BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA - Pengaruh Penggunaan Bahan Additive Silicafume Dan Superplasticizer Terhadap Perilaku Fisis Dan Mekanis Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Beton Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan

  semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive). Untuk mengetahui dan mempelajari perilaku elemen gabungan (bahan-bahan penyusun beton), kita memerlukan pengetahuan mengenai karakteristik masing-masing komponen. (Tri Mulyono, 2004).

  Proses awal terbentuknya beton adalah pasta semen yaitu proses hidrasi antara air dengan semen, selanjutnya jika ditambahkan dengan agregat halus menjadi mortar dan jika ditambahkan dengan agregat kasar menjadi beton. (Tri Mulyono, 2004).

  Kekuatan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Kekuatan beon akan naik secara cepat sampai umur 28 hari dan stelah itu peningkatan kekuatannya akan kecil. Selain itu kekuatan beton dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain proporsi unsur-unsur penyusunnya, metode perancangan (mix design), perawatan, dan keadaan saat pelaksanaan pengecoran. Unsur-unsur penyusun dari beton antara lain berupa air, semen, agregat kasar, agregat halus, serta jika dengan keperluan tertentu maka akan digunakan additive dan admixture.

  Perbandingan dari unsur-unsur tersebut akan menjadi hal terpenting dari kekuatan beton, sehingga diperlukan perancangan yang tepat sehingga diperoleh perbandingan yang sesuai dengan spesifikasi dalam mencapai kekuatan yang direncanakan.

Tabel 2.1 Unsur-unsur Beton

  

Agregat (kasar + halus) 60% - 80%

Semen 7% - 15% Air 14% - 21% Udara 1% - 8%

  Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi, 2004

  Perancangan beton harus memenuhi kriteria perancangan standar yang berlaku antara lain ASTM, ACI, JIS, ataupun SNI. Metode yang dapat digunakan antara lain Roaad Note No.4, ACI (American Concrete Institute), SK SNI-T-15-1990-03 atau DoE/PU serta cara coba- coba “Try and Error”. (Tri Mulyono, 2004).

  2.1.1. Beton Mutu Tinggi

  Dengan perkembangan beton yang begitu pesat, kriteria beton mutu tinggi juga mengalami perubahan sesuai dengan perkembangan zaman dan kemajuan teknologi dari pengolahan beton sehingga kriteria pencapaian mutu beton yang dapat dicapai semakin tinggi. Pada tahun 1950an, beton mutu tinggi dikategorikan mempunyai mutu tinggi jika kekuatan tekannya 30 MPa. Tahun 1960-1970an kriteria naik menjadi 40 MPa. Saat ini beton dikatakan beton mutu tinggi jika kuat tekannya mencapai 50 MPa dan beton yang mencapai kuat tekan diatas 80 MPa adalah beton dengan mutu sangat tinggi. (Tri Mulyono, 2004)

  2.1.2. Kelebihan dan Kekurangan Beton

  Beton merupakan materi bangunan yang paling banyak digunakan, hal ini dikarenakan beton memiliki banyak kelebihan jika dibandingkan dengan material bangunan lain yang biasa digunakan.

  Kelebihan beton tersebut antara lain (Nugraha P., 2007) : a. Ketersediaan (availability) material dasar.

  Agregat, air dan semen pada umumnya bisa didapat dengan mudah dari lokal setempat dan harga yang relatif murah.

  b.

  Kekuatan tekan tinggi.

  Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok untuk dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan konstruksi.

  c.

  Kemudahan untuk digunakan (versatility).

  Pengangkutan bahan mudah, karena masing-masing bisa diangkut secara terpisah. Beton bisa dipakai untuk berbagai struktur, seperti bendungan, fondasi, jalan, landasan bandar udara,dan pipa.

  d.

  Kemampuan beradaptasi (adaptability) Beton bersifat monolit, tidak memerlukan sambungan seperti baja. Beton dapat dicetak dengan bentuk dan ukuran berapapun, misalnya pada struktur cangkang (shell) maupun bentuk-bentuk khusus 3 dimensi.

  e.

  Kebutuahan pemeliharaan yang minimal.

  Secara umum ketahanan (durability) beton cukup tinggi, lebih tahan karat sehingga tidak perlu dicat, lebih tahan terhadap bahaya kebakaran.

  Di samping segala keunggulan di atas, beton sebagai struktur juga mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan, yaitu (Nugraha, P., 2007) : 1.

  Kuat tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar 2. Beton cenderung retak, karena semennya hidraulis.

3. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m3 4.

  Bentuk yang telah dibuat sulit diubah 5. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan 6. Daya pantul suara yang besar 7. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang rendah dari beton

  8. Konduktivitas termal beton relatif rendah Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang akan dibuat.

2.1.3. Sifat dan Karakterstik yang Dibutuhkan pada Perencangan Beton 1.

  Kuat Tekan Beton Beton baik dalam menahan tegangan tekan daripada jenis tegangan yang lain, dan umumnya pada perencanaan struktur beton memanfaatkan sifat ini.

  Karenanya kekuatan tekan dari beton dianggap sifat yag paling penting dalam banyak kasus.

  2. Kemudahan Pengerjaan Kemudahan pengerjaan merupakan salah satu kinerja utama yang dibutuhkan karena jika beton yang direncanakan dengan mutu tinggi tidak dapat dilaksanakan di lapangan karena kesulitan pengerjaan, maka perencnaan beton tersebut akan percuma. Oleh karena itu pada saat ini sudah lazim digunakan admixture untuk memperbaiki kinerja pada saat pelaksanaan.

  3. Rangkak dan Susut Pembebanan pada beton akan diberikanon setelah beton mengeras. Beton menunjukan sifat elastis murni pada waktu pembebanan singkat, sedangkan pada pembebanan yang tidak singkat beton akan mengalami regangan dan tegangan sesuai dengan lama pembebanannya.

  Rangkak (creep) atau lateral material flow didefenisikan sebagai penambahan regangan terhadap waktu akibat adanya beban yang bekerja.

  Umumnya rangkak tidak mengakibatkan dampak langsung terhadap kekuatan struktur tetapi akan mengakibatkan timbulnya redistribusi tegangan pada beban yang bekerja dan mengakibatkan terjadinya peningkatan atau lendutan (deflection). (Tri Mulyono, 2004).

  Susut didefenisikan sebagai perubahan volume yang tidak berhubungan dengan beban. Proses rangkak selalu dihubungkan dengan susut karena keduanya terjadi bersamaan dan sering kali memberikan pengaruh yang sama terhadap deformasi. (Tri Mulyono, 2004).

2.2.Agregat

  Seperti yang tertera pada tabel 2.1 diketahui bahwa komposisi agregat pada beton yaitu berkisar antara 60% - 80%. Sehingga bisa dikatakan bahwa agregat memegang peranan penting dalam campuran beton. Tidak hanya memiliki peranan dalam membantu kekuatan beton namun juga berpengaruh terhadap kesatuan dan ketahanan beton yang dihasilkan secara struktural. Oleh karena itu gradasi agregat memiliki peranan yang penting untuk menghasilkan kesatuan beton yang padat serta memberikan stabilitas dan keawetan yang lebih tinggi terutama pada beton berkekuatan tinggi.

  Agregat memilki harga yang lebih murah jika dibandingkan dengan semen, maka akan lebih ekonomis jika dalam campuran beton digunakan banyak agregat yang tentunya akan mempengaruhi jumlah penggunaan semen, namun tentunya harus disesuaikan dengan spesifikasi dan kekuatan yang diinginkan dari perencanaan beton tersebut. Agregat memberikan kontribusi yang besar terhadap beton, seperti stabilitas volume, ketahanan abrasi, dan ketahanan umum (durability). Bahkann beberapa sifat fisik beton secara langsung tergantung pada sifat agregat, seperti kepadatan, panas jenis, dan modulus elastisitas.

  Hal-hal yang juga harus dimiliki oleh agregat antara lain : 1.

  Kekuatan yang baik.

  2. Tahan lama.

  3. Tahan terhadap cuaca.

  4. Permukaannya haruslah bebas dari kotoran seperti tanah liat, lumpur dan zat organik yang akan memperlemah ikatannya dengan adukan semen.

5. Tidak boleh terjadi reaksi kimia yang tidak diinginkan diantara material tersebut dengan semen.

Tabel 2.2 Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton Sifat Agregat Pengaruh Pada Sifat Beton

  Bentuk, tekstur, Beton cair Kelecakan Pengikatan gradasi dan Pengerasan

  Sifat fisik, sifat kimia, Beton keras Kekuatan, kekerasan, mineral ketahanan (durability)

  Sumber : Nugraha, P., 2007 Klasifikasi agregat secara umum adalah mengenai bentuk dan ukuran agregat.

  Bentuk agregat terdiri dari agregat alam yang biasanya berbentuk bulat dan memiliki permukaan yang cenderung halus dan agregat batu pecah yang dihasilkan dari penggunaan mesin pemecah batu yang memiliki bentuk cenderung runcing dan memiliki permukaan kasar. Sedangkan untuk ukuran agregat dibedakan menjadi dua berdasarkan ayakan 5 mm atau 3/16”. Agregat kasar adalah agregat dengan ukuran lebih besar dari 5 mm. Sedangkan agregat halus adalah agregat dengan ukuran lebih kecil dari 5 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 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 w/c+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 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 daerah/lokasi 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.

Tabel 2.3 Klasifikasi Bentuk Agregat Klasifikasi Bentuk

  Aus akibat air, atau terbentuk akibat terkikis Bulat keseluruhannya

  Iregular alami atau sebagian tekikis dan memiliki

  Tak Beraturan bentuk bulat

  Flaky Material yang tipis pada salah satu sisinya

Angular Memiliki bentuk sisi yang baik pada seberang dari

  planar yang kasar

  Material yang menyudut salah satu sisinya lebih

  Elongated

  panjang dari yang lain Material yang memiliki panjang yang lebih besar dan

  Flaky dan Elongated

  lebar, dan lebar lebih besar dari tebalnya

  Sumber : Nugraha, P., 2007

2.3.Semen Portland

  Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan. Semen akan bereaksi dan berikatan jika dicampur dengan air. Semen merupakan bahan pengikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor industri sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete). Semen Portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150, 1985, semen Portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium

  , yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat

  silikat hidrolik sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.

  Perbandingan bahan-bahan utama penyusun semen portland adalah kapur (CaO) sekitar 60%-65%, silika (SiO2) sekitar 20%-25%, dan oksida besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7%-12%. (Tri Mulyono, 2004).

  Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013- 1981 atau Standart Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standart tersebut.

  Peraturan Beton 1989 (SKBI.1.4.53.1989) membagi semen portland menjadi lima jenis (SK.SNI T-15-1990-03:2) yaitu : Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan

• persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hamper semua jenis konstruksi.
• ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.

  Tipe II, semen portland modifikasi yang dalam penggunaannya memerlukan

• awal tinggi dalam fase permulaan setelah peningkatan terjadi. Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.

  Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan

• yang rendah, yang dipakai untuk kondisi di mana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan masif seperti bendungan gravitasi yang besar.

  Tipe IV, semen portland yang penggunaannya memerlukan panas hidrasi

• yang tinggi terhadap sulfat. Umumnya dipakai di daerah di mana tanah atau airnya memiliki kandungan sulfat yang tinggi.

  Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan

2.3.1. Sifat dan Karakteristik Semen Portland

  Semen yang satu dengan yang lainnya dapat dibedakan berdasarkan susunan kimianya maupun kehalusan butirnya. Sifat-sifat semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan kimia.

1. Sifat-sifat Fisika Semen Portland a.

  Kehalusan butir Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan

  (setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih besar. Sebaliknya, semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan berkurang. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi bleeding atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak dan susut.

  b.

  Kemulusan Kemulusan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta semen disebabkan oleh terlalu banyaknya jumlah kapur bebas yang pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat di dalam campuran tersebut. c.

  Waktu Pengikatan Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras terhitung mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua yaitu: 1)

  Waktu ikat awal yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan.

  2) Waktu ikat akhir yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.

  Waktu pengikatan diukur dengan alat Vicat atau Gillmore. Dengan demikian dapat ditentukan apakah pasta semen itu cukup lama berada dalam keadaan plastis sampai beton bersangkutan dapat dituang atau dicor.

  d.

  Perubahan Volume Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi. Ketidakkekalan semen disebabkan oleh terlalu banyaknya kapur bebas yang pembakaran semen tidak sempurna. Kapur bebas itu mengikat air dan kemudian menimbulkan gaya-gaya expansi. e.

  Kepadatan (Density) Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3,15. Pada kenyataannya, berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,05-3,25.

  Variasi ini akan berpengaruh pada proporsi semen dalam campuran.

  f.

  Konsistensi Konsistensi semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton mengeras. Konsistensi yang terjadi bergantung pada rasio antara semen dan air serta aspek bahan semen.

  g.

  Panas Hidrasi Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air. Jumlah panas yang dikeluarkan terutama bergantung pada susunan kimia, kehalusan butiran semen, serta suhu pada waktu dilaksanakan perawatan. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni timbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.

  h.

  Kekuatan Tekan Kekutan semen portland ditentukan dengan menekan benda uji semen sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan pasir silika dengan perbandingan tertentu kemudian dibentuk menjadi kubus atau silinder. Setelah dirawat dalam jangka waktu tertentu benda uji ditekan sampai hancur untuk memperoleh gambaran dari perkembangan kekutan semen portland yang sedang diuji.

Tabel 2.4 Kekuatan Tekan Beton Relatif sesuai dengan Pengaruh

  Jenis Semen yang Digunakan

  Kekuatan Tekan, % dari Semen Portland Jenis I Jenis Semen Portland

  

1 Hari

  3 Hari

  7 Hari

  28 Hari

  I. 100 100 100 100 Biasa II.

  80

  85 90 100 Modified (diubah)

  III. 190 120 110 100 Kekuatan awal tinggi IV.

  55

  55 75 100 Panas hidrasi rendah V.

  65

  75 85 100 Tahan terhadap sulfat Sumber : Teknologi Bahan II, P. E. D. C.

2. Sifat-sifat Kimia Semen Portland a.

  Senyawa Kimia Secara garis besar ada empat senyawa kimia utama yang menyusun semen portland yaitu:

• 3 S)

  Trikalsium Silikat (C

2 S)

  Dikalsium Silikat (C

  A)

3 Trikalsium Aluminat (C

• 4 AF)

  Tetrakalsium Aluminoferrit (C

Tabel 2.5 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland

  Trikalsium Dikalsium Trikalsium Tetrakalsium Silikat Silikat Aluminat Aluminoferfrit Nilai

  3CaO.SiO

  

2CaO.SiO

  4CaO.Al O

  4CaO.Al O F

  2

  2

  2

  2

  3 atau C

3 S atau C

  2 S 3 atau C

  3 A e

  2 O

  3 Penyemenan Baik Baik Buruk Buruk

  Kecepatan Sedang Lambat Cepat Lambat

  Reaksi Pelepasan Panas Sedang Sedikit Banyak Sedikit

  Hidrasi Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi, 2004 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%).

  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 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.

2.4.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. (Tri Mulyono, 2004).

  Air yang digunakan untuk campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan. Sebaiknya dipakai air tawar yang dapat diminum.

  Air yang diperlukan dipengaruhi factor-faktor dibawah ini (Nugraha P.,2007) : Ukuran agregat maksimum : diameter membesar  kebutuhan air

• menurun (begitu pula jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit).
• lebih banyak air).

  Bentuk butir : bentuk bulat  kebutuhan air menurun (batu pecah perlu

• yang sama.

  Gradasi agregat : gradasi baik  kebutuhan air menurun untuk kelecakan

• kebutuhan air meningkat.

  Kotoran dalam agreat : makin banyak slit, tanah liat dan lumpur,

• agregat halus lebih sedikit  kebutuhan air menurun.

  Jumlah agregat halus (dibandingkan dengan agregat kasar, atau h/k) :

  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 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 2.6 Batas Maksimum Ion Klorida Jenis Beton Batas (%)

  Beton pra-tekan 0,06

  Beton bertulang yang selamanya 0,15 berhubungan dengan klorida

  Beton betulang yang selamanya kering 1,00 atau terlindung dari basah

  Konstruksi beton bertulang lainnya 0,30

  Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2004

Tabel 2.7 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air Kondisi Kadar Semen

  Faktor Air

  3 Lingkungan Minimum (kg/m ) Jenis Beton Semen Berhubungan Maksimum 40 mm 20 mm dengan

  Air Tawar 0,50 260 290 Beton Bertulang

  Air Payau/Air Laut 0,45 320 360 Beton Pra- Air Tawar 0,50 300 300 Tekan Air Payau/Air Laut 0,45 320 360

  Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2004

2.5. Bahan Tambah

  Admixture (bahan tambah) adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam

  campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mengubah sifat-sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk pekerjaan tertentu, atau untuk menghemat biaya.

  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.

  Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya untuk dapat dengan mudah dikerjakan, penghematan, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energy. (Tri Mulyono, 2004).

  Menurut SK SNI S-18-1990-03 (Spesifikasi Bahan Tambahan Untuk Beton, 1990), bahan tambah kimia dapat dibedakan menjadi 5 (lima) jenis yaitu: 1.

  Bahan tambah kimia untuk mengurangi jumlah air yang dipakai. Dengan pemakaian bahan tambah ini diperoleh adukan dengan faktor air semen lebih rendah pada nilai kekentalan yang sama, atau diperoleh kekentalan adukan lebih encer pada faktor air semen yang sama.

  2. Bahan tambah kimia untuk memperlambat proses ikatan beton. Bahan ini digunakan misalnya pada satu kasus dimana jarak antara tempat pengadukan beton dan tempat penuangan adukan cukup jauh, sehingga selisih waktu antara mulai pencampuran dan pemadatan lebih dari 1 jam.

  3. Bahan tambah kimia untuk mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton.

  Bahan ini digunakan jika penuangan adukan dilakukan dibawah permukaan air, atau pada struktur beton yang memerlukan waktu penyelesaian segera, misalnya perbaikan landasan pacu pesawat udara, balok prategang,jembatan dan sebagainya.

  4. Bahan tambah kimia berfungsi ganda, yaitu untuk mengurangi air dan memperlambat proses ikatan.

  5. Bahan kimia berfungsi ganda, yaitu untuk mengurangi air dan mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton.

  Selain 5 (lima) jenis diatas, ada dua jenis bahan tambah kimia lain yang lebih khusus, yaitu:

  1. Bahan kimia tambahan yang digunakan untuk mengurangi jumlah air campuran sampai sebesar 20% atau bahkan lebih, untuk menghasilkan adukan beton dengan kekentalan sama (air dikurangi sampai 12% lebih namun tidak menambah kekentalan pada adukan beton).

2. Bahan tambah kimia tambahan dengan fungsi ganda, yaitu mengurangi air sampai 12% atau lebih dan memperlambat waktu ikat awal.

  Untuk perncanaan beton mutu tinggi dibutuhkan superplasticizer yang bersifat mengurangi jumlah air atau bersifat HRWR (High Range Water Reducer) yang akan mempermudah pada proses pengerjaan dan mineral additive yang meiliki sifat

  

cementitious yang dapat berupa abu terbang (fly ash), pozzollan, slag, dan silica

fume .

  Beberapa keuntungan penggunaan mineral additive antara lain (Tri Mulyono, 2004) :

  Memperbaiki kinerja workability

• Mengurangi panas hidrasi
• Mengurangi biaya pekerjaan beton
• Mempertinggi daya tahan terhadap serangan sulfat
• Memepertinggi daya tahan terhadap serangan reaksi alkali-silika
• Mempertinggi usia beton
• Mempertinggi kekuatan tekan beton
• Mempertinggi keawetan beton
• Mengurangi penyusutan beton
• Mengurangi porositas dan daya serap air dalam beton
• Walaupun demikian penggunaan admixture dan mineral additive harus dengan kadar yang tepat. Sebab bahan admixture dan mineral additive akan memberikan hasil yang kurang baik bahkan dapat menurunkan kekuatan beton jika dicampurkan secara berlebihan.

  Penggunaan admixture dapat diaplikasikan pada saat pengadukan dan atau saat pelaksanaan pengecoran, sedangkan mineral additive ditambahkan pada proses pengadukan 2.5.1.

   Silica Fume

  Uap silica terpadatkan (Condensed Silica Fume, CSF) adalaah produk samping dari proses fusi (smelting) dalam produksi silicon metal dan amalgam ferrosilicon (pada pabrik pembuatan microchip untuk computer). Juga disebut silica

  

fume , microsilica, silica fume dust, amorphous silica, dsb. Silica fume yang

  digunakan untuk beton adalah yang mengandung SiO 89-96%, ukuran butir rata-rata

  2 0,1-0,2 micrometer, dan strukturnya amorphous (reaktif dan tidak terkristalisasi).

  Ukuran silica fume lebih halus dari asap rokok dengan bentuk seperti fly ash tetapi ukurannya lebih kecil seratus kali lipatnya. (Nugraha. P., 2007) Penggunaan silica fume dalam campuran beton bertujuan untuk menghasilkan beton dengan mutu tinggi misalnya untuk kolom struktur atau dinding geser, pre-cast atau beton pra tegang dan beberapa keperluan lain. Menurut standar ACI, penambahan silica fume pada campuran beton sebanyak 5%-15% dan berdasarkan buku Yongedran, et al, ACI Material Jurnal, Maret/April, 1987: 125 penggunaan

  silica fume pada campuran beton berkisar antara 0%

• – 30% untuk memperbaiki karakteristik kekuatan dan keawetan beton dengan faktor air semen sebesar 0,34 dan 0,28 dengan atau tanpa bahan superplasticizer dan nilai slump 50 mm.

Tabel 2.8 Komposisi Kimia Silica Fume Kimia Berat dalam persen

  SiO

  2

  92-94

  Karbon

  3-5 Fe

  2 O

  3

  0,10-0,50 CaO

  0,10-0,15 Al

  2 O

  3

  0,20-0,30 MgO

  0,10-0,20 MnO

  0,008 K

2 O

  0,10 Na O

  0,10

  2

  Fisika Berat dalam persen

  Berat Jenis 2,02

  Rata-rata Ukuran Partikel (Mikron) 0,1 Lolos Ayakan no. 325 dalam % 99,00 Keasaman PH (10% air dalam slurry) 7,3

  Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2004 1.

   Sifat-sifat Fisik Silica Fume

  Sifat-sifat fisik silica fume adalah (dari Wulandari: 24) sebagai berikut : a.

  Warna: bervariasi mulai dari abu-abu sampai abu-abu gelap.

  b.

  Spesifik gravity: 2,0-2,5.

  c.

  Bulk density: 250-300 kg/m3.

  d.

  Ukuran: 0,1-1,0 mikron (1/100 ukuran partikel semen).

2. Sifat Kimia Silica Fume

  Silica fume merupakan material yang bersifat pozzolonic. Dalam

  penggunaanya, silica fume berfungsi sebagai pengganti sebagian dari jumlah semen dalam campuran beton, yaitu sebanyak 5%-15% dari total berat semen.

  Kandungan SiO

  2 dalam silica fume akan bereaksi dengan kapur bebas yang

  dilepaskan semen pada saat proses pembentukan senyawa kalsium silikat hidrat (CSH) yang berpengaruh dalam proses pengerasan semen.

3. Keunggulan dan Kendala Penggunaan Silica Fume

  Keunggulan-keunggulan penggunaan silica fume dalam beton adalah sebagai berikut: a.

  Meningkatkan kuat tekan beton; b.

  Meningkatkan kuat lentur beton; c. Memperbesar modulus elastisitas beton; d.

  Mengecilkan regangan beton; e. Meningkatkan durabilitas beton terhadap serangan unsur kimia; f. Mencegah reaksi alkali silica dalam beton; g.

  Meningkatkan kepadatan (density) beton; h. Meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan korosi; i. Menyebabkan temperatur beton menjadi lebih rendah sehingga mencegah terjadinya retak pada beton.

  Kendala-kendala dalam penggunaan silica fume sebagai campuran beton adalah sebagai berikut: a.

  Silica fume merupakan material yang sangat lembut sehingga mudah terbawa oleh angin. Hal ini menyebabkan kesulitan dalam pelaksanaan loading, pengangkutan, penyimpanan dan pencampuran.

  b.

  Terhirupnya partikel halus silica fume dapat mengganggu saluran pernafasan.

2.5.2. Superplasticizer

  Superplasticizer (High Range Water Reducer Admixture) adalah bahan tambah

  yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan kondisi tertentu, sebanyak 12% atau lebih. Bahan tambah dengan fungsi HRWR digunakan untuk mendapatkan tingkat konsistensi yang diinginkan atau ditetapkan spesifikasi dengan mengurangi beratair sebesar 12% atau lebih (sampai 40%). HRWR atau bahan tambah tipe F pada umumnya diaplikasikan atau dicampurkan di lokasi pengecoran. Campuran dengan slump sebesar 7,5 cm akan menjadi 20 cm. digunakan terutama untuk beton mutu tinggi karena dapat mengurangi air sampai 30%. Pada prinsipnya mekanisme kerja dari setiap plasticizer sama, yaitu dengan menghasilkan gaya tolak menolak (dispersion) yang cukup antara partikel semen agar tidak terjadi penggumpalan semen (flocculate) yang dapat menyebabkan terjadinya rongga udara di dalam beton yang akirnya akan mengurangi kekuatan atau mutu beton tersebut.

  Keistimewaan penggunaan superplasticizer dalam campuran pasta semen maupun campuran beton antara lain (Zai K., 2013) : a.

  Menjaga kandungan air dan semen tetap konstan sehingga didapatkan campuran dengan workability tinggi.

  b.

  Mengurangi jumlah air dan menjaga kandungan semen dengan kemampuan kerjanya tetap sama serta menghasilkan faktor air semen yang lebih rendah dengan kekuatan yang lebih besar.

  c.

  Mengurangi kandungan air dan semen dengan faktor air semen yang konstan tetapi meningkatkan kemampuan kerjanya sehingga menghasilkan beton dengan kekuatan yang sama tetapi menggunakan semen lebih sedikit. d.

  Tidak ada udara yang masuk. Penambahan 1% udara kedalam beton dapat menyebabkan pengurangan strength rata-rata 6%. Untuk memperoleh kekuatan yang tinggi, diharapkan dapat menjaga ”air content” di dalam beton serendah mungkin. Penggunaan superplasticizer menyebabkan sedikit bahkan tidak ada udara masuk kedalam beton.

  e.

  Tidak adanya pengaruh korosi terhadap tulangan.

2.6. Workability

  Workability sering diartikan dengan kemudahan pengerjaan adukan beton untuk

  diaduk, dituang, diangkut, dan dipadatkan. Hal-hal yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan antara lain :

  1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. Makin banyak air yang dipakai, makin mudah beton segar itu dikerjakan. Tetapi pemakaian air juga tidak boleh terlalu berlebihan.

  2. Penambahan semen kedalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan betonnya, karena pasti juga diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh nilai faktor air semen tetap.

  3. Gradasi campuran pasir dan kerikil, jika campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton mudah dikerjakan.

  4. Pemakaian butiran yang bulat memudahkan cara pengerjaan.

  5. Pemakaian butiran maksimum kerikil yang dipakai berpengaruh terhadap cara pengerjaan.

  6. Cara pemadatan beton menentukan sifat pekerjaan yang berbeda.

  7. selain itu, beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan adalah jumlah kadar udara yang terdapat di dalam beton dan penggunaan bahan tambah dalam campuran beton.

  Pemadatan dengan alat getar akan memerlukan kelecakan yang berbeda jika dibandingkan dengan pemadatan dengan tangan. Pemadatan dengan mesin getar memerlukan jumlah air yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan pemadatan dengan tangan.

  Kelecakan/komsistensi adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump berdasarkan ASTM C 143-74. Pengujian ini menggunakan corong baja yang berbentuk kerucut terpancung yang disebut kerucut Abrams. Diameter bagian bawah 20 cm, bagian atas nerdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm, seperti yang dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.1 Kerucut Abrams

2.6.1. Slump

  Slump merupakan perbedaan tinggi antara adukan dengan kerucut abrams

  setelah kerucut abrams diangkat. Slump digunakan untuk mengetahui tingkat kelecakan dari adukan beton, semakin tinggi nilai slump maka adukan beton tersebut semakin mudah pengerjaannya. Nilai slump untuk berbagai struktur dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.9 Nilai Slump untuk Berbagai Macam Struktur

  Uraian Nilai Slump (mm) Maksimum Minimum Dinding pelat pondasi dan pondasi telapak bertulang

  

80

  25 Pondasi telapak tidak bertulang, kaison dan konstruksi di bawah tanah

  

80

  25 Pelat, balok, kolom dan dinding

100

  25 Perkerasan jalan

  

80

  25 Pembetonan massal

  

50

  25 Sumber: Kardiyono Tjokrodimulyo, 1992 2.7.

   Faktor Air Semen

  Faktor air semen (fas) merupakan perbandingan antara berat air dan berat semen yang digunakan dalam adukan beton. Semakin besar nilai fas maka akan semakin rendah mutu kekuatan beton. Dengan demikian penggunaan nilai fas yang kecil akan menghasilkan beton dengan mutu yang lebih baik, namun nilai fas yang terlalu kecil akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan yaitu kesulitan dalam pemadatan yang juga dapat menyebabkan penurunan mutu beton. Umumnya nilai fas minimum untuk beton normal sekitar 0,4 dan maksimum 0,65 (Tri Mulyono, 2004). Perbandingan faktor air semen dengan kondisi lingkungan dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2.10 Faktor Air Semen untuk Setiap Kondisi Lingkungan

  Kondisi Lingkungan Di bawah Basah kering Kondisi Normal Pengaruh berganti-ganti Sulfat/air laut

  Koreksi langsing atau yang hanya mempunyai penutup 0,53 0,49 0,40 tulangan kurang dari 25 mm. Struktur dinding penahan

• 0,53 0,44 tanah, pilar, balok, abutmen. Beton yang tertanam dalam 0,44 0,44 - pilar, balok, kolom. Struktur lantai beton di atas
• tanah Beton yang terlindung dari
• perubahan udara (konstruksi interior bangunan) *Rasio air semen ditentukan berdasarkan persyaratan kekuatan tekan rencana.

  Pada beton mutu tinggi atau sangat tinggi, faktor air semen dapat diartikan sebagai water to cementious ratio, yaitu rasio total berat air (termasuk air yang terkandung dalam agregat dan pasir) terhadap berat total semen dan additif

  

cementious yang umumnya ditambahkan pada campuran beton mutu tinggi. Pada

  beton mutu tinggi nilai faktor air semen ada dalam rentang 0,2-0,5 (SNI 03-6468-

  

2000 ). Bahan ikat yang digunakan pada penelitian ini adalah semen dan silica fume

  (sebagai pengganti sebahagian semen). Rumus yang digunakan pada beton mutu tinggi adalah:

  FAS = W/(c+p) (2.1)

  Keterangan: Fas = Faktor air semen W = Rasio total berat air c = Berat semen p = Berat bahan tambah pengganti semen

  Nilai faktor air semen pada beton mutu tinggi termasuk berat air yang terkandung di dalam agregat. Faktor air semen pada kondisi agregat kering oven.

2.8. Perencanaan Campuran Beton

  Tata cara perencanaan beton kekuatan tinggi dengan semen dan abu terbang ini dapat digunakan untuk menentukan proporsi campuran semen beton kekuatan tinggi dan untuk mengoptimasi proporsi campuran tersebut berdasarkan campuran coba. Tata cara ini hanya berlaku untuk beton berkekuatan tinggi yang diproduksi dengan menggunakan bahan dan metode produksi konvensional.

2.8.1. Persyaratan Kinerja 1.

  Umur Uji Kuat tekan yang disyaratkan untuk menentukan proporsi campuran beton kekuatan tinggi dapat dipilih untuk umur 7 hari, 14 hari, 21 hari, 28 hari atau 56 hari.

2. Kuat Tekan Yang Disyaratkan

  Untuk mencapai kuat tekan yang disyaratkan, campuran harus diproporsikan sedemikian rupa sehingga kuat tekan rata-rata dari hasil pengujian di lapangan lebih tinggi dari pada kuat tekan yang disyaratkan (

  f’c). Produsen

  beton boleh menentukan proporsi campuran beton kekuatan tinggi berdasarkan pengalaman dilapangan berdasarkan pada kekuatan tekan rata-rata yang ditargetkan (

  f’cr) yang nilainya lebih besar dari dua persamaan berikut: f'cr = f'c + (1,34.s) (2.2) f'cr = (0,90. f'c)+ (2,33.s) (2.3)

  Dalam hal ini produsen beton menentukan proporsi campuran beton kekuatan tinggi berdasarkan campuran coba dilaboratorium, kekuatan tekan rata-rata yang ditargetkan (

  f’cr) dapat ditentukan dengan persamaan: f'cr = ` (2.4) 3.

  Persyaratan Lain Beberapa persyaratan lain yang dapat mempengaruhi pemilihan bahan dan proporsi campuran beton antara lain.

  a.

  Modulus Elastisitas.

  b.

  Kuat Tekan dan Kuat Lentur. c.

  Panas Hidrasi.

  d.

  Rangkak dan Susut akibat pengeringan.

  e.

  Permeabilitas.

  f.

  Waktu Pengikatan.

  g.

  Metode Pengecoran.

  h.

  Kelecakan.

2.8.2. Faktor-faktor Yang Menentukan 1.

  Pemilihan Bahan Proporsi campuran yang optimum harus ditentukan dengan mempertimbangkan karakteristik semen portland dan silica fume, kualitas agregat, proporsi pasta, interaksi agregat pasta, macam dan jumlah bahan campuran tambahan dan pelaksanaan pengadukan. Hasil evaluasi tentang semen portland, silica fume, bahan campuran tambahan, agregat dari berbagai sumber, serta berbagai macam proporsi campuran, dapat digunakan untuk menentukan kombinasi bahan yang optimim.

2. Semen Portland (PC)

  Semen portland harus memenuhi SNI 15-2049-1994 tentang Mutu dan Cara Uji Semen Portland. Semen yang dipakai adalah Tipe I Semen Padang.

  3. Silica Fume

  Silica fume harus memenuhi ASTM.C.1240,1995:637-642 tentang

  Spesifikasi Silica fume Sebagai Bahan Tambahan untuk Campuran Beton. Silica fume yang dipakai adalah Produksi PT. SIKA Indonesia.

  4. Air Air harus memenuhi SK SNI S-04-1989-F tentang Spesifikasi Bahan Bangunan bagian A (Bahan Bangunan bukan Logam).

  5. Agregat Kasar Agregat kasar yang digunakan adalah agregat normal yang sesuai dengan