Material Penyusun Beton Mutu Tinggi

commit to user 14

2.2.5. Material Penyusun Beton Mutu Tinggi

Komponen pembentuk Beton Mutu tinggi adalah semen, agregat halus, air dan bahan tambahan lain yaitu serat baja , silika fume dan tepung kuarsa sebagai filler nano material. 2.2.5.1.Semen Portland Semen merupakan bahan yang mempunyai sifat adesif dan kohesif. Bahan yang mempunyai kedua sifat ini memiliki fungsi sebagai bahan perekat. Semen portland adalah semen hidraulis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker, yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalium yang bersifat hidraulis, dengan gips sebagai bahan tambahan. Semen hidraulis adalah semen yang akan mengeras apabila bereaksi dengan air, menghasilkan bahan yang tahan air water resistance dan stabil dalam air. Klinker adalah bahan baku yang dibutuhkan dalam pembuatan semen, sebagai hasil dari pembakaran pada suhu tinggi terhadap bahan-bahan mentah pembentuk semen. Semen yang baik mempunyai sifat-sifat antara lain sebagai berikut : a. Kehalusan butir, dimana semakin halus permukaan butiran semakin luas permukaan butiran semen tersebut, sehingga pengikatannya dan pengerasaannya juga semakin sempurna. b. Pengikatan awal dimulai setelah satu jam setelah dicampur dengan air. c. Kekuatan adukan setelah mengeras mempunyai nilai tertentu. Komposisi kimia semen Portland pada umumnya terdiri dari CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 dan Fe 2 O 3 yang merupakan oksida dominan. Oksida yang lain jumlahnya hanya beberapa persen dari berat semen. Keempat oksida utama tersebut didalam semen berupa senyawa C 3 S, C 2 S, C 3 A dan C 3 AF dengan perbandingan tertentu pada setiap produk semen, tergantung pada komposisi bahan bakunya. Komposisi kimia semen Portland dapat dilihat pada Tabel 2.2. commit to user 15 Tabel 2.2. Komposisi Kimia Semen Portland Oksida Persen Kapur CaO Silika SiO 2 Alumina Al 2 O 3 Besi Fe 2 O 3 Magnesia MgO Sulfur SO 3 Sodapotash Na 2 O + K 2 O 60 – 65 17 – 25 3 – 8 0,5 – 6 0,5 – 4 1 – 2 0,5 – 1 Sumber:Kardiyono Tjokrodimuljo, 1995 Senyawa-senyawa utama semen Portland yatiu C 3 S, C 2 S, C 3 A dan C 4 AF memiliki sifat yang menentukan sifat kekuatan semen, sifat-sifat senyawa tersebut antara lain : 1. Trikalsium Silikat C 3 S atau 3CaO.SiO 2 Senyawa ini mengalami hidrasi sangat cepat disertai pelepasan sejumlah besar panas, selain itu juga berpengaruh besar terhadap pengerasan semen terutama sebelum mencapai umur 14 hari. Senyawa ini juga kurang tahan terhadap agresi kimiawi, dan mengalami disintegrasi oleh sulfat tanah yang dapat menyebabkan retak-retak pada beton. 2. Dikalsium Silikat C 2 S atau 2CaO.SiO 2 C 2 S bereaksi dengan air lebih lambat sehingga berpengaruh terhadap pengerasan semen setelah berumur lebih dari 7 hari dan memberikan kekuatan akhir. Unsur ini juga membuat semen tahan terhadap serangan kimia dan juga mengurangi besar susut pengeringan. 3. Trikalsium Aluminat C 3 A atau 3CAO.Al 2 O 3 Senyawa ini mengeras dalam beberapa jam dengan melepas sejumlah panas. Kuantitas yang terbentuk dalam ikatan menentukan kekuatan beton pada umur 14 commit to user 16 hari. Senyawa ini juga mudah bereaksi dengan sulfat sehingga menyebabkan terjadinya retak-retak pada beton. 4. Tetrakalcium Aluminoferrit C 4 AF atau 4CAO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 Senyawa ini tidak terlalu mempengaruhi kekuatan dan sifat semen. C 4 AF hanya berfungsi mempercepat dan menyempurnakan reaksi pada dapur pembakaran proses pembentukan semen. Gambar 2.1. Semen OPC yang digunakan Senyawa kimia yang terkandung dalam semen merupakan bahan yang reaktif terhadap air. Apabila semen bercampur dengan air, maka senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi menghasilkan suatu pasta yang akan mengeras menurut waktu. Proses bereaksinya semen dengan air itulah yang dinamakan hidrasi semen. Reaksi hidrasi ini berlangsung sangat lambat dan bertambah lambat sejalan dengan bertambahnya waktu. Hal ini disebabkan makin terbentuknya lapisan pasta semen yang menyelimuti butiran semen. Menurut Paulus Nugraha 1988 : 28, secara teoritis proses hidrasi akan berhenti bila tebal lapisan mencapai 25µm. Perubahan komposisi kimia semen yang dilakukan dengan cara mengubah prosentase 4 komponen utama semen dapat menghasilkan beberapa jenis semen sesuai dengan tujuan pemakaiannya. Adapun klasifikasi semen Portland menurut SII 0013-81 dapat dilihat pada Tabel 2.3. commit to user 17 Tabel 2.3. Jenis-Jenis Semen Portland Jenis Semen Karakteristik Umum Jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus Jenis II Semen portland yang penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang Jenis III Semen portland yang penggunaannya memerlukan persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan Jenis IV Semen portland yang penggunaannya menuntut panas hidrasi rendah Jenis V Semen portland yang penggunaannya menuntut persyaratan sangat tahan terhadap sulfat Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo, 1995 Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa semen yang paling baik digunakan dalam pembuatan beton mutu tinggi adalah semen dengan kandungan C 3 S Tricalsium Silicate yang berfungsi memberi kekuatan pada saat permulaan dan menambahan kekuatan secara kontinyu. 2.2.5.2.Agregat Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton.Berdasarkan ukuran besar butirnya, agregat yang dipakai dalam adukan beton dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat halus dan agregat kasar.UHPC saat ini dikembangkan hanya menggunakan agregat halus yaitu pasir ukuran 0.125 – 0.5 mmHarianto Hardjasaputra,2008. Menurut Tjokrodimuljo 1996, agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil antara 0,15 mm dan 5 mm. Pemilihan agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Karena sangat menentukan dalam commit to user 18 hal kemudahan pengerjaan workability , kekuatan strength , dan tingkat keawetan durability dari beton yang dihasilkan. Pasir sebagai bahan pembentuk mortar bersama semen dan air, berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu kesatuan yang kuat dan padat. Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan dalam hal kemudahan pengerjaan workability , kekuatan strength , dan tingkat keawetan durability dari beton yang dihasilkan. Mutu pasir harus dikendalikan untuk memperoleh hasil beton yang seragam. Oleh karena itu pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan. Batasan susunan butiran agregat halus dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4. Batasan Susunan butiran agregat halus Ukuran saringan mm Persentase lolos saringan Daerah 1 Daerah 2 Daerah 3 Daerah 4 10,00 4,80 2,40 1,20 0,60 0,30 0,15 100 90-100 60-95 30-70 15-34 5-20 0-10 100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10 100 90-100 85-100 75-100 60-79 12-40 0-10 100 95-100 95-100 90-100 80-100 15-50 0-15 Sumber :Kardiyono Tjokrodimuljo 1996 Keterangan: Daerah 1 : Pasir kasar Daerah 2 : Pasir agak kasar Daerah 3 : Pasir agak halus Daerah 4 : Pasir halus Seperti halnya beton normal, beton mutu tinggi dapat pula direncanakan untuk berbagai variasi penggunaan agregat. beton mutu tinggi saat ini dikembangkan hanya menggunakan agregat halus yaitu pasir ukuran 0.125 – 0.5 mm [DIN 4226 - 1] dengan analisa saringan seperti pada Gambar 2.2. commit to user 19 Gambar 2.2.Tipikal Analisis Saringan untuk pasir halus yang digunakan pada campuran beton mutu tinggi Filler adalah sekumpulan mineral yang umumnya lolos saringan no.200, yang mengisi rongga voids diantara partikel agregat kasar dalam rangka mengurangi besarnya rongga dan meningkatkan kerapatan dan stabilitas dari massa tersebut. Rongga udara pada agregat kasar diisi oleh partikel lolos saringan no.200, membuat rongga udara lebih kecil dan kerapatan massanya lebih besar. Dengan bubuk isian yang berbutir halus maka luas permukaan butir akan bertambah luas, yang akibatnya terhadap geser menjadi lebih besar selanjutnya stabilitas geseran akan bertambah Suprapto Totomiharjo,1994. Perbedaan perancangan beton mutu tinggi dengan beton normal adalah bagaimana mencari susunan gradasi ukuran butir yang dapat mengisi ruang kosong pada matrix semen, sedangkan pada beton mutu tinggi dengan filler nano material ukuran butir yang digunakan dalam rentang nanometer, yang disingkat nm.Pemilihan gradasi yang tepat akan diperoleh kepadatan per satuan volum yang tinggi .Gambar 2.3. adalah contoh dari gradasi ukuran butiran yang dipakai untuk Ukuran Butiran mm P e r s e n L o l o s Ukuran Butiran mm commit to user 20 mix design dengan kode Campuran M 1Q dan Campuran B 3Q yang kembangkan oleh Prof. Schmidt di Universitas Kassel Jerman Gambar 2.3.Grafik ukuran partikel dan kumulatip persentasi Vol dari masing masing partikel untuk desain campuran UHPC tipe M1Q dan B3 Q Menurut Prof. Schmidt di Universitas Kassel Jerman Campurannya terdiri dari butiran-butiran sangat halus terletak pada ukuran submikroskopis, yaitu: mikrosilika berukuran antara 0.05 – 0.8 micron, tepung kuarsa dan semen berukuran 10 – 60 micron, pasir halus berukuran 500 – 1250 micron. 2.2.5.3.Air Air merupakan bahan dasar pembuat dan perawatan beton, penting namun harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi syarat pula untuk bahan campuran beton, tetapi tidak berarti air harus memenuhi persyaratan air minum. Ketika diperoleh air dengan standar air minum, maka dapat dilakukan Campuran Campuran Pasir kuarsa Tepung kuarsa Pasir kuarsa Mikrosilika Ukuran Butiran mm P e r s e n L o l o s K o m u l a t i f commit to user 21 pemeriksaan secara visual yang menyatakan bahwa air tidak berwarna, tidak berbau, dan cukup jernih. Menurut Tjokrodimuljo 1996 kekuatan beton dan daya tahannya berkurang jika air mengandung kotoran. Pengaruh pada beton diantaranya pada lamanya waktu ikatan awal serta kekuatan beton setelah mengeras. Adanya lumpur dalam air diatas 2 gramliter dapat mengurangi kekuatan beton. Air dapat memperlambat ikatan awal beton sehingga beton belum mempunyai kekuatan dalam umur 2-3 hari. Sodium karbonat dan potasium dapat menyebabkan ikatan awal sangat cepat dan konsentrasi yang besar akan mengurangi kekuatan beton. 2.2.5.4.Bahan Tambah Bahan tambah admixture ialah bahan selain unsur pokok beton air, semen, dan agregat halus yang ditambahkan kedalam campuran saat atau selama pencampuran berlangsung. Penggunaan bahan tambah biasanya didasarkan pada alasan yang tepat, diantaranya perbaikan kelecakan dan dapat menggunakan penggunaan semen Tjokrodimulyo, 1996. Tujuan penambahan admixture ini adalah untuk mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam keadaan segar atau setelah mengeras.

a. Serat Baja