Sifat-sifat Kimia Semen Portland

23

2. Sifat-sifat Kimia Semen Portland

a. Senyawa Kimia Secara garis besar ada empat senyawa kimia utama yang menyusun semen portland yaitu: - Trikalsium Silikat C 3 S - Dikalsium Silikat C 2 S - Trikalsium Aluminat C 3 A - Tetrakalsium Aluminoferrit C 4 AF Tabel 2.3 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland Nilai Trikalsium Silikat 3CaO.SiO 2 atau C 3 S Dikalsium Silikat 2CaO.SiO 2 atau C 2 S Trikalsium Aluminat 4CaO.Al 2 O 3 atau C 3 A Tetrakalsium Aluminoferfrit 4CaO.Al 2 O 3 F e 2 O 3 Penyemenan Baik Baik Buruk Buruk Kecepatan Reaksi Sedang Lambat Cepat Lambat Pelepasan Panas Hidrasi Sedang Sedikit Banyak Sedikit Sumber : Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi, 2003:38 b. Kesegaran Semen Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran dilakukan pada semen dengan suhu 900-1000 ºC. Kehilangan berat ini terjadi karena kelembaban yang menyebabkan rehidrasi dan karbonisasi dalam bentuk kapur bebas atau magnesium yang menguap. Kehilangan berat semen ini merupakan ukuran dari kesegaran semen. Dalam keadaan normal akan terjadi kehilangan berat sekitar 2 batas maksimum 4. Universitas Sumatera Utara 24 c. Sisa yang Tidak Larut Sisa bahan yang tidak habis bereaksi adalah sisa bahan tidak aktif yang terdapat pada semen. Semakin sedikit sisa bahan ini, semakin baik kualitas semen. Jumlah maksimum tidak larut yang dipersyaratkan adalah 0,85. d. Panas Hidrasi Semen Proses hidrasi terjadi dengan arah kedalam dan keluar. Maksudnya, hasil mengendap di bagian luar, semen yang bagian dalamnya terhidrasi secara bertahap akan terhidrasi sehingga volumenya mengecil susut. Selama proses hidrasi berlangsung, akan keluar panas yang dinamakan panas hidrasi. Pasta semen yang telah mengeras memiliki struktur berpori dengan ukuran yang sangat kecil dan bervariasi. Setelah proses hidrasi berlangsung, endapan pada permukaan butiran semen akan menyebabkan difusi air ke bagian dalam yang belum terhidrasi semakin sulit. e. Kekuatan Pasta Semen dan Faktor Air Semen Banyaknya air yang dipakai selama proses hidrasi akan mempengaruhi karakteristik kekuatan beton jadi. Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan untuk proses hidrasi tersebut adalah sekitar 25 dari berat semen. Jika air yang digunakan kurang dari 25, maka kelecekan atau kemudahan dalam mengerjakan tidak akan tercapai. Beton yang memiliki workability didefenisikan sebagai beton yang dapat dengan mudah dikerjakan atau dituangkan ke dalam cetakan dan dapat dengan mudah dibentuk. Kekuatan beton akan turun jika air yang ditambahkan ke dalam campuran semakin Universitas Sumatera Utara 25 banyak. Karena itu penambahan air harus dilakukan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum yang tercantum dalam rencana tercapai. Faktor Air Semen FAS atau Water Cement Ratio WCR adalah berat air dibagi dengan berat semen. FAS yang rendah menyebabkan air yang berada di antara bagian-bagian semen sedikit dan jarak antar butiran-butiran semen menjadi pendek.

2.5. Agregat

Dalam perencanaan beton, agregat mendapat perhatian yang utama karena bahan tersebut menempati volume yang paling besar dalam campuran beton dan sangat mempengaruhi kekuatan dan sifat-sifat beton lainnya. Biasanya, beton mutu tinggi diproduksi dengan menggunakan agregat ringan untuk struktur beton dan agregat berat untuk beton density tinggi. Beton umumnya mengandung lebih kurang 60-70 agregat halus dan kasar dari keseluruhan komposisi beton, oleh karena itu agregat memegang peranan penting dalam suatu campuran beton. Agregat tidak hanya membantu kekuatan dari beton tetapi juga berpengaruh besar terhadap ketahanan dan kekompakan struktural beton yang dihasilkan. Untuk mendapatkan beton yang baik, pembagian ukuran butiran yang baik pula, sehingga dapat memberikan stabilitas dan keawetan yang lebih tinggi sebagai beton berkekuatan tinggi. Banyaknya pasta semen yang diinginkan per unit volume campuran beton berkurang dengan meningkatnya volume relatif antara agregat kasar dan agregat halus. Karena jumlah material semen yang terkandung dalam beton mutu tinggi biasanya cukup besar, volume partikel halus dalam campuran cenderung menjadi tinggi. Akibatnya, volume pasir dapat dipertahankan sampai nilai minimum yang Universitas Sumatera Utara 26 dibutuhkan untuk mencapai workabilitas dan kompabilitas kepadatan. Dengan cara ini, memungkinkan untuk memproduksi beton dengan kekuatan yang lebih tinggi untuk kadar material semen yang diberikan. Bentuk, ukuran, kekerasan, dan kehalusan permukaan agregat mempengaruhi besarnya kekuatan beton, khususnya untuk beton mutu tinggi dimana kekuatan lenturnya lebih berpengaruh daripada kekuatan tekan. Permukaan yang lebih kasar mengakibatkan gaya adhesi atau ikatan antar partikel dan material semen semakin kuat. Demikian juga semakin luas bidang permukaan dan lebih angular agregat, menghasilkan ikatan yang lebih kuat. Agregat lebih murah harganya bila dibandingkan dengan harga semen, oleh karena itu akan lebih ekonomis apabila mempergunakan banyak agregat dalam campuran beton dan mempengaruhi jumlah semen, namun tetap dalam batas kekuatan beton yang direncanakan. Klasifikasi agregat secara umum adalah mengenai bentuk dan ukuran agregat. Bentuk agregat terdiri dari agregat alam yang berbentuk bulat dan agregat batu pecah yang berbentuk runcing menyudut. Agregat yang bentuknya bulat adalah akibat dari kekuatan dan ketahanan terhadap abrasi dari batuan asal dan tujuan penggunaan sebelumnya. Dalam kasus batu pecah, bentuknya sangat tergantung dari peralatan tipe mesin pemecah batu yang menghasilkan ukuran dan bentuk batu pecah. Agregat dibedakan dalam dua jenis, yaitu agregat kasar batu pecah yang mempunyai ukuran lebih besar dari 4,75 mm dan agregat halus pasir dengan ukuran maksimum 4,75 mm. Agregat kasar dapat mempengaruhi kekuatan dan sifat struktur beton. Oleh karena itu, agregat kasar harus dipilih yang cukup keras, tidak retak dan tidak mudah Universitas Sumatera Utara 27 pecah, bersih, dan bebas dari lapisan di permukaannya. Sifat agregat kasar juga mempengaruhi karakteristik lekatan agregat-mortar dan kebutuhan air pencampur. Untuk masing-masing tingkatan kekuatan beton, Ada ukuran optimum agregat kasar yang menghasilkan kekuatan tekan terbesar untuk setiap berat semen. Agregat dengan ukuran nominal 25 mm dan 20 mm umumnya digunakan untuk memproduksi beton dengan kekuatan sampai 62 Mpa, dan ukuran 12,5 mm atau 10 mm untuk mutu beton di atas 62 Mpa. Umumnya ukuran agregat kasar yang terkecil menghasilkan kekuatan yang paling tinggi dengan wc+p yang diberikan. Walaupun demikian, kekuatan tekan di atas 70 Mpa dapat juga diperoleh dengan menggunakan ukuran nominal maksimum agregat 25 mm jika pada campuran diberikan bahan tambahan kimia chemical admixture. Penggunaan ukuran agregat kasar yang terbesar merupakan pertimbangan yang penting jika optimasi modulus elastisitas, rangkak creep, dan susut kering drying shrinkage merupakan hal yang utama. Agregat kasar diambil dari agregat alam yang terjadi dari proses pelapukan weathering dan abrasi. Untuk memperoleh keseragaman kekuatan agregat kasar yang digunakan, maka agregat kasar yang dipakai dalam penelitian ini diambil dari daerah Binjai. Agregat halus dengan gradasi dan bentuk partikelnya merupakan faktor yang penting dalam memproduksi beton dengan mutu tinggi. Bentuk partikel dan tekstur permukaan mempunyai pengaruh yang besar pada kebutuhan air pencampur dan kekuatan tekan sebagaimana dengan agregat kasar. Agregat halus dengan gradasi yang sama tetapi mempunyai perbedaan kandungan udara 1 dapat mengakibakan perbedaan kebutuhan air pencampur sebesar 1 kgm 3 . Universitas Sumatera Utara 28 Agregat halus dengan modulus kehalusan FM antara 2,5 sampai 3,2 lebih baik untuk beton mutu tinggi. Campuran beton yang dibuat dengan agregat halus yang mempunyai modulus kehalusan FM kurang dari 2,5 biasanya bersifat lengket sticky dan mempunyai workabilitas yang rendah dan memerlukan kebutuhan air pencampur yang lebih tinggi. Terkadang memungkinkan untuk mencampur pasir dari daerahlokasi yang berbeda untuk meningkatkan keragaman gradasinya dan kapasitasnya untuk menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi. Ukuran agregat halus yang digunakan, lolos saringan ayakan 5 mm dan mempunyai tekstur yang baik. Kadar lumpur, kadar organik, dan kadar air serta sifat-sifat lainnya harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan. Agregat halus yang digunakan pada penelitian ini merupakan agregat alam yang berasal dari sungai Sei Wampu, Binjai. Klasifikasi bentuk agregat dapat dilihat pada tabel 2.4. Tabel 2.4 Klasifikasi Bentuk Agregat Klasifikasi Bentuk Bulat Aus akibat air, atau terbentuk akibat terkikis keseluruhannya Tak Beraturan Iregular alami atau sebagian tekikis dan memiliki bentuk bulat Flaky Material yang tipis pada salah satu sisinya Angular Memiliki bentuk sisi yang baik pada seberang dari planar yang kasar Elongated Material yang menyudut salah satu sisinya lebih panjang dari yang lain Flaky dan Elongated Material yang memiliki panjang yang lebih besar dan lebar, dan lebar lebih besar dari tebalnya Universitas Sumatera Utara 29

2.6. Air

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang banyak mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau bahan kimia yang lainnya, bila dipakai dalam dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan. Air yang berlebihan akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan proses hidrasi tidak tercapai seluruhnya, sehingga akan mempengaruhi kekuatan beton. 1. Sumber-sumber Air - Air yang terdapat di udara - Air hujan - Air tanah - Air permukaan - Air laut 2. Syarat Umum Air Air yang digunakan dalam campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam alkali zat organik atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan. Air yang dipakai dalam pembuatan beton pra-tekan dan beton yang akan ditanami logam aluminium termasuk air bebas yang terkandung dalam agregat tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan ACI 318-89: 2-2. Untuk perlindungan terhadap korosi, konsentrasi ion klorida maksimum yang terdapat dalam beton yang telah Universitas Sumatera Utara 30 mengeras pada umur 28 hari yang dihasilkan dari bahan campuran termasuk air, agregat, bahan bersemen dan bahan campuran tambahan tidak boleh melampaui nilai batas yang telah ditentukan. Tabel 2.5 Batas Maksimum Ion Klorida Jenis Beton Batas Beton pra-tekan 0,06 Beton bertulang yang selamanya berhubungan dengan klorida 0,15 Beton betulang yang selamanya kering atau terlindung dari basah 1,00 Konstruksi beton bertulang lainnya 0,30 Sumber : Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2003: 54 Tabel 2.6 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air Jenis Beton Kondisi Lingkungan Berhubungan dengan Faktor Air Semen Maksimum Kadar Semen Minimum kgm 3 40 mm 20 mm Beton Bertulang Air Tawar Air PayauAir Laut 0,50 0,45 260 320 290 360 Beton Pra- Tekan Air Tawar Air PayauAir Laut 0,50 0,45 300 320 300 360 Sumber : Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2003: 54 Universitas Sumatera Utara 31

2.7. Bahan Tambah Silica Fume dan Superplasticizer

Bahan tambah admixture adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Admixture atau bahan tambah didefenisikan dalam Standard Definition of Terminology Relating to Concrete and Concrete Agregates ASTM C. 125-1995:61 sebagai material selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahakan sebelum atau selama pengadukan berlangsung. Tujuannya dari penggunaan bahan tambah adalah untuk mengubah atau memodifikasi satu atau lebih sifat-sifat dan karakteristik beton sewaktu masih dalam keadaan segar atau setelah mengeras. Secara umum bahan tambah yang digunakan dalam beton dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi Chemical Admixture dan bahan tambah yang bersifat mineral Additive. Bahan tambah admixture ditambahkan saat pengadukan dan atau saat pelaksanaan pengecoran, sedangkan bahan tambah aditif yaitu yang bersifat mineral ditambahkan saat pengadukan dilaksanakan. Bahan tambah ini biasanya merupakan bahan tambah kimia yang dimasukkan lebih banyak mengubah perilaku beton saat pelaksanaan pekerjaan, jadi dapat dikatakan bahwa bahan tambahan kimia Chemical Admixture lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja pelaksanaan. Bahan tambah aditif merupakan bahan tambah yang paling banyak bersifat penyemenan, jadi bahan tambah aditif lebih banyak digunakan untuk perbaikan kinerja kekuatannya. Bahan tambah seharusnya hanya berguna jika sudah ada evaluasi yang teliti tentang pengaruhnya pada beton, khususnya dalam kondisi dimana beton diharapkan Universitas Sumatera Utara 32 akan digunakan. Bahan tambah ini biasanya diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit, dan pengawasan yang ketat harus diberikan agar tidak berlebihan yang justru akan dapat memperburuk sifat beton. Sifat-sifat beton yang diperbaiki itu antara lain kecepatan hidrasi waktu pengikatan, kemudahan pengerjaan, dan kekedapan terhadap air. Bahan tambah kimia Chemical Admixture ada bermacam-macam. Menurut ASTM, bahan tambah kimia itu terbagi menjadi: 1. Tipe A - Water-Reducing Admixtures, adalah bahan tambah yang mengurangi air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertemtu. 2. Tipe B - Retarding Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk menghambat waktu pengikatan beton. 3. Tipe C - Accelerating Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mempercepat pengikatan dan pengembangan kekuatan awal beton. 4. Tipe D - Water Reducing and Retarding Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu dan menghambat pengikatan awal. 5. Tipe E - Water Reducing and Accelerating Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu dan mempercepat pengikatan awal. Universitas Sumatera Utara 33 6. Tipe F - Water Reducing, High Range Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumalah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12 atau lebih. 7. Tipe G - Water Reducing, High Range Retarding Admixtures, adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12 atau lebih dan juga untuk menghambat pengikatan beton. Selain itu ada juga: 1. Air Entrain, adalah menambahkan sejumlah buih udara dalam bentuk yang benar ke dalam campuran tanpa secara signifikan mengubah sifat-sifat setting atau kecepatan hardening. 2. Waterproofing Admixtures, bahan kimia tambahan yang waterproofing berguna mengurangi permeabilitas melalui kapiler dari pasta semen keras, terutama terbuat dari stearat Untuk menghasilkan beton dengan mutu kuat tekan beton tinggi dibutuhkan bahan tambah kimia Chemical Admixture yaitu superplasticizer atau HRWR high range water reducer dan aditif mineral yang bersifat penyemenan yaitu berupa abu terbang fly ash, pozzofume super fly ash, dan mikrosilika silica fume dengan kadar yang tepat. Sebab bahan admixture dan aditif jika dicampur dengan kadar yang tidak tepat hasilnya akan sebaliknya, yaitu tidak meningkatkan kuat tekannya akan tetapi dapat menurunkan. Universitas Sumatera Utara 34

2.7.1. Silica Fume