MODUL PERTEMUAN KE - 11
MATA KULIAH :
TEKNOLOGI AHAN & KONSTRUKSI
MATERI KULIAH:
Terminologi, Umur Beton, Kekuatan Tekan Beton (f’c), Faktor - Faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Tekan Beton, Campuran Pasca Semen Segar dan Beton, Sifat dan Karakteristik Campuran Beton.
POKOK BAHASAN:
BETON
1-1 TERMINOLOGI
Menurut Pedoman Beton 1989, Draft Konsesus ( SKBI.1.4.53, 1989 : 4-5 ) beton didefinisikan sebagai campuran semen Portland atau sembarang semen hidrolik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air denagn atau tanpa menggunakan bahan tambahan. Macam dan jenis beton menurut bahan pembentuknya adalah beton normal, bertulang, pra-cetak, pra-tekan, beton ringan, beton tanpa tulangan, beton fiber dan lainnya.
Proses awal terjadinya beton adalah pasta semen yaitu proses hidrasi antara air dengan semen, selanjutnya jika ditambahkan dengan agregat halus menjadi mortar dan jika ditambahkan dengan agregat kasar menjadi beton. Penambahan material lain akan membedakan jenis beton, misalnya yang ditambahkan adalah tulangan baja akan terbentuk beton bertulang. Proses terbentuknya beton dapat dilihat pada
Gambar 6.1
SEMEN PORTLAND | DENGAN ATAU | ||||||
PASTA SEMEN | TIDAK | ||||||
AIR | MENGUNAKAN | ||||||
AHAN TAMBAH | |||||||
AGREGAT HALUS | MORTAR | ||||||
AGREGAT KASAR | BETON | ||||||
DITAMBAHKAN | |||||||
TULANGAN, SERAT, AGREGAT RINGAN, | JENIS BETON | ||||||
PRESTRESS, PRECAST, DAN LAINNYA | |||||||
BETON BERTULANG, BETON SERAT, | |||||||
BETON RINGAN, BETON PRESTRESS, | |||||||
BETON PRACETAK, DAN LAINNYA | |||||||
Gambar 6.1 Proses Terjadinya Beton
Beberapa pengertian dan definisi menurut Pedoman Beton 1989 Draft Konsesus dan terminologi ASTM-C.125 adalah sebagai berikut :
Tabel 6.1 Definisi dan Pengertian
Pasta semen | campuran antara air dengan semen. |
Mortar | pasta semen ditambah dengan agregat halus. |
Beton | campuran semen portland atau sembarang semen hidrolik yang |
lain, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa | |
menggunakan bahan tambahan. | |
Beton normal | beton yang menggunakan agregat normal. |
Beton | beton yang menggunakan tulangan dengan jumlah dan luas tulangan |
bertulangan | tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan, dengan atau tanpa |
pratekan dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material | |
bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja. | |
Beton pracetak | elemen beton tanpa atau dengan tulangan yang dicetak ditempat yang |
berbeda dari posisi akhir elemen dalam struktur. | |
Beton prestress | beton bertulang dimana telah diberikan tegangan dalam untuk mengurangi |
( pratekan ) | tegangan tarik potensial dalam beton akibat pemberian beban yang bekerja. |
Beton ringan | beton yang mengandung agregat ringan yang memenuhi ketentuan dan |
struktural | persyaratan ASTM-C.330 dan mempunyai unit massa kering udara seperti |
yang ditentukan oleh ASTM-C.567 tidak lebih dari 1900 kg/cm³. | |
Beton ringan total | beton yang seluruh agregat terdiri dari agregat halus dengan berat normal. |
atau beton ringan | |
berpasir |
1-2 UMUR BETON
Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Kekuatan beton akan naiknya secara cepat ( linier ) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya akan kecil. Kekuatan tekan beton pada kasus-kasus tertentu terus akan bertambah sampai beberapa tahun dimuka. Biasanya kekuatan tekan rencana beton dihitung pada umur 28 hari.
Untuk struktur yang menghendaki kekuatan awal tinggi, maka campuran dikombinasikan dengan semen khusus atau ditambah dengan bahan tambahan kimia dengan tetap menggunakan jenis semen tipe I ( OPC-I ).
Laju kenaikan umur beton sangat tergantung dari penggunaan bahan semen karena semen cenderung secara langsung memperbaiki kinerja tekannya.
1-3 KEKUATAN TEKAN BETON (f’c)
Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Kekuatan tekan beton dinotasikan sebagai berikut ( PB.1989:16 ).
f’c = Kekuatan tekan beton yang disyaratkan ( MPa ).
fck = Kekuatan tekan beton yang didapatkan dari hasil uji kubus 150 mm atau dari silinder
dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm ( MPa ).
fc = Kekuatan tarik dari hasil uji belah silinder beton ( MPa ).
f’cr = Kekuatan tekan beton rata-rata yang dibutuhkan, sebagai dasar pemilihan perancangan
campuran beton ( MPa ).
S = Deviasi standar ( s ) ( MPa ).
Beton harus dirancang proporsi campurannya agar menghasilkan suatu kuat tekan rata-rata yang disyaratkan. Pada tahap pelaksanaan konstruksi, beton yang telah dirancang campurannya harus diproduksi sedemikian rupa sehingga memperkecil frekuensi terjadinya beton dengan kuat tekan yang lebih rendah dari f’c seperti yang telah disyaratkan.
Kriteria penerimaan beton tersebut harus pula sesuai dengan standar yang berlaku. Menurut Srandar Nasional Indonesia kuat tekan harus memenuhi 0.85 f’c untuk kuat tekan rata-rata dua silinder dan memenuhi f’c + 0.82 s untuk rata-rata empat buah benda uji yang berpasangan. Jika tidak memenuhi, maka diuji mengikuti ketentuan selanjutnya.
1-4 FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEKUATAN TEKAN BETON
Bebarapa faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton dapat dilihat pada Gambar 6.2
Ada empat bagian utama yang mempengaruhi mutu dari kekuatan beton tersebut, yaitu
(1). Proporsi bahan-bahan penyusunnya,
(2). Metode perancangan,
(3). Perawatan dan,
(4). Keadaan pada saat pengecoran dilaksanakan, yang terutama dipengaruhi oleh lingkungan setempat.
Gambar 6.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton
1-5 CAMPURAN PASTA SEMEN SEGAR DAN BETON
Proses hidrasi adalah proses yang paling membutuhkan air. Air yang ada dalam campuran semuanya akan digunakan untuk proses hidrasi. Gabungan antara semen dengan air merupakan pasta semen. Seperti yang dijelaskan di bagian bahan-bahan penyusun beton, air yang dapat diminum dapat digunakan untuk campuran beton.
Namun demikian air yang tak dapat diminum pun dapat digunakan sebagai campuran beton, asalkan memenuhi syarat mutu yang disyaratkan. Untuk kasus ini di Indonesia, air yang digunakan sebagai campuran beton harus memenuhi syarat baku mutu sesuai dengan BS 3148, 1980 (Ulasan PB, 1989 : 31) dan pasal 3.4 PB. 1989 Draft Konsensus.
Kontribusi yang diberikan oleh semen terhadap peningkatan kekuatan beton terutama terdapat dalam tiga fakor, yaitu
(1). Fakor air semen,
(2). Kehalusan butir dari semen dan,
(3). Komposisi dari bahan-bahan kimia semen.
a) Faktor Air Semen (FAS)
Secara umum diketahui bahwa semakin tinggi nilai FAS, semakin rendah mutu kekuatan beton. Namun demikian, nilai FAS yang semakin rendah tidak selalu berarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi. Ada batas-batas dalam hal ini.
Nilai FAS yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan, yaitu kesulitan dalam pelaksanaan pemadatan yang pada akhirnya akan menyebabkan mutu beton menurun. Umumnya nilai FAS minimum yang diberikan sekitar 0.4 dan maksimum 0.65. Rata-rata ketebalan lapisan yang memisahkan antar partikel dalam beton sangat bergantung pada faktor air semen yang digunakan dan kehalusan butir semennya.
Hubungan antara FAS dengan kuat tekan beton ( Duff Abrams, 1920 : 220) dinyatakan dalam persamaan f’c = A/(B1.5X), dimana A, dan B adalah nilai konstanta, dan X adalah FAS (semula dalam proporsi volume). Pada praktiknya,untuk mengatasi kesulitan pengerjaan karena rendahnya nilai FAS ini, ditambahkan bahan tambah “Admixture Concrete” yang bersifat menambah keenceran “Plasticity or Plasticilizer Admixture”. Menurut Talbot dan Richard (Ilsley, 1942 : 248) pada rasio air semen 0,2 sampai 0,5, kekuatan beton akan naik seperti yang terlihat pada Gambar 6.3. Akan tetapi, hasil penelitian (Abrams, 1920) menunjukkan bahwa bertambahnya WCR/FAS hingga lebih dari 0.6 akan menurunkan kekuatan beton sampai mendekati nol pada FAS 4.0 untuk beton yang berumur 28 hari (Gambar 6.4).
Gambar 6.3 Hubungan antara kekuatan tekan dengan FAS (Talbot & Richart)
Gambar 6.4 Hubungan antara kekuatan tejan dengan FAS (Abram, 1920)
b) Kehalusan Butir Semen
Kehalusan butir semen merupakan sifat fisika dari semen ; semakin halus butiran semen, proses hidrasi semen akan semakin cepat sehingga kekuatan beton akan lebih cepat tercapai. Semakin halus butir semen, waktu yang dibutuhkan semen untuk mengeras semakin cepat.
c) Komposisi Kimia
Komposisi kimia semen akan menyebabkan perbedaan dari sifat-sifat semen, secara tidak langsung akan menyebabkan perbedaan naiknya kekuatan dari beton yang akan dibuat. Jika beton menggunakan bahan kimia yang dapat mempercepat waktu pengikatan maka kadar kimia senyawa kimia C3S dalam semen harus diperbanyak, jika sebaliknya maka harus dikurangi.
1-6 SIFAT DAN KARAKTERISTIK CAMPURAN BETON
Sifat dan karakteristik campuran beton segar secara tidak langsung akan mempengaruhi beton yang telah mengeras. Pasta semen tidak bersifat elastis sempurna, tetapi merupakan viscoelastic-solid. Gaya gesek dalam, susut dan tegangan yang terjadi biasanya tergantung dari energi pemadatan dan tindakan preventif terhadap perhatiannya pada tegangan dalam beton. Hal ini tergantung dari jumlah dan distribusi air, kekentalan aliran gel (pasta semen) dan penanganan pada saat sebelum terjadi tegangan serta kristalin yang terjadi untuk pembentukan porinya.
Beberapa sifat dan karakteristik beton yang perlu diperhatikan antara lain adalah modulus elastisitas beton, kekuatan tekan, permeabilitas dan sifat panas yang akan dijelaskan pada bab berikutnya.
a) Sifat dan Karakteristik Bahan Penyusun
Selain kekuatan pasta semen, hal lain yang perlu menjadi perhatian adalah agregat. Seperti yang telah dijelaskan, proporsi campuran agregat dalam beton adalah sekitar 70-80%, sehingga pengaruh agregat akan menjadi besar, baik dari sisi ekonomi maupun dari sisi tekniknya. Semakin baik mutu agregat yang digunakan, secara linear dan tidak langsung akan menyebabkan mutu beton menjadi baik, begitu juga sebaliknya. Jika melihat fungsi agregat dalam campuran beton hanya sebagai pengisi maka diperlukan suatu sifat yang saling mengikat dan saling mengisi (interlocking) yang baik, hal ini dapat tercapai jika bentuk permukaan dan bentuk agregatnya memenuhi syarat yang diberikan baik itu syarat ASTM, ACI maupun SII.
Agregat yang digunakan dalam beton yang berfungsi sebagai bahan pengisi, namun karena prosentase agregat yang besar dalam volume campuran, maka agregat memberikan kontribusi terhadap kekuatan beton. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton terhadap agregat : (1). Perbandingan agregat dan semen campuran, (2). Kekuatan agregat, (3). Bentuk dan ukuran, (4). Tekstur permukaan, (5). Gradasi, (6). Reaksi kimia, dan (7). Ketahanan terhadap panas. Detail mengenai sifat agregat ini dapat dilihat di buku Seri Bahan-Bahan Penyusun Beton.
Bahan tambah biasanya hanya digunakan untuk memperbaiki sifat-sifat beton, baik saat beton dalam keadaan segar ataupun saat beton mengeras nantinya. Banyaknya dan komposisi kimia dari bahan tambah akan menyebabkan karakteristik yang berbeda terhadap kinerja beton yang diharapkan.
b) Metode Pencampuran
Ø Penentuan Proporsi Bahan (Mix Design)
Proporsi campuran dari bahan-bahan penyusun beton ini ditentukan melalui perancangan beton (mix design). Hal ini dimaksudkan agar proporsi dari campuran dapat memenuhi syarat kekuatan serta dapat memenuhi aspek ekonomis. Metode perancangan ini pada dasarnya menentukan komposisi dari bahan-bahan penyusun beton untuk kinerja tertentu yang diharapkan. Penentuan proporsi campuran dapat digunakan dengan beberapa metode yang dikenal, antara lain : (1). Metode American Concrete Institute, (2). Portland Cement Association, (3). Road Note NO. 4, (4). British Standard, Department of Engineering, (5). Departemen Pekerjaan Umum (SK.SNI.T-15-1990-03) dan (6). Cara coba-coba.
Ø Metode Pencampuran (mixing)
Metode pencampuran dari beton diperlukan untuk mendapatkan kelecakan yang baik sehingga beton dapat dengan mudah dikerjakan. Kemudahan pengerjaan atau workability pada pekerjaan beton didefinisikan sebagai kemudahan untuk dikerjakan, dituangkan dan dipadatkan serta dibentuk dalam acuan (Ilsley, 1942:224). Kemudahan pekerjaan ini diindikasikan melalui slump test ; semakin tinggi nilai slump, semakin mudah untuk dikerjakan. Namun demikian nilai dari slump ini harus dibatasi. Nilai slump yang terlalu tinggi akan membuat beton kropos setelah mengeras karena air yang terjebak dalamnya menguap.
Metode pengadukan atau pencampuran beton akan menetukan sifat kekuatan dari beton, walaupun rencana campuran baik dan syarat mutu bahan telah terpenuhi. Pengadukan yang tidak baik akan menyebabkan terjadinya bleeding, dan hal-hal lain yang tidak dikehendaki.
Ø Pengecoran (Plancing)
Metode pengecoran akan mempengaruhi kekuatan beton. Jika syarat-syarat pengecoran tidak terpenuhi, kemungkinan besar kekuatan tekan yang direncanakan tidak akan tercapai.
Ø Pemadatan
Pemadatan yang tidak baik akan menyebabkan menurunnya kekuatan beton, karena tidak terjadinya pencampuran bahan yang homogen. Pemadatan yang berlebih pun akan menyebabkan terjadinya bleeding. Pemadatan harus dilakukan sesuai dengan syarat mutu. Hal lain yang dapat dilakukan adalah melihat manual pemadat yang digunakan sehingga pemadatan pada campuran beton dapat dilakukan secara efisien dan efektif.
c) Perawatan
Perawatan terutama dimaksudkan untuk menghindari panas hidrasi yang tidak diinginkan, yang terutama disebabkan oleh suhu. Cara dan bahan serta alat yang digunakan untuk perawatan akan menentukan sifat dari beton keras yang dibuat, terutama dari sisi kekuatannya. Waktu-waktu yang dibutuhkan untuk merawat beton pun harus terjadwal dengan baik.
d) Kondisi Pada Saat Pengerjaan Pengecoran
Kondisi pada saat pekerjaan pengecoran akan mempengaruhi kualitas beton yang dibuat. Faktor-faktor tersebut antara lain : (1). Bentuk dan ukuran contoh, (2). Kadar air, (3). Suhu contoh, (4). Keadaan permukaan landasan dan (5). Cara pembebanan. Bahan-bahan penyusun beton serta metode perancangan, pengolahan dan perawatan akan dibahas pada bab selanjutnya.
Latihan
1. Gambarkan dan jelaskan proses terjadinya beton!
2. Mengapa uji kekuatan tekan beton umumnya dilakukan pada umur 28 hari?
3. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton!
4. Gambarkan hubungan antara faktor air semen dengan kuat tekan beton!
Oleh : Lizar, M.T.
