Material Beton (Bagian 1)

Pada pertemuan kali ini materi material beton akan dibahas untuk beberapa topik:

1. Pendahuluan

2. Sifat mekanik beton

3. Semen

4. Agregat

5. Sifat dan karakteristik beton

6. Durabilitas beton

------------------------------------------------------------------------------------------------

I. PENDAHULUAN

Beton terdiri atas beberapa komponen:

udara: 3-6 %

semen: 10-12 %

Air: 14-18 %

Pasir: 20-27 %

Agregat: 40-45 %

Beton dan beton bertulang

• Beton terdiri atas campuran pasir, kerikil, semen, dan air. beton juga dapat dicampurkan dengan bahan lain untuk meningkatkan workability, durability, dan pengerasan. Beton memiliki sifat kuat tekan namu tidak kuat tarik. Beton sendiri akan mengalami keretakan saat ada tegangan tarik yang diakibatkan oleh beban, penyusutan yang tertahan, serta adanya perubahan temperature.
• Beton bertulang merupakan beton yang dikombinasikan denga baja. Baja mempunyai sifat yang kuat terhadap daya tarik serta memberikan efek tambahan kekuatan tekan kepada beton.

Apa sih keuntungan dan kerugian penggunaan beton bertulang?

• ·         Keuntungan.

Banyak sekali keuntungan yang didapat seperti mempunyai kekuatan tekan dan tarik yang tinggi, tahan terhadap air dan api, sifat yang sangat kaku, mudah dipelihara dan relatif lebih murah, menjadi tahan lama(umur panjang), sangat mudah diproduksi dengan material yang mudah didapatkan, bisa digunakan untuk berbagai elemen struktur(balok, kolom, plat,dll), lebih ekonomis, dan tidak memerlukan tenaga kerja kusus.

• ·         Kekurangan

Memerlukan cetakan/bekisting dan formwork hingga beton mengeras dengan cost yang tiinggi, struktur yang berat dan berdimensi besar , jika proporsi campuran tidak sesuai akan menimbulkan sifat beton yang bervariasi(ada yang bagus dan tidak),  mengalami shrinkage dan creep seiring berjalannya waktu.

Lantas kriteria yang bagaimana agar kualitas betonnya benar-benar baik?

Ada 2 fasa nih yang harus diperhatikan:

1. Disaat-saat beton masih basah

• ·         Campuran harus konsisten.
• ·         Adukan mesti kohesif agar tidak terjadi segregasi(pemisahan krikil) dan supaya beton menjadi homogen.

     2. Disaat-saat beton sudah mengeras

•               Harus punya sifat kekuatan tekan beton yang pas.
•       Sifat durabilitas beton yang pas juga.

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------

      II.          II. SIFAT MEKANIK BETON

Sifat mekanik beton yaitu: kekuatan tekan, modulus elastis, penyusutan(shrinkage), rangkak(creep), kekuatan tarik.

1.       Kekuatan tekanan

Kuat tekan beton bukan acuan yang utama tapi bisa dijadikan sebagai garis beras karakteristik beton yang kuat ialah yang memiliki kuat tekan beton yang besar pula. Dan tak ada kaitannya dengan semakin kuat tekan beton maka durabilitas juga semakin tinggi, padahal durabilitas sendiri dipengaruhi oleh permeabilitas dan sifat selimut beton.

Lantas jika kuat tekan beton tinggi maka sifat-sifat beton lainnya juga tinggi donk?

Eits.. siapa bilang?. Untuk benar-benar menentukan sifat beton yang unggul harus diperhatikan hal berikut:

Pertama tes benda uji silinder hingga usianya 28 hari.

kedua perhatikan kuat tekan yang dipengaruhi oleh rasio air/semen, lalu tipe semen, material tambahan, agregat, kelembaban slama curing(diwaktu pas dai mengeras), umur .beton, temperatur, kecepatan beban yang diberi,

adapun kurva tegangan-regangan  beton sbb:

sedangkan kurva tegangan-regangan pada baja sbb:

sedikit penjelasan tentang kedua kurva bahwa kurva tegangan-regangan bersifat linier  sampe1/3 atau ½ nya kakuatan ultimate, beton hancur saat di regangan 0.003-0.004, beton dengan mutu rendah lebih daktail timbang beton mutu tinggi(saat hancur regangan lebih besar dri tegangan).

Lalu ada 2 nih faktor yang menentukan kakuatan beton:

• Rasio air dengan udara
• Tingkat kepadatan beton harus tinggi.

Artinya semakin besar rasio regangan-tegangan  smakin kecil kekuatan tekan beton.

·        

   Ada juga grafik tentang hubungan kuat tahan beton dengan perbandingan air semen

   Pada grafik di atas dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi perbandingan air dengan semen maka semakin kecil kekuatannya dan sebaliknya tapi beton yang memilkii rasio air semen yang rendah bukan berarti selalu memiliki kekuatan yang tinggi.
Tidak hanya itu, bahkan juga bisa mengatasi kesulitan pengerjaan dan pemadatan campuran beton yang nilai perbandingan air semennya rendah tapi dengan campuran yang bersifat menambahkan keenceran. Fyi, w/c memperngaruhi besar atau kecilnya pori-pori, untuk menghindari pori-pori yang besar maka w/c harus kecil hasilnya supaya menambah kekuatan pada beton.

·        

     

     Kemudian ada beberapa hal juga yang harus kita perhatikan untuk mendapatkan kuat tekan beton yang bagus, yaitu dari tipe-tipe semennya, misalnya sbb:

Tipe I(semen biasa/normal): digunakan untuk kontruksi yang biasa.

Tiper II(Semen panas sedang): digunakan untuk lingkungan yang terekspos sulfat namun dengan kadar sulfat yang sedang.

Tipe III(Semen cepat ngeras): digunakan saat dibutuhkan kekuatan awal yang tinggi.

Tipe IV(semen panas rendah): digunakan pada struktur panan rendah seperti dam, bendungan, dll.

Tipe V(semen tahan sulfat): digunakan di lingkungan dengan kadar sulfat yang tinggi misalnya footing, basement, walls, dll.

Fyi juga nih, dengar-dengarnya sekarang itu semen yang sering dipakai adalah semen portland, semen ini bisa didesain sedemikian rupa dan juga bisa menentukan campuran semen yang diinginkan.

Jadi gimana tuh kak hubungan antara kuat tekan beton(Fc’) terhadap jenis-jenis semen yang seharusnya digunakan?

Oiya jadi kita bisa menentukan tipe semen yang gimana nih yang kualitasnya bagus dari segi kuat tekan betonnya? Langsung aja kalau gitu tinjau grafik ini:

Nah keliatankan sekarang , jaditipe semen yang bagus ternyata tipe semen III yang memiliki sifat cepat mengeras.

Kalau hubungan antar kuat tekan beton dengan umur beton ada gak kak?

Untuk perihal ini tentu ada kaitannya, supaya lebih gampang mari dilihat dulu ya grafik hubungan antara keduanya

Semakin bertambahnya waktu maka kuat tekan beton (fc’) akan semakin kuat juga, dan terlihat saat diusia 10 hari ini merupakan usia muda yang diaman kekuatan beton masih bisa terus naik.

Yang digunakan sebagai ukuran kuat tekan beton yaitu disaat ia sudah mencapai umur 28 hari.

·         Selain itu ada juga loh hubungan antar kuat tekan beton dengan temperatur. Jelasnya di grafik ini:

Wah, unik sekali ya. Disini menarik sekali untuk dibincangkan, karena sesungguhnya temperatu itu sangat berpengaruh loh, contohnya di negara eropa kalau kita lihat pasti bangunannya rata-rata bagus banget ya serta kuat juga. Nah itu tuh sesuai sama kondisi mereka yang ada di grafik 40^oF, awalnya sih kuat tekannya rendah ya tidak seperti yang 90^oF langusng tinggi gitu langsung tinggi ya Fc’, tapi seiring berjalannya waktu baru kelihatan tuh pada akhirnya beton yang dibuat awalnya d suhu 40^oF akhirnya jauh lebih unggul saat umur mereka sama 1 tahun tapi dibuat di lokasi dengan temperatur yang berbeda awalnya.

·         Dan ternyata ada hal yang kita lupakan sebagai faktor yang menentukan kuat beton juga loh.

Berikut adalah faktor-faktornya:

• c/a (rasio semen terhadap agregat).
• gradasi, tekstur permukaan, bentuk, kekakuan, dan kekuatan agregat kasar.
• ukuran maksimum agregat kasar.

rasanya jika pernyataan diatas tidak ada prawi yang jelas sulit ya untuk dipercaya. Tapi jangan salah loh, ternyata ini nih uda diteliti oleh ilmuan di tahun 1960 mereka adalah walker dan bloem. Lantas mereka mengatakan bahwa kuat beton merupakan hasil dari:

• kekuatan mortar semen.
• lekatan antara mortar semen dengan agregat kasar.
• Kekuatan agregat kasar.

Sepertinya cukup panjang lebar banget ya untuk pembahasan kuat beton saja. Mudah-mudahan gak boring lah ya, dan maklum aja kalau kata Pak Alamsyah, BBL ini materi kecap, jadi siap2 aja dah. Haha.. 

2. Modulus Elastisitas, E_c

Modulus elastisitas pada beton yaitu konstanta elastisitas dari material beton yang besarnya itu dapat ditentukan dari kurva hubungan tegangan-regangan yang merupakan kemiringan /tangen dari kurva.

Nah loh... pasti bingungkan.. haha.. sans lah biar gak bingung nih aku tunjukin grafiknya ya:

Jadi ada namanya modulus awal, modulus tangen, dan modulus secan. Yang dimana kasus ini ditemukan saat beton dalam kedaan Press atau tertekan oleh suatu tekanan.

Modulus awal: kemiringan kurva di titik awal E_c.

Modulus tangen: kemiringan kurva di titik singgung.

Modulus secan: garis yang menghubungkan titik awal e_c dengan titik singgung.

Nah tadikan kasus modulus-modulus diatas terjadi kalau adanya tekanan pada betonkan. Jika ada takanan dari luar maka secara otomatis sistem akan memberikan efek tekanan juga bukan? Yang dimana analoginya itu ada aksi maka ada reaksi. Nah reaksi disini yang dimaksudkan adalah kuat tekan beton itu sendiri. Dan untuk melihat hubungan grafik antara kuat tekan beton dengan regangan sbb:

Nah jadi jika ada tekanan terhadap beton secara terus-menerus itulah yang digambarkan pada garis grafik yang paling tinggi.

·         Fyi, modulus elastisitas beton

So, modulus elastisitas yang tinggi artinya kekauan beton juga tinggi , dan berlaku sebaliknya. E_c juga bervariasi(berat normalnya) antara 20000-30000 Mpa, dan ini tergantung dari kuat tekannya juga. Selain itu E_c juga dipengaruhi terhadap komponen materialnya terutama dari agregat kasar.

Terus ada nih nilai E_c untuk beton berat normal dan tidak, sbb:

Untuk beton berat tak normal

E_c = w_c^1.5 (0.043)  root Fc'            (SI unit)

E_c = w_c^1.5 (33) root Fc'  (Imperal unit)

Untuk beton berat normal, w_c = 2320 kg/m³ atau 145 lb/ft³

E_c = 4700 root Fc'          (SI unit)

E_c = 57000 (0.043) root Fc'         (Imperal unit)

3. Shrinkage (penyusutan)

susut merupakan perubahan penurunan volume yang tak ada kaitannya dengan beban. Penyusutan diakibatkan oleh faktor persentasi w/c nya dan berbanding terbalik terhadap faktor agregat kasarnya.

Jadi ceritanya gini.

Saat adukan beton  menegeras, sebagain air akan menguap, dan akibatnya betona akn menyusut dan akhirnya retak. Retak ini bisa mengurangi kekuatan elemen struktur loh. Selai itu juga bisa buat pecah si beton dan akhirnya tulangan baja jadi keliatan, dikhawatirkan sekali baja akan mengalami korosi pada waktunya, dan jika sudah ngalami korosi maka kekuatan bajapun akan rapuh dan tak kuat lagi. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada grafik ini ya.

Awal-awal waktu dari t_o hingga ke t_x penyusutan semakin bertambah namun ada fasa dimana t_x merupakan beton yang sudah benar-benar mengeras dan akhirnya bisa menyebabkan crack pada beton bertulang hingga tampaklah tulangan baja, dan keadaan penyusutan disini dinyatakan tetap hingga waktu(t) yang tak hingga.

tapi jangan takut prend, emang sih kita gak akan bisa menghindari yang namanya penyusutan tapi disini kita bisa berinisiatif untuk mengurangi penyusutan loh. Nah caranya gimana nih? Simak point-point berikut ini ya:

·         Takarlah air secukupnya di campuran beton

·        

• Takarlah air secukupnya di campuran beton
• Ada namanya proses perawatan selama pengeringann berlangsung, nah dibagian ini permukaan beton harus terus dibasahi loh.
• Terus untuk persoal mengecor juga harus sabar dan hati-hati ya jangan langsung syoorr ditumpahkan semuanya kedinding haha.. tapi lakukanlah secar bertahap, dan rasakan kenikmatannya dalam mengecor hingga benar-benar oke deh.
• Gunakanlah sambunga struktur guna menghidari keretakan yang terus-menerus di lokasi yang mengalami keretakan.
• Gunakan juga tulangan susut.
• Gunakan juga agregat yang padat dan tidak berongga (porous).

Wah.. wah... baru 3 point uda panjang banget pastinya ya.. mudah-mudahan gak bosen lah ya prend.. soalnya ada 2 pint lagi nih yang belum dibahas karena berhubung pak alamsyah mau masuk kelas nih jam 7 pagi, hm.., insyaallah bbrapa hari kedepan deh akan di kupas lagi untuk poin ke 4 dan ke 5 yaitu tentang creep(rangkak) dan kekuatan tarik.