Material Beton dan Semen

Apa itu Beton?

Beton merupakan campuran yang terdiri dari 3-6% udara, 10-12% semen, air 14-18%, pasir 20-27%, dan agregat 40-45%. Agregat merupakan campuran yang terdiri dari batu dan kerikil. Rasio antara semen dan air sangat memperngaruhi kekuatan beton yang disebut dengan Rasio W/C (Water / Cement).

Beton sendiri mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapi kekuatan tarik yang rendah. Beton bertulang adalah kombinasi dari beton dan baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan juga dapat memberikan tambahan kekuatan tekan pada struktur beton.

struktur beton bertulang

    

Bahan lain (admixture) dapat ditambahkan ke dalam campuran beton untuk meningkatkan workability, durability, dan waktu pengerasan.

·          

• Workability
  

  Definisi dari workability adalah:

1.  Cara menentukan bahan – bahan yang memenuhi syarat dengan perbandingan yang baik.
2.  Cara mencampur sampai homogen.
3. Cara mengangkut adukan dan molen ke acuan tanpa merubah susunan campuran beton segar. 
4. Cara memadatkan yang baik pada acuan tanpa terjadi segregasi / blooding (pemisah air dari beton). 
5. Cara memelihara/curing, selama terjadi proses hidrasi atau pengerasan beton dengan cara melindungi beton dengan membasahi dengan acuan selama 28 hari.

Cara menentukan workability beton dapat dilihat dari:

1. Jumlah air yang digunakan, artinya semakin banyak air yang digunakan, maka semakin tinggi workabilitynya.
2. Jumlah semen yang digunakan, jumlahnya harus mengikuti jumlah air, agar Rasio W/C dapat terjaga.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil.
4. Pemakaian  butiran bulat akan meningkatkan workability
5.  Pemakaian butiran maksimum akan meningkatkan workability.
6. Cara pemadatan.
7.  Kadar udara.

Untuk menguji workability suatu beton, dapat dilakukan dengan menggunakan “slump test”. Uji Slump adalah suatu uji empiris/metode yang digunakan untuk menentukan konsistensi/kekakuan (dapat dikerjakan atau tidak)dari campuran beton segar (fresh concrete) untuk menentukan tingkat workability nya. Kekakuan dalam suatu campuran beton menunjukkan berapa banyak air yang digunakan. Untuk itu uji slump menunjukkan apakah campuran beton kekurangan, kelebihan, atau cukup air.

• Durability  

  Durabilitas (ketahanan) adalah ketahanan beton menghadapi segala kondisi dimana dia direncanakan, tanpa mengalami kerusakan selama jangka waktu layannya. Beton yang demikian disebut mempunyai ketahanan yang tinggi (durable). Durability sangat ditentukan oleh W/C Ratio.

• Curing (Waktu Pengerasan)
  

  Curing merupakan perawatan yang dilakukan saat beton mengalami pengerasan, yang bertujuan untuk menjaga kelembapan dan suhu beton sehingga mutu beton yang diharapkan dapat tercapai.

 Keuntungan dan kerugian beton

•           Keuntungan

1.    Kekuatan tekan tinggi

2.    Tahan air dan api

3.    Sangat Kaku

4.    Pemeliharaan mudah dan murah

5.    Umur bangunan panjang

6.    Mudah diproduksi karena tersedia di lokal

7.    Dapat digunakan dalam berbagai bentuk

8.    Ekonomis

9.    Tidak perlu tenaga kerja yang dilatih khusus karena mudah dibuat.

•             Kerugian

1.    Harus memakai baja tulangan karena kekuatan tariknya rendah

2.    Harus memakai cetakan/bekisting dan formwork sehingga biaya tinggi

3.    Berdimensi besar

4.    Struktur berat

5.    Properties dan karakteristik beton bervariasi

6.    Mengalami susut dan rangkak (perubahan dimensi).

 

Kriteria Beton yang Baik

          Kriteria yang harus dipenuhi dalam keadaan basah:

1.    Konsistensi campuran, artinya dapat dipadatkan dengan mudah)

2.    Cukup kohesif, artinya tidak terjadi segregasi/pemisahan kerikil yang menyebabkan beton tidak homogen.

                    Kriteria yang harus dipenuhi dalam keadaan kering:

1.    Kekuatan tekan beton tinggi

2.    Durabilitas yang diharapkan tercapai.

 

Sifat Mekanik Beton

•  Kekuatan tekan (fc’)

  Kekuatan tekan ditentukan berdasarkan tes uji silinder beton yang digunakan sebagai parameter kontrol yang menjadi ukuran bagi kualitas beton. Kekuatan tekan dipengaruhi oleh:

1.    Dijadikan acuan

2.    Durabilitas ditentukan permeabilitas (selimut)

3.    Kekuatan beton menggambarkan kualitas

4.    Menunjukkan ukuran bagi kualitas beton

5.    Dipengaruhi oleh W/C ratio, tipe semen, admixtures, agregat, kelembapan saat curing, temperatur, umur beton, dan kecepatan pembebanan.

Hubungan antara kuatt tekan beton dengan W/C Ratio

Faktor utama penentu kekuatan beton adalah W/C Ratio, artinya semakin rendah W/C Ratio maka akan semakin tinggi kuat tekannya. Akan tetapi, beton dengan nilai W/C Ratio yang rendah tidak selalu memiliki kekuatan yang tinggi, karena pada W/C Ratio, kekuatan beton lebih ditentukan dari jenis dan tingkat pemadatannya. Maka untuk mengatasinya dapat ditambahkan admixture yang bersifat menambah keenceran. W/C Ratio mempengaruhi struktur pori beton. Pori-pori yang tinggi akan mengurangi kekuatan tekan beton. Selain itu, ada pula faktor lain penentu kekuatan beton adalah tingkat kepadatan/kekompakkan beton.

Hubungan antara kuat tekan beton dengan jenis semen

Terdapat 5 tipe jenis semen, yakni:

1.    Tipe I (semen biasa), digunakan untuk konstruksi biasa

2.    Tipe II (semen panas sedang), digunakan pada lingkungan yang terpapar sulfat kadar sedang

3.    Tipe III (semen cepat mengeras), digunakan untuk konstruksi yang memiliki kekuatan awal yang tinggi seperti jalan

4.    Tipe IV (semen panas rendah), digunakan untuk struktur yang memerlukan panas hidrasi rendah seperti dam dan bendungan

5.    Tipe V (semen tahan sulfat), digunakan untuk lingkungan yang terpapas sulfat kadar tinggi seperti basement.

Adapun jenis semen yang sering digunakan saat ini adalah semen portland, sehingga desainer dapat menentukan sendiri campuran semen yang diinginkan.

Hubungan antara kuat tekan beton dengan umur beton

Kuat tekan beton akan meningkat seiring bertambahnya waktu. Yang digunakan sebagai ukuran kuat tekan beton  adalah kekuatannya pada 28 hari.

Hubungan antara kuat tekan beton dengan cursing

Semakin rendah suhu dilingkungan beton, maka semakin baik kuat tekannya.

•           Modulus elastisitas (Ec)

  Modulus Elastisitas (Ec) adalah konstanta elastis dari material beton yang besarnya dapat ditentukan dari kurva hubungan tegangan-regangan yang merupakan kemiringan atau tangen dari kurva.
  
  1. Modulus Awal, yaitu kemiringan kurva tegangan-regangan dari titik awal kurva (Ec)
  2. Modulus Tangen, yaitu kemiringan di suatu titik singgung pada kurva tegangan-regangan
  3. Modulus Secan, yaitu garis yang menghubungkan titik awal kurva dengan titik lain pada kurva
   Modulus elastisitas yang tinggi berarti kekakuan beton tersebut tinggi,sedang modulus elastisitas yang rendah berarti beton tersebut bersifat lebih ductile. Modulus elastisitas beton (berat normal) bervariasi antara 20000 sampai 30000 MPa,tergantung dari kuat tekannya. Modulus elastisitas juga dipengaruhi oleh karakteristik bahan penyusunnya terutama modulus elastisitas dari agregat kasarnya.
   

• Susut 

  Susut merupakan penurunan volume karena beban. Susut akan sebanding dengan W/C Ratio dan berbanding terbalik dengan agregat kasar beton.

• Rangkak 

  Rangkak terjadi akibat peningkatan regangan karena diberi beban. Rangkak 75% terjadi pada tahun pertama.

• Kekuatan Tarik  

  Rumus kekuatan tarik (modulus of rupture): 
  f_r = PL/(bh²) 
  Rumus kekekuatan tarik belah-split test:

f_t = 2P/(phiLD)

 

Semen Portland

Semen portland adalah semen yang akan mengeras jika bereaksi dengan air dan mempunyai kemampuan mengikat. Bahan utama semen portland adalah kapur, silika, dan oksida besi alumunium.

semen portland

Proses Pembuatan Semen

proses pembuatan semen

 

1.    Penyiapan bahan baku

2.    Proses pengolahan bahan

3.    Proses pembakaran dan pendinginan

4.    Proses penggilingan akhir

5.    Proses pengemasan (packing)

Bahan Baku Semen

1.    Limestone 82%

2.    Clay 13.5%

3.    Silica 3%

4.    Iron sand 1.5%

 Jenis Semen Lainnya

1. Waterproofed cement  : semen dengan campuran antara semen portland dengan water proofing agent.
2. White cement : dibuat untuk tujuan dekoratif
3. High alumina cement : semen yang dapat menghasilkan beton dengan kecepatan pengerasan yang cepat  dan tahan sulfat
4. Semen anti bakteri : campuran antara semen portland dengan anti bacterial agent
5. Oil well cement : semen yang dicampur dengan bahan retarder
6. Blended cement : semen yang dibuat karena dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak dimiliki semen portland