PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN TERHADAP DURABIUTAS HIGH-FLOWABLE CONCRETE PADA PENGECORAN BETON DI RAW AH AIR Slamet Widodo dan Sri Haryono Abstract
l. PENDAHULUAN Beton segar yang digunakan untuk melaksanakan konstruksi dari perbaikan struktur beton di bawah air, memerlukan metode perancangan campuran adukan yang seimbang antara sifat beton segar (rheological properties) dan sifat mekanis (mechanical properties) yang berhu-bungan dengan kualitas beton yang dihasilkan. Kondisi yang ada di lingkungan perairan memerlukan beton yang memiliki daya alir yang tinggi (highflowable) sehingga dapat mengalir untuk mengisi ruang yang tersedia, melewati hambatan (tulangan) yang terpasang dari mencapai tinggi permukaan yang diinginkan dengan rata (self-leveling) sehingga dihasilkan beton insitu yang memiliki kekuatan (strength), lekatan (bond) dan kekedapan (impermeability) yang baik. Untuk memenuhi kebutuhan dalam proses konstruksi beton di bawah air, dapat digunakan beton segar jenis high-flowable concrete.(MFC).
Beton segar yang memiliki sifat highflowable dapat tercapai jika digunakan nilai fak-tor air semen yang besar atau memanfaatkan ba-han tambah yang berfungsi sebagai High Range Water Reducer. Penelitian ini ditujukan untuk mengetahui pengaruh nilai faktor air semen dan takaran High Range Water Reducer terhadap durabilitas beton di bawah air yang diukur de-ngan parameter serapan air. Japan Society of Civil Engineers (JSCE) memberikan batasan beton yang dituang di dalam air minimum memiliki kekuatan sebesar 80% kekuatan beton yang dituang di daratan, dengan nilai faktor air semen (f.a.s.) maksimum 0.55 untuk pekerjaan di air tawar dan 0.50 untuk pe-keijaan di air laut, dan nilai slump flow berkisar antara 450 sampai 500 mm untuk struktur beton bertulang dan 550 sampai 600 mm umuk tulang-an yang lebih rapat. Nilai faktor air semen yang lebih rendah di perlukan pada pelaksanaan konstruksi dengan kebutuhan durabilitas yang baik, misalnya untuk perbaikan pondasi struktur
19
bangunan lepas pantai disyaratkan nilai faktor air semen berkisar antara 0,38 sampai 0,45 (Sonebi dan Khayat, 2001). Pelaksanaan konstruksi beton di bawah air yang menggunakan tremie method disyaratkan nilai slump berkisar antara 15(J sampai 225 mm, sedangkan ukuran agregat maksihium diberikan batasan sebesar 19 mm untuk beton bertulang dan 36 mm untuk beton tidak bertulang, dengan proporsi agregat halus berkisar antara 45% sam-pai 55% dan jumlah total agregat yang digunakan (Malisch, 1986). 2. CARA PENELITIAN 2.1. Bahan dan Alat Campuran adukan beton dalarri penelitian ini menggunakan portland semen tipe I merk Semen Gresik, silica fume yang telah ditambah antiwashout admixture (AWA) dengan merk Sikacrete-W, air bersih dan High Range Water Reducer dengan merk Site Viscocrete-5. Agregat kasar yang digunakan .berupa batu pecah wellgraded asal Purworejo dengan ukuran maksi-mum 20 mm dan nilai modulus halus butiran 6,56, sedangkan pasir Kali Pr.ogo bergradasi agak kasar dengan modulus halus butiran 2,70 digunakan sebagai Agregat halus.
Peralatan .yang diperlukan dalam penelitian ini berupa stump test dan flowtable test yang digunakan' untiik menguji sifat beton segar, compression testing machine digunakan untuk uji kuat tekan beton, serta timbangan dan oven untuk menguji nilai serapan air beton. 2.2. Komposisi Campuran Beton Penelitian dilakukan pada beton dengan nilai faktbr air semen (f.a.s.) 0,40 dan 0,45, fraksi agregat halus ditetapkan sebesar 50% dan total berat agregat yang digunakan untuk mengurangi kecenderungan segregasi dan meningkatkan flowability beton segar. Silica fume digunakan sebagai bahan substitusi semen dengan takaran 10% berat semen untuk meningkatkan viskositas beton segar, sedangkan antiwashout admixture (AW A) ditambahkan untuk memmimalkan larutnya jnassa beton di dalam air. Takaran High Range Water Reducer berbasis polycarboxylate ditambahkan dengan variasi 0,3%, 0,6%, 0,8%, 1,0% dan 1,3% dihitung berdasarkan berat binder, Rancangan campuran adukan beton selengkapnya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rancangan Campuran Adukan Beton
20
Pencampuran beton dilakukan di dalam concrete mixer agar diperoleh campuran yang homogen. Agregat kasar dan pasir dalam kondisi SSD, semen dan silica fume ditimbang lalu dimasukkan ke dalam mixer, selanjutnya air dan HRWR ditakar sesuai dengan kebutuhan, kemu-dian mixer mulai diputar sambil menambahkan air. HRWR yang telah disiapkan dicampur dalam air dan ditambahkan ke dalam campuran setelah mixer diputar selama kurang lebih dua menit, pencampuran di dalam mixer dilakukan selama tiga menit. 2.3. Pengujian Beton Segar Pengujian terhadap sifat beton segar yang dilakukan dalam penelitian. ini meliputi slump test mengacu standar ASTM C 143-78 untuk mengetahui tingkat kelecakari beton. Flowtable test untuk menguji flowablity (daya alir) yang dilaksanakan mengacu pada standar BS-1881 dengan peralatan yang meliputi dua papan kayu masing-masing berukuran 70 cm x 70 cm dengan lapisan logam di bagian atasnya dan salah satu tepi pada papan yang berada di atas hams dapat diangkat dengan ketinggian 4 cm. Kerucut terpancung yang berukuran tinggi 200 mm, diameter bagian dasar 20.0 mm serta diameter bagian atas 130 mm diletakkan di atas papan kayu tersebut. Beton segar diisikan ke dalam kerucut sampai penuh dan dibiarkan sampai 30 detik kemudian cetakan diambil dan papan kayu bagian atas diangkat setinggi 4 cm lalu dijatuhkan lagi. Hal ini dilakukan setiap 4 detik sebanyak 15 kali. Setelah itu diukur diaroeter sebaran beton dalam dua arah sumbu utama di atas wood sheet kemudian dihitung nilai rata-ratanya. Beton segar tergolong berdaya alir rendah jika diameter sebaran kurang dari 40 cm dan tergolong sedang (medium) jika berada pada kisaran 40 cm sampai 50 cm. Beton segar dapat dika-tegohkan berdaya alir tinggi (highflowable concrete) jika diameternya melebihi 50 cm. Gambar 1 menunjukkan pelaksanaan fiowtable test.
Gambar 1. Sketsa Flow Table Test Berdasarkan BS 1881 (Gani, 1997)
2.4. Penuangan Beton Segar Beton segar dituangkan ke da I am cetakan yang telah terendam di dalam air dengan ban-tuan sebuah pipa dan handscope, pada bagian dasar pipa diberikan pen utup plastik untuk mencegah masuknya air ke dalam pipa selama penuangan. Setelah semua alat dan beton segar yang akan dituang siap, penuangan tahap perta-ma dilakukan dengan mengisi beton segar ke dalam pipa yang ujungnya telah ditutup dengan plastik sampai penuh, tahap selanjutnya meru-sak atau membuka penutup plastik dengan cara menusukkan baja tulangan (dua atau tiga kali) sehingga beton segar mulai mengalir ke bawah, jika beton sudah mulai mengalir pipa diangkat perlahan-lahan sambil menambahkan beton segar ke dalam pipa dengan handscope agar air tidak bercampur dengan beton, tahapan ini dilakukan sampai cetakan silinder terisi penuh dengan beton segar. Pelaksanaan penuangan beton segar ke dalam cetakan silinder dapat dilihat pada Gambar 2.
21
3. HASIL DAN ANALISIS Hasil pengujian dalam penelitian ini dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu beton segar dan beton keras. Pengujian beton segar dilakukan dengan slump test dan flowtable test, sedangkan pada beton yang mengeras dilakukan pengujian serapan air dan kuat tekan beton di bawah air. 3.1.
Gambar 2. Penuangan Beton Segar dengan Pemodelan Sistem Tremie Pengujian serapan air dilakukan dengan benda uji kubus berukuran 15 x 15 x 15 cm 3, setelah beton diangkat dari dalam air kemudian ditiriskan dan permukaan beton dibersihkan sampai mencapai keadaan jenuh kering muka lalu benda uji tersebut ditimbang, selanjutnya beton dimasukkan ke dalam oven dengan temperatur 105° celcius selama minimal 36 jam kemudian dikeluarkan, diangin-anginkan dan ditimbang lagi. Pengujian yang dilaksanakan mengacu pada standar ASTM C- 1 27-68, selanjutnya serapan air beton dihitung dengan Persamaan 1 .
Pengaruh Faktor Air Semen dan High Range Water Reducer Terhadap Sifat Beton Segar
Hasil pengujian sifat beton segar menun-j ukkan penambahan HR WR pada cam-puran adukan beton dapat meningkatkan kelecakan dan daya alir beton segar. Hasil ini sesuai de-ngan penelitian yang dilakukan oleh Yamada dkk (2000), bahwa penggunaan polycarboxylate mampu mendispersikan partikel semen sehingga dapat meningkatkan daya alir pasta semen. High Range Water Reducer da-pat membuat beton segar menjadi bersifat highflowable (flowability lebih dari 50 cm), pada penggunaan HRWR dengan takaran 0,8% berat binder yang digunakan. Faktor lain yang dapat mempengaruhi sifat beton segar adalah nilai faktor air semen, terbukti dengan semakin tingginya workability dan flowability pada beton dengan faktor air semen 0,45 dibandingkan beton yang memiliki faktor air semen 0,40. Hal ini terjadi karena semakin tinggi nilai faktor air semen, maka akan semakin banyak pula proporsi air yang digunakan sebagai pelumas, mengingat proses hidrasi semen hanya membutuhkan air sebanyak 25% dari berat semen yang digunakan. Hasil pengujian juga menunjukkan penggunaan slumptest sudah tidak efektif karena hasilnya lebih dari 12,5 cm (Gani, 1997). Hasil pengujian sifat beton segar seleng-kapnya dapat dilihat pada Tabel 2 dari Gambar 3 dan 4.
22
Tabel 2. Pengaruh Nilai f.a.s. dan Takaran HRWR Terhadap Sifat Beton Segar
Gambar 3. Pengaruh Nilai f.a.s. dan HRWR Terhadap Daya Alir Beton Segar
23
Gambar 4.. Pengaruh Nilai f.a.s. dan HRWR Terhadap Daya Alir Beton Segar
3.2 Pengaruh Faktor Air Semen dan HRWR Pada Durabilitas Beton. Gambar 5 menunjukkan penambahan HRWR dapat mengurangi nilai serapan air pada beton di bawah air, hal ini dimungkmkan karena penambahan HRWR dapat meningkatkan sifat workability dan flowability pada beton segar sehingga beton menjadi lebih padat dan volume pori lebih kecil sehingga kekedapan air meningkat. Semakin besar nilai faktor air semen menyebabkan nilai serapan' air juga semakin besar, hal ini disebabkan karena pasta semen lebih banyak mengandung air bebas sehingga setelah proses hidrasi berlangsung secara sempuma dan terbentuk massa beton padat (hardened concrete) sisa air yang ada akan menguap dan membentuk rongga-rongga didalam be ton. Semakin
banyak rongga yang ada di dalam massa beton padat mengakibatkan nilai serapan air semakin besar dan tingkat durabilitas beton menjadi lebih kecil, mengingat zat-zat yang bersifat agresif dapat meresap dan menyebabkan terjadinya degradasi kualitas beton. Gambar 6 menunjukkan semakin besar nilai kuat tekan beton di bawah air akan memberikan nilai serapan air yang lebih kecil, hal ini terjadi karena kuat tekan beton juga dipengaruhi tingkat kepadatan hardened concrete, sedangkan semakin padat massa beton maka akan semakin kedap terhadap kemungkinan terjadinya serapan air. Hasil ini juga menunjukkan bahwa kualitas beton keras berbanding lurus dengan durabilitas beton.
24
Gambar 5. Hubungan HRWR dengan Serapan Air pada f.as. 0,40 dan 0,45
Gambar 6. Hubungan Kuat Tekan Beton di Bawah Air dengan Nilai Serapan Air
25
4. KESIMPULAN a.) Penambahan High Range Water Reducer dapat rnemngkatkan workability (nilai slump) sebesar 45,71% untuk nilai faktor air semen 0,40 dan 32,5% untuk nilai faktor air semen 0,45 sedangkan daya alir beton segar (flowabiiity) meningkat 36,25% pada nilai faktor air semen 0,40 dan 23,9% pada nilai laktor air semen 0,45. HRWR memberikan pengaruh yang lebih besar jika ditambahkan pada campuran adukan beton dengan nilai faktor air semen yang lebih kecil b.) Penambahan HRWR dapat menurunkan nilai serapan air. Penggunaan HRWR sebesar 1,3% pada beton dengan nilai faktor air semen 0.40 dapat mengurangi nilai serapan air sampai 11,11% sedangkan pada beton dengan nilai faktor air semen 0.45 ber-kurang sampai 18,28%. c.) Nilai seiapan air pada beton yang dituang di bawah air berbanding .lurus dengan nilai' faktor air semen. Penggunaan nilai faktor air semen yang lebih kecil akan mengha-silkan beton keras dengan serapan air yang lebih kecil, hal im mengmdikasikan beton memihki durabilitas (keawetan) yang lebih baik. d.) Nilai serapan air pada beton yang telah rnengeras berbanding terbalik dengan nilai kuat tekan beton, atau dapat dikatakan bahwa durabilitas beton berbanding lurus dengan kualitas beton. e). Kekedapan beton di bawah air akan meriingkat sesuai dengan penmgkatan sifat beton segar (workability dan flowabiiity). Penggunaan beton segar yang memiliki sifat high-flowable concrete memberikan penmgkatan durabilitas beton yang signifikan. 5. DAFTAR PUSTAKA Ferrans, C.F., 1999, Measurement of the Rheolo-gical Properties of High Performance Concrete : Stale of the Art, Journal of Research of National of Standard and Technology, Vol. 104, No.4, 1999, Gaithersburg.
Gam,
M.S.J., 1997, Cement and Concrete. Chapman & Hall, London. Malisch, 1986, Tremie Concrete Methods for Placing High Quality Concrete Underwater, The Aberdeen Group, Aberdeen. Mather, B., 1994, High-Performance concrete in the U.S. Army Corps of Engineers, SP-159 : International Workshop on High Performance Concrete, Michigan. Neville, A.M. and Brooks, 1987, Concrete Technology, Longman Scientific & Technical, Essex. Sonebi, M. and Khayat, K.H., 2001, Effect of Free Fall Height in Water on the Performance of Highly Flowable Concrete, ACI Material Journal, Vol. 28, No. /, Michigan. Sonebi, M. and Khayat, K.H., 2001, Effect of Mixture Composition on Relative Strength of Highly Flowable Underwater Concrete, ACI Material Journal, Vol. 28, No. 3, Michigan. Wulodo, S., 2002, Pengaruh Sika Viscocrete-5 Terhadap Kuat Tekan, Serapan Air dan Kuat Lekat Tulangan Self-Compacting Concrete di Bawah Air, Thesis Program Pascasarjana, Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada. Yarnada, K., Takahashi, T., Hanehara, S. and Matsuhisa, M., 2000, Effects of Chemical Structures on the Properties of Polycarbo-xylate-Type Superplasticizer, Cement and Concrete Research. Vol. 30, Pergamon. Biodata Penulis: Slamet Widodo, lahir di Boyolali pada tanggal 3 November 1976. Lulus Sarjana Teknik Si-pi] UNS tahun 1999, Pendidikan Magister Teknik Sipil dengan Bidang Keahlian Teknik Struktur diselesaikan di UGM pada tahun 2002. Mengajar di Jurusan Pendidikan Teknik Sipil dan Perencanaan, Fakultas Teknik UNY mulai tahun 2000. Bidang Penelitian yang diminati dan pernah dilakukan meliputi : analisis struktur dengan metode elemen hingga, teknologi ba-han yang berkaitan dengan pelaksanaan konstruksi beton di bawah air, beton mutu tinggi, selfcompacting concrete, beton ri-ngan, dan perilaku elemen struktur beton.
26
Sri Haryono, lahir di Solo, 13 Januari 1958. Lulus Sarjana Teknik (SI) Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Bandung (1983). Dosen Jurusan , Sipil Universitas Tunas Pembangunan Surakarta. Saat ini sedang menyusun tesis Program S2 Pasca Sarjana UGM Teknik Yogyakarta.
27
