipergunakan untuk pasangan dinding.
Menurut SNI 03-0349-1989, bata beton dibedakan menjadi dua yaitu :
1. Bata beton pejal, yaitu bata yang memiliki penampang pejal 75% atau lebih dari luas penampang seluruhnya dan memiliki volume pejal lebih dari 75% volume seluruhnya.
2. Bata beton berlobang, yaitu bata yang memiliki luas penampang lubang lebih dari 25% luas penampang batanya dan volume lubang lebih dari 25% volume bata seluruhnya.
Pada percobaan tugas akhir ini, penulis akan melakukan penelitian terhadap bata beton ringan dengan menambahkan foaming agent sebagai bahan pengembang untuk campuran semen, pasir dan air. Pada campuran ini, foaming agent berfungsi mengurangi berat jenis dari bata beton normal. Dengan
bereaksi membentuk gas hidrogen. Gas hidrogen tersebut akan membentuk gelembung-gelembung didalam campuran beton yang mengakibatkan volumenya akan menjadi lebih besar dari volume semula. Diakhir pengembangan, hidrogen yang terbentuk tadi akan terlepas ke atmosfir dan akan digantikan udara. Akibat terbentuknya rongga di dalam campuran beton tadi, maka berat jenis dari beton tersebut akan lebih kecil dari semula.
II. 2 Bata Beton Ringan
Faktor keamanan (safety factor) merupakan salah satu hal yang paling penting dalam merencanakan suatu konstruksi bangunan. Untuk meminimalisir berbagai kecelakaan ataupun kerusakan bangunan setelah terjadi bencana, maka diperlukan suatu perencanaan untuk menjamin keselamatan dari pengguna bangunan yang direncanakan. Misalnya terjadinya gempa disuatu tempat yang struktur bangunannya terbuat dari beton. Kebanyakan kerusakan terjadi akibat balok atau kolom tidak mampu menahan beban getar yang diakibatkan oleh gempa sehingga sering terjadi kerusakan parah yang sangat membahayakan pengguna dari bangunan tersebut.
Campuran Densitas (kg/m ) 3 Kuat tekan (Mpa)
1:0,67 920,70 1,03
1:1 811,25 0,64
1:1,5 774,06 0,53
1:2 716,40 0,44
1:1,67(fly ash) 1298,96 3,92
Untuk menanggulangi masalah tersebut, saat ini sudah mulai dilakukan penelitian terhadap bata beton agar dapat memiliki berat yang lebih ringan. Salah satu bahan yang sering digunakan untuk mengurangi berat bata beton tersebut adalah dengan menggunakan bottom ash dan fly ash sebagai substitusi agregat halus. Pada penelitian tugas akhir ini penulis menggunakan foaming agent sebagai bahan campuran pembuatan bata beton ringan. Foaming agent dalam campuran beton akan menghasilkan gelembung udara pada beton tersebut. Gelembung udara yang terbentuk akan menghasilkan pori-pori pada beton. Dengan adanya sela atau pori pada beton tersebut maka bata beton ringan akan memiliki berat yang lebih ringan dibandingkan bata beton normal.
Sampai saat ini, komposisi campuran (mix design) antara semen, pasir dan air dalam pembuatan bata beton ringan belum ada standarisasinya. Hal itu
disebabkan berat jenis bata beton yang akan dihasilkan bergantung pada
pemakaian foaming agent. Namun pada penelitian ini, penulis mengacu kepada hasil penelitian Eka Pradana Susanto yaitu tentang studi penggunaan foam concrete dalam efisiensi energi dan biaya untuk pendinginan udara.
Berikut ini adalah hasil penelitiannya :
Pada penelitian Eka Pradana Susanto, perbandingan Semen : Pasir yang digunakan berkisar antara 1:0,67 sampai 1:1,67 dengan FAS 0,5. Pada penelitian ini, perbandingan semen : pasir yang digunakan adalah 1:0,5 ; 1:0,7 dan 1:0,9 dengan FAS 0,55. Berat jenis beton ringan yang direncanakan berkisar antara 900-1000 kg/m3 serta mempunyai kuat tekan minimal sebesar 25 kg/cm2.
II.3 Bahan Pembuat Kubus Beton Ringan dan Bata Beton Ringan
II.3.1 Semen Portland
Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150,1985, semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih banyak kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.
Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-81 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar tersebut.
Semen merupakan bahan pengikat yang paling penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi
Nama Kimia Rumus Kimia Singkatan % berat
Tricalcium silikate 3CaO.SiO2 C3S 50
Dicalcium silikate 2CaO.SiO2 C2S 25
Tricalcium Aluminate 3CaO.Al2O3 C3A 12
Tetracalcium Alumminoferrite 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 8
Gysum CaSO4.H2O CSH2 3
Pada tabel 2.2 ditunjukkan komposisi kimia komponen yang ada di dalam semen portland
Tabel 2.2 Komposisi Utama Semen Portland (Paul Nugraha, Antoni ,2007)
Standar Industry di Amerika (ASTM) maupun di Indonesia (SNI) mengenal 5 jenis semen , yaitu :
a. Tipe I (Ordinary Portland Cement)
Semen portland tipe I merupakan jenis semen yang umum digunakan untuk berbagai jenis pekerjaan konstruksi yang mana tidak terkena efek sulfat pada tanah atau berada di bawah air.
b. Tipe II (Modified Cement)
Semen portland tipe II merupakan semen dengan panas hidrasi sedang atau di bawah semen portland tipe I serta tahan terhadap sulfat. Semen ini cocok digunakan untuk daerah yang memiliki cuaca dengan suhu yang cukup tinggi serta pada struktur drainase.
c. Tipe III (Rapid-Hardening Portland Cement)
berikutnya atau kekuatan yang diperlukan untuk konstruksi lebih lanjut. Semen tipe III ini hendaknya tidak digunakan untuk konstruksi beton massal atau dalam skala besar karena tinggi panas yang dihasilkan dari reaksi beton tersebut.
d. Tipe IV (Low-Heat Portland Cement)
Semen portland tipe IV digunakan jika pada kondisi panas yang dihasilkan reaksi beton harus diminimalisasi. Namun peningkatan kekuatan lebih lama dibandingkan semen tipe lainnya tetapi tidak mempengaruhi kuat akhir.
e. Tipe V (Sulphate-Resisting Cement)
Semen portland tipe V digunakan hanya pada beton yang berhubungan langsung dengan sulfat, biasanya pada tanah atau air tanah yang memiliki kadar sulfat yang cukup tinggi.
Semen yang satu dapat dibedakan dengan semen yang lainnya berdasarkan susunan kimianya maupun kehalusan butirnya. Perbandingan bahan-bahan utama penyusun semen portland adalah kapur (CaO) sekitar 60%-65%, silika (SiO2) sekitar 20%-25%, dan oksida besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7%- 12% . Sifat-sifat semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Sifat fisika semen portland
Sifat-sifat fisika semen portland meliputi kehalusan butir, waktu
pengikatan, kekuatan tekan, pengikat semu, panas hidrasi, dan hilang pijar. 2. Sifat kimia semen portland
Sifat Fisika ASTM Test Kehalusan butir (fineness)
• Air permeability • Turbidimeter • Sicving
C.204 C.115
C.184 (No.100 and 200, dry) C.786 (No.50, 100, 200, wet) C.430 (No.325, wet)
Kepadatan (density) C.188 Konsistensi (concistency)
• Water requirement • Konsistensi normal
C.109 C.187 Pengikatan (setting time)
• Time of set
Panas Hidrasi C.186
Perubahan Volume C.157
Kekuatan C.109
Keawetan (Durability)
• Air content • Reaksi alkali • Sulfate expansion
C.185
C.227 (menggunakan pyrex glass) C.452 (untuk semen portland) Berikut ini merupakan standar pengujian sifat fisika menurut ASTM : Tabel 2.3 Standar Pengujian Sifat Fisika menurut ASTM
Semen portland yang digunakan untuk konstruksi sipil harus memenuhi syarat mutu yang telah ditetapkan. Di Indonesia, syarat mutu yang dipergunakan adalah SII.0013-81, “Mutu dan Cara Uji Semen Portland “. Syarat mutu yang ditetapkan oleh SII ini diadopsi dari syarat mutu ASTM C-150.
II.3.2 Pasir
1. Pasir Galian
Pasir ini diperoleh langsung dari permukaan atau dengan menggali tanah. Pasir jenis ini umumnya berbutir tajam, bersudut, berpori dan bebas kandungan garam yang membahayakan. Namnamun karena diperoleh dengan menggali maka pasir ini sering bercampur dengan kotoran atau tanah, sehingga sering dicuci dulu sebelum digunakan.
2. Pasir Sungai
Pasir sungai diperoleh langsung dari dasar sungai, sehingga umumnya berbutir halus dan berbentuk bulat akibat proses gesekan. Karena butirnya halus maka baik untuk plesteran tembok. Namun karena bentuknya yang bulat, daya rekat antar butir pasir ini menjadi agak kurang baik.
3. Pasir Laut
Pasir ini diambil dari pantai. Bentuk butirannya halus dan bulat akibat proses gesekan. Pasir ini banyak mengandung garam, sehingga kurang baik untuk bahan bangunan. Pasir yang mengandung garam akan meyerap kandungan air dari udara, sehingga pasir akan selalu agak basah dan juga menyebabkan
pengembangan setelah bangunan selesai dibangun. Oleh karena itu, sebaiknya pasir jenis ini tidak digunakan untuk bahan bangunan.
mengandung tanah lempung karena dapat mengakibatkan retak-retak dan juga harus memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan oleh ASTM sebagai berikut :
a. Susunan Butiran (gradasi)
Modulus kehalusan (fineness modulus) dengan kisaran 2,5 s/d 3,0 umumnya menghasilkan beton mutu tinggi (fas yang rendah) yang kuat tekan dan workabilitynya optimal.
b. Kadar Lumpur
Jika terdapat bagian dari pasir yang lebih kecil dari 75 mikron atau lolos ayakan No.200 melebihi 5 % (terhadap berat kering), maka agregat harus dicuci.
c. Kadar liat tidak boleh melebihi 1 % (terhadap berat kering) d. Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat
e. Sifat kekal (keawetan) diuji dengan larutan garam sulfat :
• Jika dipakai Natrium-Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10% • Jika dipakai Magnesium-Sulfat, bagian yang hancur maksimum 15 % f. Sebelum pasir dapat digunakan untuk campuran semen dan air, maka
dilakukan beberapa tahap pengujian :
• Pengujian kadar lumpur (pencucian pasir lewat ayakan no.200) • Pengujian kandungan organik (colorimetric test)
• Pengujian kadar liat (clay lump)
• Pengujian berat isi pasir
II.3.3 Air
Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat lalu memberikan kemudahan dalam pengerjaan beton. Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air yang mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula, atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan (Tri Mulyono, MT, 2003 : 51).
Karena pasta semen merupakan hasil reaksi kimia antara semen dengan air, maka bukan perbandingan jumlah air terhadap berat total campuran yang penting, tetapi justru perbandingan air dengan semen atau yang biasa disebut sebagai faktor air semen (water cement ratio). Air yang berlebihan akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan proses hidrasi tidak tercapai seluruhnya, sehingga akan mempengaruhi kekuatan beton.
II.3.4 Admixture
Admixture adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung untuk memberikan efek tertentu yang tidak muncul pada pencampuran beton biasa, seperti pelaksanaan (worability), titik beku (freezing point), kekuatan (strenght), dan perawatan (curing). Jenis-jenis bahan tambahan (admixture) antara lain :
b. Type B, Retarder Admixture untuk memperlambat setting time pada beton c. Type C, accelerator admixture yang digunakan untuk mempercepat setting
time pada beton dan meningkatkan kekuatan awal
d. Type D, water reducer dan retarding admixture yang digunakan untuk mengurangi jumlah penggunaan air yang diperlukan dengan nilai slump yang ditentukan dan memperlambat setting time pada beton
e. Type E, water reducing dan accelerating admixture yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk
menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu dan mempercepat pengikatan awal
f. Type F, High Range Water Reducer Admixture yang digunakan untuk mengurangi kuantitas dari mencampur air yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan nilai slump 12 % atau lebih besar g. Type G, High Range Water Reducer dan Retarder Admixtureyang
digunakan untuk mengurangi kuantitas campuran air yang dipakai untuk menghasilkan beton dengan nilai slump diatas 12 % dan memperlambat reaksi hidrasi pada beton
Pada eksperimen kali ini, bahan tambah (admixture) yang digunakan adalah Type C, yaitu accelerator admixture dengan merk dagang “Sikaset Accelerator
Admixture”.
a. Sikaset Accelerator
accelerator adalah dengan mencampurkannya pada campuran mortar fresh. Setting time atau waktu ikat semen yang terjadi akibat penambahan sikaset accelerator sangatlah bergantung pada produk semen yang digunakan dan tergantung pelaksanaannya juga.
b. Foaming Agent
Foaming agent adalah suatu larutan pekat dari bahan surfaktan, dimana apabila hendak digunakan harus dilarutkan dengan air. Salah satu bahan yang mengandung surfaktan adalah Detergent (CH3(CH2)15OSO3-Na+).
Foaming Agent saat dicampurkan dengan kalsium hidroksida yang terdapat pada pasir dan air akan bereaksi sehingga membentuk hidrogen. Gas hidrogen ini membentuk gelembung-gelembung udara di dalam campuran beton tadi. Gelembung-gelembung udara ini menjadikan volumenya menjadi dua kali lebih besar dari volume semula. Di akhir proses pembusaan, hidrogen akan
terlepas ke atmosfir dan langsung digantikan oleh udara. Rongga-rongga tersebutlah yang membuat bata beton menjadi ringan. Menurut ASTM C 796 – 87a,Table 1, Foaming Agents for Usse in Producing Cellular Concrete Using Preformed Foam , banyaknya foaming agent yang digunakan dalam suatu percobaan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
• Wuf adalah massa jenis foaming agent (kg/ m3). Wuf biasanya berkisar antara 32 sampai 64 kg/m3.
II.4 Jenis - jenis Beton Ringan
Untuk memperoleh beton ringan, itu bergantung pada adanya rongga udara dalam agregat, pembuat rongga udara dalam beton. Adapun cara pembuatannya dengan beberapa cara antara lain :
1.
2.
3.
4.
Beton ringan menggunakan agregat ringan buatan berongga yang berfungsi sebagai agregat kasar (All Light - Weight Concrete).
Beton ini menggunakan agegat ringan yang berat jenisnya berkisar antara 1400-2000 kg/m3. Agregat yang dipakai berasal dari alam, proses
pembakaran, hasil produksi industri serta bahan-bahan organik. Beton Ringan Tanpa Pasir (No Fines Concrete)
Beton ini tidak menggunakan agregat halus (pasir) pada pencampuran pastanya sehingga mempunyai sebagian besar pori-pori. Berat jenis berkisar antara 880-1200 kg/m3. Kekuatan beton ini berkisar antara 7-14 Mpa. Beton ringan yang diperoleh dengan memasukkan udara dalam adukan beton atau mortar (beton aerasi). Beton ini memiliki berat jenis berkisar antara 200-1440 kg/m3 dan biasanya digunakan untuk keperluan insulasi serta beton tahan api.
Beton ringan dengan “Clinker” dan “Breeze”
Dalam pengaplikasiannya, pembuatan bata beton ringan dilakukan dengan cara no. 3 yaitu beton ringan yang diperoleh dengan memasukkan udara ke dalam adukan mortar melalui proses kimia yang terjadi pada foaming agent dengan kalsium hidroksida yang terdapat pada pasir yang menghasilkan gas hidrogen.
II.5 Proses Pembuatan Kubus Beton ringan
Adapun tahapan pembuatan kubus beton ringan adalah sebagai berikut : 1. Campurlah semen portland dengan pasir sesuai dengan yang telah
direncanakan terlebih dahulu
2. Tuanglah air sesuai dengan perencanaan ke dalam campuran semen dan pasir tersebut
3. Aduk campuran mortar tersebut hingga campuran homogen
4. Selagi mengaduk mortar, aduk foaming agent hingga mengembang kaku dan air yang dicampur dengan foaming agent tersebut habis
5. Masukkan foaming agent yang telah mengembang ke dalam campuran mortar. Aduklah dengan mixer hingga campuran homogen dan tidak ada foaming agent yang tersisa.
II.6 Proses Pembuatan Bata Beton Ringan
Adapun tahapan pembuatan bata beton ringan adalah sebagai berikut : 1. Campurlah semen portland dengan pasir sesuai dengan komposisi beton
ringan yang menghasilkan kuat tekan terbaik
2. Tuanglah air sesuai dengan perencanaan ke dalam campuran semen dan pasir tersebut
Jenis
Ukuran Tebal dinding sekatan lobang, minimum
Panjang Lebar Tebal Luar Dalam 4. Pada saat yang bersamaan aduklah foaming agent hingga mengembang 5. Masukkan foaming agent yang telah mengembang ke dalam campuran
mortar. Aduk dengan mixer hingga merata dan tidak ada foaming agent yang tersisa.
6. Tuanglah adonan tersebut ke dalam cetakan bata beton ringan.
II.7 Kualitas Bata Beton
II.7.1 Syarat Mutu menurut SNI 03-0349-1989
a. Sifat tampak
• Bidang permukaan bata beton harus tidak cacat
• Rusuk - rusuknya siku satu terhadap yang lain, dan sudut rusuknya tidak mudah dirapihkan dengan kekuatan jari tangan
b. Ukuran dan toleransi
Ukuran bata beton dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2.4 Ukuran Bata Beton (SNI 03-0349-1989)
Syarat fisis satuan
Tingkat mutu bata beton pejal
Tingkat mutu bata beton berlobang I II III IV I II III IV 1. Kuat tekan
bruto*rata-rata min.
2
Kg/cm 100 70 40 25 70 50 35 20
2. Kuat tekan bruto masing-masing benda uji min.
2
Kg/cm 90 65 35 21 65 45 30 17
3. Penyerapan air
rata - rata % 25 35 _ _ 25 35 _
_ c. Syarat Fisis
Bata beton harus memiliki syarat - syarat fisis sesuai dengan tabel berikut : Tabel 2.5 Syarat - syarat Fisis Bata Beton (SNI 03-0349-1989)
• Kuat tekan bruto adalah beban tekan keseluruhan pada waktu benda coba pecah, dibagi dengan luas ukuran nyata dari bata termasuk luas lubang serta cekungan tepi
• Gambar benda uji kubus, ukuran (15x15x15) cm
15 cm
15 cm
15 cm
• Gambar bata beton ringan, ukuran (35x20x10) cm
35 cm
20 cm
10 cm
