Karbohidrat dalam Lateks Semen

20

2.8 Karbohidrat dalam Lateks

Lateks karet alam mengandung protein, asam amino dan karbohidrat terutama polyhydric alcohols, quebrachitol, myo-inositol dan sukrosa. Jumlah karbohidratnya adalah 1 quebrachitol, 0,5 1-inositol, dan 0,4 sukrosa yang terdapat dalam lateks kebun. Meskipun jumlah secara aktual sekarang ini mungkin bervariasi, total kandungan karbohidrat minimum 0,5 yang diharapkan dalam lateks kebun Nadarajah dan Fernando, 1978. Gugus HO – C – H pada karbohidrat akan menghambat proses setting semen, yaitu perubahan dari bentuk pasta menjadi material rigidkaku. Quebrachitol , 1-inositol, dan sukrosa mengandung paling sedikit lima gugus per molekul. Larutan gula dan karbohidrat turunannya sebesar 1 hampir semuanya menghalangi secara nyata setting dan hardening atau dapat dikatakan terhambat secara sempurna Nadarajah dan Fernando, 1978. Penambahan 0,05 gula memberikan akibat yang kecil terhadap laju hidrasi, tetapi apabila jumlahnya ditingkatkan menjadi 0,2, maka hidrasi dapat menjadi terlambat, seperti final setting tidak mungkin selesai dalam waktu 72 jam atau lebih. Penambahan quebrachitol tidak mempengaruhi setting semen tetapi kekuatan semen mortar menjadi rendah dan dapat diremukkan ketika ditekan dengan tangan. Hasilnya mengindikasikan bahwa setting dari semen dipengaruhi kurang baik oleh sukrosa yang terdapat dalam lateks karet alam dan kekuatannya oleh quebrachitol yang terdapat di dalamnya Nadarajah dan Fernando, 1978.

2.9 Semen

Menurut Hidayat 2009, semen merupakan material perekat untuk kerikil agregrat kasar, pasir, batubara, dan material sejenis lainnya. Bahan baku utama untuk memproduksi semen adalah bahan-bahan yang mengandung mineral kapur CaO, silika SiO 2 , alumina Al 2 O 3 , dan besi oksida Fe 2 O 3 . Standar Nasional Indonesia SNI berlaku untuk semen yang dipasarkan di seluruh wilayah Indonesia. Beberapa jenis semen yang banyak beredar di pasaran adalah: 21 1. Semen Portland Putih SNI 15-0129-2004 2. Semen Portland SNI 15-2049-2004 3. Semen Portland Komposit SNI 15-7064-2004 4. Semen Portland Pozolan SNI 15-0302-2004 Semen merk Holcim termasuk ke dalam semen portland komposit. Semen tersebut dapat digunakan untuk konstruksi umum, seperti pekerjaan beton, pasangan bata, selokan, jalan, pagar dinding, dan pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton pratekan, panel beton, dan bata betonpaving block. Untuk memenuhi standar SNI 15-7064-2004, ke dalam semen portland komposit telah ditambahkan bahan anorganik material tertentu atau kombinasinya guna mendapatkan karakteristik semen seperti yang diinginkan. Berikut pengaruh yang diberikan mineral aditif terhadap karakteristik semen Hidayat, 2009: • Kalsium karbonat, memberikan dampak pada penurunan bleeding pada sifat campuran segar dan meningkatkan workability, sehingga mudah dikerjakan, mengurangi kebutuhan air dan pengaruh pada beton keras yakni mengurangi retak, memperbaiki homogenitas campuran akibat turunnya segregasi. • Abu terbang fly ash, memberikan pengaruh pada penambahan kuat tekan akhir setelah 28 hari meskipun akan menurunkan laju perkembangan kuat tekan pada umur awal, memperlambat waktu ikat, dan memperbaiki ketahanan terhadap sulfat. • Silica fume, memberikan pengaruh pada penurunan bleeding, meningkatkan cohessiveness dan relatif tidak berpengaruh terhadap perkembangan kuat tekan. Reaksi kimia terjadi antara dua materi yang berwujud padat dan cair yang dimulai dari permukaan materi yang berwujud padat. Reaksi akan terus berlanjut dan masuk ke dalam partikel materi. Demikian juga dalam konteks reaksi hidrasi antara partikel-partikel semen dengan molekul air. Laju reaksi hidrasi sangat ditentukan oleh tingkat kehalusan partikel semen 22 Hidayat, 2009. Fungsi utama semen adalah merekatkan atau mengikat butir-butir agregat agar membentuk suatu massa padat, dan juga untuk mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir agregat Mulyono, 2003. Senyawa kimia utama yang ada di dalam semen portland adalah Trikalsium Silikat 3CaO.SiO 2 ; disingkat C 3 S, Dikalsium Silikat 2CaO.SiO 2; disingkat C 2 S, Trikalsium Aluminat 3CaO.Al 2 O 3 ; disingkat C 3 A, dan Tetrakalsium Aluminoferrit 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 ; disingkat C 4 AF. C 3 S dan C 2 S adalah bagian yang paling menentukan sifat dari semen dan menyusun 70 – 80 dari bobot total semen Mulyono, 2003. Semen dan air saling bereaksi; persenyawaan tersebut dinamakan proses hidrasi, sedangkan hasilnya dinamakan hidrasi semen. Senyawa C 3 S jika terkena air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas, yang mempengaruhi kecepatan mengeras sebelum 14 hari. Senyawa C 2 S bereaksi dengan air lebih lambat dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. Unsur C 2 S memberikan ketahanan terhadap serangan kimia. Kedua unsur tadi membutuhkan air 21 – 24 beratnya untuk terjadi reaksi. Senyawa C 3 A bereaksi secara eksotermik dan sangat cepat memberikan kekuatan awal pada 24 jam pertama. Kebutuhan air untuk senyawa C 3 A adalah empat puluh persen dari bobotnya. Senyawa C 4 AF tidak memiliki pengaruh yang besar terhadap kekerasan semen atau beton, sehingga kontribusinya dalam peningkatan kekuatan amat kecil Mulyono, 2003. Reaksi hidrasi antara semen dengan air terbagi dalam dua tahap, yaitu dimulai dengan setting dan dilanjutkan proses hardening. Tahap awal akan terjadi proses pengikatan, yaitu pasta semen yang awalnya bersifat plastis dan mudah mengalir, lama-kelamaan adonan pasta semen akan berubah menjadi lebih kental atau kaku stiff. Setelah itu, pasta semen akan mengalami proses pengerasan, pasta semen mulai menunjukan kekuatan dan nilainya akan meningkat terus sejalan dengan bertambahnya umur Hidayat, 2009. Waktu ikat adalah lamanya waktu yang diperlukan semen dari saat mulai bereaksi dengan air menjadi pasta semen sampai dengan pasta semen cukup kaku menahan tekanan. Waktu ikat semen dibagi menjadi dua, yaitu 23 waktu ikat awal dan waktu ikat akhir. Waktu ikat awal initial setting time adalah waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen sampai terjadi kehilangan sifat keplastisan, sedangkan waktu ikat akhir final setting time adalah waktu terjadi pasta semen sampai beton mengeras atau masa mengeras. Pada semen portland initial setting time berkisar 1 – 2 jam tetapi tidak boleh kurang dari 1 jam, dan final setting time tidak boleh lebih dari 8 jam. Waktu ikat awal sangat penting dalam kontrol pekerjaan beton, untuk kasus-kasus tertentu initial setting time kadangkala diperlukan lebih dari dua jam agar waktu untuk terjadinya ikatan awal lebih panjang. Waktu yang panjang tersebut diperlukan untuk transportasi, penuangan, pemadatan, dan penyelesaiannya Mulyono, 2003. Konsistensi normal adalah salah satu jenis sifat atau karakter fisik dari semen portland. Konsistensi yang ada pada semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton mengeras Mulyono, 2003. Menurut Hidayat 2009, komposisi untuk beton sederhana sebaiknya menggunakan komposisi 1 : 2 : 3 semen : pasir : batu split. Agar lebih akurat, penimbangan masing-masing material menggunakan perbandingan berat. Sebaiknya, pencampuran semen dengan pasir dilakukan lebih dahulu sebelum ditambahkan air. Semen dan pasir yang tidak tercampur merata dapat mengakibatkan adanya bagian yang terlalu keras, tetapi ada bagian lain yang lembek atau gampang rontok. Dalam aplikasi, jika semen hanya dicampur dengan air, maka akan menghasilkan pasta semen. Namun, jika pasta semen ditambah dengan pasir akan diperoleh mortar. Mortar adukan semen merupakan material pengikat yang terbuat dari campuran pasir dan semen ditambah air. Mortar dapat dibuat sederhana atau dengan mesin molen ataupun manual. Mortar dapat digunakan untuk aplikasi pasangan, plesteran, lantai, dll. Selanjutnya, jika campuran tersebut ditambah lagi dengan koral atau batu pecah sebagai agregrat kasar, maka akan menghasilkan material beton Hidayat, 2009. Faktor penting yang perlu diperhatikan dalam pembuatan adukan mortar adalah workability dan compactibility. Kedua faktor tersebut akan 24 meningkat jika adukan bersifat homogen seragam. Compactibility atau pemadatan akan diperoleh ketika membuat adukan dengan komposisi yang tepat, yaitu antara material pasir, semen, dan air Hidayat, 2009. Hidayat 2009 menyatakan bahwa agregat merupakan bahan yang bersifat kaku dan memiliki stabilitas volume dan duralitas yang baik daripada pasta semen. Untuk menghasilkan beton yang baik, agregat halus maupun agregat kasar harus memiliki gradasi atau komposisi ukuran yang proporsional. Ukuran pasir yang digunakan sebaiknya berdasarkan persyaratan SNI S-02-1994-03 dengan besar butiran maksimum 4,76 mm. Jika pasir terlalu kasar, mortar akan sulit menempel, sebaliknya jika terlalu halus kebutuhan air dan konsumsi semen akan meningkat. Agregat dapat dibedakan menjadi dua, yaitu agregat halus dan agregat kasar. Agregat kasar hanya digunakan dalam pembuatan beton, sedangkan agregat halus digunakan baik pada pembuatan mortar maupun beton. Agregat halus, berdasarkan ASTM, adalah semua jenis agregat yang memiliki ukuran kurang dari 4,75 mm, sedangkan agregat kasar adalah agregat yang memiliki ukuran lebih dari 4,75 mm. Agregat halus biasa disebut dengan istilah pasir, sedangkan agregat kasar biasa disebut dengan kerikil Mulyono, 2003. Kualitas agregat halus ditentukan dari bentuk, porositas, tekstur, dan kebersihan agregat tersebut. Bentuk agregat halus yang bulat memiliki rongga udara yang lebih sedikit dibandingkan agregat halus dengan bentuk lainnya. Semakin sedikit rongga udara yang ada akan membuat beton yang dihasilkan semakin kuat. Tekstur permukaan agregat yang halus membutuhkan air yang lebih sedikit dalam pengerjaan campuran sehingga kekuatan beton yang dihasilkan akan lebih baik. Kebersihan agregat halus juga akan menentukan kekuatan beton karena agregat yang bersih akan menghindarkan beton dari tercampurnya zat–zat yang dapat merusak beton baik pada saat beton muda maupun ketika sudah mengeras Mulyono, 2003. Air sebagai bahan pencampur semen berperan sebagai bahan perekat, sehingga penambahan air dalam pembuatan spesi beton merupakan unsur 25 yang sangat penting. Peranan air sebagai bahan perekat terjadi melalui reaksi hidrasi, yaitu semen dan air akan membentuk pasta semen dan mengikat fragmen-fragmen agregat. Air yang digunakan dalam campuran beton harus memenuhi persyaratan fisika dan kimiawi. Secara umum, air yang dapat diminum cocok digunakan sebagai air pencampur, sebab telah memenuhi persyaratan teknis sebagai air pencampur. Dalam penggunaan, air tidak boleh berlebihan. Air yang berlebihan selain akan menimbulkan masalah bleeding, yaitu air akan berada di atas adukan setelah beberapa saat dan dapat juga meningkatkan penguapan air yang akhirnya dapat menimbulkan retak-retak Hidayat, 2009. Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan untuk proses hidrasi sekitar 25 dari berat semen. Jika air yang digunakan kurang dari 25 maka akan terjadi kelecakan dan kemudahan dalam pengerjaan workability tidak dapat tercapai. Workability didefinisikan sebagai beton yang mudah dikerjakan atau dituangkan ke dalam cetakan, mudah diaduk dan dapat dengan mudah dibentuk. Banyaknya air yang digunakan dalam campuran semen sering disebut dengan istilah faktor air semen FAS. FAS dihitung dengan cara membagi berat air yang digunakan dengan berat semen: FAS = berat air berat semen Semakin banyak air yang digunakan di dalam campuran, maka akan berakibat pada menurunnya kekuatan beton yang dihasilkan. FAS yang rendah akan mengakibatkan air yang berada di antara bagian-bagian semen sedikit dan jarak antar butiran semen menjadi lebih pendek. Nilai faktor air semen yang biasa digunakan adalah antara 0,4 – 0,65 Mulyono, 2003. 26 Gambar 9. Hubungan antara kekuatan tekan beton umur 7 hari dengan faktor air semen menggunakan semen yang cepat mengeras Mulyono, 2003 Gambar 10. Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan tekan beton selama masa perkembangannya Mulyono, 2003 Kemudahan pengerjaan workability berkaitan erat dengan konsumsi air dan variasi ukuran pasir gradasi pasir. Begitu pentingnya air dalam adukan mortar, sehingga untuk mendapatkan workability yang baik, penggunaan air perlu dijaga sampai diperoleh campuran yang tidak terlalu kental dan tidak terlalu encer. Selain itu, perlu dihindari penambahan air pada saat adukan mortar mulai mengering atau setengah kering. Workability atau kemudahan dalam pengerjaan akan meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan air. Semen portland komposit yang mengandung fly ash , slag, maupun limestone akan memiliki workability yang lebih baik, 27 sedangkan untuk semen yang mengandung pozzolan alam dan silica fume cenderung membutuhkan air lebih banyak Hidayat, 2009. Menurut Hidayat 2009, keunggulan yang dimiliki beton dibandingkan dengan material lainnya adalah mempunyai kuat tekan dan stabilitas volume yang baik dan biaya perawatan relatif lebih murah. Selain itu, material beton lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan, tidak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap suhu tinggi. Namun, dibalik keunggulannya, beton mempunyai beberapa kelemahan, yaitu respon terhadap beban tarik sangat rendah. Nilai kuat tariknya hanya berkisar sepersepuluh kuat tekan. Menurut Mulyono 2003, keunggulan beton lainnya adalah dapat dibentuk dengan mudah sesuai dengan kebutuhan konstruksi dan mampu menahan beban pikul yang berat. Kekurangan dari beton adalah sulit mengubah bentuk ketika beton sudah mengeras, pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi, bobot yang besar, dan memiliki daya pantul suara yang besar. Kekuatan beton terbentuk akibat terikatnya partikel-partikel agregat kasar dan halus oleh pasta semen yang berjalan secara gradual dan berkelanjutan. Kekuatan beton akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur. Reaksi hidrasi antara semen dan air yang menghasilkan senyawa calcium silikat hidrat CSH sebagai pembentuk kekuatan beton tidak langsung selesai seketika, tetapi berjalan secara berkelanjutan. Laju reaksi hidrasi sangat ditentukan oleh derajat kehalusan atau distribusi ukuran partikel semen. Kekuatan tekan beton merupakan karakteristik beton yang paling umum digunakan, terutama dalam perencanaan struktur. Pada umumnya beton direncanakan hanya untuk menahan gaya tekan. Laju pembebanan disesuaikan dengan syarat yang ada pada ASTM-C39, yaitu antara 1,43 – 3,47 kgcm 2 detik. Besarnya tegangan tekan adalah besar beban tekan dibagi dengan luas permukaan tekan. Beban tekan adalah beban tekan maksimum yang dapat diberikan pada benda uji. Karakteristik penting lain dari beton semen portland adalah kuat lentur Adianto dan Basuki, 2006. 28 Kekuatan beton sangat ditentukan oleh umurnya. Berdasarkan standar, karakteristik kuat tekan beton ditentukan ketika beton telah berumur 28 hari. Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Selain itu juga, kekuatan beton sangat dipengaruhi oleh perbandingan jumlah air terhadap semen, faktor air semen FAS atau wc-rasio ketika membuat rancangan spesi beton Hidayat, 2009. Beton termasuk jenis material yang berpori dan mengandung retak- retak kecil. Ini terjadi karena secara alami, agregat sebagai material pengisi beton selalu mengandung pori-pori bawaan. Pasta semen sebagai perekat agregat adalah hasil reaksi hidrasi yang berjalan secara gradual. Oleh karena itu, dalam pasta semen akan selalu menyimpan air yang berada dalam pori- pori kapiler. Reaksi hidrasi berlangsung secra terus-menerus, sehingga lama-kelamaan jumlah air akan menipis. Hal ini mengakibatkan kandungan pori-pori kapiler akan berkurang sejalan dengan bertambahnya umur beton Hidayat, 2009. Selama proses penuangan spesi beton ke dalam bekisting atau cetakan, udara akan ikut masuk ke dalam ruangan bekisting atau cetakan. Oleh sebab itu, untuk memperkecil kandungan rongga udara yang terjebak dalam beton selama proses penuangan, harus disertai proses pemadatan dengan menggunakan vibrator. Jumlah rongga-rongga udara dalam beton yang disarankan berada pada kisaran 1 – 1,5 volume beton Hidayat, 2009. Banyaknya rongga udara di dalam beton akan mengakibatkan penurunan kekuatan tekan, hal ini dapat dilihat pada Gambar 11. Alat yang digunakan untuk proses pemadatan dapat berupa tongkat kayu, yang proses pemadatannya dilakukan secara manual atau dengan menggunakan alat pemadat mesin berupa vibrator. Penggunaan vibrator biasa dilakukan jika kapasitas beton yang diproses besar. Proses pemadatan dilakukan sebelum terjadinya initial setting time. 29 Gambar 11. Pengaruh rongga udara terhadap kekuatan tekan beton Mulyono, 2003 Semen portland akan bereaksi dengan air segera setelah tercampur. Setelah 24 jam, dengan suhu kamar 30 – 40 o C, semen mengalami proses hidrasi. Hal ini ditunjukkan dengan terbentuknya lapisan penutup dengan bertambahnya kepadatan dan ketebalan yang melapisi partikelnya. Proses pembentukan beton dapat dilihat pada Gambar 12. a b c d 30 Keterangan: Material yang belum terhidrasi Pori-pori yang terisi air Ikatan C-S-H Kalsium Hidroksida a. Terjadinya pencampuran pertama b. Kondisi beton setelah berumur 7 hari c. Kondisi beton setelah bermur 28 hari d. Kondisi beton setelah berumur 12 bulan Gambar 12. Proses terjadinya pengikatan pada beton Mulyono, 2003 Setelah beton mencapai final setting , maka langkah terakhir dalam pengerjaan beton adalah perawatan beton curing. Perawatan dilakukan agar proses hidrasi tidak mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan kehilangan air yang terlalu cepat sehingga beton mengalami keretakan. Proses perawatan ini biasanya dilakukan antara tiga sampai tujuh hari ataupun lebih. Perawatan ini tidak hanya dimaksudkan untuk mendapatkan kekuatan tekan beton yang tinggi tapi juga dimaksudkan untuk memperbaiki mutu dari keawetan beton, kekedapan terhadap air, ketahanan terhadap aus, serta stabilitas dari dimensi strukur.

2.10 Beton Karet