a. Pada masa 1950-an beton dengan kuat tekan diatas 34 MPa dinyatakan sebagai High b. Strength Concrete (HSC).
c. Pada masa 1960-an beton dengan kuat tekan 41 -52 MPa sudah dikomersialkan.
d. Pada masa 1970-an hingga sekarang 62 - 140 MPa sudah diproduksi.
e. Pada masa 1980-an beton dengan kuat tekan diatas 41 MPa dikategorikan sebagai High Strength Concrete (HSC).
Beton mutu tinggi merupakan alternatif untuk digunakan pada komponen struktur yang mengalami pembebanan besar. Untuk mendapatkan beton mutu tinggi perlu diperhatikan komponen penyusunnya. Untuk semen, salah satu faktor yang perlu diperhatikan adalah kehalusannya. Semen yang berbutir halus akan menghasilkan kecepatan hidrasi dan kekuatan pasta semen yang lebih bagus sehingga akan berpengaruh pada kuat tekannya. Kualitas pasta semen ditentukan oleh mutu semen ( kandungan unsur kimia di dalam semen) dan porositas (tergantung dari jumlah air, proses perawatan beton basah, dan bahan aditif ).
Beton mutu tinggi (HSC - HPC) mempunyai kekuatan sekitar 500-800 kg/cm2. Dimana, ternyata beton dengan kekuatan 200-500 kg/cm2 merupakan porsi terbesar produksi beton yang ada di Indonesia dan sering dijumpai, misalkan di pabrik beton precast dan balok - balok beton pratekan, serta pembuatan gedung- gedung bertingkat. Beton dengan kuat tekan yang lebih besar dari 40 MPa sudah biasa dikategorikan sebagai beton mutu tinggi. Beton ini dikembangkan untuk membuat struktur yang menuntut tingkat kepentingan yang tinggi misalnya bangunan - bangunan dengan tingkat keamanan tinggi seperti jembatan, gedung tinggi, reaktor nuklir dan lain-lain.
Apabila kita ingin menggunakan beton mutu tinggi sebagai elemen suatu konstruksi bangunan, kita harus mengerti tuntutan kebutuhan bahan dan proporsi (perbandingan) campurannya. Pada dasarnya bahan beton mutu tinggi adalah pasir, semen, batu pecah dan air, tetapi untuk meningkatkan kemudahan pengerjaan dan membatasi jumlah volume rongga digunakan bahan aditif (kimia dan mineral) serta admixture (bahan tambahan) dalam campuran beton, yaitu superplasticizer, water reducer, fly ash( bahan pozzolanic yang memiliki “pozzolanicity” yang bervariasi yang menghasilkan kekuatan yang berbeda-beda serta memiliki butiran yang jauh lebih halus dari semen), dan silica flume (memiliki butiran yang lebih halus dari fly ash).
Mengapa kita membutuhkan beton mutu tinggi?
Beberapa alasan yang dapat diberikan di sini antara lain:
a. Untuk menempatkan beton pada masa layannya pada umur yang lebih awal, sebagai contoh pada perkerasan di umur 3 hari.
b. Untuk membangun bangunan-bangunan tinggi dengan mereduksi ukuran kolom dan meningkatkan luasan ruang yang tersedia.
c. Untuk membangun sruktur bagian atas dari jembatan-jembatan bentang panjang dan untuk mengembangkan durabilitas lantai-lantai jembatan.
d. Untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan khusus dari aplikasi-aplikasi tertentu seperti durabilitas, modulus elastisitas dan kekuatan lentur. Beberapa dari aplikasi ini termasuk dam, atap-atap tribun, pondasi-pondasi pelabuhan, garasi-garasi parkir, dan lantai-lantai heavy duty pada area industri.
Beton dengan mutu tinggi lebih getas dan kurang daktail dibandingkan dengan beton yang mutunya lebih rendah. Jadi artinya beton dengan mutu yang lebih rendah akan mengalami keruntuhan pada regangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan beton mutu tinggi. Permeabilitas untuk beton mutu tinggi kurang lebih 1 x 10-10 cm/sec.
Metode yang digunakan dalam merencanakan campuran beton mutu tinggi ada beberapa cara, antara lain:
1.Minimum Voids Method
2.Maximum Density Method
3.Fineness Modulus Method
4.British Mix Design (DOE) Method
5.American Concrete Institute Method (ACI Method), dan
6.Indian Standard Method.
Namun secara umum, desain campuran beton yang optimum dihasilkan dari pemilihan bahan-bahan local yang tersedia yang menyebabkan beton segar mampu untuk ditempatkan dan mampu untuk diselesaikan dan dapat memastikan pengembangan kekuatan dan sifat-sifat lain yang diinginkan dari beton yang telah mengeras sebagaimana dinyatakan oleh desainer.
Beberapa konsep dasar yang perlu untuk dipahami untuk beton mutu tinggi antara lain:
a. Agregat semestinya kuat dan durable. Agregat tidak perlu keras dan kekuatannya tinggi namun perlu kompatibel, dalam arti cukup kaku dan kuat, dengan pasta semen. Umumnya ukuran maksimum agregat kasar yang lebih kecil digunakan untuk kuat tekan beton yang lebih tinggi. Agregat halus yang digunakan bisa jadi lebih kasar daripada yang diperbolehkan oleh ASTM C 33 (modulus kehalusan butir lebih besar dari 3,2) karena tingginya agregat halus telah digantikan oleh bahan-bahan perekat (semen).
b. Campuran beton mutu tinggi akan memiliki isi bahan-bahan perekat yang tinggi yang meningkatkan panas hidrasi dan kemungkinan susut yang tinggi mengawali potensi retak. Kebanyakan campuran berisi satu atau lebih bahan-bahan perekat tambahan seperti fly ash (tipe C atau F), ground granulated blast furnace slag, silica fume, metakaolin atau bahan-bahan pozolanik alami.
c. Campuran high strength concrete umumnya membutuhkan rasio factor air semen yang rendah, dimana rasio factor air semen berada pada rentangan 0,23 sampai dengan 0,35. Faktor air semen yang rendah ini hanya dapat dicapai dengan admixture (superplasticizer) dalam jumlah dan dosis yang besar, menyesuaikan antara tipe F atau G berdasarkan ASTM C 494. Admixture pengurang air tipe A juga dapat digunakan sebagai kombinasinya.
d. Isi total dari bahan-bahan perekat umumnya sekitar 700 lb/yd3 (415 kg/m3) namun tidak boleh lebih dari 1100 lb/yd3 (650 kg/m3).
e. Pemakaian air entrainment pada high strength concrete akan menurunkan potensial kekuatan secara besar.
HSC pada umumnya mengandung w/c ratio yang sangat rendah. Pengembangan pencapaian kekuatannya lebih lama dibandingkan dengan beton biasa. Pencapaian HSC dapat dilakukan dengan meng-optimalkan 6 faktor sebagai berikut :
1.Characteristic Cementing medium
2.Characteristic Aggregate
3.Proporsi Pasta
4.Interaction dari Pasta - Agregat.
5.Mixing, Consolidating dan Curing
6.Testing Procedures.
Penelitian pada uniformity dan konsistensi produk semen yang akan dipergunakan, biasanya dilakukan dalam jangka waktu 6 hingga 12 bulan. Uniformity report harus sesuai dengan persyaratan dari ASTM C 917. Pemilihan semen yang kan dipakai (termasuk slump, water demand dan admixture) untuk beton mutu tinggi dipersiapkan memlalui rangkaian uji yang dilakukan pada umur, 7, 28, 56 dan 90 hari.
Meskipun tujuan praktisnya adalah untuk menyatakan kuat tekan beton berdasarkan hasil uji pada umur 28 hari, namun terdapat pergeseran untuk menyatakan kekuatan pada umur 56 atau 90 hari dengan alasan bahwa banyak elemen-elemen struktur yang tidak terbebani selama kurun waktu dua atau tiga bulan atau lebih. Saat kekuatan yang tinggi tidaklah diperlukan pada umur-umur awal, akan lebih baik untuk tidak menyatakannya hanya untuk mencapai sejumlah keuntungan misalnya penghematan semen, kemampuan untuk menggunakan bahan-bahan tambah (admixture) secara berlebihan dan produk yang lebih durable.
Kuat tekan beton diatas 35 MPa banyak tergantung pada kualitas pasta semen yang berfungsi sebagai pengikat antar agregat. Pada tingkat kuat tekan sampai 35 MPa, pada umumnya kekuatan agregat lebih besar dari kekuatan pasta semennya. Pada HSC kadangkala kekuatan pasta semen cukup tinggi dalam menyaingi kekuatan agregat. Kekuatan dari agregat, bond (lekatan) atau adhesion antara pasta semen dan agregat serta absorption characteristics dari agregat sangat berperan dalam HSC. Agregat kasar paling sedikit harus mengikuti persyaratan ASTM C 33. Pada HSC, meningkatnya ukuran agregat kasar cenderung menurunkan kekuatan beton karena luas bidang permukaan lekatan menurun serta menimbulkan gangguan continuity dalam beton.
Pada prinsipnya, beton mutu tinggi akan dapat dicapai apabila porositasnya rendah (ditetapkan oleh faktor air semen dari pasta). Semakin rendah faktor air semennya, semakin kecil pula porositasnya sehingga pengerjaan atau onsistensi dari beton sangat kecil. Untuk mengatasi kesulitan pengerjaan beton tersebut, digunakan chemical admixtures yaitu superplasticizer. Dapat dinyatakan bahwa untuk pembuatan HSC penggunaan admixtures merupakan suatu keharusan. Admixture yang dipergunakan dapat berupa air-entraining agents, chemical admixtures atau mineral admixtures dan pemilihannya sangat tergantung dari kebutuhannya.
Pada pertengahan tahun 1980, 80% beton yang diproduksi di Amerika menggunakan admixtures. Admixture yang berupa air-entraining agents biasanya dipakai untuk meningkatkan keawetan dan penggunaannya harus mengikuti persyaratan dari ASTM C 260. Untuk chemical admixtures harus mengikuti persyaratan dari ASTM C 494. Sedangkan untuk memperkecil porositas sering digunakan silica fume (micro silica). Penggunaan dosis dari admixture pada HSC biasanya melampaui dosis yang direkomendasikan pada beton biasa oleh manufacture yang bersangkutan. Admixture yang bersifat accelarator hampir tidak dipakai pada HSC.
Dalam pembuatan HSC, fly ash ataupun silica fume ditambahkan sebagai bahan tambahan pada concrete mix sebagai admixtures dan bukan sebagai partial replacements (pengganti sebagian) semen. Penggunaan silica fume pada beton mutu tinggi biasanya selalu bersamaan dengan penggunaan superplasticizer. Karena adanya pengurangan air pada bahan beton yang menggunakan superplasticizer dan adanya bahan silica fume yang mengisi pori – pori serta bersifat pozzolan ini, maka dapat dihasilkan beton yang kedap, awet, dan berkekuatan tinggi.
Sehubungan dengan lekatan antara pasta semen dan agregat, perlu diperhatikannya kekerasa dan kebersihan permukaan agregat karena permukaan agregat yang lebih kasar akan menghasilkan lekatan antara pasta dan agregat yang lebih baik. Untuk beton mutu tinggi dengan ukuran agregat maksimum 20 mm, total permukaan agregat yang harus diikat cukup luas. Campuran beton mutu tinggi biasanya memerlukan jumlah pasta yang lebih banyak agar menghasilkan beton dengan workability tertentu. Dalam HSC biasanya jumlah semen berkisar antara 400 – 600 kg/m3. Dalam percobaan beton, selalu dituntut kriteria kekuatan dan keawetan.
Dalam pembuatan beton mutu tinggi, selain memperhatikan bahan – bahan dasar, perlu diperhatikan pula mengenai pasta semen dan lekatan antara semen pasta dan agregat. Kontrol kualitas, dalam pembuatan beton seperti ini harus cukup ketat dan diperlukan kerja sama yang baik antara supplier material, ready mix supplier, Engineer ataupun pengawas dan kontraktor. Untuk perawatannya (curing), perawatan menggunakan curing compound kurang dianjurkan karena HSC biasanya mempunyai water-cement ratio dibawah 0.40 (biasanya sekitar 0.20-0.30), dan sebaiknya pada 24 jam pertama (critical time) tetap menggunakan water-curing. Curing compound hanya mencegah penguapan air (mempertahankan original moisture) dari beton, tetapi tidak dapat memberikan additional moisture. Water-curing akan memberi tambahan moisture dan sangat membantu proses hidrasi yang membantu pencapaian kekuatan beton dengan baik serta dapat meningkatkan kualitas permukaan beton. Prosedur batching, pencampuran, pemindahan, penempatan dan pengendalian yang berlaku pada beton mutu noemal pada dasarnya juga berlaku untuk beton mutu tinggi. Walaupun begitu, ada penekenan yang penting pada bagian - bagian kritis seperti :
Mempertahankan kandungan air serendah mungkin, yang konsisten dengan persyaratan penempatan. Fasilitas batching sedapat mungkin dekat dengan lokasi konstruksi.
Suhu bahan dasar campuran sebelum batching haruslah dijaga serendah mungkin.
Kondisi kelembaban agregat harus diketahui seakurat mungkin.
Superplasticizer paling efektif jika ditambahkan setelah semua bahan dasar campuran dimasukkan ke dalam mixer dan diaduk. Pengecekan unjuk kerja dan efisiensi mixer yang akan digunakan.
Waktu pengadukan yang disarankan adalah 1 menit untuk volume 0.75 m3 pertama ditambah dengan ¼ menit untuk setiap penambahan o.75 m3 volume.
Waktu pengadukan dihitung dari saat dimana semua bahan dasar beton telah dimasukkan ke dalam mixer. Untuk campuran kering, batching dan mixing sebaiknya dilkukan pada lokasi konstruksi. Untuk menghindari kehilangan slump, sebagian dari kebutuhan air pencampur dapat ditambahkan di lokasi konstruksi. Curing (perawatan) merupakan bagian yang kritikal pada produksi beton mutu tinggi. Cara curing dengan bantuan air yang disiramkan pada beton lebih direkomendasikan dibandingkan dengan cara curing yang konvensional dengan menggunakan burlap basah. Durasi curing sebaiknya kurang dari 7 hari. Pengujian benda uji control dapat dilakukan pada umur 28 hari, 56 hari atau 90 hari. Bahan cementitious (semen, fly ash, silica fume) sebaiknya dicampurkan terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam mixer.
No comments:
Post a Comment