TEKNOLOGI BAHAN I
Wed, March 13th 2011
1
1.
Pendahuluan
2. Material Penyusun Beton (Semen, Agregat, Air, dan Admixture) 3. Proses Pembuatan Beton 4. Aplikasi Penggunaan Beton
2
Aspek ekonomi (murah) & teknik
Perkembangan bidang konstruksi
Kebutuhan material
Penggunaan beton komposit (misal baja) 60%
3
Tidak ada beban
Terbeban Beton bertulang
Tidak ada beban
Beton Prestress
Beton Bertulang (reinforced concrete)=
Terbeban
Beton
+
Baja tulangan
Beton Pratekan(presstressed concrete) = Beton bertulang + Baja prategang
4
Matriks komposisi Semen + Air + Agregat halus, misalnya pasir
Pasta Semen /grout Mortar Beton
+ Agregat kasar, misalnya kerikil Kadang kala beton masih ditambah lagi dengan bahan kimia pembantu (admixture) untuk mengubah sifat-sifatnya ketika masih berupa beton segar (fresh concrete). Kata beton dalam bahasa Indonesia berasal dari kata yang sama dalam bahasa Belanda. Kata Concrete dalam bahasa Inggris berasal dari bahasa Latin concretus yang berarti tumbuh bersama atau menggabung menjadi satu. Dalam bahasa Jepang digunakan kata katau-zai, yang arti harafiahnya material-material seperti tulang; mungkin karena agregat mirip tulang-tulang hewan.
5 5
filler
Menurut Peraturan Beton 1989 Beton adalah campuran semen Semen
Agregat
Portland atau sembarang semen hidrolik yang lain, agregat halus,
Air
agregat kasar, dan air dengan atau tanpa menggunakan bahan
+/- Admixture
tambahan.
↓ Fungsi tertentu
Beton
6
Semen adalah bahan jadi yang mengeras dengan adanya air (semen hidrolis) yang memiliki sifat adhesif dan kohesif yang memungkinkan melekatnya fragmen-fragmen mineral menjadi suatu massa yang padat. Material semen telah banyak digunakan sejak zaman dahulu.
Batu-batu besar direkatkan dengan gypsum, batu kapur, gamping, dan abu pozzolan
7
Distribusi Produksi Industri Semen Indonesia Tahun 2005 yang Mencapai 33,92 Juta Ton
8
Semen harus memenuhi salah satu dari ketentuan : SNI 15-2049-1994, Semen portland “Spesifikasi semen blended hidrolis” (ASTM C 595) "Spesifikasi semen hidrolis ekspansif" (ASTM C 845)
2.
Yang harus diperhatikan dalam pelaksanaan; 1. Jenis struktur dan lokasi konstruksi, Jenis/tipe semen yang akan dipakai (tipe I, II, III, IV, V), 9 3. Cara penyimpanan semen (PB 1989 : 13)
Semen (Portland Cement) adalah bahan bangunan yang bersifat hidrolis yaitu bersifat perekat, mengeras bila bereaksi dengan air, tahan dan stabil dalam air, yang diperoleh dari hasil penghalusan butiran2 klinker dengan tambahan gypsum. Semen dicampur air → terjadi reaksi hidrasi saat pengikatan dan pengerasan → panas hidrasi
Kalsium oksida (CaO)
Batu kapur
(60 – 67)% Bahan tambahan lain
Silikon oksida (SiO2) (17 – 25)% Klinker Pasir silika
Senyawa utama dalam semen : * C3S : (40 – 70)% * C2S : (15 – 45)%
Besi oksida (Fe2O3) (0.5-0.6)%
Aluminium oksida (Al2O3) (3-8)%
Kerak besi
Tanah liat
* C3A : (1 – 15)% * C4AF: (0 – 18)% * Bahan tambahan gypsum : (3 – 5)%
10
KECEPATAN HIDRASI SENYAWA SEMEN 100 Reaksi hidrasi (%)
C3A 80
C3S C4AF
60
C2S
40 20 0
2
4
6 Waktu (jam)
8
10
Senyawa C2S mempunyai kecepatan hidrasi yang paling lambat sehingga semen dengan proporsi C2S yang tinggi sering digunakan untuk pengecoran beton masif dengan skala besar, misalnya untuk dam atau pondasi rakit. 11
12
13
PROSES PEMBUATAN SEMENT PORTLAND Batu kapur = 70% Tanah liat = 15% Quartzite (silika) Oksida besi
SEMENT PORTLAND
Penggilingan dihaluskan
Pengeringan Pencampuran
Penggilingan dihaluskan diproporsikan
Suspensi Pra-pemanasan Dipanaskan hingga 800-900 0C Gypsum
Klinker didinginkan
Rotary Kiln Dibakar pada 14500C
14
Agregat harus memenuhi salah satu dari ketentuan : “Spesifikasi agregat untuk beton” (ASTM C 33) SNI 03-2461-1991, Spesifikasi agregat ringan untuk beton struktur. Ukuran maksimum nominal agregat kasar harus tidak melebihi : 1/5 jarak terkecil antara sisi-sisi cetakan, ataupun 1/3 ketebalan pelat lantai, ataupun 3/4 jarak bersih minimum antara tulangan-tulangan atau kawat-kawat, bundel tulangan, atau tendon-tendon prategang atau selongsong-selongsong Agregat menempati sekitar 60% - 80% dari volume total beton, sehingga mempunyai pengaruh besar terhadap perilaku beton sesudah mengeras. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan agregat : Mutu, Ketersediaan di lapangan, Harga, dan Jenis konstruksi.
15
Agregat pada umumnya tidak bebas dari bahan-bahan kotoran (lempung, lanau, arang batu, bahan organik, dll) yang dapat : o Menyulitkan pembuatan & pengecoran beton o Menghasilkan beton yang tidak awet atau beton dgn permukaan jelek o Mengurangi kekuatan beton
Perlu diperhatikan : GRADASI agregat → gradasi bagus (agregat kecil dapat berfungsi sebagai pengisi celah antara agregat besar) → massa beton berfungsi sebagai massa yang utuh, homogen dan rapat → Kuat Tekan Meningkat
16
17
Tujuan penggunaan air : o untuk memicu proses kimiawi dengan semen o membasahi agregat o melumas campuran agar lebih mudah pengerjaannya Sumber air : o Air hujan, air embun, air tanah, air permukaan, air laut
18
Adalah bahan atau zat kimia yang ditambahkan di dalam adukan beton pada tahap awal sewaktu beton masih segar. Tujuan penggunaan admixture → memperoleh sifat-sifat beton yang diinginkan sesuai dengan tujuan dan keperluannya, diantaranya :
Beton segar, mortar, grouting
Beton keras, mortar, grouting
-Memperbaiki kelecakan
-Meningkatkan kuat tekan beton
-Mengatur FAS
-Meningkatkan sifat kedap air
-Mengurangi penggunaan semen
-Menambah sifat keawetan beton
-Mencegah segregasi & bleeeding
(pd lingk. agresif & kebakaran)
-Mengatur waktu pengikatan awal
-Mencegah korosi tulangan baja
-Mengurangi perubahan volume beton
-Menghasilkan warna tertentu
19
20
21
Umur Beton : → kekuatan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Kekuatan beton naik secara linier sampai umur 28 hari, setelah itu kenaikannya akan kecil. Biasanya kekuatan tekan rencana beton akan dihitung pada umur 28 hari. Umur beton (hari)
3
7
14
21
28
90
36 5
Semen Portland biasa
0.40
0.65
0.88
0.95
1.00
1.20
1.35
Semen Portland dengan kekuatan awal tinggi
0.55
0.75
0.90
0.95
1.00
1.15
1.20
22
23
PERSENTASE KOMPOSISI
Beton yang baik: setiap butir agregat seluruhnya terbungkus dengan mortar Ruang antar agregat harus terisi oleh mortar. Jadi: kualitas pasta atau mortar menentukan kualiatas beton. Semen adalah unsur kunci dalam beton, jumlahnya 7-15 % dari camp. Beton Beton kurus/ lean concrete: beton yang jumlah semennya sedikit (sampai 7%) Beton Gemuk/rich concrete: beton dengan jumlah semen banyak (sampai 15%) 24
Kelebihan • • • • • •
Kuat tekan tinggi Mudah dicetak Ekonomis Biaya pemeliharaan rendah Tahan lama Tahan terhadap temperatur tinggi • Dapat dicor di tempat • Penyediaan material mudah
Kekurangan • Kuat tarik rendah (10% dari kuat tekan) • Perlu biaya tambahan untuk bekisting, perancah (cor di tempat) • Berat (kekuatan persatuan berat atau volume relatif rendah) • Daktilitas rendah • Volume tidak stabil (tergantung waktu, rangkak dan susut)
25
Jenis Beton
Kuat tekan
Beton sederhana (plain concrete)
sampai 10 MPa
Beton normal (normal concrete)
10 – 20 MPa
Beton prategang (prestressed concrete)
20 – 40 MPa
Beton kuat tekan tinggi (high strength concrete)
40 – 80 MPa
Beton kuat tekan sangat tinggi (very high strength concrete)
> 80 MPa
26
KEUNGGULAN BETON 1.
Ketersediaannya (availability) material dasar.
Biaya relatif murah.
Agregat & air biasanya didapat dari lokal setempat.
Semen merupakan bahan termahal yang bisa diproduksi dalam negeri.
2.
Kemudahan untuk digunakan (versatility).
Mudah diangkut (bahan dapat diangkut terpisah).
Dapat dipakai untuk berbagai struktur, ex : bendungan, jalan, landasan, jembatan, gedung, bangunan air, dsb.
4. Kebutuhan pemeliharaan yang Minimal.
3.
Kemampuan beradaptasi (adaptability)
Durability beton cukup tinggi.
Bersifat monolit sehingga tidak memerlukan sambungan.
Lebih tahan karat sehingga
Dapat dicetak dengan bentuk dan ukuran berapapun.
Dapat diproduksi dengan berbagai cara yang disesuaikan
tidak perlu dicat seperti baja. Lebih tahan terhadap kebakaran.
dengan situasi sekitarnya. 27
Kelemahan Beton & Cara Mengatasinya 1.
Berat sendiri beton besar, sekitar 2.400 kg/m3.
2.
Kekuatan tariknya rendah meskipun kekuatan tekannya besar. Beton cenderung untuk retak karena semen hidraulis. Baja tulangan bisa berkarat, meskipun tidak terekspose separah struktur baja.
3.
4.
5.
Kualitas sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan. Beton yang baik maupun yang buruk dapat terbentuk dari rumus dan campuran yang sama. Struktur beton sulit untuk dipindahkan. Pemakaian kembali atau daur ulang sulit dan tidak ekonomis. Dalam hal ini struktur baja lebih unggul, misalnya tinggal melepas sambungannya saja.
1. Untuk elemen struktur: membuat beton mutu tinggi, beton pratekan, atau keduanya, sedangkan untuk elemen nonstruktur dapat memakai beton ringan. 2. Memakai beton bertulang atau pratekan. 3. Melakukan perawatan (curing) yang baik untuk mencegah terjadinya retak, memakai beton pratekan, atau memakai bahan tambahan yang mengembang (expansive admixture) 4. Mempelajari teknologi beton dan melakukan pengawasan dan kontrol kualitas yang baik. Bila perlu bisa memakai beton jadi (ready mix) atau beton pracetak. 5. Beberapa elemen struktur dibuat pracetak (precast) sehingga dapat dilepas per elemen seperti baja. Kemungkinan untuk melakukan beton recycle sedang 28 dioptimasikan.
Beton siklop Beton ringan
Beton pracetak
Jenis beton Beton non pasir
Beton prategang Beton bertulang
29
30
• Semen • Agregat • Air • Admixture
Penakaran (penimbangan)
Pengadukan beton (mixing) • Sesuai hasil perhitungan mix design
• Alat biasa • Truk (mix design di pabrik)
Pengangkutan (transporting)
31
• Harus kontinu agar mutu beton seragam
Pengecoran
Pemadatan (compacting) • Cara manual • Cara mekanik : vibrator
• Normal • Dipercepat
Perawatan (curing)
32
# Campuran
1
:
3
:
5
(K175)
Semen : Pasir : Kerikil
# Campuran
1
:
2
:
3
(K225)
Semen : Pasir : Kerikil
33
Pengujian slump
Pengujian material (bahan penyusun beton)
Pengujian beton keras
34
35
