PENGARUH PENAMBAHAN SILICA FUME TERHADAP PENGURANGAN SUSUT BETON Khairul Miswar1) Rizal Syahyadi2)
Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh admixture silica fume terhadap susut beton. Benda uji berupa silinder standar berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm, sejumlah 15 buah. Dua jenis perlakuan terhadap benda uji yaitu benda uji tanpa silica fume sebagai pembanding dan benda uji menggunakan silica fume dengan konsentrasi 2 %, 4 %, 6 % dan 8 % dari berat semen. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan silica fume mengurangi susut pada beton. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa benda uji dengan silica fume 4 % dan 6 % mengalami susut 0,00040 dan 0,00034, lebih kecil dari benda uji pembanding tanpa silica fume (0 %) yaitu 0,00048. Sedangkan benda uji 2 % silica fume susut 0,00046. Benda uji dengan silica fume 8 % susut 0,00028. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan silica fume antara 4 % - 8 % sangat penting dalam memperkecil susut beton.
PENDAHULUAN Beton merupakan suatu bahan yang diperoleh dengan mencampurkan semen, aggregat dan air, serta bahan tambahan lainnya dengan suatu perbandingan tertentu. Penggunaan air dalam campuran beton bertujuan agar terjadi proses reaksi kimia antara semen dan air, semen akan menggeras dan mengikat bahan penyusun beton satu sama lain sehingga membentuk massa yang keras, kuat dan padat. Permasalahan yang dihadapi pada pengecoran beton adalah terjadinya penyusutan beton yang berakibat timbulnya retak pada konstruksi beton. Susut yang dimaksud adalah pengurangan volume yang tidak berhubungan dengan pembebanan. Untuk mengatasi susut yang terjadi pada beton dilakukan penambahan bahan (admixture) berupa mineral-mineral buatan. Penggunaan admixture selain meningkatkan mutu beton, juga mengakibatkan terjadinya kesempurnaan sifat-sifat beton. Salah satu admixture yang digunakan untuk mengurangi susut beton adalah silica fume. Silica fume berperan mengisi rongga-rongga yang terdapat dalam beton, sehingga mengakibatkan diameter pori mengecil serta volume pori juga berkurang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggunaan admiture silica fume terhadap penyusustan beton. Untuk mengetahui besarnya pengaruh tersebut dibuat empat macam variasi kosentrasi silica fume yaitu: 2 %, 4 %, 6 %, 8 % dan sebagai pembanding dibuat benda uji tanpa silica fume (0%). Beberapa buku yang memuat tentang teori-teori dan rumus-rumus tentang teknologi beton mengatakan semen portland tipe I adalah jenis semen portland yang digunakan secara umum pada berbagai macam konstruksi beton. Bahan
1). 2). Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil PNL
material dasar yang digunakan untuk membuat semen portland terdiri atas kapur, alumina, besi okdidan dan silica. Komponen ini akan berinteraksi satu sama lain untuk membuat beberapa macam produksi yang lebih komplek (Neville, 1999). Semen merupakan jenis bahan yang memiliki sifat yang mampu mengikat partikel-partikel aggregat menjadi satuan massa yang padat (Neuville, 1999). Proses pengikatan terjadi jika dicampur dengan air, oleh sebab itulah semen dikatakan semen hidrolis yang lebih dikenal dengan semen portland. Senyawasenyawa pembentuk semen adalah trikalsium silicat (3CaO.SiO2), dikalsium silikat (2CaO.SiO2) dan trikalsium aluminat (3CaO. Al2O3). Reaksi yang terjadi adalah: 2 (3CaO.SiO2) + 6H2O 2 (2CaO.SiO2) + 4H2O 3 CaO.Al2O3 + 6H2O
3CaO. 2SiO2. 3H2O + 3Ca (OH)2 3CaO. 2SiO2. 3H2O + Ca (OH)2 3CaO. Al2.O3 6H2O
Senyawa trikalsium aluminat hidrat (3CaO.Al2O3 . 6 H2O) yang terbentuk akibat reaksi kimia antara trikalsium aluminat (3CaO.Al2O3) dengan air selanjutnya akan bereaksi dengan kalsium sulfat hidrat (3CaSO4. 2H2O) yang berasal dari gipsum kemudian membentuk senyawa kalsium sulfo aluminat (3CaO.3CaSO4. Al2O3 .27H2O). Senyawa ini berfungsi sebagai pengontrol proses pengikatan semen. Persamaan reaksi kimianya adalah sebagai berikut: 3CaO. Al2O3 + 6H2O + 3CaSO4. 2H2O + 19 H2O 3CaO.3CaSO4. Al2O3 .27H2O Bahan tambahan mineral admixture berupa silica fume merupakan bahan sisa hasil pembuatan produksi silikon dan ferro silikon yang terdiri dari bahan amorphous silico serta merupakan bahan spherical yang sangat lembut. Silica fume merupakan hasil produksi sampingan dari reduksi quarsa murni (SiO2) dengan batu bara di tanur listrik dalam pembuatan campuran silikon dan ferro silikon. Menurut ASTM C618-86 silica fume merupakan bahan yang mengandung SiO2 lebih besar dari dari 85 % dan merupakan bahan yang sangat halus, berbentuk bulat yang berdiameter 1/100 diameter semen (Subakti, 1990). Adapun skema proses terbentuknya dapat dilihat pada Gambar 1. Quarsa + Coal SiO2 + 2 C Tanur Lisrik 2000 oC
Ca + O Si O + O
CO2 Si O2
Gambar 1 Proses Terjadinya Silica Fume 1). 2). Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil PNL
Silica fume mempunyai peranan penting terhadap sifat kimia dan mekanik beton. Ditinjau dari sifat mekanik, secara geometrikal silica fume mengisi ronggarongga diantara bahan semen dan mengakibatkan diameter pori mengecil serta total volume pori juga berkurang. Dari sisi pengaruh kimia adalah adanya reaksi yang bersifat pozzolan yang mana silica fume bereaksi dengan lime yang dilepas dari semen (Subakti, 1990). Silica fume dalam jumlah tertentu dapat mengantikan jumlah semen dan sebagai pengisi diantara partikel-partikel semen. Di samping sebagai penganti semen dan pengisi ruang pori antara partikel-partikel semen, silica fume mempunyai sifat pozzolan lainnya, yaitu karena diameternya kecil dan kadar SiO2 yang cukup tinggi (85%) maka hidratasi air dan semen akan menghasilkan Ca(OH)2 yang mana mudah larut dalam air. Kalsium hidroksida (Ca(OH)2) ini bereaksi dengan silica fume SiO2 yang membentuk kalsium silikat hidrat, di mana C – S – H dalam hal ini kan mempengaruhi kekerasan beton. Reaksinya sebagi berikut: Ca(OH)2 + SiO2
X CaO + Y SiO2 + H2O
Menurut Subakti (1990), keuntungan-keuntungan penggunaan admixture silica fume dapat ditinjau pada dua kondisi yaitu: 1. Beton dalam proses pengikatan: - memudahkan pekerjaan (workability); - mengurangi perembesan (bleeding) air dalam beton; dan - memberikan waktu pengikatan (setting time) yang lama. 2. Beton dalam kondisi keras: - meningkatkan kuat tekan; - meningkatkan kuat tarik; - meningkatkan kuat lentur; - meningkatkan ketahanan terhadap serangan sulfat; - meningkatkan ketahanan terhadap lingkungan agresif. Menurut Neville (1999), keuntungan dari admixture silica fume antara lain mengurangi perembesan dan meningkatkan kohesi campuran. Lebih jauh lagi kegunanaan silica fume adalah untuk memproduksi beton dengan kekuatan tinggi. Efek-efek yang menguntungkan dari silica fume tidak hanya terbatas pada sifat pozzolannya. Ada juga pengaruh fisik dari kemampuan partikel silica fume yang halus untuk menempati dalam ruang yang sangat rapa, dengan partikel aggregat pada bidang pemisah aggregat dengan adonan semen. METODE PENELITIAN Material Material yang digunakan terdiri dari semen, aggregat kasar, aggregat halus, air dan silica fume. Semen yang digunakan adalah semen portland tipe I produksi PT. Semen Andalas Indonesia (SAI). Aggregat kasar yang digunakan 1). 2). Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil PNL
adalah kerikil, lolos saringan diameter 2,54 cm. Aggregat halus yang digunakan adalah pasir halus dan pasir kasar. Air yang digunakan untuk campuran dan perawatan beton adalah air yang bersih, tidak mengandung lumpur, minyak dan garam-garaman yang dapat merusak beton. Bahan admixture silica fume yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari PT. Sika Nusa Pratama (Medan). Peralatan Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah cetakan benda uji silinder standar ukuran 15 cm x 30 cm, oven, timbangan, pengaduk beton, satu set saringan. Juga digunakan air meter dan seperangkat alat pendeteksi perubahan panjang benda uji. Prosedur Penelitian Prosedur penelitian meliputi persiapan dan pemeriksaan material yang tediri dari berat volume, susunan butir, berat jenis, absobrsi dan pemeriksaan kandungan bahan organik. Selanjutnya dilakukan pemeriksaaan silica fume, rancangan campuran beton (mix design), pembuatan dan perawatan benda uji. Pengujian Susut Setelah dibuka cetakannya kemudian benda uji diletakkan di dalam bak perendaman selama 28 hari. Kemudian diangkat dan dikeringkan ditimbang satu persatu lalu diukur susut yang terjadi pada benda uji. Gambar penempatan banda uji pada pengukuran susut beton dapat dilihat pada Gambar 2. Diambil dari pengujian susut yang dilakukan Suhut (1997).
Alat Pengukur Susut (Dial Gauge)
Air
Benda Uji 15 cm x 30 cm
Gambar 2 Penempatan Benda Uji dalam Bak Penampungan
1). 2). Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil PNL
HASIL DAN PEMBAHASAN Pemeriksaan agregat meliputi pemeriksaa terhadap berat jenis, absorbsi, berat volume, susunan butiran dan kandungan bahan organik. Hasil pemeriksaan dibandingkan dengan persyaratan dan teori–teori literatur, sehingga dapat ditentukan apakah mutu aggregat tersebut memenuhi syarat sebagai bahan pembentuk beton dan untuk perencanaan komposisi campuran beton. Rancangan campuran beton dilakukan berdasarkan metode ACI, dengan slump rencana 75 – 100 mm. Hasil perhitungan rancangan campuran beton yang menghasilkan komposisi material untuk 1 m3 beton pada masing-masing campuran diperlihatkan pada Tabel 1. Tabel 1. Rancangan Campuran Untuk 1 m3 Beton Berat Material (Kg) dengan Variasi Silica Fume No. Material 0% 2% 4% 6% 8% 1. Kerikil 1300 1300 1300 1300 1300 2. Pasir Halus 210 210 210 210 210 3. Pasir Kasar 190 190 190 190 190 4. Semen 510 499,8 489,6 479,4 469,2 5. Air 202 202 202 202 202 6. Silica Fume 10,2 20,4 30,6 40,8 Pengujian susut beton dilakukan setelah benda uji direndam selama 28 hari di dalam bak perendaman. Data susut beton dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Data Susut Beton dengan Variasi-Variasi Kosentrasi Silica Fume Persentase I II III 0% 0,00048 0,000475 0,000481 2% 0,00046 0,00046 0,000455 4% 0,00040 0,00041 0,000395 6% 0,00034 0,000345 0,000335 8% 0,00028 0,00028 0,000281 Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa benda uji pembanding tanpa silica fume mengalami susut yang besar dibandingkan dengan benda uji mengandung silica fume. Semakin banyak jumlah silica fume yang digunakan semakin kecil susut yang terjadi. Pada benda uji yang mengandung silica fume 8 % terjadi pengurangan susut yang besar dibandingkan benda uji lain. Ini menunjukkan bahwa silica fume berperan penting dalam beton karena bentuknya yang kecil akan mengisi pori-pori pada beton yang memperkecil susut. Penambahan silica fume tidak hanya berpengaruh pada susut, juga pada berat beton itu sendiri. Semakin tinggi penambahan silica fume maka berat dari beton akan berkurang. Ini dikarenakan berat butiran silica fume lebih ringan dari semen dan diameter silica fume adalah 1/100 dari diameter semen. Semakin banyak penambahan silica fume akan membuat beton tersebut padat dan akan membuat beton tersebut akan berkurang beratnya. Park dan Paulay (1975) 1). 2). Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil PNL
mengatakan susut dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: regangan, kelembaban relatif, ketebalan minimum dari benda, slump, kehalusan (jumlah aggregat halus), kandungan udara dan kandungan semen. Park dan Paulay (1975) dalam rumusannya juga menambahkan koefisien kelembaban relatif yang akan mempengaruhi nilai regangan susut. Semakin kecil nilai kelembaban relatif semakin besar nilai koefisien susutnya. KESIMPULAN 1. Penambahan admixture silica fume berpengaruhi terhadap susut yang terjadi pada beton. Semakin besar persentase silica fume, maka susut semakin kecil. 2. Penambahan silica fume untuk mengurangi susut pada penelitian ini dibatasi dari 2 % hingga 8 %. 3. Penambahan silica fume juga berpengaruh pada berat volume beton. Semakin besar persentase silica fume yang digunakan mak berat volume beton akan berkurang. Ini dikarenakan berat jenis silics fume lebih ringan dari semen. DAFTAR PUSTAKA 1. Anonim, 1993, Guide for Selecting Proportion for High-Strength Concrete with Portland Cement and Fly Ash, ACI Committee 211.4R, American Concrete Intitute, Detroit, Michigan. 2. Anonim, 1995, Concrete and Aggregates, Annual Book of American Society for Testing Material Standard, New York. 3. Neville, A.M, 1999, Properties of Concrete, Fourth Edition, Longman,England. 4. Park, R. And Paulay, T., 1975, Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons, New York. 5. Subakti, A, 1990, Teknologi Beton dalam Praktek, Jurusan Teknik Sipil, ITS, Surabaya. 6. Suhud, H. R, 1997 Pengaruh Diskontinuitas Gradasi Butiran terhadap Beberapa Sifat Beton, Jurnal Teknik Sipil ITB, Vol. 4 No. 3 Juli 1997.
1). 2). Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil PNL
