BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum Istilah beton sudah tidak asing lagi di dunia konstruksi yang memiliki arti campuran agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil), air dalam jumlah tertentu, dan semen dengan atau tanpa bahan tambahan. Bahan tersebut diperoleh dengan cara mencampurkan semen Portland, air dan agregat (dapat juga menggunakan variasi bahan tambahan mulai dari bahan kimia tambahan, serat sampai bahan buangan non kimia) dengan perbandingan tertentu. Pengerasan itu terjadi oleh peristiwa reaksi kimia antara air dan semen yang berlangsung selama waktu yang panjang, dan akibatnya campuran itu selalu bertambah keras setara dengan umurnya dengan rongga-rongga antara butiran yang besar (agregat kasar, kerikil atau batu pecah) diisi oleh butiran yang lebih kecil (agregat halus, pasir), dan poripori antara agregat halus ini diisi oleh semen dan air (pasta semen). Kekuatan, keawetan dan sifat beton serta lainnya bergantung pada sifat bahan-bahan dasar, nilai perbandingan bahan-bahannya, cara pengadukan maupun cara pengerjaan selama penuangan adukan beton, cara pemadatan, dan cara perawatan selama proses pengerasan. (Kardiyono,2007). Sifat beton dipengaruhi oleh perbedaan pada kekuatan dan sifat-sifat bahan, cara menakar, juga cara-cara pelaksanaan pekerjaan. (Murdock dan Brook, 1986). Banyaknya pemakaian beton sebagai salah bahan konstruksi disebabkan karena beton terbuat dari bahan-bahan yang umumnya mudah diperoleh, serta

Universitas Sumatera Utara

mudah diolah sehingga menjadikan beton mempunyai sifat yang dituntut sesuai dengan keadaan situasi pemakaian tertentu Jika kita ingin membuat beton berkualitas baik, dalam arti memenuhi persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi, maka harus diperhitungkan dengan seksama bagaimana cara-cara untuk memperoleh adukan beton (beton segar/fresh concrete) yang baik dan beton (beton keras / hardened concrete) yang dihasilkan juga baik. Beton yang baik ialah beton yang kuat, tahan lama/awet, kedap air, tahan aus, dan sedikit mengalami perubahan volume (kembang susutnya kecil). Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan beton antara lain : 1. Harganya relatif murah. 2. Mampu memikul beban yang berat. 3. Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. 4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil. Kekurangan beton antara lain : 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa (meshes). 2. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton. 3. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah. 4. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.


2.1.1 Beton segar (Fresh Concrete) Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut, dituang, dipadatkan, tidak ada kecenderungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) maupun bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Hal ini karena segregasi maupun bleeding mengakibatkan beton yang diperoleh akan jelek. Tiga hal penting yang perlu diketahui dari sifat-sifat beton segar, yaitu : kemudahan

pengerjaan

(workabilitas),

pemisahan

kerikil

(segregation),

pemisahan air (bleeding).

2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability) Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan atau kesulitan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan. Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu : 1. Jumlah air pencampur. Semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar itu dikerjakan (namun jumlahnya tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi) 2. Kandungan semen. Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan adukan betonnya, karena pasti diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh nilai f.a.s (faktor air semen) tetap. 3. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Bila campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton akan mudah dikerjakan.


Gradasi adalah distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan. 4. Bentuk butiran agregat kasar Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan. 5. Cara pemadatan dan alat pemadat. Bila cara pemadatan dilakukan dengan alat getar maka diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan jumlah air yang lebih sedikit daripada jika dipadatkan dengan tangan. Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump yang didasarkan pada ASTM C 143-74. Percoban ini menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian bawah berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm (disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Kerucut Abrams Ada tiga jenis slump yaitu slump sejati (slump sesungguhnya), slump geser dan slump runtuh, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2. Slump sesungguhnya, merupakan penurunan umum dan seragam tanpa adukan beton yang pecah,


pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut. Slump geser, terjadi bila separuh puncak kerucut adukan beton tergeser dan tergelincir kebawah pada bidang miring, pengambilan nilai slump geser ada dua cara yaitu dengan mengukur penurunan minimum dan penurunan rata-rata dari puncak kerucut. Slump runtuh, terjadi pada kerucut adukan beton yang runtuh seluruhnya akibat adukan beton yang terlalu cair, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut.

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.2 Jenis-jenis slump adukan beton (a) slump sebenarnya, (b) slump geser, (c) slump runtuh. (Kardiyono, 1992)

2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) Kecenderungan agregat kasar untuk lepas dari campuran beton dinamakan segregasi. Hal ini akan menyebabkan sarang kerikil, yang pada akhirnya akan menyebabkan keropos pada beton. Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : 1. Campuran kurus atau kurang semen. 2. Terlalu banyak air. 3. Besar ukuran agregat maksimum kurang dari 40 mm.


4. Permukaan butir agregat kasar, semakin kasar permukaan butir agregat semakin mudah terjadi segregasi. Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka diusahakan air yang diberikan sedikit mungkin, adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian yang terlalu besar dan cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara-cara yang betul.

2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) Kecenderungan

air untuk naik kepermukaan beton

yang baru

dipadatkan dinamakan bleeding. Air yang naik ini membawa semen dan butirbutir pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput (laitence). Bleeding dapat dikurangi dengan cara : 1. Memberi lebih banyak semen. 2. Menggunakan air sedikit mungkin. 3. Menggunakan pasir lebih banyak.

2.1.2 Beton Keras (Hardened Concrete) Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditunjukkan oleh kuat tekan beton yang tinggi, kuat tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih daktail, kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dn klorida, penyusutan rendah dan keawetan jangka panjang.


2.1.2.1 Kuat Tekan Beton (Compressive Strength) Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara 10-65 MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kekuatan berkisar 17-30 MPa, sedangkan untuk beton prategang berkisar 30-45 MPa. Untuk keadaan dan keperluan struktur khusus, beton ready mix sanggup mencapai nilai kuat tekan 62 MPa dan untuk memproduksi beton kuat tinggi tersebut umumnya dilaksanakan dengan pengawasan ketat dalam laboratorium (Dipohusodo, 1994). Beton harus dirancang proporsi campurannya agar menghasilkan suatu kuat tekan rata-rata yang disyaratkan. Pada tahap pelaksanaan konstruksi, beton yang telah dirancang campurannya harus diproduksi sedemikian rupa sehingga memperkecil frekuensi terjadinya beton dengan kuat tekan lebih rendah dari f’c yang telah direncanakan. Menurut Standar Nasional Indonesia, kuat tekan harus memenuhi 0,85 f’c untuk kuat tekan rata-rata dua silinder dan memenuhi f’c+0,82 s untuk rata-rata empat buah benda uji yang berpasangan. (Mulyono, Tri, 2004) Beberapa faktor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), usia beton ukuran dan bentuk sampel, dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton. Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus : 𝑓𝑓𝑐𝑐 ′ =

𝑃𝑃 𝐴𝐴


dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P

: beban tekan (kg)

A

: luas permukaan benda uji (cm2)

Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :

dengan: S

Σ(𝜎𝜎′𝑏𝑏 − 𝜎𝜎′𝑏𝑏𝑏𝑏 )2 � 𝑆𝑆 = 𝑁𝑁 − 1

: deviasi standar (kg/cm2)

σ’b : Kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2) σ’bm : Kekuatan Beton rata –rata ( kg/cm2 ) N

:Jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :

1.

Faktor air semen dan kepadatan Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton maksimum. Duff dan Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.


Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan betonnya setelah mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan adukan beton dapat dilakukan dengan cara pemadatan dengan alat getar (vibrator) atau dengan memberi bahan kimia tambahan (chemical admixture) yang besifat mengencerkan adukan beton sehingga lebih mudah dipadatkan.

Umur / Waktu (Hari) Gambar 2.3 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003)

2.

Umur beton Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Biasanya nilai kuat tekan ditentukan pada waktu

beton mencapai umur 28 hari.

Kekuatan beton akan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya tidak terlalu signifikan (Gambar 2.4). Umumnya pada umur 7 hari kuat tekan mencapai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% 90% dari kuat tekan umur 28 hari.


Tabel 2.1 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur Umur beton (hari)

3

7

14

21

28

90

365

PC Type 1

0.44

0.65

0.88

0.95

1.0

-

-

Gambar 2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton (Istimawan, 1999)

3.

Jenis semen Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Jenis Portland semen yang digunakan ada 5 jenis yaitu : I, II, III, IV, V. Jenis-jenis semen tersebut mempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda sebagai mana tampak pada Gambar 2.5


Gambar 2.5 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe Portland semen (Tri Mulyono, 2003) 4.

Jumlah semen Jika faktor air semen sama (slump berubah), beton dengan jumlah kandungan semen tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebagaimana tampak pada Gambar 2.5. Pada jumlah semen yang terlalu sedikit berarti jumlah air juga sedikit sehingga adukan beton sulit dipadatkan yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Namun jika jumlah semen berlebihan berarti jumlah air juga

berlebihan

sehingga

beton

mengandung

banyak

pori

yang

mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Jika nilai slump sama (fas berubah), beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai kuat tekan lebih tinggi.


Gambar 2.6 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama (Kardiyono, 1998)

5.

Sifat agregat Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton ialah kekasaran permukaan dan ukuran maksimumnya. Permukaan yang halus pada kerikil dan kasar pada batu pecah berpengaruh pada lekatan dan besar \ tegangan saat retak retak beton mulai terbentuk. Oleh karena itu kekasaran permukaan ini berpengaruh terhadap bentuk kurva tegangan-regangan tekan dan terhadap kekuatan betonnya yang terlihat pada Gambar 2.6. Akan tetapi bila adukan beton nilai slump nya sama besar, pengaruh tersebut tidak tampak karena agregat yang permukaannya halus memerlukan air lebih sedikit, berarti fas nya rendah yang menghasilkan kuat tekan beton lebih tinggi.


Gambar 2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton (Mindess, 1981)

Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan jumlah pasta lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan pastanya kurang kuat sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pada beton kuat tekan tinggi dianjurkan memakai agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20mm.

2.1.2.2 Modulus Elastisitas Modulus elastisitas beton merupakan kemiringan garis singgung (slope dari garis lurus yang ditarik) dari kondisi tegangan nol ke kondisi tegangan 0,45 f’c pada kurva tegangan-regangan beton. Modulus elastisitas beton dipengaruhi oleh jenis agregat, kelembaban benda uji beton, faktor air semen, umur beton dan


temperaturnya. Secara umum, peningkatan kuat tekan beton seiring dengan peningkatan modulus elastisitasnya. Menurut pasal 10.5 SNI-03 2847 (2002) hubungan antara nilai modulus elastisitas beton normal dengan kuat tekan beton adalah 𝐸𝐸 = 4700� 𝑓𝑓′𝑐𝑐

2.1.2.3 Kuat Tarik Beton Konstruksi beton yang dipasang mendatar sering menerima beban tegak lurus sumbu bahannya dan sering mengalami rekahan (splitting). Hal ini terjadi karena daya dukung beton terhadap gaya lentur tergantung pada jarak dari garis berat beton, makin jauh dari garis berat makin kecil daya dukungnya. Kekuatan tarik relatif rendah untuk beton normal berkisar antara 9%-15% dari kuat tekan. Penggujian kuat tarik beton dilakukan melalui pengujian split cilinder. Nilai pendekatan yang diperoleh Dipohusodo (1994) dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0,50-0,60 kali √fc’, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57√fc’. Pengujian tersebut menggunakan benda uji silinder beton berdiameter 150 mm dan panjang 300 mm, diletakkan pada arah memanjang di atas alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak dari atas pada seluruh panjang silinder. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah menjadi dua bagian dari ujung ke ujung. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji terbelah disebut sebagai spilt cilinder strength. Menurut SNI 03-2491-2002 besarnya tegangan tarik beton (tegangan rekah beton) dapat dihitung dengan rumus:

Fct =

2Ρ πDL


di mana : Fct

: Tegangan rekah beton (kg/cm)

P

:Beban maksimum (kg)

L

: Panjang silinder (cm)

D

: Diameter (cm)

2.1.2.4 Pola retak Pola retak dibedakan menjadi 5 jenis, yaitu : •

Pola retak kerucut ( cone )

•

Pola retak kerucut dan pecah ( cone and split )

•

Pola retak kerucut dan geser ( cone and shear )

•

Pola retak geser ( shear )

• Pola retak columnar

Gambar 2.8 Jenis Pola Retak Pola retak dapat terbentuk, karena adanya gaya tekan dari atas dan bawah pada benda uji silinder. Karena kelangsingan silinder, maka menyebabkan pola retak pada beton aerasi membentuk garis diagonal, dan cenderung akan hancur ke arah samping kiri dan kanan.


Gambar 2.9 Mekanisme Retak dan Pecahnya Silinder

2.2

Bahan Penyusun Beton

2.2.1 Semen 2.2.1.1 Umum Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete). Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat. Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : 1). Semen non-hidrolik dan 2). Semen hidrolik. Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain : kapur hidrolik, semen pozollan,


semen terak, semen alam, semen portland, semen portland pozolland dan semen alumina.

2.2.1.2 Semen Portland Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat –silikat kalsium yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.

2.2.1.3 Jenis – Jenis Semen Portland Sesuai dengan kebutuhan pemakai, maka para pengusaha industri semen berusaha untuk memenuhinya dengan berbagai penelitian, sehingga ditemukan berbagai jenis semen. 1. Sement Portland (OPC) Semen portland diklasifikasikan dalam lima tipe yaitu : a) Tipe I (Ordinary Portland Cement) Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratn khusus seperti yang dipersyaratkan pada tipe-tipe lain. Tipe semen ini paling banyak diproduksi dan banyak dipasaran b) Tipe II (Moderate sulfat resistance) Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang. Tipe II ini mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibanding semen Portland Tipe I. Pada daerah-daerah tertentu dimana suhu agak tinggi, maka untuk


mengurangi penggunaan air selama pengeringan agar tidak terjadi Srinkege (penyusutan)

yang

besar

perlu

ditambahkan

sifat

moderat“Heat of hydration”. Semen Portland tipe II ini disarankan untuk dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan landasan berat yang ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan utama. c) Tipe III (High Early Strength) Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi.Semen tipe III ini dibuat dengan kehalusan yang tinggi blaine biasa mencapai 5000 cm2/gr dengan nilai C3S nya juga tinggi. Beton yang dibuat dengan menggunakan semen Portland tipe III ini dalam waktu 24 jam dapat mencapai kekuatan yang sama dengan kekuatan yang dicapai semen Portland tipe I pada umur 3 hari, dan dalam umur 7 hari semen Portland

tipe

III ini

kekuatannya

menyamai

beton

dengan

menggunakan semen portlan tipe I pada umur 28 hari. d) Tipe IV (Low Heat Of Hydration) Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi rendah. Penggunaan semen ini banyak ditujukan untuk struktur Concrette (beton) yang massive dan dengan volume yang besar, seprti bendungan, dam, lapangan udara. Dimana kenaikan temperatur dari panas yang dihasilkan selama periode pengerasan diusahakan seminimal mungkin sehingga tidak terjadi pengembangan volume

beton

yang

bisa

menimbulkan

cracking

(retak).


Pengembangan kuat tekan (strength) dari semen jenis ini juga sangat lambat jika dibanding semen portland tipe I. e) Tipe V (Sulfat Resistance Cement) Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan tinggi terhadap sulfat. Semen jenis ini cocok digunakan untuk pembuatan beton pada daerah yang tanah dan airnya mempunyai kandungan garam sulfat tinggi seperti : air laut, daerah tambang, air payau dsb.

2. Blended Cement (Semen Campur) Semen campur dibuat karena dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak dimiliki oleh semen portland. Untuk mendapatkan sifat khusus tersebut diperlukan material lain sebagai pencampur.Jenis semen campur : a) Semen Portland Pozzolan (SPP)/(PPC) Semen Portland pozzolan (SPP) atau dikenal juga sebagai Portland Pozzolan Cement (PPC) adalah merupakan semen hidrolisis yang terdiri dari campuran yang homogen antara semen Portland dengan bahan pozzolan (Trass atau Fly Ash) halus, yang diproduksi dengan menggiling klinker semen Portland dan bahan pozzolan bersama-sama atau mencampur secara merata semen Portland dan bahan pozzolon atau gabungan antara menggiling dan mencampur. b) Portland Composite Cement (Semen Portland Campur) PCC– SPC Menurut SNI 17064-2004, Semen Portland Campur adalah Bahan pengikat hidrolisis hasil penggilingan bersama sama terak (clinker)


semen portland dan gibs dengan satu atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran antara bubuk semen portland dengan bubuk bahan bahan anorganik lain. Bahan anorganik tersebut antara lain terak tanur tinggi (blastfurnace slag), pozzoland, senyawa silika, batu kapur, dengan kadar total bahan anorganik 6 – 35 % dari massa semen portland composite. Menurut Standard Eropa EN 197-1 Portland Composite Cement atau Semen Portland Campur dibagi menjadi 2 Type berdasarkan jumlah Aditive material aktif: 1. Type II/A-M mengandung 6 – 20 % aditif 2. Type II/B-M mengandung 21 – 35 % aditif Kalau pada Portland Pozzolan Cement (Semen Portland Pozzolan) aditif yang digunakan hanya 1 jenis maka pada Portland Composite Cement ini aditif yang digunakan lebih dari 1 jenis atau 2 jenis maka semen ini dikelompokkan pada Ternary Cement. c) Portland Blast Furnace Slag Cement Portland Blast Furnace Slag Cement adalah semen Portland yang dicampur dengan kerak dapur tinggi secara homogen dengan cara mencampur bubuk halus semen Portland dengan bubuk halus slag atau menggiling bersama antara klinker porland dengan butiran slag. Activitas slag (Slag Activity) bertambah dengan bertambahnya ratio CaO + MgO/SiO2 + Al2O3 dan glass content. Tetapi biasanyan keberadaan

ratio

oksida

dan

glass

Content

tersebut

saling

berkebalikan.


Beberapa sifat slag semen adalah sabagai berikut : a.

Jika kehalusannya cukup, mempunyai kekuatan tekan yang sama dengan semen portland.

b.

Betonnya lebih stabil dari pada beton semen portland

c.

Mempunyai permebility yang rendah

d) Semen Masonry Semen masonry pertama kali diperkenalkan di USA, kemudian berkembang kebeberapa negara.Secara tradisional plesteran untuk bangunan

umumnya

menggunakan

kapur

padam,

kemudian

meningkat dengan dipakainya semen portland yang dicampur dengan kapur padam. Namun karena dianggap kurang praktis maka diperkanalkan Semen Masonry.

3.

Oil Well Cement Oil well cement adalah semen Portland semen yang dicampur dengan bahan retarder khusus seperti asam borat, casein, lignin, gula atau organic hidroxid acid. Fungsi dari retarder disini adalah untuk mengurangi kecepatan pengerasan semen, sehingga adukan dapat dipompakan kedalam sumur minyak atau gas. Pada kedalaman 1800 sampai dengan 4900 meter tekanan dan suhu didasar sumur minyak atau adalah tinggi. Karena pengentalan dan pengerasan semen itu dipercepat oleh kenaikan temperature dan tekanan, maka semen yang mengental dan mengeras secara normal tidak dapat digunakan pada pengeboran sumur yang dalam.


Semen ini masih dibedakan lagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan API Spesification 10 1986, yaitu : Kelas A

Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 meter, apabila sifat-sifat khusus tidak dipersyaratkan

Kelas B

Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 meter, apabila kondisi membutuhkan tahan terhadap sulfat sedang

Kelas C

Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 meter, apabila kondisi membutuhkan sifat kekuatan tekan awal yang tinggi

Kelas D

Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 1830 sampai 3050 meter, dengan kondisi suhu dan tekanan yang sedang

Kelas E

Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 3050 sampai 4270 meter, dengan kondisi suhu dan tekanan yang tinggi

Kelas F

Digunakan untuk sumur sampai dengan kedalaman 3050 sampai 4880 meter, dengan kondisi suhu dan tekanan yang tinggi

Kelas G

Digunakan untuk cementing mulai surface casing sampai dengan

kedalaman

2440

meter,

akan

tetapi

dengan

penambahan accelerator atau retarder. Dapat digunakan untuk semua range pemakaian, mulai dari kelas A sampai kelas E


4.

White Cement (Semen Putih) Semen putih dibuat umtuk tujuan dekoratif, bukan untuk tujuan konstruktif. Pembuatan semen ini membutuhkan persyaratan bahan baku dan proses pembuatan yang khusus, seperti misalnya bahan mentahnya mengandung oksida besi dan oksida manganese yang sangat

rendah

(dibawah 1 %). 5.

Water Proofed Cement Water proofed cement adalah campuran yang homogen antara semen Portland dengan “Water proofing agent”, dalam jumlah yang kecil seperti : Calcium, Aluminium, atau logam stearat lainnya.Semen ini banyak dipakai untuk konstruksi beton yang berfungsi menahan tekanan hidrostatis, misalnya tangki penyimpanan cairan kimia.

6.

High Alumina Cement High Alumina cement dapat menghasilkan beton dengan kecepatan pengersan yang cepat dan tahan terhadap serangan sulfat, asam akan tetapi tidak tahan terhadap serangan alkali. Semen tahan api juga dibuat dari High Alumina Cement, semen ini juga mempunyai kecepatan pengerasan awal yang lebih baik dari semen Portland tipe III. Bahan baku semen ini terbuat dari batu kapur dan bauxite, sedangkan penggunaannya adalah antara lain : o

Rafractory Concrette

o

Heat resistance concrete

o

Corrosion resistance concrete


7.

Semen Anti Bakteri Semen anti bakteri adalah campuran yang homogen antara semen Portland dengan “anti

bacterial

agent” seperti germicide. Bahan

tersebut

ditambahkan pada semen Portland untuk “Self Desinfectant” beton terhadap serangan bakteri dan jamur yang tumbuh. Sedangkan sifat-sifat kimia dan fisiknya hampir sama dengan semen Portland tipe I. Penggunaan semen anti bakteri antara lain : o

Kamar mandi

o

Lantai industri makanan

o

Keramik

o

Bangunan dimana terdapat jamur pathogenic dan bakteri

2.2.1.4 Bahan Dasar Semen Portland Semen portland yang dijual di pasaran umumnya terbuat dari 4 bahan, sebagai berikut: 1. Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) : yang mengandung CaCO3 2. Pasir silika / tanah liat

: yang mengandung SiO2 & Al2O3

3. Pasir / kerak besi

: yang mengandung Fe2O3

4. Gypsum

: yang mengandung CaSO4.H2O


2.2.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland Tabel 2.2 Komposisi Senyawa Kimia Portland Semen Oksida

Persen

Kapur, CaO

60 - 65

Silika, SiO2

17 - 25

Alumina, Al2O3

3-8

Besi, Fe2O3

0.5 - 6

Magnesia MgO

0.5 - 4

Sulfur, SO3

1-2

Soda / Potash, Na2O + K2O

0.5 - 1

Walaupun demikian pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun semen portland, yaitu : a.

Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3S.

b.

Dikalsium Silikat (2CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C2S.

c.

Trikalsium Aluminat (3CaO.Al2O3) yang disingkat menjadi C3A.

d.

Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi C4AF. Tabel 2.3 Empat senyawa utama dari semen portland

Nama Oksida

Rumus

Utama

Empiris

Rumus Oksida

Notasi

Kadar

Pendek

rata-rata (%)

Trikalsium

Ca3SiO5

3CaO.SiO2

C3 S

50

Ca2SiO4

2CaO.SiO2

C2 S

25

Ca3Al2O6

3CaO.Al2O3

C3 A

12

Silikat Dikalsium Silikat Trikalsium Aluminat


Tetrakalsium

2Ca2AlFeO5

4CaO.Al2O3.Fe2O3

C4AF

8

Aluminoferrit Sumber : Teknologi Beton Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Komposisi C3S dan C2S adalah 70% - 80% dari berat semen dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen (Cokrodimuldjo, 1992). Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.

2.2.2 Agregat 2.2.2.1 Umum Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi, yaitu berkisar 60%-70% dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton. Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus. Ukuran antara agregat halus dengan agregat kasar yaitu 4.80 mm (British Standard) atau 4.75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4.80 mm (4.75 mm) dan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil dari 4.80 mm (4.75 mm). Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm.


2.2.2.2 Jenis Agregat Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan bentuknya, tekstur permukaannya, dan ukuran butir nominal (gradasi). Berikut penjelasan mengenai pembagian jenis-jenis agregat yang digunakan pada pencampuran beton.

2.2.2.2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk Bentuk agregat dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya dipengaruhi oleh proses geologi batuan yang terbentuk secara alamiah. Setelah dilakukannya penambangan, bentuk agregat dipengaruhi oleh mesin pemecah batu maupun cara peledakan yang digunakan. Jika dikonsolidasikan butiran yang bulat akan menghasilkan campuran beton yang lebih baik bila dibandingkan dengan butiran yang pipih dan lebih ekonomis penggunaan pasta semennya. Klasifikasi agregat berdasarkan bentuknya adalah: 1. Agregat bulat Agregat ini terbentuk karena terjadinya pengikisan oleh air atau keseluruhannya terbentuk karena pengeseran. Rongga udaranya minimum 33%, sehingga rasio luas permukaannya kecil. Beton yang dihasilkan dari agregat ini kurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan, sebab ikatan antar agregat kurang kuat.


2. Agregat bulat sebagian atau tidak teratur Agregat ini secara alamiah berbentuk tidak teratur. Sebagian terbentuk karena pergeseran sehingga permukaan atau sudut-sudutnya berbentuk bulat. Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35%-38%, sehingga membutuhkan lebih banyak pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari agregat ini belum cukup baik untuk beton mutu tinggi, karena ikatan antara agregat belum cukup baik (masih kurang kuat). 3. Agregat bersudut Agregat ini mempunyai sudut-sudut yang tampak jelas, yang terbentuk di tempat-tempat perpotongan bidang-bidang dengan permukaan kasar. Rongga udara pada agregat ini sekitar 38% - 40%, sehingga membutuhkan lebih banyak lagi pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari agregat ini cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan karena ikatan antar agregatnya baik (kuat). 4. Agregat panjang Agregat ini panjangnya jauh lebih besar dari pada lebarnya dan lebarnya jauh lebih besar dari pada tebalnya. Agregat ini disebut panjang jika ukuran terbesarnya lebih dari 9/5 dari ukuran rata-rata. Ukuran rata-rata ialah ukuran ayakan yang meloloskan dan menahan butiran agregat. Sebagai contoh, agregat dengan ukuran rata-rata 15 mm akan lolos ayakan 19 mm dan tertahan oleh ayakan 10 mm. Agregat ini dinamakan panjang jika ukuran terkecil butirannya lebih kecil dari 27 mm (9/5 x 15 mm). Agregat jenis ini akan berpengaruh buruk pada mutu beton yang akan dibuat. Kekuatan tekan beton yang dihasilkan agregat ini adalah buruk.


5. Agregat pipih Agregat disebut pipih jika perbandingan tebal agregat terhadap ukuranukuran lebar dan tebalnya lebih kecil. Agregat pipih sama dengan agregat panjang, tidak baik untuk campuran beton mutu tinggi. Dinamakan pipih jika ukuran terkecilnya kurang dari 3/5 ukuran rata-ratanya. 6. Agregat pipih dan panjang Pada agregat ini mempunyai panjang yang jauh lebih besar daripada lebarnya, sedangkan lebarnya jauh lebih besar dari tebalnya.

2.2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan Umumnya jenis agregat dengan permukaan kasar lebih disukai. Karena permukaan yang kasar akan menghasilkan ikatan yang lebih baik jika dibandingkan dengan permukaan agregat yang licin. Jenis agregat berdasarkan tekstur permukaannya dapat dibedakan sebagai berikut: 1. Kasar Agregat ini dapat terdiri dari batuan berbutir halus atau kasar yang mengandung bahan-bahan berkristal yang tidak dapat terlihat dengan jelas melalui pemeriksaan visual. 2. Berbutir (granular) Pecahan agregat jenis ini memiliki bentuk bulat dan seragam. 3. Agregat licin/halus (glassy) Agregat jenis ini lebih sedikit membutuhkan air dibandingkan dengan agregat dengan permukaan kasar. Agregat licin terbentuk akibat dari pengikisan oleh air, atau akibat patahnya batuan (rocks) berbutir halus atau


batuan yang berlapis-lapis. Dari hasil penelitian, kekasaran agregat akan menambah kekuatan gesekan antara pasta semen dengan permukaaan butir agregat sehingga beton yang menggunakan agregat ini cenderung mutunya akan lebih rendah. 4. Kristalin (cristalline) Agregat jenis ini mengandung kristal-kristal tampak dengan jelas melalui pemeriksaan visual. 5. Berbentuk sarang labah (honeycombs) Agregat ini tampak dengan jelas pori – porinya dan rongga – rongganya. Melalui pemeriksaan visual kita dapat melihat lubang – lubang pada batuannya.

1.2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan beratnya, asalnya, diameter butirnya (gradasi), dan tekstur permukaannya. Dari ukuran butirannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus. 1.

Agregat Halus Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat


halus (pasir) berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher). Agregat halus yang akan digunakan harus memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan oleh ASTM. Jika seluruh spesifikasi yang ada telah terpenuhi maka barulah dapat dikatakan agregat tersebut bermutu baik. Adapun spesifikasi tersebut adalah : a. Susunan Butiran ( Gradasi ) Agregat halus yang digunakan harus mempunyai gradasi yang baik, karena akan mengisi ruang-ruang kosong yang tidak dapat diisi oleh material lain sehingga menghasilkan beton yang padat disamping untuk mengurangi penyusutan. Analisa saringan akan memperlihatkan jenis dari agregat halus tersebut. Melalui analisa saringan maka akan diperoleh angka Fine Modulus. Melalui Fine Modulus ini dapat digolongkan 3 jenis pasir yaitu :  Pasir Kasar

: 2.9 < FM < 3.2

 Pasir Sedang

: 2.6 < FM < 2.9

 Pasir Halus

: 2.2 < FM < 2.6

Selain itu ada juga batasan gradasi untuk agregat halus, sesuai dengan ASTM C 33 – 74 a. Batasan tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 2.9 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus Ukuran Saringan ASTM

Persentase berat yang lolos pada tiap saringan

9.5 mm (3/8 in)

100

4.76 mm (No. 4)

95 – 100

2.36 mm ( No.8)

80 – 100

1.19 mm (No.16)

50 – 85

0.595 mm ( No.30 )

25 – 60


0.300 mm (No.50)

10 – 30

0.150 mm (No.100)

2 – 10

b. Kadar Lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan no.200), tidak boleh melebihi 5 % ( ternadap berat kering ). Apabila kadar Lumpur melampaui 5 % maka agragat harus dicuci. c. Kadar Liat tidak boleh melebihi 1 % ( terhadap berat kering ) d. Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat organic yang akan merugikan beton, atau kadar organic jika diuji di laboratorium tidak menghasilkan warna yang lebih tua dari standart percobaan Abrams – Harder dengan batas standarnya pada acuan No 3. e. Agregat halus yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan di dalam mortar atau beton dengan semen kadar alkalinya tidak lebih dari 0,60% atau dengan penambahan yang bahannya dapat mencegah pemuaian. f. Sifat kekal ( keawetan ) diuji dengan larutan garam sulfat :  Jika dipakai Natrium – Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10 %.  Jika dipakai Magnesium – Sulfat, bagiam yang hancur maksimum 15 %. 2.

Agregat Kasar Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran


yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau penggunaan semen yang minimal. Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut : 1.

Susunan butiran (gradasi) Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam batas-batas seperti yang terlihat pada tabel 2.4. Tabel 2.10 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991)

2.

Ukuran Lubang Ayakan

Persentase Lolos Kumulatif

(mm)

(%)

38,10

95 – 100

19,10

35 – 70

9,52 10 – 30 4,75 0–5 Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berklebihan di dalam mortar atau beton. Agregat yang reaktif terhadap alkali dapat dipakai untuk pembuatan beton dengan semen yang kadar alkalinya tidak lebih dari 0,06% atau dengan penambahan bahan yang dapat mencegah terjadinya pemuaian.

3.

Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak berpori atau tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruk cuaca seperti terik matahari atau hujan.


4.

Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan no.200), tidak boleh melebihi 1% (terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1% maka agregat harus dicuci.

5.

Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan beban penguji 20 ton dimana harus dipenuhi syarat berikut: 

Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 - 19,1 mm lebih dari 24% berat.



Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19,1 - 30 mm lebih dari 22% berat.

6.

Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los Angeles dimana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50%.

2.2.3 Air Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta sebagai bahan pelumas antar butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan beton sulit dikerjakan (tidak mudah mengalir), dan kandungan air yang tinggi menyebabkan kekuatan beton akan rendah serta betonnya porous. Air yang digunakan sebagai campuran harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton. Air mempunyai peranan yang cukup penting dalam pembuatan beton, karena berpengaruh terhadap sifat-sifat beton, sifat-sifat yang berpengaruh adalah kemudahan pengerjaan (workability) dan penyusutan. Selain itu tujuan utama


pemakaian air adalah untuk proses hidrasi, yaitu rekasi antara seman dan air yang mengahasilkan campuran keras setelah bebrapa waktu tertentu. Setelah pengecoran air juga berguna untuk perawatan (curing) guna menjamin proses pengerasan yang sempurna. Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut : a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter. b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter. c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter. d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

Untuk air perawatan, dapat dipakai juga air yang dipakai untuk pengadukan, tetapi harus yang tidak menimbulkan noda atau endapan yang merusak warna permukaan beton. Besi dan zat organis dalam air umumnya sebagai penyebab utama pengotoran atau perubahan warna, terutama jika perawatan cukup lama. Sumber air yang digunakan adalah air yang terdapat di laboratorium beton teknik sipil USU. Air yang diperlukan dipengaruhi oleh faktor-faktor di bawah ini: a. Ukuran agregat maksimum: diameter membesar → kebutuhan air menurun (begitu pula jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit). b. Bentuk butir: bentuk bulat → kebutuhan air menurun (batu pecah perlu lebih banyak air).


c. Gradasi agregat: gradasi baik → kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang sama. d. Kotoran dalam agregat: makin banyak silt, tanah liat dan lumpur → kebutuhan air meningkat. e. Jumlah agregat halus (dibandingkan agregat kasar, atau h/k): agregat halus lebih sedikit → kebutuhan air menurun.

2.3

Hidrasi Semen

2.3.1 Hidrasi C3S dan C2S Kalsium silikat akan terhidrasi menjadi gel kalsium silikat hidrat (gel tubermorite) dan kalsium hidroksida. Gel kalsium silikat hidrat, sering disingkat gel C-S-H, memiliki komposisi yang bervariasi berbentuk rongga sebanyak 70% dari semen. Kalsium hidroksida yang dihasilkan akan membuat sifat basa kuat (pH = 12,5). Ini menyebabkan semen sensitif terhadap asam dan akan mencegah timbulnya karat pada besi baja. 2 (3CaO.SiO2) + 6 H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2 2 C3 S

+6H

Trikalsium silikat

→ C-S-H gel gel tobermorite

+ 3 CH kalsium hidroksida

2 (2CaO.SiO2) + 4 H2O → 3CaO.2SiO2.2H2O + Ca(OH)2 2 C2 S

+4H

Dikalsium silikat

→ C-S-H gel gel tobermorite

+ CH kalsium hidroksida


2.3.2 Hidrasi C3A Hidrasi C3A terjadi secara mendadak dengan disertai pengeluaran panas yang banyak. Akan terbentuk kristal kalsium aluminat hidrat yang menyebabkan pengerasan (hardening). Kejadian ini disebut flash set atau quick set. Itu sebabnya ditambahkan gypsum pada saat penggilingan klinker, untuk memperkecil reaktivitas C3A. 3CaO.Al2O3 + 10 H2O + CaSO4.2H2O → 3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O Trikalsium aluminat

gypsum

ettringete

3CaO.Al2O3 + 12 H2O + Ca(OH)2 → 3CaO.Al2O3.Ca(OH)2.12H2O Trikalsium aluminat

kalsium aluminat hidrat

C3A dan gypsum akan bereaksi lebih dahulu, menghasilkan kalsium sulfoaluminat. Kristal yang berbentuk jarum disebut ettringite. Ettringite memblokir air dari permukaan C3A sehingga menunda hidrasi. Setelah gypsum bereaksi semua, barulah akan terbentuk kalsium aluminat hidrat.

2.3.3 Hidrasi C4AF Pada tahap awal, C4AF bereaksi dengan gypsum dan kalsium hidroksida membentuk kalsium sulfo-aluminat hidrat dan kalsium sulfo ferrit hidrat yang kristalnya berbentuk jarum. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 10 H2O + 2 Ca(OH)2 → 6CaO.Al2O3.Fe2O3.12H2O Tetrakalsium alumino-ferrit

kalsium

aluminoferrit hidrat

Kecepatan reaksi hidrasi maksimum pada tahap awal dan kemudian menurun terhadap waktu. Ini disebabkan makin terbentuknya lapisan gel C-S-H pada kristal semen. Makin tebal lapisan makin lambat hidrasi.


2.4

Sifat-Sifat Semen Sifat fisika dan kimia masing-masing jenis semen memiliki karakteristik

yang berbeda-beda yang harus memenuhi syarat kimia dan fisika. Untuk menjaga tetap terjaminnya mutu semen Portland maka syarat kimia dan fisika harus terus diperhatikan. Syarat mutu tersebut antara lain kandungan senyawa dalam semen Portland, kehalusan semen, residu, hilang pijar dan lain-lain. Syarat utama kimia dan fisika dijabarkan berikut ini: 2.3.1

Sifat Fisika a) Pengikatan dan Pengerasan ( Setting Time dan Hardening ). Mekanisme terjadinya setting dan hardening yaitu ketika terjadi pencampuran dengan air, maka akan terjadi air dengan C3 A membentuk 3CaO.Al2O3. 3H2 O yang bersifat kaku dan berbentuk gel. Maka untuk mengatur pengikatan perlu ditambahkan gypsum dan bereaksi dengan 3CaO.Al2O3. 3H2 O, membentuk lapisan etteringete yang akan membungkus permukaan senyawa tersebut. Namun karena ada peristiwa osmosis lapisan etteringete akan pecah dan reaksi hidarsi C3A akan terjadi lagi, namun akan segera terbentuk lapisan etteringete kembali yang akan membungkus 3CaO.Al2O3. 3H2 O kembali sampai gypsum habis. Proses ini akhirnya menghasilkan perpanjangan setting time. Peristiwa diatas mengakibatkan reaksi hidarsi tertahan, periode ini disebut Dormant Periode yang terjadi selama 1-2 jam, dan selama itu pasta masih dalam keadaan plastis dan mudah dibentuk, periode ini berakhir dengan pecahnya coating dan reaksi hidrasi terjadi kembali


dan initial set mulai terjadi. Selama periode ini beberapa jam, reaksi dari 3CaO.SiO2 terjadi dan menghasilkan C–S–H (3CaO.SiO2 ) semen dan akan mengisi rongga dan membentuk titik-titik kontak yang menghasilkan kekakuan. Pada tahap berikutnya terjadi pengikatan konsentrasi C–S–H yang akan menghalangi mobilitas partikel – partikel semen yang akhirnya pasta menjadi kaku dan final setting tercapai, lalu proses pengerasan mulai terjadi. b) Ketahanan Terhadap Sulfat dan asam Beton atau mortar dari Portland semen dapat mengalami kerusakan oleh pengaruh asam dari sekitarnya, yang umumnya serangan asam tersebut yaitu dengan merubah kontruksi-kontruksi yang tidak larut dalam air. Misalnya, HCl merubah C4AF menjadi FeCl2 Serangan asam tersebut terjadi karena CO2 bereaksi dengan Ca(OH)2 dari semen yang terhidrasi membentuk kalsium karbonat yang tidak larut dalam air .pembentukan kalsium karbonat, sebenarnya tidak menimbulkan kerusakan pada beton tetapi proses berikutnya yaitu CO2 dalam air akan bereaksi dengan kalsium karbonat yang larut dalam air. Reaksi : Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O → Ca (HCO3)2 Berbagai macam sulfat umumnya dapat menyerang beton ataupun mortar. Sulfat bereaksi dengan (Ca(OH)2 dan kalsium aluminat hidrat, dan reaksi yang terjadi dapat mengahsilkan pengembangan volume sehingga akan terjadi keretakan pada beton.


Reaksi yang terjadi : 2(CaO.SiO2) + 6 H2O → 3CaO.2SiO2.3 H2O + Ca(OH) 2 2(CaO.SiO2) + 4 H2O → 3CaO.2SiO2.3 H2O + Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + MgSO4 + 2 H2O → Ca SO4. 2H2O + Mg(OH) 2 3CaO.Al2 O3.6H2 O + 3(Ca SO4. 2H2O) + 2H2O → 3CaO.Al2 O3.3CaSO4. 2H2O c)

Kehalusan Kehalusan dapat mewakili sifat-sifat fisika lainnya terutama terhadap kekuatan, bertambahnya kehalusan pada umumnya akan bertambah pula kekuatan, mempercepat reaksi hidarsi begitu pula waktu pengikatannya semakin singkat.

d) Kuat Tekan ( Compressive Strength ) Kuat tekan merupakan sifat yang paling penting bagi mortar ataupun beton. Kuat tekan dimaksud sebagai kemampuan suatu material untuk menahan suatu beban tekan. Kuat tekan dipengaruhi oleh komposisi mineral utama. C3S memberikan kontribusi yang besar pada perkembangan kuat tekan awal, sedangkan C2S memberikan kekuatan semen pada umur yang lebih lama. C3A mempengaruhi kuat tekan sampai pada umur 28 hari dan selanjutnya pada umur berikutnya pengaruh ini semakin kecil. e)

Panas Hidrasi Panas hidrasi yaitu panas yang dihasilkan selama semen mengalami reaksi hidarsi. Reaksi hidarsi atau reaksi hidrolisis sendiri adalah reaksi yang terjadi ketika mineral-mineral

yang terkandung didalam


temperature, jumlah air yang digunakan dan bahan-bahan lain yang ditambahkan. Hasil reaksi hidrasi, tobermorite gel merupakan jumlah yang terbesar, sekitar 50% Dari jumlah senyawa yang dihasilkan. Reaksi tersebut dapat dikemukakan secara sederhana, sebagai berikut : 2(CaO.SiO2) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 Tobermorite 3CaO.Al2 O3 + 6H2O → 3CaO.Al2 O3 .6H2O Kalsium aluminat hidrat 3CaO.Al2 O3 + 6H2O + 3CaSO4.2H2O →3CaO.Al2 O3.3CaSO4 32H2O Trikalsium sulfoaluminat 4CaO.Al2 O3 .Fe2 O3 + XH2O → 3CaO.Al2 O3 6H2O + 3CaO. Fe2 O3 6H2O Kalsium Aluminoferrite hidrat Untuk semen yang lebih banyak mengandung C3S dan C3 A akan bersifat mempunyai panas hidrasi yang lebih tinggi.

2.3.2 Sifat Kimia a) Lime saturated Factor (LSF) Batasan agar semen yang dihasilkan tidak tercampur dengan bahanbahan alami lainnya. b) Magnesium oksida (MgO) Pada umumnya semua standard semen membatasi kandungan MgO dalam semen Portland, karena MgO akan menimbulkan magnesia


expansion pada semen setelah jangka waktu lebih daripada setahun, berdasarkan persamaan reaksi sbb : Mg O + H2O → Mg (OH) 2 Reaksi tersebut diakibatkan karena MgO bereaksi dengan H2O Menjadi magnesium hidroksida yang mempunyai volume yang lebih besar. c) SO3 Kandungan SO3 dalam semen adalah untuk mengatur/memperbaiki sifat setting time (pengikatan) dari mortar (sebagai retarder) dan juga untuk kuat tekan. Karena kalau pemberian retarder terlalu banyak akan menimbulkan kerugian pada sifat expansive dan dapat menurunkan kekuatan tekan. Sebagai sumber utama SO3 yang sering banyak digunakan adalah gypsum. d) Hilang Pijar (Loss On Ignition) Persyaratan hilang pijar dicantumkan dalam standard adalah untuk mencegah adanya mineral-mineral yang dapat diurai dalam pemijaran. Kristal mineral-mineral tersebut pada umumnya dapat mengalami metamorfosa dalam waktu beberapa tahun, dimana metamorfosa tersebut dapat menimbulkan kerusakan. e) Residu tak larut Bagian tak larut dibatasi dalam standard semen. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah dicampurnya semen dengan bahan-bahan alami lain yang tidak dapat dibatasi dari persyaratan fisika mortar.


f) Alkali (Na2O dan K2O) Kandungan alkali pada semen akan menimbulkan keretakan pada beton maupun pada mortar, apabila dipakai agregat yang mengandung silkat reaktif terhadap alkali. Apabila agregatnya tidak mengandung silikat yang reaktif terhadap alkali, maka kandungan alkali dalam semen tidak menimbulkan kerugian apapun. Oleh karena itu tidak semua standard mensyaratkannya. g) Mineral compound (C3S, C2S, C3A , C4AF) Pada umumnya standard yang ada tidak membatasi besarnya mineral compound tersebut, karena pengukurannya membutuhkan peralatan mikroskopik yang mahal. Mineral compound tersebut dapat di estimasi melalui perhitungan dngan rumus, meskipun perhitungan tidak teliti. Tetapi ada standard yang mensyaratkan mineral compound ini untuk jenisjenis semen tertentu. misalnya ASTM untuk standard semen type IV dan type V. Salah satu mineral yang penting yaitu C3A, adanya kandungan C3A dalam semen pada dasarnya adalah untuk mengontrol sifat plastisitas adonan semen dan beton. Tetapi karena C3A bereaksi terhadap sulfat, maka untuk pemakaian di daerah yang mengandung sulfat dibatasi. Karena reaksi antara C3A dengan sulfat dapat menimbulkan korosi pada beton.


2.5

Type dan merk semen yang digunakan Dalam hal ini, pengujian dilakukan dengan menggunakan type semen OPC

(Ordinary Portland Cement) dan PCC (Portland Compossite Cement) dengan masing-masing merk yang diuji adalah semen padang, semen andalas, semen tiga roda dan semen holcim. Namun, sebelum dilakukan pengujiam ada baiknya penulis mengulas sedikit tentang perbedaan antara kedua jenis type semen diatas.

2.5.1

Semen OPC (Ordinary Portland Cement) Semen Portland Type I adalah semen hidrolis yang dibuat dengan

menggiling klinker semen dan gypsum. Semua jenis ini digunakan untuk bangunan umum dengan kekuatan tekanan yang tinggi (tidak memerlukan persyaratan khusus), seperti: 1) Bangunan bertingkat tinggi, 2) Perumahan, 3) Jembatan dan jalan raya, 4) Landasan bandara udara, 5) Beton pratekan, 6) Bendungan saluran irigasi, 7) Elemen bangunan seperti genteng, hollow, brick/batako, paving block, buis beton, roster, dll.

2.5.2

Semen PCC ( Portland Compossite Cement) Semen portland komposit adalah adalah Bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama-sama terak semen portland dan gypsum dengan satu


atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran bubuk semen portland dengan bubuk bahan anorganik lain. Kegunaan semen jenis ini adalah: 1) Konstruksi beton umum, 2) Pasangan batu dan batu bata, 3) Plesteran dan acian, 4) Selokan, 5) Jalan, 6) Pagar dinding, 7) Pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton pratekan, panel beton, bata beton (paving block) dan sebagainya.

2.5.3

Standar sebuah produk semen Sebuah produk semen yang dihasilkan oleh pabrik semen dari setiap merk

semen yang dipasarkan haruslah memenuhi standar SNI yang berlaku. Adapun beberapa type semen dan masing-masing standar nya akan dijabarkan sebagai berikut:  Portland Cement Type I (OPC) = SNI 15 – 2049 – 04  Portland Pozzoland Cement (PPC) = SNI 15 – 2049 – 04  Super Mansory Cement (SMC) = SNI 15 – 3500 – 1993  Oil Well Cement (OWC) = SNI 15 – 3044 – 1992  Portland Composit Cement (PCC) = SNI 15 – 7064 – 2004


2.5.4

Berbagai merk semen yang dipakai Adapun merk semen yang dipakai dalam pengujian ini adalah semen tiga

roda (PCC), semen holcim (PCC), semen padang (OPC & PCC), dan semen andalas (OPC & PCC). Di bawah ini akan dibahas mengenai masing-masing semen.

A. Holcim Semen holcim merupakan salah satu semen produksi dari Indonesia dimana produk-produk hasil dari semen holcim itu sendiri antara lain adalah holcim serba guna, holcim smooth fibre, holcim ready flow, holcim ready flow plus, holcim durable, holcim extra durable, dan holcim drillwell plus. Semen holcim sendiri juga telah memenuhi standar yakni: SNI 15 – 7064 – 2004 Adapun aplikasi umum dari semen holcim adalah sebagai berikut: •

Guna memperkuat konstruksi beton dinding beton

•

Untuk keperluan arsitektur mortar

•

Untuk alas buat tembok plester & skim coating

•

Blok beton & dinding panel product pracetak Komposisi senyawa kimia dari semen holcim dijabarkan di bawah ini: Tabel 2.3 Komposisi Senyawa Kimia Semen Holcim PCC Jenis Komposisi Kimia

Kadar (%)

Tricalcium Silicate (C3S)

55.88

Dicalcium Silicate (C2S)

17.56

Tricalcium Aluminate (C3A)

8.68

Tetracalcium Alumino Ferrite (C4AF)

6.45

Sumber : Pengujian di laboratorium FMIPA USU


B. Tigaroda Semen tigaroda diproduksi oleh PT. Indocement Tunggal Prakarsa yang merupakan salah satu produk semen Indonesia yang mengandalkan kualitas dari masing-masing produk. Semen tigaroda juga memiliki masing-masing standar produk yakni: Untuk OPC Type I : SNI 15-2049-2004 Untuk PCC : SNI 15 – 7064 – 2004 Untuk semen type I (OPC) digunakan untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti tidak memerlukan ketahanan sulfat, tidak memerlukan persyaratan panas hydrasi, dan tidak memerlukan kekuatan awal yang tinggi. Adapun semen type OPC ini di aplikasikan untuk: • Gedung • Jembatan • Jalan raya • Rumah pemukiman • Landasan pacu pesawat terbang, dll Untuk yang type PCC digunakan untuk: •

Digunakan untuk konstruksi umum untuk semua mutu beton

•

Struktur bangunan bertingkat

•

Struktur jembatan

•

Struktur jalan beton

•

Bahan bangunan


•

Beton pratekan dan pracetak, Pasangan bata, plesteran dan acian ,Panel beton, Paving block, Hollow brick, batako, genteng, polongan, ubin dll Tabel 2.4 Komposisi Senyawa Kimia Semen Tiga Roda PCC Jenis Komposisi Kimia

Kadar (%)


55.62


17.23


9.35


6.57


C. Padang Semen Portland Tipe I (Ordinary Porland Cement) memenuhi SNI 152049-2004 ASTM C150-07 BS 12-1996 JISR5210-1981, Semen ini digunakan untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus yaitu: tidak memerlukan ketahanan sulfat tidak memerlukan persyaratan panas hydrasi tidak memerlukan kekuatan awal tinggi. Memenuhi SNI 15-2049-2004 : Standar ini meliputi ruang lingkup, acuan normatif, istilah dan definisi, jenis dan penggunaan, syarat mutu, cara pengambilan contoh, cara uji, syarat lulus uji, pengemasan, syarat penandaan, penyimpanan dan transportasi dari semen portland. Semen ini digunakan untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus yaitu : tidak memerlukan ketahanan sulfat, tidak memerlukan persyaratan panas hydrasi dan tidak memerlukan kekuatan awal yang tinggi.


Kegunaan: • Gedung, • Jembatan dan jalan raya, • rumah pemukiman, • landasan pacu pesawat terbang, dll. Adapun senyawa kimia dari semen ini dapat dijabarkan dibawah ini: Tabel 2.5 Komposisi Senyawa Kimia Semen Padang OPC Jenis Komposisi Kimia

Kadar (%)


60.12


13.20


7.66


9.35


Sedangkan untuk Semen Portland komposit (PCC) memenuhi : SNI 157064 – 2004. Semen PCC cocok untuk bahan pengikat dan direkomendasikan untuk keperluan konstruksi umum dan bahan bangunan. Kegunaan : •

Digunakan untuk konstruksi umum untuk semua mutu beton

•

Struktur bangunan bertingkat

•

Struktur jembatan

•

Struktur jalan beton

•

Bahan bangunan


•

Beton pratekan dan pracetak, Pasangan bata, plesteran dan acian ,Panel beton, Paving block, Hollow brick, batako, genteng, polongan, ubin dll. Keunggulan : •

Lebih mudah dikerjakan

•

Suhu beton lebih rendah sehingga tidak mudah retak

•

Lebih tahan terhadap sulfat

•

Lebih kedap air

•

Permukaan acian lebih halus Adapun senyawa kimia dari semen ini dapat dijabarkan dibawah ini: Tabel 2.6 Komposisi Senyawa Kimia Semen Padang PCC Jenis Komposisi Kimia

Kadar (%)


56.20


14.45


7.58


9.18


D. Semen Andalas Semen andalas tersedia dalam bentuk bag dan curah. Standard untuk semen OPC (SNI-15-2049-2004) PCC (SNI-15-7064-2004) Penggunaan dan Aplikasi OPC (Ordinary Portland Cement) secara umum digunakan untuk pekerjaan pembangunan: • Gedung bertingkat, • Gedung perkantoran,


• Jembatan beton, • Jalan beton, • Runway, • Apron, dll Adapun senyawa-senyawa kimia yang berpengaruh pada kekuatan tekan beton untuk semen type ini dijabarkan berikut ini: Tabel 2.7 Komposisi Senyawa Kimia Semen Andalas OPC Jenis Komposisi Kimia

Kadar (%)


60.34


13.65


7.58


9.20


Sedangkan CompositCement)

untuk

penggunaan

dan

aplikasi

dapat digunakan untuk aplikasi

PCC

(Portland

yang sama dengan

penggunaan OPC Type I Namun, lebih memiliki keunggulan saat digunakan untuk aplikasi: •

Beton pra-tegang dan pra-tekan

•

Atap genteng,

•

concrete block,

•

paving block.

•

pekerjaan pasang bata,

•

plester dan aci.


Adapun senyawa-senyawa kimia yang berpengaruh pada kekuatan tekan beton untuk semen type ini dijabarkan berikut ini: Tabel 2.8 Komposisi Senyawa Kimia Semen Andalas PCC Jenis Komposisi Kimia

Kadar (%)


57.82


16.36


8.16


11.15



BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents