BAB II
2.7. Material Penyusun dan Mix Design Porous Concrete
Material yang dibutuhkan untuk membuat porous concrete sama dengan membuat beton conventional. Perbedaannya adalah porous concrete tidak membutuhkan fine aggregate (jika dipakai dalam jumlah
yang sangat sedikit), dan distribusi ukuran (gradasi) coarse aggregate dibuat rapat dengan mempertimbangkan butiran-butiran agregat yang dipakai relatif kecil. Jenis perkerasan ini memang memberi manfaat, tetapi juga mengakibatkan suatu campuran yang memerlukan pertimbangan berbeda di dalam mix, placing, compaction, dan curing..
ACI 211.3 memberikan Proporsi material untuk porous concrete (ditunjukan dalam tabel 2.3).
Tabel 2.3.Typical Ranges of Materials Proportions in Porous Concrete
Sumber: Portland Cement Association (Desember 2004, p. 3)
a. Nilai perbandingan ini diberikan hanya sebagai informasi.
Keberhasilan mixdesign akan tergantung pada material yang digunakan dimana harus di tes dalam beberapa percobaan untuk menentukan proporsi yang tepat dan dapat menentukan mutu porous concrete yang diharapkan.
b. Admixtures dapat digunakan dalam porous concrete seperti fly ash dan slag.
Proportions, Proportions lb/yd³ kg/m³
Cementitious materials 450-700 270– 415
Aggregate 2000-2500 1190– 1480
Water : cement ratio (by mass) (0.27-0.34) : 1 --- Aggregate : cement ratio (by mass) (4 - 4,5) : 1 --- Fine aggregate : coarse aggregate ratio (by
mass) 0 : 1 ---
c. Ratio yang tinggi dapat digunakan untuk air dan agregat, tetapi dapat mengurangi strength dan durability dari porous concrete yang dihasilkan secara signifikan.
d. Penambahan fine aggregate akan menurunkan kandungan rongga dan meningkatkan kekuatan dari porous concrete
2.7.1. Material Semen
Semen yang digunakan untuk porous concrete sama dengan semen yang digunakan dalam traditional concreting yaitu portland cement (ASTM C 150, C 1157) dan semen campuran (ASTM C 595, C 1157).
Semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan menggiling terak semen Portland dengan yang terutama terdiri dari kalsium silikat hidrat yang bersifat hidrolis dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan satu atau lebih bentuk Kristal senyawa kalsium sulfat.
Presentasi dari oksida-oksida yang terkandung di dalam semen Portland adalah sebagai berikut :
Kapur (CaO) :60-66%
Alumina (Al2O3) : 3-8 % Silica (SiO2) :16-25%
Besi : 1-5 %
Kekuatan semen ditentukan oleh komponen-komponen C3S dan C2S. Kedua bahan ini merupakan 70% dari seluruh bahan semen (Husin, 2007)
2.7.2. Agregat
Fine aggregate dibatasi penggunaannya (sangat sedikit) dan coarse aggregate digunakan dalam ukuran yang relatif kecil sehingga dapat menjaga kerapatan gradasi karena merupakan karakteristik penting untuk porous concrete. Berdasarkan New Jersey Stormwater Best Management Practices Manual spesifikasi agregat yang digunakan dapat dilihat didalam tabel di bawah ini.
Tabel 2.4. Spesifikasi Agregat yang Digunakan
Sumber : New Jersey Stormwater Best Management Practices Manual (2004)
Single-sized aggregate 1 inchi (25 mm) juga dapat digunakan.
Tetapi, semakin besar ukuran agregat maka permukaan porous concrete semakin kasar. Di Florida, agregat kasar dengan ukuran 9.5 mm (top size) telah digunakan digunakan secara ekstensif untuk arena parkir dan aplikasi pejalan kaki atau trotoar.
2.7.3. Air
Perbandingan antara air dan semen yang digunakan adalah antara 0.27-0.30 (jika menggunakan admixtures perbandingan air dengan semen
U.S. Standard Sieve Size Percent Passing
1/2 inch 100 %
3/8 inch 95 %
# 4 35%
# 8 15 %
# 16 10%
0.34-0.40) telah berhasil dilakukan dalam percobaan. Hubungan antara kekuatan dan perbandingan water-semen tidak dapat diprediksi untuk porous concrete, sebab tidak sama dengan beton konvensional, dimana kandungan pasta kurang dari kandungan voids diantara agregat. Oleh karena itu, membuat pasta yang lebih kuat tidak harus selalu bertujuan untuk meningkatkan kekuatan keseluruhan. Kandungan air harus dikontrol dengan ketat.
2.7.4. Silica Fume
Menurut standar “ Specification for Silica Fume faur Use in Hydraylic Cement Concrete and Mortal “ ( ASTM.C.1240,1995:637-642) Silica Fume adalah material pozzolan yang halus, dimana komposisi silika lebih banyak dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silicon atau alloy besi silicon.
Dalam teknologi beton Silica Fume (SF) digunakan sebagai pengganti sebagian dari semen atau bahan tambahan pada saat sifat-sifat khusus beton dibutuhkan, seperti penempatan mudah,kekuatan tinggi, permeabilitas rendah, durabilitas tinggi, dan lain sebagainya.
Silica Fume telah digunakan di seluruh dunia maupun di daerah selama bertahun-tahun di mana kekuatan beton menjadi tinggi dan tahan lama. Silica Fume meningkatkan karakteristik beton, baik beton segar maupun beton keras.
Manfaat Menggunakan Silica Fume dalam Beton.
a. Mengurangi Permeabilitas Beton.
Penyediaan beton tahan terhadap lingkungan yang paling agresif, properti yang paling penting adalah permeabilitas. Mengurangi masuknya air atau bahan kimia ; menurunkan reaksi deterious seperti serangan sulfat, penguatan korosi. Reaksi antara Silica Fume dan kalsium hidroksida, dirilis sebagai hydrates semen, menjadikan struktur yang kedap/padat dan tidak berpori. Meskipun total porositas dari beton Silica Fume serupa dengan beton OPC, namun rata-rata ukuran pori-porinya jauh lebih baik, sehingga dapat mengurangi permeabilitas.
b. Peningkatan Performances mekanis beton.
Silica Fume yang bereaksi dengan pasta semen untuk membentuk kuat tambahan Kalsium Silikat Minum (CSH) memberikan kekuatan yang lebih tinggi. Silica Fume dapat meningkatkan ikatan pasta semen dengan agregat. Berkat pozzolanic efek (reaksi dengan Ca (OH) 2), dapat meningkatkan kekuatan beton, Silica Fume dapat digunakan untuk mengurangi jumlah semen pada campuran.Selain itu dapat menghemat biaya, manfaat lain adalah mengurangi total panas hidrasi dan dapat meningkatkan kinerja yang nyata dalam hal perlawanan terhadap serangan kimia.
c. Peningkatan resistensi Sulfate Beton.
Penggunaan beton di lingkungan yang mengandung sulfat, diperlukan bahan tambahan cementitious dapat meningkatkan ketahanan terhadap sulfat.Utilitas dari Silica Fume untuk meningkatkan ketahanan beton terhadap serangan sulfat telah banyak dipelajari. Semen tahan sulfat (tipe V) memiliki konten C3A rendah untuk memperkecil risiko dari serangan sulfat. Namun, hal ini tidak selalu memberikan kekebalan:-ada jenis sulfat tertentu yang bereaksi dengan kapur terhidrasi dengan kalsium silikat hidrat, sulfat semen sendiri kurang memberikan perlindungan dari yang diharapkan. - Apabila C3A rendah, semen lebih rentan terhadap serangan korosi. Bentuk dasar serangan sulfat adalah sebagai berikut: Aluminates reaktif dalam semen akan bereaksi dengan gypsum selama proses hidrasi.
Proses ini tidak berbahaya karena tidak menghasilkan ettringite terhadap kekuatan dan stabil dalam larutan sulfat.
Jika jumlah aluminates reaktif dalam semen terlalu tinggi, maka bentuk hidrat yang tersedia akan bereaksi dengan sulfat setelah semen mengeras. Ini akan menghasilkan ettringite dan cracking dari beton.
Aluminate Minum + Kalsium Hidroksida + sulfat + air => Ettringite.
Prinsip kedua adalah serangan menyebabkan interaksi asam sulfat dan kalsium ion hidroksida, menyebabkan pembentukan gypsum. Kalsium hidroksida + sulfat + air => Gypsum. Telah terbukti bahwa kation (kalsium, magnesium, aluminium, amonium) dari garam sulfat mempengaruhi jenis dan keparahan serangan.
d. Peningkatan Perlindungan Korosi Tulangan.
Struktur beton yang digunakan di dalam air laut, bentuk perlawanan sulfat harus dipertimbangkan untuk desain beton tetapi perlawanan terhadap difusi klorida melalui beton umumnya merupakan perhatian utama juga.
Beberapa studi yang dilakukan di beberapa negara membuktikan bahwa semen tipe 1 (dengan konten C3A tinggi) dicampur dengan Silica Fume yang digunakan dalam kombinasi dengan rentang yang tinggi memberikan performa tahan lama, tinggi terhadap penguatan karena dipicu klorida korosi dan tahan terhadap serangan sulfat.
Alasan utama dari hasil ini dapat dirangkum sebagai berikut:
1. Silica Fume mengurangi permeabilitas beton. Mengurangi masuknya air dan bahan kimia.
2. Kemampuan semen C3A tinggi untuk hasil yang kompleks dengan klorida dalam pembentukan senyawa yg tidak larut,
3. dapat mengurangi mobilitas ion klorida bebas untuk penguatan- permukaan beton.
2.7.5. Superplasticizer Tipe D (Plastiment vz)
Superplasticizer atau High Range Water Reducer (HRWR) adalah bahan tambah yang mengurangi faktor air semen untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu. Superplasticizer dapat digunakan untuk menghasilkan beton dengan faktor air semen yang rendah tetapi dengan nilai slump yang tinggi. Rendahnya nilai faktor air semen secara tidak
langsung akan meningkatkan kuat tekan beton, sedangkan tingginya nilai slump yang didapatkan akan memudahkan dalam pengadukan dan pengerjaan beton (Mulyono, 2005).
Plastiment VZ adalah bahan plasticizer dan bahan pengurangan air dalam jumlah besar sesuai dengan ASTM dengan efek mempercepat pengerasan. Sesuai dengan ASTM C 494-92 Tipe D.
Plastiment-VZ adalah bahan tambah kimia (chemical admixture) yang membungkus butir semen dengan OH, sehingga memperlambat reaksi awal dari hidrasinya, juga sebagai agen permukaan aktif dan aksinya adalah melalui absorbsi pada permukaan butiran semen yang bergumpal, umumnya terjadi bila bertemu dengan air.
Plastiment-vz mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1. Bahan kimia dasar : Polyhydroxy carbon salts 2. Bentuk : Cairan
3. Warna : kuning transparan 4. Berat jenis : 1,17-1,19