Beton adalah campuran pasir, kerikil atau batu pecah, semen, dan air. Ada beberapa bahan lain atau admixtures yang dapat ditambahkan pada campuran beton untuk meningkatkan workability, durability dan waktu pengerasan. Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dan kekuatan tarik yang rendah. Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan temperatur. Kombinasi dari beton dan baja, dimana baja tulangan memberikan keuatan tarik yang tidak dimiliki beton, dinamakan beton bertulang.
Apa saja yang meliputi workability dan durability?
Workability meliputi :
1. Jumlah air yang digunakan
2. Jumlah semen yang digunakan
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil
4. Pemakaiaan butiran bulat
5. Pemakaiaan butiran maksimum
6. Cara pemadatan
7. Kadar udara
Dilakukan slump test untuk menguji workability
Durability meliputi :
1. Kekuatan (dari w/c ratio, atau water/cement ratio)
2. Susut (shrinkage)
3. Rangkak (creep)
Apa saja keuntungan dan kerugian penggunaan beton bertulang untuk material struktur?
+ Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi
+ Tahan terhadap api dan air
+ Sangat kaku
+ Pemeliharaan mudah
+ Umur yang relatif panjang
+ Mudah diproduksi
+ Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur
+ Ekonomis
+ Tidak perlu tenaga kerja khusus
- Kekuatan tarik yang rendah (berkisar antara 9-15% kuat tekannya)
- Perlu cetakan/bekisting serta formwork, biaya cukup tinggi
- Struktur umunya berat
- Dimensi yang cukup besar
- Properti dan karakteristik beton yang bervariasi
- Adanya susut dan rangkak
Apa saja kriteria-kriteria agar beton yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik?
Ketika beton masih segar
- Konsistensi campuran
- Adukan cukup kohesif untuk ditempatkan agar tidak terjadi segregasi (pemishan kerikil)
Ketika sudah mengeras
- Kekuatan tekan beton
- Durabilitas beton
Apa saja sifat mekanik beton dan penjelasan dari masing-masing sifat tersebut?
Kekuatan Tekan (fc')
Kuat tekan beton hampir selalu menjadi acuan dalam perencanaan suatu campuran beton. Kekuatan beton bisa memberi gambaran keseluruhan kualitas beton tersebut, karena kekuatan terkait langsung dengan struktur hidrasi dari pasta semennya. Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton (ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari. Secara umum digunakan sebagai parameter kontrol yang menjadi ukuran bagi kualitas beton.
Dipengaruhi oleh :
- Perbandingan air/semen
- Tipe semen
- Admixtures
- Agregat
- Kelembaban selama curing/perawatan
- Temperatur
- Umur beton
- Kecepatan pembebanan
Tipikal kurva tegangan-regangan beton
Dua faktor utama yang menentukan kekuatan beton adalah :
- Perbandingan air semen (w/c ratio)
- Tingkat kepadatan/kekompakan beton
Hubungan antara kuat tekan beton dengan perbandingan air semen
Hubungan antara kuat tekan beton dengan perbandingan air semen
Perbandingan air semen mempengaruhi struktur pori beton. Beton dengan w/c ratio yang rendah mempunyai pori-pori yang lebih kecil. Pori-pori yang tinggi/besar akan mengurangi kekuatan tekan beton.
Hubungan antara kuat tekan beton dengan perbandingan air semen
Beberapa jenis semen :
- Tipe I : semen biasa/normal
- Tipe II : semen panas sedang, digunakan pada lingkungan yang terekspos sulfat
- Tipe III : semen cepat mengeras, saat suatu struktur membutuhkan kekuatan awal yang tinggi
- Tipe IV : semen panas rendah, digunakan untuk struktur yang memerlukan panas hidrasi rendah
- Tipe V : semen tahan sulfat, digunakan untuk lingkungan yang memiliki kadar sulfat yang tinggi
Hubungan antara kuat tekan beton dengan jenis semen
Hubungan antara kuat tekan beton dengan umur beton
Kuat tekan beton akan meningkat dengan bertambahnya waktu. Yang digunakan sebagai ukuran kuat tekan beton adalah kekuatannya pada umur 28 hari.
Hubungan antara kuat tekan beton dengan temperatur curing
Selain itu, ada faktor-faktor lain yang menentukan kekuatan beton, yaitu :
- Perbandingan semen terhadap agregat
- Gradasi, tekstur, permukaan, bentuk, kekuatan dan kekakuan agregat kasar
- Ukuran maksimum agregat kasar
Menurut penelitian Walker dan Bloem, kekuatan beton merupakan hasil dari :
- Kekuatan mortar semen
- Lekatan antara mortar semen dengan agregat kasar
- Kekuatan agregat kasar
Modulus Elastitisitas
Konstanta elastis dari material beton yang besarnya dapat ditentukan dari kurva hubungan tegangan-regangan yang merupakan kemiringan atau tangen dari kurva tersebut.
Ada beberapa definisi :
- Modulus awal : slope atau kemiringan kurva tegangan regangan di titik awal kurva
- Modulus tangen : slope atau kemiringan di suatu titik pada kurva tegangan regangan
- Modulus secan : garis yang menghubungkan titik awal kurva dengan titik lain pada kurva
Modulus elastisitas yang tinggi berarti kekuatan beton tersebut tinggi. Modulus elastisitas beton bervariasi antara 20000 sampai 30000 MPa. Modulus elastisitas juga dipengaruhi oleh karakteristik bahan penyusunnya terutama modulus elastitistas dari agregat kasarnya
Susut (shrinkage)
Perubahan (penurunan) volume yang tidak berhubungan dengan beban. Tingkat susut pada beton berbanding lurus dengan faktor air semennya dan berbanding terbalik dengan ukuran agregat kasarnya. Susut diakibatkan oleh air yang menguap saat adukan beton mengeras. Ini mengakibatkan pengurangan kekuatan elemen struktur. Waktunya lama, dan semakin luas permukaan beton yang terbuka maka semakin tinggi tingkat susut yang terjadi. Besarnya susut tergantung dari komposisi beton, yaitu kandungan air, volume dan jenis agregat kasar serta jenis semen
Untuk mengurangi susut :
- Gunakan air secukupnya
- Permukaan beton harus terus dibasahi selama pengeringan berlangsung (curing)
- Pengecoran elemn besar dilangsungkan secara bertahap
- Gunakan sambungan struktur
- Gunakan tulangan susut
- Gunakan agregat yang padat dan tidak berongga
Rangkak (creep)
Peningkatan regangan dengan bertambahnya waktu pada kondisi tegangan yang konstan. Pada beton bertulang akan menimbulkan deformasi yang permanen
Kekuatan Tarik
Hanya berikisar antara 9-15% dari kuat tekannya, tergantung dari jenis test yang digunakan ketika pengujian
Apa itu semen portland?
Salah satu jenis semen hidrolik yang paling banyak digunakan untuk pekerjaan konstruksi beton, sedang yang dimaksud dengan semen hidrolik adalah semen yang akan mengeras jika berekasi dengan air dan mempunyai kemampuan mengikat. Bahan utama penyusun semen portland adalah kapur, siliki serta oksida besi dan aluminium
Bagaiman proses pembuatan semen?
Proses penyiapan bahan baku - proses pengolahan bahan - proses pembakaran dan pendinginan - proses penggilingan akhir - proses pengemasan
Apa saja bahan baku pembuatan semen?
1. Batu kapur (50%)
2. Tanah liat
3. Bahan tambahan, berupa : Pasir besi / copper slag, pasir silika dan limestone high grade
Apa saja senyawa utama dari semen portland?
1. Tricalcium silicate (C3S)
2. Dicalcium silicate (C2S)
3. Tricalcium aluminate (C3A)
4. Tetracalcium aluminoferrite (C4AF)
Selain 4 senyawa utama diatas, semen portland juga mengandung senyawa-senyawa lain dalam jumlah kecil, seperti : MgO, TiO2, Mn2O3, K2O, Na2O. Namun yang harus menadi pehatian adalah K2O (0.5-1.2%) dan Na2O (0.2-0.4%), senyawa ini disebut alkalis, bisa merusak bila melebihi kadarnya
Limit umum komposisi oksida dari semen portland?
CaO (60-67%)
SiO2 (17-25%)
Al2O3 (3-8%)
Fe2O3 (0.5-0.6%)
MgO (0.5-4.0%)
K2O dan Na2O (0.3-1.2%)
SO3 (2.0-3.5%)
Hidrasi semen portland?
Reaksi yang terjadi saat semen dicampur dengan air. Pada proses hidrasi terjadi reaksi kimia antara mineral semen dengan air, membentuk produk hidrasi yang membuat semen memiliki kemampuan mengikat. Proses hidrasi terjadi secara simultan antara komponen-komponen mineral yang terkandung dalam semen tapi dengan laju yang berbeda-beda. Komposisi C3S dan C2S jumlahnya antara 70%-80% dari berat semen dan merupakan komponen utama dalam semen, kedua senyawa iniliah yang menentukan sifat fisika dari semen dalam proses hidrasi. Senyawa C3S jika terkena air akan cepat bereaksi dang menghasilkan panas. Senyawa C2S lebih lambat bereaksi dengan air dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. C2S memberikan ketahan terhadap serangan kimia dan pengaruh susut terhadap pengaruh panas akibat lingkungan.
Reaksi hidrasi :
2 C3S + 6H -> C3S2H3 + 3 Ca(OH)2
100 + 24 -> 75 + 49
2 C2S + 4H -> C3S2H3 + Ca(OH)2
100 + 21 -> 99 + 22
Didapat jika kandungan C2S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan awal yang rendah tapi memiliki ketahanan yang tinggi terhadap serangan kimia.
Selain itu ada C3A yang bereaksi amat cepat dengan air dan menyebabkan pasta semen mengeras dengan cepat, fenomena ini sering disebut dengan flash set. Bahayanya semen bisa pecah kalau diserang garam sulfat dari laut. Maka, ditambahkan gypsum pada saat proses pembuatan semen. Gypsum harus sedemikian rupa jumlahnya sehingga hanya tersisa sedikit C3A, kelebihan gypsum akan menyebabkan ekspansi yang mengakibatkan gangguan pada pasta semen
Panas hidrasi?
Panas yang timbul pada saat proses hidrasi. Terlalu tinggi dapat menyebabkan keretakan thermal, merupakan masalah bagi struktur beton berukuran besar atau yang memiliki kandungan semen yang tinggi
Panas hidrasai yang dihasilkan dari senyawa utama semen :
C3S - 120 kal/g
C2S - 62 kal/g
C3A - 207 kal/g
C4AF - 100 kal/g
Ini bergantung pada komposisi semen. Untuk memperoleh jenis semen yang sesuai untuk pekerjaan tertentu, perlu diketahui karakteristik panas hidrasi yang akan dihasilkan. Dapat dikurangi dengan membatasi kandungan semen serta kontrol komposisi semen serta kontrol kehalusan semen
Kehalusan semen?
Laju hidrasi bergantung pada kehalusan semen, makin tinggi kehalusan semen, makin cepat laju hidrasinya dan makin cepat pengembangan kekuatan awal beton. Kehalusan semen yang tinggi akan mengurangi bleeding (naiknya air campuran ke permukaan) namun kehalusan semen yang tinggi juga akan menyebabkan pasta semen mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk mengalami susut dan retak-retak.
Jenis semen portland?
Tipe I :
C3S 45-55%
C3A 8-12%
Kehalusan : 350 - 400 m2 / kg
Tipe II :
C3S 45-55%
C3A 5-7%
Kehalusan : 300 m2 / kg
Mampu tahan terhadap sulfat dan panas hidrasi tidak tinggi
Tipe III :
C3S >55%
C3A >12%
Kehalusan : 500 m2/kg
Laju pengerasan awal tinggi, tidak baik untuk beton mutu tinggi
Tipe IV :
C3S maksimal 35%
C3A maksimal 7%
C2S 40-50%
Kehalusan lebih kasar dari tipe I, panas hidrasi rendah
Tipe V :
C3S 45-55%
C3A <5%
Kehalusan 300 m2 / kg
Panas hidrasi rendah, tahan terhadap sulfat (tinggi), laju pengerasan rendah
Apa saja istilah fisik dalam proses hidrasi?
Waktu Ikat
Waktu yang diperlukan oleh semen untuk mengeras dari saat bereaksi dengan air sampai menjadi pasta semen hingga cukup kaku menahan tekanan. Terdapat 2 tahap :
- Waktu ikat awal, dimulai pada saat pasta semen kehilangan workabilitasnya tapi belum benar-benar mengeras
- Waktu ikat akhir, menandakan saat ketika pasta semen baru saja mengeras seluruhnya. Saat ini juga merupakan awal dari proses pengembangan kekuatan beton
Waktu ikat awal yang panjang dibutuhkan bila pelaksanaan pekerjaan beton membtuhkan waktu cukup lama sebelum bisa ditempatkan pada cetakannya, selama itu campuran beton dijaga untuk tidak kehilangan workabilitasnya. 2 senyawa semen yang paling cepat bereaksi dengan air adalah C3A dan C3S, reaksinya akan menentukan waktu ikat awal
Jenis semen lainnya?
Water Proofed Cement
Campuran yang homogen antara semen portland dengan "water proofing agent" dalam jumlah kecil seperti L calcium, aluminium, atau logam stearat lainnya
White Cement
Tujuannya dekoratif, bukan untuk konstruktif, Membutuhkan persyaratan bahan baku dan proses pembuatan yang khusus, bahan mentah mengandung oksida besi dan oksida manganese yang sangat rendah
High Alumina Cement
Dapat menghasilkan beton dengan kecepatan pengerasan yang cepat dan tahan terhadap serangan sulfat, asam akan tetapi tidak tahan terhadap serangan alkali. Bahan bakunya batu kapur dan bauxite
Semen Anti Bakteri
Campuran yang homogen antara semen portland dengan "anti bacterial agent" seperti germicide. Biasanya digunakan pada kamar mandi, kolam-kolam, lantai industri makanan, keramik, dan lain-lain.
Oil Well Cement
Semen portland yang dicampur dengan bahan retarder khusus seperti asam borat, casein, lignin, gula atau organic hidroxid acid. Fungsinya untuk mengurangi kecepatan pengerasan semen, sehingga adukan dapat dipompakan kedalam sumur minyak atau gas. Terdapat kelas A-G.
Blended Cement
Dibuat karena dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak dimiliki oleh semen protland. Contohnya ada Semen Portland Pozzolan, Portland Blast Funace Slag Cement, Semen Mosonry dan Semen Portland Campur
Tidak ada komentar:
Posting Komentar