5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Umum
Beton merupakan bahan yang getas dimana beton sangat baik dalam menahan tekan, namun kurang efektif dalam tarik. Reinforcement perkuatan dengan besi berfungsi
untuk menyerap daya tarik ini sehingga retak yang tidak dapat dihindari oleh beton mutu tinggi tidak melemahkan struktur.
Beton dengan perkuatan fiber didefinisikan sebagai beton yang terdiri dari semen, agregat kasar, halus serta air dan fiber yang berbentuk seperti serabut. Fungsi dari
pemakaian fiber ini adalah untuk meningkatkan kuat tarik dengan memperlambat pertumbuhan retak, dan untuk meningkatkan ketahanan dengan menyalurkan tegangan
antar penampang retak sehingga pertambahan deformasi dapat meningkat seiring tegangan puncak dibandingkan tanpa penggunaan fiber.
II.2. Bahan II.2.1. Semen Portland
Semen Portland merupakan semen hidrolis yang tersusun oleh kalsium silikat hidrolis. Semen hidrolis menyatu dan mengeras secara reaksi kimia dengan air. Dalam
reaksinya dengan air, yang disebut hidrasi, semen menyatu dengan air membentuk gumpalan menyerupai batu.
II.2.1.1. Tipe Semen Portland
Tipe semen Portland yang berbeda diproduksi agar kebutuhan akan keadaan fisik dan kimia yang berbeda-beda dapat terpenuhi. Secara umum, semen Portland yang ada
diproduksi ada 5, antara lain : a. Tipe I Ordinary Portland Cement
6
Semen Portland Tipe I merupakan semen yang umum digunakan untuk berbagai pekerjaan konstruksi yang mana tidak terkena efek sulfat pada tanah atau berada di
bawah air. b. Tipe II Modified Cement
Semen Portland Tipe II merupakan semen dengan panas hidrasi sedang atau di bawah semen Portland Tipe I serta tahan terhadap sulfat. Semen ini cocok digunakan untuk
daerah yang memiliki cuaca dengan suhu yang cukup tinggi serta pada struktur drainase.
c. Tipe III Rapid-Hardening Portland Cement Semen Portland Tipe III memberikan kuat tekan awal yang tinggi. Penggunaan Tipe
III ini jika cetakan akan segera dibuka untuk penggunaan berikutnya atau kekuatan yang diperlukan untuk konstruksi lebih lanjut. Semen Tipe III ini hendaknya tidak
digunakan untuk konstruksi beton missal atau dalam skala besar karena tingginya panas yang dihasilkan dari reaksi beton tersebut.
d. Tipe IV Low-Heat Portland Cement Semen Portland Tipe IV digunakan jika pada kondisi panas yang dihasilkan dari reaksi
beton harus diminimalisasi. Namun peningkatan kekuatan lebih lama dibandingkan semen tipe lainnya tetapi tidak mempengaruhi kuat akhir.
e. Tipe V Sulphate-Resisting Cement Semen Portland Tipe V digunakan hanya pada beton yang berhubungan langsung
dengan sulfat, biasanya pada tanah atau air tanah yang memiliki kadar sulfat yang cukup tinggi.
II.2.1.2. Sifat Semen Portland
Spesifikasi Portland semen umumnya menempatkan batas pada komposisi kimia dan sifat fisiknya. Pengertian yang signifikan dari sifat fisik semen sangat membantu
dalam hal mengaplikasikan hasil dari uji semen. Berikut adalah sifat dari semen Portland : a. Kehalusan Fineness
Kehalusan semen mempengaruhi panas yang dihasilkan dan besarnya hidrasi. Nilai kehalusan yang tinggi akan meningkatkan hidrasi semen dan meningkatkan
pertumbuhan kuat tekan.
7
b. Kekuatan Soundness Kekuatan ini berdasarkan pada kemampuan pasta untuk mengeras serta
mempertahankan volumenya setelah pengikatan. c. Konsistensi Consistency
Konsistensi didasarkan pada gerakan relatif pada semen pasta segar atau mortar atau kemampuannya untuk mengalir.
d. Waktu Pengikatan Setting Time Waktu pengikatan diindikasikan dengan pasta yang sedang menimbulkan reaksi
hidrasi yang normal. e. Salah Pengikatan False Set
Salah Pengikatan adalah bukti dari hilangnya plastisitas tanpa berkembangnya panas setelah pencampuran.
f. Kuat Tekan Compressive Strength
Kuat tekan didukung oleh tipe semen, komposisi bahan dan kehalusan semen. g. Panas Hidrasi Heat of Hydration
Panas Hidrasi adalah panas yang ditimbulkan ketika semen dan air bereaksi. Panas yang dihasilkan bergantung pada komposisi kimia dari semen tersebut.
h. Kehilangan Pembakaran Loss on Ignition Kehilangan Pembakaran diindikasikan sebelum hidrasi dan karbonasi, yang
diakibatkan penyimpanan yang tidak sesuai.
II.2.1.3. Kandungan Semen Portland
Telah kita ketahui bahwa senyawa mentah yang digunakan untuk memproduksi semen Portland adalah kapur, silika, alumina dan oksida besi. Kandungan ini berinteraksi
satu dengan lainnya membentuk suatu material kompleks. Tabel 2.1. Senyawa Utama Semen Portland
Nama Senyawa Komposisi Oksida
Singkatan
Trikalsium silikat 3CaO.SiO
2
C
3
S Dikalsium Silikat
2CaO.SiO
2
C
2
S
8
Trikalsium aluminat 3CaO.Al
2
O
3
C
3
A Tetrakalsium aluminoferit
4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
C
4
AF
Perhitungan komposisi pada semen Portland berdasarkan hasil yang diperoleh R. H. Bogue dan lainnya, dan sering disebut ‘Komposisi Bogue’.
C
3
S = 4.07 CaO – 7.60 SiO
2
– 6.72 Al
2
O
3
– 1.43 Fe
2
O
3
– 2.85 SO
3
C
2
S = 2.87 SiO
2
– 0.754 3CaO.SiO
2
C
3
A = 2.65 Al
2
O
3
– 1.69 Fe
2
O
3
C
4
AF = 3.04 Fe
2
O
3
Tabel 2.2. Perkiraan Batas Komposisi Semen Portland
Oksida Isi
CaO 60 - 67
SiO
2
17 - 25 Al
2
O
3
3 - 8 Fe
2
O
3
0.5 - 6.0 MgO
0.1 - 4.0 Alkalis
0.2 - 1.3 SO
3
1 - 3
II.2.2. Agregat
Penggunaan jenis dan kualitas agregat yang tepat tidak dapat dihindari karena agregat kasar dan halus umumnya menguasai 60 hingga 75 dari volume beton 70
hingga 85 dari berat dan secara langsung campuran beton yang baik dan sifat kekuatan, komposisi campuran, dan ekonomis.
9
Agregat harus memenuhi standar untuk penggunaan secara teknik : agregat harus bersih, keras, kuat, partikel yang bebas dari penyerapan kimia, lapisan lumpur, dan
material halus lainnya dalam batas wajar yang dapat mempengaruhi hidrasi dan pengikatan semen pasta.
II.2.2.1. Karakteristik Agregat
a. Gradasi Grading Gradasi adalah distribusi ukuran partikel dari agregat yang ditentukan dari analisis
ayakan. Ukuran partikel agragat ditentukan dengan kawat jaring dengan bukaan persegi. Gradasi dan ukuran maksimum agregat mempengaruhi proporsi agregat
seperti penggunaan semen dan air, kelecakan, ekonomis, penyerapan, susut, dan ketahanan beton.
b. Gradasi Agregat Halus Fine-Aggregate Grading Agregat halus adalah agregat yang lolos ayakan No.4 4.75 mm. Agregat yang mana
melewati ayakan No.50 300μ m dan No.100 150μ m mempengaruhi kelecakan serta tekstur permukaan.
c. Gradasi Agregat Kasar Coarse-Aggregate Grading Agregat kasar adalah agregat yang lebih besar dari ayakan No.4 4.75 mm. Ukuran
maksimum agregat kasar pada beton mempengaruhi keekonomisannya. Biasanya air dan semen dibutuhkan lebih banyak untuk agregat dengan ukuran lebih kecil.
d. Bentuk Partikel dan Tekstur Permukaan Particle Shape and Surface Texture Bentuk partikel dan tekstur permukaan dari agregat mempengaruhi sifat dari campuran
beton segar daripada sifat dari beton keras. Permukaan kasar, bersudut, memanjang memerlukan air yang lebih banyak untuk meningkatkan kelecakan beton daripada
yang mulus, bulat, dan padat. e. Berat Jenis Specific Gravity
Berat jenis agregat adalah perbandingan berat agregat terhadap berat dari volume air yang sama. Berat jenis agregat pada umumnya berkisar antara 2.4-2.9.
II.2.3. Air
10
Ketika kita mempertimbangkan kekuatan dari beton, factor yang mempengaruhi adalah banyaknya air pada campuran beton. Kualitas air juga penting karena
ketidakmurnian air dapat mempengaruhi waktu pengikatan semen, yang secara langsung mempengaruhi kekuatan beton atau timbul bercak pada permukaannya, dan juga dapat
menimbulkan korosi pada tulangan besi.
II.2.4. Fiber
Fiber untuk campuran beton dapat dibedakan menjadi empat jenis, yaitu : 1. Fiber metal, misalnya serat besi dan serat strainless stell.
2. Fiber polymeric, misalnya serat polypropylene dan serat nylon. 3. Fiber mineral, misalnya fiberglass.
4. Fiber alam, misalnya serabut kelapa dan serabut nenas. Fiber polypropylene merupakan senyawa hidrokarbon dengan rumus kimia C
3
H
6
yang berupa filament tunggal ataupun jaringan serabut tipis yang berbentuk jala dengan ukuran panjang antara 6 mm sampai 50mm dan memiliki diameter bervariasi. Dalam
penelitian ini digunakan Fiber polypropylene yang diproduksi oleh PT.Sika Indonesia dengan merk dagang SikaFibre. Karakteristik dari SikaFibre disajikan dalam tabel berikut.
Tabel 2.3. Karakteristik SikaFibre Karakteristik
Fiber polypropylene Berat jenis
0.91 grcm
3
Panjang fiber 12 mm
Diameter fiber 18 micron
Kuat tarik 300 – 440 MPa
Modulus elastisitas 6000 – 9000 Nmm
2
Penyerapan air Nol
Titik leleh 160°C
11
Kadar fiber 600 grm
3
beton
II.2.4.1. Pengaruh Fiber Pada Sifat Mekanikal Beton
Dalam jurnalnya yang berjudul “An Experimental Investigation into The Effect of Polypropylene Fibers on Mechanical Properties of Concrete
” oleh E. Mollaahmadi, dkk bahwasannya penggunaan fiber pada beton secara umum dibagi menjadi fiber alami dan
sintetis seperti karbon, nilon, polypropylene. Polypropylene fiber digunakan untuk mengurangi retak yang disebabkan oleh penyusutan beton.
Polypropylene fiber secara efektif mengatur retak susut plastis pada beton, dan mengurangi lebar retak maksimum, dan jumlah retak. Efek dari fiber ini bergantung pada
proporsi terhadap persentase volumenya. Semakin panjang fiber dengan diameter yang sama semakin besar dampaknya terhadap kapasitas lenturnya.
Dalam jurnalnya semen, agregat diperoleh dari daerah Yazd, Iran. Karakteristik polypropylene yang digunakan adalah sebagai berikut
Tabel 2.4. Karakteristik Fiber Sifat
Fiber tebal Fiber biasa
Ukuran diameter mm 0.98
0.022 Kuat tarik MPa
240 400
Massa jenis grcm
3
0.88-0.92 0.91
Modulus Elastisitas MPa 5100
8500 Pemanjangan
24.2 12
Bentuk Bergelombang
Datar
Untuk Mix-design serta berat fiber per volume disajikan pada tabel berikut : Tabel 2.5. Proporsi Mix Design
Air kg Semen kg
Pasir kg Agregat kasar
kg Superplasticizer
kg 178
450 1070
670 6.25
12
Tabel 2.6. Karakteristik dan berat fiber per volume beton No sampel
Tipe fiber Ukuran diameter
mm Panjang fiber
mm Berat fiber
kgm
3
PCbeton biasa -
- -
- F6
Biasa 0.022
6 1.1
F12 Biasa
0.022 12
1.1 F19
Biasa 0.022
19 1.1
T30 Tebal
0.98 30
16.5 T40
Tebal 0.98
40 16.5
Balok sampel yang direncanakan berukuran 10 x 10 x 50 cm. Sampel diletakkan pada perletakan sendi danrol dengan jarak 45 cm dan jarak antar beban adalah 15 cm.
Pengukur lendutan ditempatkan pada tengah sampel dan diukur pada setiap pembebanan. Hasil dari percobaan yang dilakukan dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2.7. Pembebanan pada sampel No sampel
Pcr kg Pukg
Pc 997.33
- F6
965.33 -
F12 928
- F19
806.33 -
T30 880
713 T40
1015 1030
Beban ketika pertama kali retak adalah beban retak Pcr dan beban ultimate Pu. Beban ultimate didapat pada sampel yang mengandung fiber polypropylene tebal, karena
pada sampel fiber biasa setelah mencapai retak pertama kehancuran terjadi.. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa Pcr menurun dengan meningkatnya panjang fiber dalam
sampel yang mengandung fiber polypropylene biasa. Hal ini disebabkan retak mikro pada beton yang mempengaruhi kuat lendut. Karena dengan meningkatnya panjang fiber,
kelecakan beton menjadi berkurang, dan retak mikro pada beton menjadi meningkat, yang
13
menghasilkan kuat lendut beton menjadi menurun shuan-fa, 2001. Tetapi, pada sampel yang mengandung fiber polypropylene tebal, Pcr meningkat seiring meningkatnya panjang
fiber. Dari pencatatan defleksi pada beton saat pertama kali retak, dapat dilihat pada
tabel 6. Dengan pemakaian PP fiber defleksi pada keretakan pertama berkurang hingga 139.
Tabel 2.8. Penurunan Yang Terjadi No sampel
Penurunan mm PC
0.91 T30
0.59 T40
0.38
II.3. Sifat Beton
Beton merupakan material komposit dengan banyak permasalahan. Campuran beton tersebut tidak bias langsung keras tetapi memerlukan proses reaksi yang memakan
waktu. Salah satu masalah adalah masing-masing unsur dalam campuran beratnya tidak sama sehingga agregat yang berat cenderung bergerak ke bawah dan air yang ringan
cenderung bergerak ke atas. Untuk itu kita perlu mengetahui sifat pada beton.
II.3.1. Beton Segar
Dalam pengerjaan beton segar, sifat penting yang harus diperhatikan adalah kelecakan workability. Kelecakan merupakan kemudahan pengerjaan beton, dimana pada
saat penuangan dan pemadatan tidak menimbulkan masalah seperti pemisahan dan pendarahan.
Istilah kelecakan dapat didefinisikan dari tiga sifat berikut : a. Kompaktibilitas yaitu kemudahan beton untuk dipadatkan dan mengeluarkan
rongga-rongga udara.
14
b. Mobilitas yaitu kemudahan beton untuk mengalir ke dalam cetakan dan membungkus tulangan.
c. Stabilitas yaitu kemampuan beton untuk tetap menjadi massa homogen tanpa pemisahan selama pengerjaan.
Pada adukan yang tidak stabil, air dapat terpisah dari benda padat, kemudian naik ke permukaan. Fenomena ini disebut pendarahan. Sementara agregat kasar dapat terpisah
dari campuran mortar. Fenomena ini disebut pemisahan.
Baik Geser
Runtuh
Gambar 2.1. Pengujian Slump Test
II.3.2. Beton Keras
Nilai kekuatan tekan beton relative tinggi dibandingkan dengan kuat tariknya. Beton merupakan bahan yang bersifat getas. Nilai kuat tariknya hanya berkisar 9-15
dari kuat tekannya. Agar beton mampu menahan gaya tarik maka beton diperkuat oleh batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama.
Dalam buku Struktur Beton Bertulang, Istimawan Dipohusodo 1996 menyatakan bahwa kerjasama antara bahan beton dan baja tulangan hanya dapat terwujud dengan
didasarkan pada keadaan : a. Lekatan sempurna antara batang tulangan baja dengan beton keras yang
membungkusnya sehingga tidak terjadi penggelinciran di antara keduanya.
15
b. Beton yang mengelilingi batang tulangan baja bersifat kedap sehingga mampu melindungi dan mencegah terjadinya karat baja.
c. Angka muai kedua bahan hampir sama dimana untuk setiap kenaikan suhu satu derajat celcius angka muai beton 0.00001 sampai 0.000013 sedangkan
baja 0.000012, sehingga tegangan yang timbul karena perbedaan nilai dapat diabaikan.
II.3.3. Retak Pada Beton
Dalam pengerjaannya selalu diusahakan agar retak pada beton tidak terjadi. Namun, retak pada beton tetap dapat terjadi. Berikut adalah beberapa jenis retak pada
beton : a. Retak Plastis
Retak plastis biasanya terjadi sebelum beton mengeras. Diakibatkan oleh terjadinya air yang terpisah dari campuran beton.
b. Retak Susut Retak susut diakibatkan oleh air yang terlalu cepat menguap dari beton.
Semakin tinggi penguapan yang terjadi, semakin banyak retak susut yang terjadi.
c. Retak Susut Jangka Panjang Retak ini sering terjadi pada pengecoran skala besar.
d. Retak Rambut Retak rambut terjadi karena permukaan beton memiliki jumlah air yang lebih
banyak dari bagian dalam beton. Biasanya terjadi sebelum retak susut. Tabel 2.9. Waktu Muncul Retak
Jenis Retak Waktu Muncul
Retak Plastis 10 menit – 3 jam
Retak Susut 30 menit – 6 jam
Retak Susut Jangka Panjang Beberapa minggu
Retak Rambut 1 – 7 hari
16
II.4. Tegangan Regangan Beton
Kategori