Material .1. Beton TINJAUAN PUSTAKA

9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Material II.1.1. Beton Beton merupakan material pada bangunan yang paling banyak digunakan. Misalnya pada bangunan bendungan, pondasi, basement, dan bangunan lainnya. Beton merupakan material komposit yang tersusun dari beberapa bahan penyusun utama yaitu semen, agregat, dan air. Adapun bahan tambah yang digunakan berupa bahan kimia pembantu admixture untuk mengubah sifat-sifat beton ketika masih berupa beton segar atau beton keras. Beton mempunyai kuat tekan yang besar sementara kuat tariknya kecil. Kekuatan beton ditentukan oleh kuat tekan tekan karakteristik pada usia 28 hari. Kuat tekan karakteristik adalah tegangan yang melampaui 95 dari pengukuran kuat tekan uniaksial yang diambil dari tes penekanan standar, yaitu kubus ukuran 150x150 mm, atau silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Pengukuran kekuatan dengan kubus akan lebih tinggi daripada dengan silinder. Rasio kekuatan antara silinder dan kubus adalah 0,8. Sifat yang penting pada beton adalah kuat tekan, bila kuat tekan tinggi maka sifat- sifat yang lain pada umumnya juga baik. Faktor-faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton terdiri dari kualitas bahan penyusun, nilai faktor air-semen, gradasi agregat, ukuran maksimum agregat, cara pengerjaan pencampuran, pengangkutan, pemadatan dan perawatan serta umur beton Tjokrodimuljo, 1996

II.1.1.1. Semen

Semen merupakan bahan utama pembentuk beton yang bersifat hidrolis, yaitu akan memiliki sifat adhesif dan kohesif apabila telah bereaksi dengan air dan berfungsi sebagai perekat bagi agregat-agregat beton. Semen juga merupakan bahan ikat ikat yang paling penting dan sangat banyak digunakan dalam pembangunan fisik disektor konstruksi sipil. Jika semen ditambahkan dengan agregat halus dan air maka disebut mortar yang jika Universitas Sumatera Utara 10 digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi suatu campuran yang dinamakan beton. Penggunaan semen sudah sangat lama, hingga pada tahun 1882 diusulkan oleh Joseph Aspdin dengan nama semen portland karena campuran air, pasir, dan batu-batuan yang bersifat pozzolan dan berbentuk bubuk ini pertama kali di olah di pulau Portland, Inggris. Semen portland pertama kali diproduksi di pabrik oleh David Saylor di Coplay Pennsylvania, Amerika Serikat pada tahun 1875. Dan kemuadian semen porland berkembang pesat dan di buat sesuai kebutuhan. Semen portland memiliki beberapa senyawa kimia yang masing-masing memiliki sifat sendiri. Empat senyawa kimia yang utama pada semen portland adalah Trikalsium Silikat C3S, Dikalsium Silikat C2S, Trikalsium Aluminat C3A, Tetrakalsium Aluminoferrit C4AF. Tabel II.1 Empat senyawa utama dalam semen portland Berdasarkan American Standard for Testing Material ASTM semen portland dibagi menjadi lima type, yaitu : 1. Type I : semen portland yang digunakan untuk semua bangunan beton yang tidak mengalami perubahan cuaca yang dasyat atau dibangun dalam lingkungan yang sangat korosif. Universitas Sumatera Utara 11 2. Type II : semen yang mengeluarkan panas hidrasi lebih rendah serta dengan kecepatan penyebaran panas yang rendah pula, selain itu juga lebih tahan terhadap serangan sulfat. 3. Type III : semen yang cepat mengeras, yang cocok untuk pengerasan beton pada suhu rendah. Semen ini digunakan bilamana kekuatan yang harus dicapai dalam waktu sangat singkat dan biasanya dipakai pada pembuatan jalan yang harus cepat dibuka untuk lalu lintas. 4. Type IV : semen ini menimbulkan panas hidrasi yang rendah. 5. Type V : semen ini tahan terhadap sulfat serta mengeluarkan panas hydrasi 25- 40 lebih rendah dari semen type I.

II.1.1.2. Agregat

Agregat merupakan material granular suatu bahan keraskaku yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk suatu beton semen hidraulik atau mortar. Agregat berasal dari bahan organik dan an-organik. Dalam campuran beton volume agregat sekitar 70-75 . Mengingat bahwa agregat mempunyai volume terbesar dalam campuran beton maka kualitas agregat sangat berpengaruh terhadap kualitas beton. Dengan agregat yang baik, beton dapat dikerjakan workable, kuat, tahan lama durable, dan ekonomis. Faktor lain yang perlu diperhatikan adalah gradasi atau distribusi ukuran butir agregat, karena bila butir-butir agregat mempunyai ukuran yang seragam akan menghasilkan volume pori yang besar tetapi bila ukuran butir-butirnya bervariasi maka volume pori menjadi kecil. Hal ini disebabkan butir yang lebih kecil akan mengisi pori di antara butiran yang lebih besar. Agregat sebagai bahan penyusun beton diinginkan mempunyai kemampatan yang tinggi, sehingga volume pori dan bahan pengikat yang dibutuhkan lebih sedikit. Universitas Sumatera Utara 12 Menurut British Standard 882:1973 Gambhir, 1986, distribusi ukuran butiran agregat halus dibagi menjadi empat daerah atau zone yaitu: zone I kasar, zone II agak kasar, zone III agak halus dan zone IV halus sebagaimana ditunjukkan pada Tabel dan distribusi agregat kasar yang ditunjukkan pada Tabel dibawah Tabel II.2 Batas-Batas Gradasi Agregat Halus Gambhir, 2004 Ukuran Saringan BS Persentase Berat yang Lolos Saringan Gradasi Zone I Gradasi Zone II Gradasi Zone III Gradasi Zone IV 10,00 mm 100 100 100 100 5, 00 mm 90-100 90-100 90-100 95-100 2,36 mm 60-95 75-100 85-100 95-100 1,18 mm 30-70 55-90 75-100 90-100 0,60 mm 15-34 35-59 60-79 80-100 0,30 mm 5-20 8-30 12-40 15-50 0,15 mm 0-10 0-10 0-10 0-15 Tabel II.3 Batas-Batas Gradasi Agregat Kasar Gambhir, 2004 Ukuran Saringan BS Persentase Berat yang Lolos Saringan 5 mm sampai 40 mm 5 mm sampai 20 mm 37,5 mm 90-100 100 20,0 mm 35-70 90-100 Universitas Sumatera Utara 13 10,0 mm 10-40 50-85 5,0 mm 0-5 0-10 Ukuran agregat dalam prakteknya secara umum digolongkan ke dalam 3 kelompok yaitu : a. Batu, jika ukuran butiran lebih dari 40 mm. b. Kerikil, jika ukuran butiran antara 5 mm sampai 40 mm. c. Pasir, jika ukuran butiran antara 0,15 mm sampai 5 mm. Butiran yang lebih kecil dari 0,15 mm dinamakan “silt” atau tanah. Agregat kasar menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia perlu diuji ketahanannya terhadap keausan dengan mesin Los Angeles. Persyaratan mengenai ketahanan agregat kasar beton terhadap keausan ditunjukkan pada tabel dibawah Tabel II.4 Persyaratan Kekerasan Agregat Kasar Beton Gambhir, 2004 Kekuatan Beton Maksimum bagian yang hancur dengan Mesin Los Angeles, Lolos Ayakan 1,7 mm Kelas I sampai 10 MPa 50 Kelas II 10MPa-20MPa 40 Kelas III di atas 20 MPa 27 Adapun fungsi agregat dalam beton : 1. Menghemat penggunaan bahan perekat. 2. Mengurangi susut pada beton. 3. Menambahmeningkatkan kekuatan. 4. Mengendalikan kemudahan dikerjakan. Universitas Sumatera Utara 14 5. Dengan gradasi yang baik kan menjadikan beton padat.

II.1.1.3. Air

Air pada campuran beton berfungsi untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang digunakan dalam campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan, menurunkan kualitas beton dan merusak sifat-sifat beton yang dihasilkan. Sebaiknya dipakai air tawar yang dapat diminum. Karena pasta semen merupakan hasil reaksi kimia antara semen dengan air, maka bukan perbandingan jumlah air terhadap total berat campuran yang terpenting, tetapi perbandingan air dengan semen yang biasa disebut Faktor Air Semen water cement ratio. Air yang berlebih akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan proses hidrasi tidak tercapai seluruhnya, sehingga hal itu akan mempengaruhi kekuatan beton. Untuk air yang tidak memenuhi syarat mutu, kekuatan beton pada umur 7 hari dan 28 hari tidak boleh kurang dari 90 jika dibandingkan dengan kekuatan beton yang menggunakan air standarsuling. Pada air yang akan digunakan sebagai bahan pencampur beton meliputi kandungan lumpur maksimal 2 grlt, kandungan garam-garam yang dapat merusak beton maksimal 15 grlt, tidak mengandung khlorida lebih dari 0,5 grlt serta kandungan senyawa sulfat maksimal 1 grlt.Tjokrodimuljo, 1996.

II.1.1.4. Bahan Tambah

Bahan Tambah Bahan tambah yaitu bahan selain unsur pokok pada beton air, semen dan agregat yang ditambahkan pada adukan beton, baik sebelum, segera atau selama pengadukan beton dengan tujuan mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih Universitas Sumatera Utara 15 dalam keadaaan segar atau setelah mengeras. Fungsi-fungsi bahan tambah antara lain: mempercepat pengerasan, menambah kelecakan workability beton segar, menambah kuat tekan beton, meningkatkan daktilitas atau mengurangi sifat getas beton, mengurangi retak- retak pengerasan dan sebagainya. Bahan tambah diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit dengan pengawasan yang ketat agar tidak berlebihan yang berakibat memperburuk sifat beton Tjokodimuljo, 1996. Bahan tambah menurut maksud penggunaannnya dibagi menjadi dua golongan yaitu admixtures dan additives. Admixtures ialah semua bahan penyusun beton selain air, semen hidrolik dan agregat yang ditambahkan sebelum, segera atau selama proses pencampuran adukan di dalam batching , untuk merubah sifat beton baik dalam keadaan segar atau setelah mengeras. Definisi additive lebih mengarah pada semua bahan yang ditambahkan dan digiling bersamaan pada saat proses produksi semen Taylor, 1997. Menurut Tjokrodimuljo 1996, bahan tambah dapat dibedakan menjadi 3 golongan, yaitu : 1. Chemical Admixtures merupakan bahan tambah bersifat kimiawi yang dicampurkan pada adukan beton dengan maksud agar diperoleh sifat-sifat yang berbeda pada beton dalam keadaan segar maupun setelah mengeras, misalnya sifat pengerjaannya yang lebih mudah dan waktu pengikatan yang lebih lambat atau lebih cepat. Superplasticizer merupakan salah satu jenis chemical admixure yang sering ditambahkan pada beton segar. Pada dasarnya penambahan superplasticizer dimaksudkan untuk meningkatkan kelecakan, mengurangi jumlah air yang diperlukan dalam pencampuran faktor air semen, mengurangi slump loss, mencegah timbulnya bleeding dan segregasi, menambah kadar udara air content serta memperlambat waktu pengikatan setting time . Universitas Sumatera Utara 16 2. Pozolan pozzolan merupakan bahan tambah yang berasal dari alam atau buatan yang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur silikat dan aluminat yang reaktif. Pozolan sendiri tidak mempunyai sifat semen, tetapi dalam keadaan halus bereaksi dengan kapur bebas dan air menjadi suatu massa padat yang tidak larut dalam air. Pozolan dapat ditambahkan pada campuran adukan beton atau mortar sampai batas tertentu dapat menggantikan semen, untuk memperbaiki kelecakan workability, membuat beton menjadi lebih kedap air mengurangi permeabilitas dan menambah ketahanan beton atau mortar terhadap serangan bahan kimia yang bersifat agresif. Penambahan pozolan juga dapat meningkatkan kuat tekan beton karena adanya reaksi pengikatan kapur bebas CaOH 2 oleh silikat atau aluminat menjadi tobermorite 3.CaO.2SiO 2 .3H 2 O. Pozolan yang saat ini telah banyak diteliti dan digunakan antara lain silIca fume SF, fly ash FA, Ground Granulated Blast Furnace Slag GGBS, tras alam dan abu sekam padi Rice Husk Ash. 3. Serat fibre merupakan bahan tambah yang berupa serat gelas kaca, plastik, baja atau serat tumbuh-tumbuhan rami, ijuk. Penambahan serat ini dimaksudkan untuk meningkatkan kuat tarik, menambah ketahanan terhadap retak, meningkatkan daktilitas dan ketahanan beton terhadap beban kejut impact load sehingga dapat meningkatkan keawetandurabilitas beton, misalnya pada perkerasan jalan raya atau lapangan udara, spillway serta pada bagian struktur beton yang tipis untuk mencegah timbulnya keretakan.

II.1.2. Baja

Baja merupakan salah satu bahan bangunan yang unsur utamanya terdiri dari besi. Baja ditemukan ketika dilakukan penempaan dan pemanasan yang menyebabkan tercampurnya besi dengan bahan karbon pada proses pembakaran, sehingga membentuk baja yang mempunyai kekuatan yang lebih besar dari pada besi. Universitas Sumatera Utara 17 Bila dibandingkan dengan bahan konstruksi lainnya, baja lebih banyak memiliki keunggulan-keunggulan yang tidak terdapat pada bahan-bahan konstruksi lain. Disamping kekuatannya yang besar untuk menahan kekuatan tarik dan kekuatan tekan tanpa membutuhkan banyak volume, baja juga mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu material yang umum dipakai. Sifat-sifat baja antara lain : a. Kekuatan tinggi Kekuatan baja bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan leleh f y atau kekuatan tarik f u . Mengingat baja mempunyai kekuatan volume lebih tinggi dibanding dengan bahan lain, hal ini memungkinkan perencanaan sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang, sehingga struktur lebih ringan dan efektif. b. Kemudahan pemasanganKomponen-komponen baja biasanya mempunyai bentuk standar serta mudah diperoleh dimana saja, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan dilapangan adalah pemasangan bagian-bagian yang telah disiapkan. c. Keseragaman Baja dibuat dalam kondisi yang sudah diatur fabrikasi sehingga mutunya seragam. d. Daktilitas Daktilitas adalah sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar dibawah pengaruh tegangan tarik tanpa hancur atau putus. Daktilitas mampu mencegah robohnya bangunan secara tiba-tiba. e. Modulus elastisitas besar Dengan modulus yang besar, struktur akan cukup kaku sehingga dapat memberikan kenyamanan bagi pemakai. Jika dibandingkan dengan bahan yang lain, untuk regangan Universitas Sumatera Utara 18 yang sama baja akan mengalami tegangan yang lebih besar sehingga kekuatannya lebih optimal. Sifat mekanis baja struktur yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan minimum pada tabel berikut : Tabel II.5 Sifat-safat baja Gambhir, 2004 Jenis Baja Tegangan putus Minimum f u Mpa Tegangan Leleh Minimum f y Mpa Peregangan Minimum BJ 34 340 210 22 BJ 37 370 240 20 BJ 41 410 250 18 BJ 50 500 290 16 BJ 55 550 410 13 a. Tegangan Leleh Tegangan leleh untuk perencanaan f y tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan pada tabel sifat mekanisme baja struktural. b. Tegangan Putus Tegangan putus untuk perencanaan f u tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan pada tabel sifat mekanisme baja struktural. c. Sifat-sifat mekanis lainnya Sifat-sifat mekanisme lainnya baja struktural untuk perencanaan adalah sebagai berikut : Modulus elastis : E = 200.000 Mpa Modulus geser : G = 80.000 Mpa Universitas Sumatera Utara 19 Nisbah poisson : µ = 0,3 Koefisien pemuaian : α = 12 . 10 -6 o C II.2. Beton Prategang II.2.1. Konsep Dasar