Sejarah Perkembangan Beton. Pionirbeton

Pionirbeton

Pionirbeton PT PIONIRBETON INDUSTRI was established in 1996 as a joint venture between PT Superbeton Prakarsa Industri and Pioneer International Limited - Australia. Now we are one of the biggest supplier of ready-mixed concrete in Indonesia. Our network includes 35 commercial and onsite batch plants throughout Jabodetabek, Banten, West Java, and Central Java, with total capacities of more than 2000 m3/hour and supported by over 700 truck mixers, also more than 2000 experienced employees. In 2002 PT PIONIRBETON INDUSTRI acquired (100%) by the biggest cement producer in Indonesia - PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk (HEIDELBERG cement Group). We also supported by our own 2 aggregate quarries in Rumpin-Bogor and Purwakarta , west java.

Sejarah Perkembangan Beton

Pionirbeton

Pionirbeton

High Flow Concrete

Pionirbeton

Permasalahan Aplikasi Beton di Lapangan

MASALAH PEMADATAN…. ?? Kekuatan dari pasta semen

Hal yang terpenting yaitu:

semen air Faktor porositas yang berhubungan langsung dengan water-cement ratio

Disebabkan low watercement ratio (w/c)

Pionirbeton

Pionirbeton

Pionirbeton

Pionirbeton

Surface Problem

Good compacted concrete

Poor compacted concrete

Pionirbeton

Pionirbeton

Contractor

Pionirbeton

High Flow Concrete

Pionirbeton

High Flow Concrete

Pionirbeton

Solusinya…?

High Flow Concrete [HFC] Penggunaan HFC (high flow concrete) banyak dipilih dengan beberapa alasan: •

Meminimalkan proses pemadatan, terutama untuk struktur yang sulit / sempit.

•

Meningkatkan kemampuan beton untuk mengalir disela2 tulangan yang rapat.

•

Meningkatkan compactness dari beton

•

Meningkatkan lekatan antara beton dengan tulangan

•

Penghematan energi dalam proses pemompaan beton pada posisi struktur yang tinggi / jauh

•

Penghematan tenaga kerja serta membuat pekerjaan struktur lebih cepat, termasuk untuk struktur dengan bentuk yang sulit

•

Mengurangi kebisingan akibat minimnya penggunaan vibrator

•

Meningkatkan reliabilitas dan durabilitas beton

Pionirbeton

Pionirbeton

Dengan tingginya plastisitas dari HFC, maka workabilitas dan fluiditas dapat diukur slump flow test dan jenis2 test lainnya yang di spesifikasikan untuk Self Compacting Concrete.

Pionirbeton

Pionirbeton

Slump flow test measure 90o

guide

concrete

90o plate

concrete guide

Measuring scale

plate

Pionirbeton

Shapes and dimensions of O-funnel and Vfunnel for flow-through test

Pionirbeton

Passing ability test

Pionirbeton

Tingkatan self-compactability dari HFC ( Menurut Prof. Uotomo )

Rank 1: Self-compactability untuk struktur dengan jarak minimum tulangan antara 35 sampai 60 mm. Rank 2: Self-compactability untuk struktur dengan jarak minimum tulangan antara 60 sampai 200 mm. Rank 3: Self-compactability untuk struktur jarak tulangan minimum lebih dari 200 mm.

Pionirbeton

Dari pengalaman dunia konstruksi di Netherlands, berdasarkan Walraven, untuk horizontal sections seperti lantai, maka slump flow yang disyaratkan : 500–600 mm; untuk inclined sections seperti ramps, maka slump flow berkisar : 470-570 mm; dan untuk high slender sections, slump flow antara : 650-800 mm.

Pionirbeton

Pionirbeton

Macam2 applikasi HFC di lapangan : 

Concrete floors and slabs



Walls



Repair, meski pada lokasi yang sulit



Precast concrete elements



Tunnelling



Architectural specialities

Pionirbeton

Pionirbeton

Pionirbeton

• For Floors and Slabs:



Faster placing



Less finishing



Reduced manpower



Less noise



Reduced equipment



Faster turnaround of concrete vehicle

Pionirbeton

• For Walls :



Faster placing of concrete



Reduced honeycombing



Less noise



Less surface defects



Less manpower



Homogeneous surface layer

Pionirbeton

For Repairs:



High concrete quality



Faster placing even

with difficult access 

Thin elements possible



Reduced manpower

Pionirbeton

For Precast product :



Faster placing of concrete



Homogeneous concrete surface layer



Improved working environment



Reduced noise and work related illnesses



Thinner elements possible

Pionirbeton

In Tunnelling:



Easy placing also with dense reinforcement



Homogeneous surfaces



Thinner elements can be possible



Reduced noise

Pionirbeton

For Better Surface Details:



Better finish around details and edges



New possibilities for architects



Less defects caused by vibration

Pionirbeton

SCC di Silo Indocement Jakarta

Pionirbeton

Grand Wisata Overpass

Pionirbeton

SCC in Wall for Graha Wonokoyo Basement Surabaya

Pionirbeton

SCC in Wall for Graha Wonokoyo Basement Surabaya

Pionirbeton

Pionirbeton

• “Beton Massa” adalah Volume beton dengan dimensi yang sedemikian besar sehingga membutuhkan tindakan-tindakan tertentu untuk mengatasi pertumbuhan panas yang berlebihan yang dapat memicu timbulnya keretakan (ACI Committee 207, 1996) • Suatu elemen struktur dikatakan beton massa apabila memiliki dimensi/ketebalan minimal antara 1 – 1.5 m,ATAU Rasio volume terhadap Luas Permukaan > 1.2 atau lebih, dimana tidak dikehedaki untuk mendapatkan kuat tekan yang sangat tinggi. • Hal yang membedakan beton massa dengan beton biasa yaitu perilaku termik-nya (thermal behavior), karena dgn struktur yg besar & tebal panas hidrasi tidak mudah keluar, sehingga suhu didalam beton menjadi sangat tinggi. Hal ini dikarenakan hidrasi semen merupakan suatu proses yang sangat eksotermik, yang menyebabkan tingginya temperature di bagian inti dari beton massa.

Pionirbeton

Yang harus dijaga pada beton massa yaitu timbulnya perbedaan temperatur yang besar (>20°C) antara temperatur di bagian inti beton dengan di bagian atas atau bawah beton. Karena jika terjadi penurunan suhu yang sangat cepat pada bagian permukaan beton massa, yang menyebabkan perbedaan suhu yang besar dengan bagian inti beton maka hal ini berpotensi timbulnya “ thermal cracking “

Sampel Core drill dari beton yang mengalami thermal cracks.

Pionirbeton

Mekanisme timbulnya Thermal Cracking, dimulai dari proses hidrasi semen yang menghasilkan meningkatnya termperature dibagian tengah / inti beton massa. Jika bagian luar / permukaan beton massa mengalami pendinginan lebih cepat dari bagian tengah / inti, berikutnya akan terjadi thermal expansion/contraction, dan perbedaan temperatur memicu terjadi susut / thermal (tensile) stresses dibagian permukaan beton massa.

Stresses > Tensile Strength => Thermal Cracking! Temperature di bagian tengah selama hidrasi. Permukaan yg lebih dingin dan thermal cracking.

High degree of restraint

Pionirbeton

For No Cracking :

εt > 0.8

αR

Dimana ; εt : kapasitas regangan tarik ultimate beton ( tabel 1) Δθ : perbedaan suhu α : koefisien ekspansi panas beton ( tabel 3 ) R : restrain/kekangan ( tabel 2 ) 0,8 : faktor yang memperhitungkan akibat rangkak dan kelebihan beban

Pionirbeton

Table 1

Tensile strain capacity of concrete with different aggregates (εt) Agregate type

Tensile strain capacity (x10-6)

Gravel

70

Granite/crushed stone

80

Limestone

90

Lightweight aggregate (P.B Bamforth, 1984)

110

Pionirbeton

Table 2 Recorded value of Restraint ® Pour Configuration Thin wall cast onto massive concrete base

Restraint,R 0,6-0,8 at base 0,1-0,2 at top

Massive pour cast onto blinding Massive deep pour cast onto existing mass concrete

0,1-0,2 0,3-0,4 at base

0,1-0,2 at top Suspended Slabs

0,2-0,4

Infill bays i.e rigid restraint

0,8-1,0

(P.B Bamforth, 1984)

Pionirbeton

Table 3 Thermal expansion coefficient (a) Aggregate Type

Thermal expansion coefficient (a) (x10-6/ 0C)

Gravel

12.0

Granite / crushed stone

10.0

Limestone Lightweight aggregate (P.B Bamforth, 1984)

8.0 7.0

Pionirbeton

Peningkatan temperatur pada beton massa dipengaruhi beberapa faktor, antara lain : • Semen : Komposisi kimia, kehalusan, dan jumlahnya. • Aggregate : jenis, jumlah dan CTE (Coeff. of Thermal Expansion) • Dimensi / tebal struktur • Metode pelaksanaan pengecoran & ambient temperatures Umumnya peningkatan temperatur terjadi pada hari ke 1 sampai ke 3 setelah pengecoran.

Pada struktur yang sangat tebal, proses penurunan suhu sampai ke ambient temps membutuhkan waktu yang sangat lama

Pionirbeton

Persamaan umum telah dikembangkan yang bisa digunakan untuk memprediksi peningkatan temperatur dan susut thermal. Cara sederhana untuk mentukan peningkatan temperatur : • Mencari kesetaraan cement content, penambahan SCMs, PC, dll… Kesetaraan cement content (kg/m^3) * .14 ~= Temp Rise (C)  1 kg/m3 semen setara dengan 1 kg/m3 semen;  1 kg/m3 class F fly ash setara dengan 0.5 kg/m3 semen  1 kg/m3 class C fly ash setara dengan 0.8 kg/m3 semen  1 kg/m3 slag semen (utk 50% cement replacement) setara dengan 0.8 kg/m3 semen  1 kg/m3 slag cement (utk 75% cement replacement) setara dengan 0.9 kg/m3 semen.

Banyak metode2 yang dapat digunakan untuk memprediksi peningkatan Temperatur beton, antara lain :…..

Prediksi temperatur

Pionirbeton

Perhitungan Suhu Awal Beton Segar (ACI 305) : Tf = 0.22 (Ta.Wa + Tc.Wc + Tfa.Wfa) + Tw.Ww + Twa.Wwa 0.22 (Wa + Wc + Wfa) + Ww + Wwa Dimana :

Tf Ta Tc Tfa Tw Twa Wa Wc Wfa Ww Wwa

: Suhu Awal Beton Segar : Suhu Aggregat : Suhu Semen : Suhu Fly Ash : Suhu Air : Suhu Air di dalam Aggregat : Jumlah Aggregate : Jumlah Semen : Jumlah Fly Ash : Jumlah Air : Jumlah Air di dalam Aggregat

Nilai Tf sangat dipengaruhi oleh suhu awal bahan - bahan campuran beton dan suhu ambient lingkungan.

Prediksi temperatur

Perhitungan Suhu Puncak : Tmax = Ti + 12 (Wc/100) + 6 (Wscm/100)

Dimana : Ti Wc Wscm

= Suhu Awal Beton = Jumlah Semen = Jumlah Fly ash

Nilai Tmax juga dipengaruhi oleh tebal struktur beton, suhu awal beton dan suhu ambient lingkungan.

Pionirbeton

Prediksi temperatur

Pionirbeton

2. Prediction of Peak Temperature (Tmax), base on Heat of Hydration of cement • Chemical properties of cement as attached Concrete mix design data : Water content (w): Filler + Cement Content f = ; c’= c = (0.5*f + c’) = Aggregate Content : A = (w + c + A) = Total Heat of Hydration Hu = (500*C3S + 260*C2S + 866* C3A + 420*C4AF + 850*MgO + 624*SO3 + 1186*FCaO) Heat Capacity of Curing Concrete Ψ = (4.19w + 0.86c + 0.82A)*1000 Prediction of Adiabatic Temperature Rise ∆T2 = 1.235 x Hu ∆C 0.326 Ψ

Tmax2 = Tf + ∆T2 dimana Tf = suhu beton awal

Prediksi temperatur

3. Prediction of Peak Temperature (Tmax), base on W/(c+p) ratio •Note : Limited to cement having similar chemical properties as above slide & also mix proportion below : w/c ratio

= 0.28 – 0.46

Fine aggregate to total aggregate ratio of the mix design is 0.365%

∆T3 = 0.207 * c * w (0.254 * c) + w

Tmax3 = Tf + ∆T3

∆C/kg/m3

Pionirbeton

Prediksi temperatur

Methode Grafik :

Pionirbeton

Prediksi temperatur

Pionirbeton

Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur • Geometry / Dimensi struktur

Pengecoran2 dengan ratio volume terhadap luas permukaan yang besar harus diperhatikan timbulnya resiko thermal cracking! • Cement Composition

Semen yang digunakan pada beton massa harus mengandung kadar C3S dan C3A yang rendah untuk mengurangi excessive heat selama proses hidrasi. Sebagian besar struktur beton massa tidak mensyaratkan kuat tekan awal tinggi, jadi hidrasi yang lambat juga tidak masalah terhadap konstruksi beton massa. Semen Type I and II paling banyak dipakai untuk beton massa.

Pionirbeton

Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur

Pionirbeton

• Cement Fineness

Semen dengan kehalusan yang rendah & panas hidrasi yang rendah dapat mengurangi kenaikan temperatur. • Cement Content

Campuran beton massa harus diupayakan mengandung cement content serendah mungkin untuk mencapai kuat tekan yang disyaratkan. Hal ini penting untuk mendapatkan panas hidrasi yang rendah & mengurangi kenaikan temperatur • Aggregate Content

Coarse Aggregate lebih baik digunakan ukuran yang agak besar, misalnya ± 40 mm (as far as possible). Selain itu, prosentase coarse aggregate content yang tinggi (70-85%) juga bisa dipakai untuk menurunkan cement content, sehingga dapat mengurangi kenaikan temperatur.


• Coarse Aggregate Coefficient of Thermal Expansion (CTE)

CTE dari coarse aggregate merupakan penyebab utama dalam CTE pada beton. Penggunaan aggregate dengan CTE rendah dapat mengurangi separuh resiko dari thermal stresses.

CTE rendah akan membuat beton lebih resistance terhadap thermal cracking.

Pionirbeton


Pionirbeton

Efek dari CTE pada beton :

CTE rendah diperbolehkan pada temperature gradient yang tinggi


• Supplementary Cementicious Materials (SCMs) SCMs seperti Fly Ash dan Slag bisa mengurangi dalam jumlah besar dari panas hidrasi. Pozzolans seperti FA (class F adalah terbaik untuk beton massa karena mempunyai hidrasi yang lambat) dan Slag akan menghasilkan sekitar 15-50% panas hidrasi dari OPC normal. SCMs yang mempunyai reaktifitas tinggi, seperti Silica Fume dan Metakaolin tidak disarankan dipakai pada beton massa karena mensyaratkan panas hidrasi rendah.

Lower cement content + pozzolans sangat efektif untuk mengurangi temperature rise!

Pionirbeton


Perbandingan temperature rise. Pemakaian SCMs, seperti FA dan GGBFS biasanya sekitar 60-75% cement replacement

Normal Portland Cement

50% FA+GGBFS Replacement

70% FA+GGBFS Replacement

Placement temperature

Pionirbeton


10% SF Replacement 10% SF & 50% GGBFS Replacement

Pionirbeton


Pionirbeton

• Placement Temperature

Pengecoran pada temperature rendah akan mengurangi thermal stresses pada struktur. Hidrasi yang lambat, menghasilkan panas hidrasi yang rendah Temperature differential yang rendah antara bagian inti dan permukaan beton Ambient temps yang rendah dapat mengurangi temperature rise!

Volume to surface ratio yang rendah dapat mengurangi temperature rise!


Pionirbeton

• W/C Ratio mempunyai efek yang besar terhadap temperature rise.

Banyak campuran beton massa menggunakan slump 1 – 5 cm.

Menurunkan w/c ratio W/C = 0.25 - 0.4 yang umum dipakai WRs or Superplasticizers bisa dipakai untuk meningkatkan workability.

Pionirbeton

Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton  Kontrol jumlah & temperature semen Dianjurkan untuk menggunakan semen serendah mungkin untuk mencapai kuat tekan yang memadai. Serta penggunaan pozzolan (fly ash). Setiap 100 kg semen memberikan kontribusi 12 – 14 C terhadap suhu beton.

Suhu Semen

60 - 90 C

Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton

Dipasang rangka atap/terpal

Water Springkle

Pionirbeton

• Pendinginan aggregate dengan menyemprotkan / menyiram dengan air dingin sering digunakan untuk menurunkan temperature awal beton. • Menggantikan sejumlah air dengan menggunakan crushed ice / water chiller akan sangat mengurangi temperature awal beton.

Pendinginan aggregate dan penggunaan chrused ice dalam campuran beton dapat menurunkan temperature awal beton > 10 C


Temp reduction by cooling coarse aggregate to 38F before placement

Temp reduction by adding mix water at 35F

Temp reduction by replacing mix water with ice

Pionirbeton


Pionirbeton

• Menyemprotkan Liquid Nitrogen ke dalam campuran beton bisa menurunkan temperature beton yang. Penggunaan Liquid Nitrogen akan membutuhkan biaya yang sangat besar.

Menyemprotkan LN ke dalam campuran beton


Pionirbeton

 Post Cooling Method Post-Cooling merupakan suatu metode dengan cara mengalirkan air dingin melalui pipa – pipa yang ditanam didalam struktur beton massa. Hal ini efektif untuk menyalurkan panas di bagian inti / tengah dari beton massa, serta mengurangi terjadinya temperature differential.

Contoh dari embedded pipe grid

Area yang didinginkan oleh satu pipa


Di dalam penerapan post cooling, harus digunakan alat untuk monitor temperature, sehingga diketahui flow-rates dari temperature beton yang dipasang cooling pipes.

Temp yang diturunkan oleh cooling pipes

Steel pipes paling banyak dipakai & efektif untuk menyerap & menyalurkan panas dari bagian inti beton massa.

Pionirbeton




Manajemen konstruksi Pengaturan pelaksanaan diproyek serta penanganan beton setelah pengecoran dengan menutup permukaan beton massa dengan plastik + styrofoam. Insulasi dengan bekisting merupakan teknik lain untuk mengurangi terjadinya temperature gardient. Hal ini penting untuk membatasi keluarnya panas dari permukaan beton, sehingga temperature differential dapat diminimalkan, khususnya pada kondisi cuaca yang sangat dingin. Pelepasan plastik+styrofoam serta bekisting bisa menyebabkan “thermal shock” pada permukaan beton, yang selanjutnya akan diikuti oleh terjadinya ‘crack” pada beton. Metal formwork tidak direkomendasi pada beton massa karena sifatnya yang sangat konduktor (dapat menyerap panas). Jika ini digunakan, maka perlu digunakan insulasi tambahan untuk meminimalkan kehilangan panas yang terlalu besar / cepat

Pionirbeton


Pionirbeton

Transfer panas merupakan suatu penghantaran energi dari suatu tempat ke tempat lain dibawah pengaruh perbedaan temperatur Panas akan bergerak dari tempat yg memiliki temperatur tinggi ke tempat lain yg memiliki temperatur lebih rendah, sampai mencapai temperatur yg sama Perbatasan adiabatique (tidak ada panas yg keluar)

B

A TA > TB

Transfer panas terjadi jika :

TA ≠ TB Transfer akan selesai setelah tercapai :

TA = TB

Insulation disekeliling bekisting untuk menjaga bagian permukaan cepat dingin


Pionirbeton

Styrofoam 5 cm Plastic sheet Curing Compound + Floor hardener 50 C

Concrete Formwork Lean Concrete

Monitoring Of Temp


Expansion Reinforcement bisa digunakan untuk meminimalkan thermal cracking, serta harus diperhitungkan pada saat merencanakan suatu struktur beton massa.

Expansion reinforcement mendistribusikan thermal stresses untuk meminimalkan lebar retak.

Pionirbeton

Pionirbeton

Monitoring Thermocouple

posisi atas

PIPE COUPLE DETAIL

11 Thermo couple position

posisi tengah posisi bawah

Pionirbeton

• • •

Thermocouple Cable (nikel & tembaga) Thermocouple Cable for fresh concrete Digital Display

1 3

2

Pionirbeton

Pembacaan Suhu Pembacaan suhu dilaksanakan setelah pengecoran selesai sebagai berikut : • Untuk 24 jam pertama pembacaan dilaksanakan setiap 2 jam • Untuk 2 x 24 jam berikutnya pembacaan dilaksanakan setiap 3 jam • Selanjutnya dilaksanakan bisa dilakukan setiap 4 jam sekali.

Jangka waktu Pembacaan suhu berkisar antara 7 s/d 14 hari. Curing (sterofoam + plastik) bisa dilepas bila perbedaan suhu beton bagian atas dengan suhu udara luar tidak lebih dari 20 C

Pionirbeton

MONITORING SUHU ZONE A5 90.0

80.0

70.0

SUHU THERMOCOUPLE 2

60.0

50.0

40.0

30.0

20.0

10.0

0.0 241 2 3 4 5 6 7 8 91011121314151617181920212223241 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 81012141618202224 24 jam Pertama

THERMOCOUPLE282Juli 2007

24 jam Kedua 29 Juli 2007

3rd

4th

5th

6th

30 Juli 2007

31 Juli 2007

01 Agustus 2007

02 Agustus 2007

note : 1. Tebal raft 1200 mm 2. Menggunakan fc35 (cc 320 kg/m³) 3. Rata-rata initial temperature 34.4 º c Beton lama

7th

8th

9th

10th

11th

12th

13th

14th

03 Agustus 2007

04 Agustus 2007

05 Agustus 2007

06 Agustus 2007

07 Agustus 2007

08 Agustus 2007

09 Agustus 2007

10 Agustus 2007

WAKTU atas tengah bawah atas-tengah tengah-bawah atas-ambient suhu ambient

Pionirbeton

Pengecoran Mass Concrete

Proyek : Greenbay Pluit, Jakarta Volume Beton Raft : 9,000 m3

Jumlah Concrete Pump : 6 units Suhu Awal Beton max 35 C Suhu Puncak 85 C Mutu beton fc 35 Mpa

Pionirbeton

Terima kasih

Sejarah Perkembangan Beton. Pionirbeton

Recommend Documents