Beton Bertulang, Cat, Perekat dan Dempul Pertemuan ke 15: BAHAN BANGUNAN KOMPOSIT Beton Bertulang, Cat, Perekat dan Dempul Ir. Sri Utami, S., MT.

Beton dan Beton Bertulang Beton adalah campuran pasir, kerikil atau batu pecah, semen, dan air. Bahan lain (admixtures) 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. Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan juga dapat memberikan tambahan kekuatan tekan pada struktur beton.

Towers CN Tower, 1975

Cantilever Ganter Bridge, 1980, Swiss

Water Building Dutch Sea Barrier

Komponen Struktur Beton Bertulang

Keuntungan Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Struktur Mempunyai kekuatan tekan yang tinggi dibandingkan kebanyakan material lain. Cukup tahan terhadap api dan air. Sangat kaku. Pemeliharaan yang mudah. Umur bangunan yang panjang. Mudah diproduksi, terbuat dari bahan-bahan yang tersedia lokal (batu pecah/kerikil, pasir, dan air), dan sebagian kecil semen dan baja tulangan yang dapat didatangkan dari tempat lain. Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur (balok, kolom, pelat, cangkang, dll). Ekonomis, terutama untuk struktur pondasi, basement, pier, dll. Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.

Kerugian Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Struktur Mempunyai kekuatan tarik yang rendah sehingga memerlukan baja tulangan untuk menahan tarik. Memerlukan cetakan/bekisting serta formwork sampai beton mengeras, yang biayanya bisa cukup tinggi. Struktur umumnya berat karena kekuatan yang rendah per unit berat. Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan yang rendah per unit volume. Properties dan karakteristik beton bervariasi sesuai dengan proporsi campuran dan proses mixing. Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya susut dan rangkak).

Mekanisme Struktur Beton dan Beton Bertulang Retak terjadi pada beton karena tidak kuat memikul tegangan tarik Baja tulangan tarik diberikan untuk memikul tegangan tarik pada struktur beton bertulang

Perencanaan Struktur Tujuan Disain: Struktur harus memenuhi kriteria berikut, Sesuai dengan fungsi/kebutuhan Ekonomis Layak secara struktural Pemeliharaan mudah Proses Disain: Definisi kebutuhan dan prioritas Pengembangan konsep sistem struktur Disain elemen-elemen struktur

Struktur Beton Bertulang

Properties Beton Bertulang Kekuatan tekan Modulus Elastisitas Rasio Poisson Susut (Shrinkage) Rangkak (Creep) Kekuatan tarik Kekuatan geser

Material Beton Hubungan regangan vs waktu

Material Beton Hubungan tegangan-regangan

Material Beton Hubungan kekuatan vs waktu

Kekuatan Tekan (fc’) Tipikal kurva tegangan-regangan beton

Kekuatan Tekan (fc’) Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton (ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari Dipengaruhi oleh: Perbandingan air/semen (water/cement ratio) Tipe semen Admixtures/bahan tambahan Agregat Kelembaban pada waktu beton mengeras Temperatur pada waktu beton mengeras Umur beton Kecepatan pembebanan

Kekuatan Tarik Kekuatan tarik (modulus of rupture): fr = 6M/(bh2) Kekuatan tarik – split test (tensile flexural strength) ft = 2P/(ld)

Susut (Shrinkage) Pada saat adukan beton mengeras, sebagian dari air akan menguap. Akibatnya beton akan menyusut dan retak. Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur, dan dapat menyebabkan baja tulangan terbuka sehingga rawan terhadap korosi. Susut berlangsung pada waktu yang lama, tetapi 90% terjadi pada tahun pertama. Semakin luas permukaan beton yang terbuka, semakin tinggi tingkat susut yang terjadi. Untuk mengurangi susut: Gunakan air secukupnya pada campuran beton Permukaan beton harus terus dibasahi selama pengeringan berlangsung (curing) Pengecoran elemen besar (plat, dinding, dll) dilangsungkan secara bertahap Gunakan sambungan struktur untuk mengontrol lokasi retak Gunakan tulangan susut Gunakan agregat yang padat dan tidak berongga (porous)

Rangkak (Creep) Pada saat mengalami beban, beton akan terus berdeformasi sejalan dengan waktu. Deformasi tambahan ini disebut dengan rangkak atau plastic flow. Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis akan langsung terjadi pada struktur, Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus bertambah, hingga deformasi akhir dapat mencapai dua atau tiga kali deformasi elastis. Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan deformasi elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil dari deformasi tambahan/rangkak yang akan hilang. Sekitar 75% dari rangkak terjadi pada tahun pertama.

Beton normal vs Beton ringan

Baja Tulangan Terdiri dari tulangan polos dan tulangan ulir Umumnya kekuatan tarik baja: Tulangan polos: fy = 240 MPa Tulangan ulir: fy = 400 Mpa

Kurva Tegangan-Regangan Baja Tulangan

Ukuran Baja Tulangan

Keruntuhan Balok Beton Bertulang Tension failure tulangan leleh sebelum beton hancur balok bersifat under-reinforced Compression failure beton hancur sebelum tulangan leleh balok bersifat over-reinforced Balanced failure beton hancur dan tulangan leleh secara bersamaan balok bersifat balanced-reinforced

Tulangan Transversal/Geser Memikul sebagian gaya geser pada balok Menahan retak geser pada balok Meningkatkan kekuatan dan daktilitas balok

Tulangan Transversal (Stirrup)

Persyaratan Sambungan Lewatan

Tulangan Transversal Balok (Confinement/Kekangan)

Contoh Sengkang Tertutup yang Dipasang Bertumpuk

Definisi …. & Tujuan …. Cat adalah suatu cairan yang dipakai untuk melapisi permukaan suatu bahan. Dengan tujuan : memperindah (decorative), memperkuat (reinforcing) atau melindungi (protective) bahan tersebut.

Lapisan itu bernama cat …. Setelah dikenakan pada permukaan dan mengering, cat akan membentuk lapisan tipis yang melekat kuat dan padat pada permukaan tersebut. Pelekatan cat ke permukaan dapat dilakukan dengan banyak cara: diusapkan (wiping), dilumurkan, dikuas, disemprotkan (spray), dicelupkan (dipping) atau dengan cara yang lain.

Bahan Baku Cat …. Resin (Binder) Pigment dan Extender (Filler) Solvent Additive

All About R E S I N … Resin pada dasarnya adalah polymer dimana pada temperatur ruang bentuknya cair, bersifat lengket dan kental. Resin berfungsi merekatkan komponen-komponen yang ada dan melekatkan keseluruhan bahan pada permukaan suatu bahan (membentuk film).

Macam-macam Resin … Berdasarkan mekanisme mengering atau mengerasnya (pembentukan film). Berdasarkan sifat film yang terbentuk.

Resin berdasarkan pembentukan lapisan film PENGUAPAN SOLVENT REAKSI DENGAN UDARA REAKSI POLYMERISASI

PENGUAPAN SOLVENT Mengering atau mengerasnya resin terjadi karena penguapan solvent yang ada. Bahan yang padat akan tertinggal dan menempel merata pada seluruh permukaan bahan yang dicat. Selama solventnya masih ada maka resin ini belum mengeras. Untuk mempercepat proses menguapnya solvent, biasanya dibantu dengan pemanasan. Resin jenis ini secara alamiah polymer-nya sudah cukup besar sehingga film yang terbentuk sekalipun tidak terjadi reaksi kimia sudah cukup kuat dan padat. Kecepatan mongering, kualitas rata dan kilap dari permukaan film sangat dipengaruhi oleh pemilihan jenis dan komposisi solventnya. Contoh resin jenis ini adalah Nitro Cellulosa (NC), Cellolose Acetate Butyrate (CAB), Chlorinated Rubber, Acrylic Co-polymer, dll

REAKSI DENGAN UDARA Mengering atau mengeras karena ada reaksi kimia antara komponen udara (oksigen atau air) dengan resin tersebut membentuk molekul-molekul baru yang lebih besar dan saling berikatan satu sama lain. Ciri utama cat yang mempergunakan Resin jenis ini adalah akan mudah mengeras pada permukaannya (atau mengulit), bila kena udara (terbuka kalengnya cukup lama).

REAKSI POLYMERISASI Campuran akan mengeras atau mengering karena terjadi reaksi kimia antara dua resin yang ada dalam campuran cat, reaksi ini sering disebut reaksi polymerisasi. Reaksi polymerisasi (baik kondensasi maupun addisi) dapat berlangsung karena adanya katalis, tanpa katalis (non katalis), panas atau radiasi UV. Hasil reaksinya adalah sebuah campuran polymer yang mempunyai berat molekul jauh lebih besar dan mempunyai ikatan tiga demensi (crosslink) yang jauh lebih kuat dibanding reaksi yang dijelaskan sebelumnya.

Resin berdasarkan pembentukan sifat film THERMOPLASTIC Film yang terbentuk dapat dikembalikan ke sifat semula dengan melarutkan ke dalam solvent THERMOSETTING Film tidak bisa dikembalikan ke komponen asal, karena sudah membentuk ikatan tiga demensi yang kokoh dan kuat

PIGMENT , All in One… Pigment dan dyestuff adalah bagian dari colorant. Dyestuff bersifat larut dalam solvent, sedang pigment tidak. Pigment merupakan padatan halus (bubuk) yang ditambahkan ke dalam cat. Fungsi berikut: Optic, Protective, Reinforcing

Macam PIGMENT … ORGANIK Pigment yang terbentuk dari senyawa-senyawa organic (karbon) mis:Fast Red 2R - Pigment Red 21, Lithol Rubine BK (Carmine 6B) - Pigment Red 57:1 (15850:1), Phthalocyanine Blue dsb

Macam PIGMENT … ANORGANIK Terbentuk dari mineral-mineral atau garam-garaman logam yang terbentuk secara alami (bahan galian) ataupun dari hasil reaksi kimia di pabrik. Pada jenis ini dikenal true pigment (atau disebut sebagai pigment saja) dan extender atau filler. mis: true pigmen (mis:middle chrome-pigment yellow 34), extender (mis: kaolin clay), metallik (mis: bronze powder)

SOLVENT Solvent adalah cairan (biasanya mudah menguap) yang berperan melarutkan atau mendispersi komponen-komponen pembentuk film (resin, pigment dan/atau additive) yang akan menguap terbuang ke lingkungan selama proses pengeringan.  Dengan penambahan jenis solvent yang tepat dan dengan takaran pas, maka cat bisa dikuas, dispray atau dilumurkan dengan mudah pada obyek yang akan dicat. Komposisi solvent yang tepat juga memberi pengaruh optimal pula pada mekanisme penguapan dari solvent-solvent yang ada, sehingga akan membentuk film yang maksimal karakteristiknya, baik textur permukaannya, sifat kilapnya maupun kecepatan keringnya.

SOLVENT Pembagiannya … struktur kimia Hidrocarbon, Oksigenated Solvent karakteristik fisikanya

ADDITIVE fungsinya …. MEMPERCEPAT ATAU MEMPERMUDAH PROSES : wetting agent, dispersing agent MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PENYIMPANAN : anti skinning agent, thickening agent, anti settling agent

ADDITIVE fungsinya …. MENGURANGI AKIBAT JELEK SELAMA PEMAKAIAN : anti sagging, levelling agent, anti flooding & floating, anti foaming MEMPERBAIKI ATAU MERUBAH  SIFAT FILM : anti static agent, dryer, katalis, plasticizer, anti fouling agent, matting agent, anti fungus

Proses Pembuatan Cat …. Persiapan Produksi Tanpa Pigment, Extender, Filler Dengan Pigment, Extender, Filler Penyelesaian

Kontrol Kualitas Cat …. Bahan Baku 1. Resin --- penampilan, kekentalan, berat jenis, kadar padatan, bilangan asam. 2. Pigment --- penampilan, oil absorption. 3. Solvent --- penampilan, resistivity, jenis & komposisi komponen 4. Additive Bahan Setengah Jadi kestabilan, kehalusan, kadar padatan, warna Produk (Cat) 1. Tanpa pigment --- penampilan cat, kekentalan, berat jenis, waktu kering, kadar padatan, resistivity, penampilan film, daya kilap film, daya lekat film, sifat mekanis film. 2. Dengan pigment --- penampilan warna, kehalusan, daya tutup

Pengertian Cat adalah suatu cairan yang dipakai untuk melapisi permukaan bahan dengan tujuan untuk memperindah (decoratif), memperkuat (reinforcing), dan melindungi (protective) dari korosi/karat

FUNGSI PENGECATAN MELINDUNGI PERMUKAAN (LOGAM) DARI BAHAYA KARATAN SEBAGAI DEKORASI

KOMPONEN CAT 1. PIGMENT - Zat pewarna - Memberi daya tutup - Anti korosi 2. RESIN (binder), sebagai zat pengikat 3. SOLVENT, sebagai pelarut, pengencer 4. ADDITIVE - anti foaming (busa) - anti setting (pecah, retak) - flow additive (mudah diaplikasikan)

PIGMENT ATAU ZAT PEWARNA TERBAGI: Pigment warna, berfungsi menambah warna dan memberikan daya tutup Pigment terang, berfungsi menambah warna-warni metalik pada cat Pigment extender, berfungsi menambah kekuatan cat pd bodi, menghasilkan viscositas dan mencegah pengendapan Pigment flatting, digunakan untuk mengurangi kilap, terutama pada cat jenis doof.

Jenis-jenis cat Berdasarkan bahan baku Berdasarkan fungsi Berdasarkan metode pengecatan Berdasarkan letak pemakaian Jenis substrat Kondisi dan bentuk campuran Mekanisme pengeringan Ada atau tidaknya solvent

Berdasarkan bahan baku Ditinjau jenis resin Epoxy, polyurethane, acrylic, melamine, alkyd, nitro cellulose, polyester, vinyl, chlorinated rubber. Bersadarkan ada tidaknya pigment Varnish atau lacquer (transparan, tidak mengandung pigment) Duco atau enamel (berwarna dan mengandung pigment sebagai penutup)

Berdasarkan fungsi Cat dempul (filler) Anti karat (anti Corrosion) Anti jamur (anti Fungus) Tahan api (heat resistance) Tahan panas anti bocor (water proofing) Decorative Protective Heavy duty Industrial

Berdasarkan metode pengecatan Cat kuas Cat spray Celup Wiping Elektrostatic, Roll dll

Berdasarkan letak pemakaian Cat primer Under coat Intermediate Top coat/finishing Interior ekterior

Berdasarkan substrat Cat besi (metal protective) Lantai (flooring system) Kayu (wood finishing) Beton (concrete paint) Kapal (Marine paint) Mobil (automotive paint) Plastik Kulit Tembok

Berdasarkan kondisi dan bentuk campuran Cat pasta Ready-mixed Emulsi Aerosol

Berdasarkan ada tidaknya solvent Water based Solvent based Tanpa solvent Powder

Berdasarkan mekanisme pengeringan Cat kering udara (varnish dan lacquer) Cat stoving (panggang) Cat UV curing Cat penguapan solvent (syntetic enamel) dan duco)

PENGECATAN PRIMER

PENGECATAN PRIMER TUJUANNYA: Mencegah dan memperlambat proses korosi Meningkatkan daya adhesi bagi lapisan berikutnya

1. PRIMER Komponen utama vinyl butyral resin dan zinchomate pigment anti karat, ditambah hardener yg bahan utamanya phosphoric acid. Wash primer digunakan langsung pd metal, membentuk lapisan konversi kimia pd permukaan metal. Wash primer memperbaiki pencegahan karat pd metal dasar dan meratakan adesi pd lapisan berikutnya. Wash primer Lacquer primer Terdiri dari nitrocelluloce dan alkyd resin, lacquer primer dapat cepat mengering dan mudah penggunaannya. Primer Terbuat dari alkyd resin, merupakan primer tipe dua komponen yg menggunakan polyisocyanate sebagai hardener. Urethane primer memberikan ketahanan karat dan karakteristik adhesi yg baik Urethane primer Epoxy primer Terbuat dari epoxy resin, merupakan primer tipe dua komponen yg menggunakan amine sebagai hardener. Epoxy primer memberikan ketahanan karat dan karakteristik adhesi yg baik.

PENGECATAN DASAR SURFACER TUJUANNYA: Mengisi ketidak sempurnaan permukaan Meningkatkan adhesi bagi lapisan berikutnya Meningkatkan gloss dari hasil pengecatan akhir

3. SURFACER Lacquer Surfacer Terbuat dari nitrocellulose dan alkyd atau acrylic resin, mudah digunakan dan cepat mengering. Terbuat dari polyester, acrylic, dan alkyd resin, terdiri dari dua komponen yang menggunakan polyisocyanate sebagai hardner. Lambat kering, memerlukan pengeringan paksa pada temperatur 60 oC (140 oF). Urethane Surfacer Surfacer Surfacer dua komponen terbuat dari melamine dan alkyd resin, digunakan sebagai primer sebelum penggunaan bake finish. Memerlukan pemanasan antara 90 sampai 120 oC, memberikan kemampuan pelapisan yang sama dengan mobil baru.. Thermosetting Amino Alkyd Surfacer

PENGECATAN AKHIR LAPISAN CAT TERAKHIR, FUNGSINYA UNTUK MELINDUNGI DAN MEMPERINDAH PERMUKAAN TIPE CAT “TOP COAT” 1. Enamel: synthetic/alkyd, acrylic, polyurethane 2. Lacquer : nitrocellulose, acrylic

PERBEDAAN ANTARA ENAMEL DAN LACQUER SIFAT ENAMEL LACQUER Pengeringan Lambat Cepat Daya Tutup 2 lapis 4 – 6 lapis Fleksibilitas Baik Kurang Kemampuan untuk mengkilap Langsung Setelah dipoles Daya tahan terhadap udara

STANDAR SPRAYING A. PAINT CIRCULATION 1. Tekanan angin : 5,0 – 6,0 kg/cm2 2. Tekanan cat : 1,5 – 2,0 kg/cm2 3. Fluid delivery : 400 – 500 cc/mnt B. OPERATION 1. Jarak : 25 – 30 cm 2. Pattern : 25 – 30 cm 3. Arah : tegak lurus/90o 4. kecepatan ayun SG : 1 m /detik 5. Over Lapping : 1/3 – ½ 6. flash off time : minimal 2 menit (disesuaikan dg thinner) C. CAT DAN THINNER 1. viscositas : tergantung jenis cat dan thinner yang digunakan 2. sifat flow : visual, tidak terlalu lama 3. Kebersihan : Disaring dengan nylon filter # 300

SYARAT UMUM SPRAYING 1 SUBJECT ITEM SYARAT Material Cat Thinner Angin Sesuai dengan peralatan, permukaan yang akan di cat dan sifat material. Bebas air, minyak, debu, atau kotoran Tool & Equipment Spray gun Piping/hose Container/cup Pompa Spray booth Paint circulation Ada sistem pemeliharaan perawatan dan penggantian Metode Persiapan sebelum spray Cara cara spraying Sesuai dengan standar operasi

SYARAT UMUM SPRAYING 2 SUBJECT ITEM SYARAT Manusia Pengetahuan tentang teknik spraying dan pemakaian/ pemeliharaan peralatan spraying pelatihan Lingkungan Kebersihan, keteraturan, kerapihan, keselamatan, ketertiban Pelaksanaan di jalur permukaan yang akan di cat Keberhasilan proses bebas debu, oli, grease, garam atau kotoran lainnya.

STANDAR SPRAYING

STANDAR SPRAYING

STANDAR SPRAYING

STANDAR SPRAYING

OVER LAPPING

OVER LAPPING

STANDAR SPRAYING

MELAKSANAKAN PEKERJAAN VERNIS

Pendahuluan Vernis di Indonesia sering juga disebut dengan rengas. Vernis bahan pelapis yang tidak berwarna (clear) dapat memberikan lapisan film melalui penguapan solvent, disertai oksidasi dengan udara oleh sejumlah unsur yang terkandung dalam vernis

Pekerjaan Vernis : Pertama – tama permukaan kayu dibersihkan bidang permukaan kayu yang akan dipolitur dengan amplas nomor 80 – 180, dan harus searah serat kayu. Sampai bersih dari segala macam noda. Pengisian pori – pori kayu bagi kayu yang bertekstur kasar menggunakan wood filler. setelah lapisan filler kering amplas menggunakan amplas nomor 240 sampai bersih dan halus. tahap selanjutnya adalah pelapisan dasar. Dilakukan dengan vernis kopal yang dikuaskan searah serat kayu sampai kering sempurna 2 – 3 jam.

tahap berikutnya dengan mengamplas lapisan dasar yang telah kering hingga bekas goresan kuas hilang dan rata dengan ampals nomor 320 secara basah. langkah kelima adalah yang terpenting, vernis diencerkan dengan kekentalan 12,5 detik, menggunakan minyak cat atau terpentin. Bila menginginkan hasi yang lebih bagus lagi maka ulangi top coat sekali lagi dengan catatan lapisan vernis sebelumnya harus sudah kering.

Ir. Sri Utami S., MT. TERIMA KASIH