Matakuliah : R0132/Teknologi Bahan Tahun : 2006 Pertemuan 10

TEKNOLOGI BETON Tujuan dalam perancangan campuran beton adalah untuk menentukan kombinasi yang paling praktis dan ekonomis dari bahan yang ada untuk menghasilkan beton yang memenuhi persyaratan pada kondisi penggunaan tertentu. Untuk mencapai tujuan ini campuran beton yang dibuat harus memiliki kualitas berikut : Workability campuran beton segar dapat diterima Durability, kekuatan dan tampilan yang seragam dari beton yang telah mengeras Ekonomis

Pemahaman prinsip-prinsip dasar dari desain campuran adalah sama pentingnya dengan perhitungan-perhitungan yang aktual. Kualitas-kualitas di atas hanya dapat diperoleh dengan pemilihan bahan yang tepat dan sifat-sifat campuran yang baik.

Pemilihan sifat-sifat campuran Sebelum suatu campuran beton dapat diproporsi, sifat-sifat campuran dipilih berdasarkan tujuan peng-gunaan beton, kondisi, ukuran dan bentuk elemen-elemen serta sifat-sifat fisik beton (misal: kekuatan) uang diperlukan untuk struktur. Setelah sifat dipilih-pilih, campuran dapat diproporsi dari data-data lapangan atau laboratorium. Karena sebagian besar sifat-sifat beton yang telah mengeras yang diinginkan terutama tergantung pada kualitas pasta semen, langkah pertama dalam memproporsi campuran beton adalah pemilihan w/c ratio yang tepat untuk durability dan kekuatan yang dibutuhkan. Campuran beton harus sesederhana mungkin, sebab jumlah bahan-bahan yang berlebihan seringkali membuat campuran beton sulit dikontrol.

Hubungan w/c ratio dan kekuatan Karena kekuatan tekan dapat ditentukan dengan mudah, kekuatan tekan secara universal dipakai sebagai ukuran kualitas beton. Walaupun kekuatan tekan merupakan sifat yang penting, sifat-sifat lainnya seperti durability, juga sama pentingnya. Untuk beton yang dipadatkan dengan penuh, dengan agregat yang baik dan bersih, kekuatan dan sifat-sifat beton lainnya yang diinginkan untuk suatu kondisi pekerjaan ditentukan oleh jumlah air campuran setiap unit semen. Rasio air terhadap semen mempunyai pengaruh utama terhadap kekuatan beton.

Kekuatan pasta semen yang terikat dalam beton tergantung pada kualitas dan kuantitas komponen-komponen yang bereaksi dan kecepatan hidrasi. Sejalan dengan waktu beton akan semakin kuat sepanjang air dan temperatur yang menguntungkan tersedia. Oleh karena itu kekuatan pada umur tertentu tidak benar-benar merupakan fungsi dari w/c yang sebenarnya. Curing akan mempunyai pengaruh yang penting.

Suatu w/c dapat menghasilkan kekuatan yang berbeda-beda akibat perubahan dalam ukuran-ukuran agregat, gradasi, tekstur permukaan, bentuk, kekuatan dan kekakuan agregat, perbedaan jenis semen dan sumber-sumbernya, kadar udara yang dimasukkan adanya admixture serta lamanya curing. W/C ratio adalah berat air dibagi dengan berat semen.

Gradasi (ukuran dan distribusi partikel) Agregat Ada dua sifat agregat yang memiliki pengaruh penting terhadap campuran beton karena workability beton segar yaitu : Gradasi (ukuran dan distribusi partikel) Sifat-sifat partikel (bentuk, porositas dan tekstur permukaan)

Gradasi penting untuk memperoleh campuran yang ekonomis sebab gradasi mempengaruhi jumlah beton yang dapat dibuat dengan jumlah semen dan air tertentu. Agregat kasar harus bergradasi s/d ukuran terbesar yang praktis pada kondisi suatu pekerjaan. Ukuran maksimum yang dapat digunakan tergantung pada ukuran dan bentuk elemen beton yang akan dicetak serta jumlah dan distribusi tulangan dalam elemen tersebut. Agregat yang bulat membutuhkan air yang lebih sedikit dari pada agregat pecah pada beton dengan slump yang sama.

Ukuran maksimum agregat kasar yang akan menghasilkan beton dengan kekuatan maksimum untuk suatu kadar semen tergantung pada sumber agregat, bentuk dan gradasinya. Kekuatan yang lebih tinggi kadang-kadang dapat pula dicapai melalui penggunaan agregat batu pecah, bukan krikil-krikil bundar.

Gradasi agregat halus yang diinginkan tergantung pada tipe pekerjaan, ukuran agregat kasar dan banyaknya kandungan dalam campuran. Campuran yang lebih sedikit kandungannya, diperlukan gradasi yang halus untuk memenuhi workability. Untuk campuran dengan banyak kandungan dipakai gradasi yang kasar.

Udara yang dimasukkan Udara yang dimasukkan dalam seluruh beton akan mengalami pembekuan dan pencairan dan dapat pula dipakai untuk meningkatkan workability. Pemasukan udara dilakukan dengan penggunaan semen Portland yang dimasukkan udara atau dengan menambahkan air entraining admixture ke dalam campuran. Untuk mengatasi variasi dalam bahan-bahan beton serta kondisi lapangan, jumlah admixture harus disesuaikan. Jumlah yang direkomendasikan oleh pembuat admixture pada umumnya meng-hasilkan kadar udara yang diinginkan.

Slump Beton harus selalu dibuat dengan workability, konsistensi dan plastisitas yang sesuai dengan kondisi pekerjaan. Workability adalah suatu ukuran sulit atau mudahnya mengecor, mengkonsolidasikan dan menyelesaikan beton. Konsistensi adalah kemampuan beton segar untuk mengalir. Plastisitas menentukan kemudahan beton untuk dicetak. Jika dalam suatu campuran beton dipakai agregat lebih banyak atau air yang ditambahkan lebih sedikit, campuran akan menjadi kaku dan sulit dicetak.

Pengujian slump adalah suatu ukuran konsistensi beton Pengujian slump adalah suatu ukuran konsistensi beton. Untuk suatu proporsi semen dan agregat tanpa admixture, semakin tinggi slump, campuran semakin basah. Slump merupakan workability yang ditunjukan ketika memperkirakan campuran yang serupa.

Kadar semen dan tipe semen Kadar semen biasanya ditentukan dari w/c ratio dan kadar air yang dipilih, walaupun suatu kadar semen minimum seringkali dimasukkan dalam spesifikasi di samping w/c ratio maksimum. Persyaratan semen minimum ditunjukkan untuk memastikan tercapainya durability dan finishability. Untuk tujuan ekonomis, proporsi yang dibuat harus meminimumkan jumlah semen yang diperlukan tanpa mengorbankan kualitas beton. Karena kualitas sangat tergantung pada w/c ratio maka kadar air harus dipertahankan minimum untuk mengurangi kebutuhan semen.

Kadar Air Kadar air beton dipengaruhi oleh sejumlah faktor-faktor ukuran dan bentuk agregat, slump, w/c ratio, kadar udara, kadar semen, admixture dan kondisi lapangan. Peningkatan kadar udara dan ukuran agregat, pengurangan w/c ratio dan slump, agregat-agregat yang bulat dan penggunaan fly ash ataupun water reducing admixture akan mengurangi kebutuhan air. Sebaliknya peningkatan temperatur, kadar semen, slump, w/c ratio, agregat bersudut dan pengurangan proporsi agregat padat menjadi agregat halus akan meningkatkan kebutuhan air.

Admixture Water reducing admixture ditambahkan pada beton untuk mengurangi w/c ratio atau untuk meningkatkan workability beton tanpa mengubah w/c. Water reducer biasanya akan mengurangi kadar air sebesar 5% s/d 10% dan beberapa juga mengurangi kadar udara sebesar 0.5% s/d 1%. Contoh Retarder, superplasticier, admixture yang mengandung kalsium chlorida, Fly ash serta silica fume. Admixture yang berbutir halus dapat memiliki berbagai efek terhadap air yang dibutuhkan dan kadar udara. Penambahan fly ash biasanya akan mengurangi air yang dibutuhkan dan kadar udara. Silikca fume meningkatkan air yang dibutuhkan dan mengurangi kadar udara.

Serat Sintetis Baja Untuk meningkatkan mutu admixture. Adukan beton dicamput dengan serat (fiber), yang dapat berupa serat sintesis (syntetic fiber) atau serat baja (steel fiber). Campuran beton serat (fiber concrete) dapat meningkatkan kemampuan beton menjadi lebih plastis.

Tegangan Beton

Percobaan Tarik/Tekan Pada Beton

Tegangan-tegangan beton yang diijinkan untuk  = 1 (PBI 1971)

Mutu baja tulangan (menurut PBI 1971) Baja Tulangan Beton Mutu baja tulangan (menurut PBI 1971) Mutu Sebutan Tegangan lelah karakteristik (au) atau tegangan karak-teristik yang memberikan regangan tetap 0,2% (0,2). (kg/cm2) U-22 Baja lunak fy = 2200 U-24 fy = 2400 U-32 Baja sedang fy = 3200 U-39 Baja keras fy = 3900 U-48 fy = 4800

Tegangan-tegangan baja yang diijinkan Mutu Tegangan tarik/tekan yang diijinkan Pada pembebanan tetap Pada pembebanan sementara U-22 1250 1800 U-24 1400 2000 U-32 1850 2650 2250 3200 U-48 2750 4000 Umum 0,58.au = 0,58 fy 0,58.0,2 = 0,58 fy 0,83.au = 0,83 fy 0,83.0,2 =0,83 fy

Kekuatan tarik/tekan baja rencana Kekuatan baja rencana Mutu Kekuatan tarik/tekan baja rencana U-22 1910 U-24 2080 U-32 2780 2250 3390 U-48 4170 Umum 0,87.au = 0,87 fy 0,87.0,2 = 0,87 fy