MODUL PERTEMUAN KE - 8
TEKNOLOGI AHAN & KONSTRUKSI (4 sks)
MATERI KULIAH:
Sumber - sumber air, Syarat umum air, Pemilihan pemakaian air, Syarat mutu air menurut British Standard (BS.3148-80)
POKOK BAHASAN: AIR
1-1 SUMBER - SUMBER AIR
Air yang digunakan dapat berupa air tawar (dari sungai, danau, telaga, kolam, situ, dan lainnya), air laut maupun air imbah, asalkan memenuhi syarat mutu yang telah ditetapkan. Air tawar yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air laut umumnya mengandung 3,5 % larutan garam (sekitar 78 % adalah sodium klorida dan 15 % adalah magnesium klorida). Garam - garaman dalam air laut ini akan mengurangi kualitas beton hingga 20 %. Air laut tidak boleh digunakan sebagai bahan campuran beton pra tegang ataupun beton bertuang karena resiko terhadap karat lebih besar. Air buangan industri yang mengandung asam alkali juga tidak boleh digunakan. Sumber - sumber air yang ada adalah sebagai berikut.
a) Air Yang Terdapat Di Udara
Air yang terdapat di udara atau atmosfir adalah air yang terdapat di awan. Kemurnian air ini sangat tinggi. Sayangnya, hingga sekarang belum ada teknologi untuk mendapatkan air atmosfir ini secara mudah. Air yang terdapat dalam atmosfir ini kondisinya sama dengan air suling, sehingga sangat mungkin untuk mendapatkan beton yang baik dengan air ini.
b) Air Hujan
Air hujan menyerap gas - gas serta uap dari udara ke bumi. Udara terdiri dari komponen - komponen utama yaitu zat asam atau oksigen, nitrogen dan karbon dioksida. Bahan- bahan padat serta garam yang larut dalam air hujan terbentuk akibat peristiwa kondensasi.
c) Air Tanah
Air tanah terutama terdiri dari unsur kation (seperti Ca++, Mg++, Na+, dan K+) dan unsur anion (seperti CO3-, HCO3-, SO4-, Cl-, NO3-). Pada kadar yang lebih rendah, terdapat juga unsur Fe, Mn, Al, B, F dan Se. Disamping itu air tanah juga menyerap gas - gas serta bahan - bahan organik seperti CO2, H2S, dan NH3.
d) Air Permukaan
Air permukaan terbagi menjadi air sungai, air danau dan situ, air genangan dan air reservoir. Erosi yang disebabkan oleh aliran air permukaan, membawa serta bahan - bahan organic dan mineral - mineral. Air sungai atau air danau dapat digunakan sebagai bahan campuran beton, asal tidak tercemar oleh air buangan industri. Air rawa - rawa atau air genangan tidak dapat digunakan sebagai bahan campuran beton, kecuali setelah melalui pengujian kualitas air.
e) Air Laut
Air laut mengandung 30.000 - 36.000 mg garam per liter (3 % - 3,6 %) pada umumnya dapat digunakan sebagai campuran untuk beton tidak bertulang, beton prategang dan pratekan atau dengan kata lain ntuk beton - beton mutu tinggi. Unsur - unsur yang terdapat dalam air laut dapat dilihat di Tabel 3.1.
Air asin yang terdapat di pedalaman mengandung 1000 - 5000 mg garam perliter. Air denga akadar garam sedang, megadung 2000 - 10000 mg garam perliter. Air didaerah pantai, memiliki kadar garam sekitar 20000 - 30000 mg perliter.
Air laut tidak boleh digunkan untuk pembuatan beton pra tegang, atau pra tekan, kaerana batang - batang baja pra tekan langsung berhubungan dengan betonnya. Air laut sebaiknya tidak digunakan untuk beton yang ditanami alumunium didalamnya, beton yang memakai tulangan atau yang mudah mengalami korosi pada tulangannya akibat perubahan panas (temperatur) dan lingkungan yang lembab (ACI 318-89 :2-2)
Tabel 3.1 Unsur - unsur dalam Air Laut | |
Unsur Kimia | Kandungan (ppm) |
Clorida (Cl) | 19000 |
Natrium (Na) | 10600 |
Magnesium (Mg) | 1270 |
Sulfur (S) | 880 |
Calium (Ca) | 400 |
Kalsium (K) | 380 |
Brom (Br) | 65 |
Carbon (C) | 28 |
Cr | 13 |
4,6 | |
Sumber : Concrete Technology and Practice | |
1-2 SYARAT UMUM AIR
Air yang digunkan untuk campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan. Sebaiknya dipakai air tawar yang dapat diminum. Air yang digunakan dalam pembuatanbeton pra tekan dan beton yang akan ditanami logam alumunium (termasuk air bebas yang terkandung dalam agregat) tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan (ACI 318- 89:2-2). Untuk perlindunganterhadap korosi, konsentrasi ion klorida maksimum yang terdapat dalam beton yang telah mengeras pada umur 28 hari yang bdihasilkan dari bahan campuran termasuk air, agreagat, bahan bersemen, dan bahan campurantambahan tidak boleh melampaui nilai batas diberikan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Batas Maksimum Ion Klorida | |
Jenis Beton | Batas (%) |
Beton Pra-tekan | 0,06 |
Beton bertulang yang selamanya berhubungan dengan klorida | 0,15 |
Beton bertulang yang selamanya kering atau terlindung dari basah | 1,00 |
Konstruksi beton bertulang lainnya | 0,30 |
Sumber : PB 1989:23 | |
Tabel 3.3 Ketentuan Minimum Untuk Beton Kedap Air | ||||
Jenis | Kondisi Lingkungan | Faktor Air Semen | Kadar Semen Minimum, kg/m3 | |
Beton | Berhubungan Dengan | Maksimum | 40 mm* | 20 mm |
Beton | Air Tawar | 0,50 | 260 | 290 |
Bertulang | Air Payau/Air Laut | 0,45 | 320 | 360 |
Beton | Air Tawar | 0,50 | 300 | 300 |
Pratekan | Air Payau/Air Laut | 0,45 | 320 | 360 |
Sumber : Tabel 4.5.1 (a) PB (draft) 1989:21, *) Ukuran Maksimum Agregat | ||||
Bila beton akan berhubungan dengan air payau, air laut, atau airsiraman dari sumber - sumber tersebut, maka persyaratan faktor air semen dalamTabel 3.3 dan 3.4 serta tebal selimut beton (lihat Pasal 7.7 Pelindung Beton) untuk tulangan dalam Peraturan Beton 1989:37 - 39 harus dipenuhi. Tebal miminum tersebut rata - rata adalah sekitar 50 mm.
Tabel 3.4 Persyaratan Untuk Kondisi Lingkungan Khusus | ||||||
Jenis Beton | Kondisi Lingkungan* | Faktor Air Semen | Kadar Semen Minimum, kg/m3 | |||
Maksimum, | Ukuran Agregat Maksimum, mm | |||||
Beton Normal | 40 | 20 | 14 | 10 | ||
Bertulang | Ringan | 0,65 | 220 | 250 | 270 | 290 |
Sedang | 0,55 | 260 | 290 | 320 | 340 | |
Berat | 0,45 | 320 | 360 | 390 | 410 | |
Pratekan | Ringan | 0,65 | 300 | 300 | 300 | 300 |
Sedang | 0,55 | 300 | 300 | 320 | 340 | |
Berat | 0,45 | 320 | 360 | 390 | 410 | |
Tidak Bertulang | Ringan | 0,65 | 200 | 220 | 250 | 270 |
Sedang | 0,55 | 220 | 250 | 280 | 300 | |
Berat | 0,45 | 270 | 310 | 330 | 360 | |
Sumber : Tabel 4.5.1 (b) PB (draft) 1989:21 | ||||||
*) Kondisi Lingkungan
Ringan = Terlindung sepenuhya dari cuaca atau kondisi agresif, kecuali sesaat pada waktu konstruksi terbuka terhadap cuaca normal.
Sedang = Terlindung dari hujan deras, beton yang tertanam dan beton yang selamanya terendam air.
Beton = Terbuka terhadap air laut, airpayau, hujan yang lebat dan keras, pergantian antara basah dan kering.mengalami kondensasi yang berat atau uap yang korosif.
Kandungan garam - garam sulfat maksimum yang diijinkan dalam beton adalah 1000 mg SO3 per liter. Tetapi kadar sulfat yang diijinkan dalam air pencampur bergantung pada kadar sulfat dalam agregat dan semen karena faktor yang menentukan adalah besarnya jumlah sulfat yang terkandung dalam beton. Kadar sulfat (SO3) dalam beton tidak boleh lebih besar dari 4 % dari berat semen, seperti yang ditentukan dalam British Standard BS.5328 - 76.
Sennyawa alkali karbonat dan bikarbonat akan mempengaruhi waktu pengikatan semen (setting time) dan kekuatan beton. Selain itu kemungkinan terjadinya reaksi alkali agregat dalam beton menjadi besar. Diisyaratkan jumlah gabungan garam - garam ini tidak lebih dari 100 mg per liter.
Beton yang digunakan pada lingkungan yang mengandung sulfat harus memenuhi persyaratan yang terdapat dalam Tabel 3.5 atau dibuat dengan menggunakan semen yang tahan terhadap serangan sulfat yaitusemen Type V. Faktor air semen maksimum dan kuat tekan miimum yang diisyaratkan untuk beton jenis initercantum dalam Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Persyaratan Untuk Beton Yang Berhubungan Dengan Air Yang Mengandung Sulfat | |||||
Kadar Gangguan Sulfat | Sulfat (SO4) dalam tanah yang larut dalam air, % dari massa | Sulfat (SO4) dalam air (ppm) | Type Semen | Beton Normal | Beton Ringan |
Faktor Air Semen Dalam Massa | Kuat Tekan Minimum (f’ c, Mpa) | ||||
Diabaikan | 0 - 0,10 | 0 - 150 | - | - | - |
Sedang+ | 0,10 - 0,20 | 150 - 1500 | II | 0,5 | 25 |
0,45 | IP (MS) | ||||
0,65 | IS (MS) | ||||
Berat | 0,20 - 2,00 | 1500 - 10000 | V | 0,45 | 30 |
Sangat Berat | > 2,00 | > 10000 | V + Pozzolan++ | 0,45 | 30 |
Sumber : Pedoman Beton (draft) 1989:22, Tabel 4.5.2 | |||||
Keterangan:
* Nilai FAS yang lebih rendah atau kuat tekan yang lebih tinggi diperlukan untuk mendapatkan kekedapan atau perlindungan terhadap korosi dari bahan yang tertanam didalam beton (Tabel 3.3 dan 3.4)
+ Air laut
++ Pozzolan yang telah terbukti dari uji atau data penggunaan yang mampu memeperbaiki ketahanan beton terhadap sulfat, bila semen yang digunakan adalah semen Tipe V.
1-3 PEMILIHAN PEMAKAIAN AIR
Pemilihan air yang digunakan sebagai campuran beton didasarkan pada csmpuran beton. Air tersebut harus berasal dari sumber yang sama dan terbukti dapat menghasilkan beton yang memenuhi syarat.
Jika air yang ada dari suatu sumber terbukti memenuhi syarat harus dilakukan uji tekan mortar yang dibuat dengan air tersebut, yang kemudian dibandingkan dengan campuran mortar yang menggunakan air suling. Hasil pengujian (pada usia 7 hari dan 28 hari) kubus adukan yang dibuat dengan air campuran yang tidak dapat diminimum paling tidak harus mencapai 90 % dari kekuatan spesimen serupa yang dibuat dengan air yang dapat diminum. Perbandingan uji kuat tekan harus dialkukan untuk pengujian dilakukan berdasarkan ”Test Methods for Compresivve Strength of hidraulic Cemen portland using 30 mm cube specimens)”.
1-4 SYARAT MUTU AIR MENURUT BRITISH STANDARD (BS.3148 - 80)
a) Garam - Garam Anorganik
Ion - ion utama yang biasa terdapat didalam tanah adalah kalsium, magnesium, natrium, kalium. Kadang - kadang gramedia. Gabungan ion - ion tersebut tidak lebih besar dari 2000 mg perliter. Garam - garam anorganik akan memperlebar waktu dan pengikatan beton dan menyebabkan menurunnya kekuatan beton. Konsentrasi garam- garam tersebut hingga 500 ppm dalam campuran beton masih diinginkan.
b) NACL dan Sulfat
Konstntrasi NACL atau garam dapur sebesar 2000 ppm paa umumnya msh diijinkan. Air campran beton yang mengandung 125 ppm natrium sulfat, NA2SO4,10 H2O dapat digunakan dengan hasil yang memuaskan.
c) Air Asam
Air campuran asam dapat digunakan atau tidakberdasarkan konsenrtasi asamya yang dinyatakan dalam ppm (parts per million). Bisa atau tidaknya air ini digunakan berdasarkan ilai pH, yaitu suatu ukuran untuk konsentrasi ion hidrogen.
Air netral bisanya mempunyai pH sekitar 7.0nilai npH diatas 7.00 menyatakan keadaaan dan nilai pH 7.00 menyatakan nilai kesamaan. Semakin tinggi nilai assam (lebih dari 3.00), semakin sulit kita mengelola pekerjaan beton. Karena itu penggunaan air dengan pH diatas 3.00 harus dihindarkan.
d) Air Basa
Air dengan kandungan natrium hidroksida sekitar 0,5 % dari berat semen,tidak hanya berpengaruh pada kekuatan beton, asalkan waktu pengikatan tidak berlangsung dengan cepat. Konsentrasi basa lebih tinggi dari 0,5 % berat semen akan mempengaruhi kekuatan beton.
e) Air Gula
Apabila kadar gula dalam campuran dinaikan hingga mencapai 0,2 % dari berat semen, maka waktu pengikatan biasanya akan semakin cepat. Gula sebanyak 0,25 % berat semen atau lebih akan mengakibatkan bertambah cepatnya waktu pengikatan secara signifikan dan berkurangnya kekuatan beton pada umur 28 hari.
f) Minyak
Minyak mineral atau minyak tanah dengan konsentrasi lebih dari 2 % berat semen dapay mengurangi kekuatan beton hingga 20 %. Karena itu penggunaan air yang tercemar minyak sebaiknya dihindari.
g) Rumput Laut
Rumput laut tercampur dalam air campuran beton dapat meyebabkan berkurangnya kekuatan betonsecara signifikan. Bercampurnya rumpt laut dengan semen akan mengakibatkan berkurangnya daya lekat dan menimbulkan terjadinya sangat banyak gelembung - gelembung udara dalam beton. Beton menjadi keropos dan pada akhirnya kekuatannya berkurang. Rumput laut dapat juga dijumpai dalam agregat terutama jika agregat yag digunakan adalah agregat halus dari pasir pantai. Hal itu mebuat hubungan antara agregat dan pasta semen terganggu, bahkan menjadi buruk.
h) Zat - Zat Organik, Lanau dan Bahan - Bahan Terapung
Kandungan zat organik dalam air dapat mempengaruhi waktu pengikatan semen dan kekuatan beton. Air yang berwarna tua, berbau tidak sedap dan mengandung butir - butir lumut perlu diragukan dan ahrus diuji sebelum dipakai.
Kira -kira 2000 ppm lempung yang terapung atau bahan - bahan halus yang berasal dari batuan diijinkan berada dalam campuran. Untuk mengurangi kadar lanau dan lempung dalam adukan beton, air yang mengandung lumpur harus diendapkan terlebih dahulu dalam bak - bak penampungan sebelum digunakan.
i) Pencemaran Limbah Industri Atau Air Limbah
Air yang tercemar limbah industri sebelum dipakai harus dianalisis kandungan pengotornya dan diiuji (dengan percobaan perbandingan) untuk mengetahui pengikatannya dan kekuatan tekan betonnya.
Air limbah biasanya mengandung 400 ppm senyawa organik. Setelah air limbah itu diencerkan / disaring di tempat tyang cocok untuk keperluan pencampuran beton, konsentrasi senyawa organik baisanya turun menjadi 20 ppm atau kuramng dari itu. Jadi, setelah diencerkan air limbah dapat digunakan.
1-5 PENILAIAN WAKTU PENGIKATAN (SETTING TIME) DAN UJI KUAT TEKAN
Air pengaduk dianggap tidak mempunyai pengaruh berarti terhadap waktu pengikatan dan sifat pengerasan beton jika hasil pengujian menunjukkan:
a) Perbedaan waktu pengikatan awal campuran beton yang menggunakan air yang diragukan diabnding dengan campuran beton memakai air suling tidak lebih besar dari 30 menit.
b) Kuat tekan rata - rata kubus beton yang dibuat dengan air yang diragukan tidak kurang dari 90 % kuat tekan beton yang memakai air suling.
1-6 ANALISIS KIMIA
Analisis kimia dalam air dimaksudkan untuk mengetahui apakah air yang digunakan untuk campuran beton memnuhi kriteria standar yang diberikan atau tidak. Analisis ini meliputi pemeriksaan terhadap sulfat, magnesium, amonium, klorida, pH, karbondioksida, minyak dan lemak, zat - zat yang menyusut.
a) Sulfat (SO4)
Sulfat diperiksa denga cara gravimetri, yang diendapkan sebagai (BaSO4). Sulfat dapat juga diuji dengan cara titrasi dan turbidimetri.
b) Magnesium (Mg++)
Kalsium (Ca++) dan Magnesium (Mg++) ditentukan menggunakan metode compleximetri dengan BDTA n/28. Indikator yang dipakai adalah Biocrome Black T untuk kalsium (Ca++) dan indikator Muroxide untuk magnesium (Mg++). Selisih keduanya merupakan kandungan Magnesium (Mg).
c) Amonium (NH4)
Pengujian amonium dilakukan dengan menambahkan reagen nessler. Warna yang dihasilkan kemudian dibandingkan denganwarna standar.
d) Magnesium (Cl-)
Pengujian magnesium dilakukan dengan titrasi AgNO4 n/10. indikator yang digunakan adalah indikator Chromat (cara Mohr).
e) pH
Pemeriksaan dilakukan dengan kertas lakmus (pH - meter).
f) Karbondioksida (CO2)
Pengujian dilakukan dengan cara melarutkan kapur (menurut Heyer). Sebagai contoh kalsium karbonat dimasukkan ke dalam air. Banyaknya kalsium karbonat yang membentuk bikarbonat terlarut bergantung pada banyaknya CO2 dalam air. Rekasi kimianya adalah sebagai berikut:
CaCO3 + CO2 + H2O è Ca (HCO3)2
Dari reaksi itu terlihat bahwa kesadahan karbonat akan naik. Setelah kalsium karbonat yang tidak terlarut dipisahkan, karbondioksida (CO2) dihitung dengan menghitung kenaikan kesadahan karbonat dalam air.
g) Minyak Dan Lemak
Minyak dan lemak dihitung dengan cara mengekstraksi air yang diduga mengandung minyak menggunakan petroleum - ether. Minyak dan lemak yang terlarut kemudian dipisahkan dari air dan diuapkan. Sisa penguapan merupakan berat minyak dan lemak.
h) Zat - Zat Yang Menyusut
Pengujian dilakukan dengan menambahkan larutan KmnO4 dan memanasinya selama 10 menit. Kelebihan larutan KmnO4 selanjutnya dititrasi.
LATIHAN
1. Sebutkan dan jelaskan sumber - sumber air yang layak digunakan untuk pengerjaan beton!
2. Jelaskan syarat mutu air yang layak digunakan untuk campuran beton!
3. Bila kualitas air yang akan digunakan sebagai campuran beton meragukan, apa yang sebaiknya dilakukan?
4. Mengapa kandungan sulfat dalam air harus dibatasi?
5. Mengapa jumlah air yang akan digunakan dalam campuran beton harus dibatasi? Berapa prosen air dalam berat yang digunakan untuk proses hidrasi?
Oleh : Alizar, M.T.
