BAB I PENDAHULUAN

Muhamad Said 14060/PS/MTBB/04

Sarithal Mustaza 14063/PS/MTBB/04Ultra High Strength Concrete

17.1. BATASAN KUAT TEKAN BETONKekuatan Tekan Beton yang sering digunakan dalam bangunan industri dan bangunan konstruksi lainnya adalah 100-300 kg/cm. Sejak tahun 1930 mulai dikembangkan teknik prestessing untuk mewujudkan beton berkekuatan tinggi sebagai elemen struktural dalam bentuk beton prestressing/beton pratekan. Dengan pemilihan bahan yang sesuai dan proporsional dan meningkatkan/improvisasi metode pembuatan dapat diproduksi beton dengan suatu kuat tekan berkisar antara 300 sampai dengan 700 kg/cm, menggunakan agregat-agregat alami dan jenis semen yang umum secara tersedia di pasaran. Dengan pengembangan teknik getaran sebagai alat bantu pemadatan beton, campuran yang kaku dengan pengeringan yang cukup, penurunan kadar air / perbandingan semen, dapat memproduksi beton kekuatan tinggi yang baik.

Pengembangan terbaru dalam teknologi beton menunjukan kemungkinan memproduksi beton dengan kekuatan sangat tinggi, dimana umur 28 hari kuat tekan beton (kubus) berkisar antara 700 sampai dengan 1000 kg/cm, dengan menggunakan semen modern dan agregat-agregat alami. Begitupun, kuat tekan yang melebihi 1000 kg/cm dapat dicapai hanya dengan memilih bahan-bahan material khusus dan membuat metoda atau dengan penggunaan teknik polymerisasi dalam campuran beton biasa.

17.2. METODE PRODUKSI BETON BERKEKUATAN TEKAN SANGAT TINGGI

F.I.P. Commission157 untuk metoda produksi beton berkekuatan tekan tinggi (Ultra High Strength Concrete) telah menerangkan beberapa pendekatan yaitu didasarkan pada ditingkatkan pemadatan, perbaikan pelekatan dari bahan pengikat semen dan agregat serta penggunaan tegangan triaxial untuk mencapai kuat tekan yang lebih tinggi, metode yang mudah dipraktekkan dengan penggunaan dari agregat kasar kualitas tinggi, agregat halus aluminos buatan dan Cimen Pondu (semen yang mengandung kadar aluminium tinggi). Penggunaan material-material ini memungkinkan untuk menghasilkan beton kekuatan sangat tinggi, resorting teknik pembuatan beton normal.

Batas Beton berkekuatan kuat tekan tinggi, dengan penggunaan metoda dan material klasik, pelekatan/adhesi bahan pengikat/matriks menjadi menarik . Percobaan Alexander et al158 dengan meyakinkan menunjukkan bahwa kuat tekan beton itu ditentukan oleh fungsi acuan/matriks agregat pengikatnya. Kleiger dari U.S.A.,menerangkan bahwa campuran agregat Clinker dengan Semen Portland dalam perbandingan air dengan semen 0,3 sudah mengakibatkan kekuatan 1200 kg/cm pada umur 90 hari. Harris159 (Kerajaan Inggris), telah melaporkan bahwa Kuat tekan 1300 kg/cm telah diteliti oleh Robson, menggunakan Ciment Fondu dengan agregat buatan dari Ciment Fondu yang telah ada dipasaran. Kuat tekan meningkat ke 1240 kg/cm juga dicapai dengan campuran 1:2:3 menggunakan agregat granite dengan pecahanhalus yang dapat diketahui dengan ALAG. Beton Resein Sintetik , dibuat dengan menggunakan epoxy resin sebagai penghasil bahan pengikat/matriks mengakibatkan suatu campuran merekat dan resin digunakan jumlah besar diperlukan sehingga sangat mahal . Walaupun Hasil beton dari kekuatan yang baik di atas 1000 kg/cm, namun mempunyai suatu modulus elastisitas sangat rendah.

Beton dengan material agregat halus, memungkinkan meningkatkan kekuatan campuran beton dengan kohesi lebih besar, dengan mengisi kekosongan partikel-partikel melalui compaction/pemadatan. Metoda compaction/pemadatan ditemukan telah meningkatkan hampir semua kualitas yang diinginkan beton. Teknik pemadatan dengan tekanan dan getaran telah digunakan oleh Freyssinet160 untuk produksi beton poles kekuatan tinggi dengan hasil kekuatan beton telah diamati sekitar 1030 sampai dengan 1240 kg/cm. Eksperimen oleh Lawerence161 atas semen padat, yang precompressed di bawah tekanan tinggi, mengungkapkan kuat tekan tinggi 372 N/mm. Tampak seperti suatu frekwensi optimum untuk masing-masing jenis semen mencapai compaction/pemadatan maksimum. Bennett dan Gokhale162, menerangkan bahwa frekuensi optimum untuk cepat mengeraskan Semen Portland adalah 800 Hz, menghasilkan kekuatan 145 N/mm.

Parrott163-164 telah menyelidiki batas kekuatan yang dapat dicapai dengan material clasik dan menggunakan getaran. Percobaan mengungkapkan bahwa memungkinkan untuk memproduksi beton mempunyai suatu kuat tekan berkisar 88 sampai 100 N/mm, dengan menggunaan agregat batu keras yang dihancurkan seperti batu kapur, batu basal dan dolerite dengan pasir alami sebagai agregat halus. Detil proporsi campuran yang digunakan dan kuat tekan yang dihasilkan ditunjukkan dalam tabel 17.1. Jumlah perbandingan air dan semen dan perbandingan agregat semen diamati berturut-turut 0.28 dan 2.0 untuk mencapai kepadatan yang baik. Hal ini dikaitkan puladengan kualitas semen yang tinggi dalam pencampuran agregat halus yang terjaga kualitasnya dan sesuai dengan yang direkomendasikan terdiri dari 10 % agregat halus yang lewat ayakan 4.75mm dikombinasikan dengan 90 % yang lolos dari ayakan dari 10-4.75 mm agregat kasar.

Kekuatan sangat tinggi mungkin dicapai dengan pemadatan/ compaction yang ditingkatkan dan pengaktifan semen oleh metode gerakan electrohydraulic. Pengaktifan metoda semen, yang masih di dalam langkah pengembangan meliputi terputusnya lucutan elektrik intensitas tinggi menciptakan suatu lapisan plasma di dalam spesi semen. Lapisan ini menyebabkan suatu uraian partikel semen dan mengakibatkan pembentukan water film pada atas permukaan butir dan ionisasi spesi semen, yang menimbulkan peningkatan besarnya formasi gel. Sehingga hasil spesi semen keduanya adalah denser (lebih padat) dan lebih kuat permukaan yang ditingkatkan dari gel. Penambahan Bahan kimia tertentu juga efektif meningkatkan pengaktifan semen dan kekuatan pasta.

17.3. BETON POLIMER

Kekuatan tekan dari beton yang melebihi 1000 kg/cm dapat dicapai dengan resorting teknik khusus seperti polymerisasi. Percobaan berupa penyelidikan sifat/kelakuan beton di United State Bureau of Reclamation and Brookhaven National Laboratory166-167 menunjukkan bahwa substansil peningkatan dalam kekuatan beton dan sifat-sifat lainnya dapat dicapai dengan peresapan melalui pengeringan beton dengan manomer yang diikuti oleh penyinaran (radiasi) atau proses katalitis panas. Manomer yang paling efektif adalah metil methacrylate dan styrene. Bahan asetat plastik dan gas Ethylene dilarutkan dalam sulfur dioxide dapat pula digunakan. Beton dikeringkan secara panas pada umumya diperlakukan suatu vakum sekitar 8 cm air raksa, kemudian elemen beton cetak direndam dalam manomer dengan suatu tekanan selimut nitrogen, yang biasanya berkisar 0,4 kg/cm. Ini diikuti oleh polymerisasi dengan penyinaran/iradiasi dari Cobalt-60 atau perawatan pemanasan pada suhu 75c selama 4 jam.

Penambahan kekuatan tekan beton tergantung pada pada besarnya polymer yang diserap dalam polymerisasi beton. Hubungan antara pemberian polymer dan kekuatan tekan ditunjukkan dalam gambar 17:1 168, Beton dengan mengandung 6,4 persen berat methyl methacrylate, polymerisasi dengan radiasi, kekuatan tekan dan kekuatan tarik meningkat dengan hampir 4 (empat) kali dari kekuatan awal (Beton semula) . Jika ikatan kekuatan diamati meningkat tiga kali, maka terjadi suatu peningkatan empat kali di dalam pembekuan zat cair, dengan permeabilitas mendekati nol. Nampak pula peningkatan kekerasan yang signifikan. Secara umum suatu peningkatan kekuatan tekan dari suatu material didasarkan untuk memperoleh suatu efek yang berguna pada beberapa sifat-sifat yang lain.

Batas kekuatan dari beton berkekuatan tekan tinggi suatu tegangan bekerja di atas 300 kg/cm, dengan mudah dapat di diterapkan untuk beton tekan . Suatu material baru ditemukan dapat diaplikasikan secara luas dalam struktur beton pra tekan dan memungkinkan untuk dikembangkan penggunaannya dari jenis struktur lain yang ada sekarang dengan batasan kekuatan beton yang diharuskan berdasarkan jenis material yang digunakan.

TABEL 17.1. DETAIL BEBERAPA CAMPURAN DARI BETON BERKEKUATAN TEKAN TINGGITipe AgregatRatio Agregat Semen (dalam Berat)Ratio Agregat halus pada total agregatFaktor air semenWorkability

(sekon)Kekuatan tekan selama 28 hari (kg/cm)

Batu Kapur

Basalt

Dolerite2.0

2.0

2.00.1

0.1

0.10.28

0.28

0.2816

12

12830

990

1000

17.4. PERANCANGAN CAMPURAN BETON MUTU TINGGI

Rumus untuk memperkirakan kuat tekanan mortar dan beton mutu tinggi secara empiris telah dibuat oleh Rene Feret. Rumusan beton mutu tinggi yang dibuat menggunakan silica fume dan semen portland adalah sebagai berikut (De Lerrard, 1990).

dan fc = Kg x Bc dengan

dimana :

fc= kuat tekan silinder beton pada umur 28 hari (dalam MPa)

Rc= kuat tekan mortar semen pada umur 28 hari (dalam (MPa)

berdasarkan material lokal yang dibuat dengan campuran 1 PC : 3 Pasir : 0.5 bagian air dalam berat

w/c= rasio air semen dalam berat

s/c= rasio kadar microsilika (silica fume) terfadap berat semen

Bc= Besar dasar kuat tekan beton

Kg= Konstanta dasar campuran beton yang besarnya tergantung

dari tipe agregat yang digunakan dan kondisi lokal lainnya. Untuk Jakarta nilai Kg ditetapkan sebesar 4.64 (Supartono, 1998).

Secara empiris rumusan Feret digunakan untuk membuat campuran beton dengan kekuatan antara 90 - 100 MPa. Secara teori, komposisi campuran untuk menghasilkan beton mutu tinggi menurut rumusan Feret tercantum dalam tabel 17.2 untuk setiap bahan dalam kg/m. Akan tetapi pada saat dilakukan pencampuran akan terjadi penambahan kadar air akibat sumbangan dari material lainnya sehingga perlu dilakukan koreksi komposisi teoritis ini. Hasil empiris pelaksanaan di lapangan disajikan pada tabel 17.3 dengan pengujian slump yang dilakukan memberikan nilai 200 mm dan kekuatan tekan pada umur 28 hari adalah 101 MPa yang akan diuji dengan silinder beton berdiameter 160 mm dan tinggi 320 mm (De Lerrard, 1990).

TABEL 17.2. KOMPOSISI TEORITIS UNTUK MENGHASILKAN BETON MUTU TINGGIBatu Pecah (mm)Pasir Sungai (mm)Semen PortlandSilica FumeSuperplasticizerAir

2012.555

85541232632642842.38.5108

Sumber : De Lerrard, 1990, P.51TABEL 17.3. KOMPOSISI AKTUAL UNTUK MENGHASILKAN BETON MUTU TINGGIBatu Pecah (mm)Pasir Sungai (mm)Semen PortlandSilica FumeSuperplasticizerAir

2012.555

85541132632642142.17.59112

Sumber : De Lerrard, 1990, P.51

Berdasarkan rumus Feret (De Lerrard, 1990), komposisi campuran dan kekuatan tekan beton mutu tinggi pada umur 28 hari dengan kekuatan tekan mortar sebesar 55 MPa dan konstanta, Kg = 4.91, seperti yang ada pada table 17.4 berikut ini.

TABEL 17.4. PERKIRAAN KOMPOSISI CAMPURAN BETON MUTU TINGGI DENGAN TOTAL VOLUME 257.60 LITERSemen PortlandSilica FumeSuperplasticizerAir

(liter)w/cs/cKekuatan Tekan Rata-rata

(MPa)

444

428

41121.6

42.3

61.57.6

8.5

9.1103

97

930.25

0.25

0.250.02

0.10

0.1595

102

106

Prof H Djuanda PENEMU BETON POLIMER

Beton dalam pengertian umum adalah campuran bahan bangunan berupa pasir dan kerikil atau koral yang kemudian diikat dengan semen yang bercampur air. Tetapi, tanpa menggunakan semen Prof. Ir. H. Djuanda Suraatmadja malakukan penelitiannya sampai akhirnya terciptalah bahan bangunan baru yang disebut beton polimer. Hasilnya ?

Ternyata cukup bagus dan sampai sekarang tidak pernah ada keluhan, kata Guru Besar Institut Teknologi Bandung (ITB) dan Rektor Institut Teknologi Nasional (Itenas) Bandung itu mengungkapkan berbagai uji coba lapangan sekaligus implementasi hasil temuannya. Ide dasar penelitian beton polimer pada awalnya berdasarkan pemikiran ingin mencari beton yang dalam hal-hal tertentu memiliki sifat seperti semen. Polimer adalah suatu zat kimia yang terdiri dari molekul-molekul yang besar dengan karbon dan hidrogen sebagai molekul utamanya. Bahan polimer berasal dari limbah plastik yang didaur ulang, kemudian dicampur dengan bahan kimia lainnya, kata penerima Piagam Penghargaan Menteri Pengawasan Lingkungan Hidup (1983) itu.

Penggunaan bahan tersebut sekaligus bertujuan memanfaatkan limbah plastik, di samping mencari alternatif pengganti semen. Ketika itu harga semen masih melonjak-lonjak, katanya dengan tutur kata yang halus. Berkat ketekunan dan kegigihannya, penelitiannya yang dilakukan dengan sejak tahun 1975 dengan berbagai uji coba di Laboratorium Struktur dan Bahan serta laboratorium lainnya di ITB dan LIPI akhirnya membuahkan hasil. Hasil penemuan tersebut sekaligus menarik perhatian ilmuwan dan para industriawan mengingat beberapa keistimewaan dan sekaligus kelebihan beton polimer dibanding beton semen.

Tahun ini Prof. Ir. H. Djuanda Suraatmadja menerima penghargaan Anugerah Kalyanakretya 2000 pada Hari Kebangkitan Teknologi Nasional V yang dicanangkan oleh Presiden Abdurrahman Wahid di Bandung.

Rumus untuk memperkirakan kuat tekanan mortar dan beton mutu tinggi secara eBeton Polimer memiliki sifat kedap air, tidak terpengaruh sinar ultra violet, tahan terhadap larutan agresif seperti bahan kimia serta kelebihan lainnya. Yang lebih istimewa lagi, beton polimer bisa mengeras di dalam air sehingg bisa digunakan untuk memperbaiki bangunan-bangunan di dalam air. Satu-satunya kelemahan yang hingga kini belum teratasi adalah harga beton polimer masih belum bisa lebih rendah dibanding beton semen, kecuali untuk daerah Irian Jaya, dimana harga semen sangat mahal. Karena itu, beton polimer selama ini lebih banyak digunakan untuk rehabilitasi bangunan yang rusak.

Perbaikan kubah clinker storage PT. Semen Padang yang retak antara 0.01 sampai 5 mm akibat tertimpa crane dilakukan dengan menginjeksi bahan polimer JDB-01 Grout. Bahan serupa diberikan untuk perbaikan rotary klin PT. Tonasa IV yang retak pada pondasinya. Sementara perbaikan prilling tower PT. Multi Nitrotama Kimia di lingkungan pabrik natrium nitrat di Dawuan, Cikampek, yang rusak akibat agresi bahan kimia tersebut, dilakukan dengan bahan polimer JDB-05 Coat. Sampai sekarang masih tetap baik dan tidak ada keluhan, kata penerima Piagam Penghargaan Teladan Menteri PU (1992) dan Tanda Kehormatan Satyalencana Karya Satya XXX tahun itu.

JDB-01 Grout dan JDB-05 Coat merupakan dua dari enam jenis bahan polimer hasil penelitiannya yang sudah dipatenkan dengan judul Beton Polimer Untuk Perbaikan Struktur Beton dengan nomor paten P-981069. Empat jenis bahan polimer lainnya yang sudah dipatenkan adalah JDB-02 Seal, JDB-03 Bond, JDB-04 Prepack dan JDB-06 Shot. JDB merupakan singkatan dari nama penemu-penemunya, Djuanda dibantu dua mahasiswa yangmenjadi rekannya dalam penelitian, Dicky dan Budi. Masing-masing jenis polimer tersebut memiliki sifat dan kegunaan yang berbeda. JDB-01 Grout, misalnya, merupakan bahan untuk pekerjaan grouting (penutupan untuk menutupi celah). Sedangkan JDB-02 Seal merupakan bahan pelapis/penutup retakan pada pekerjaan grouting. Untuk merekatkan dua permukaan digunakan polimer JDB-03 Bong yang memeliki daya adesi tinggi. Sedangkan untuk beton prepack digunakan JDB-04 Prepack. Sedangkan JDB-05 Coat digunakan untuk pelapis dinding, lantai dan permukaan struktur bangunan lainnyadari gesekan atau agresi. Polimer JDB-06 Shot merupakan bahan untuk pekerjaan shotcrete.Keenam jenis polimer tersebut, selama ini masih diproduksi secara terbatas dan hanya berdasarkan pesanan. Walaupun ia mengaku tidak memiliki modal, tetapi ia belum bersedia menjual hak patennya. Dalam kesibukannya sebagai Rektor Itenas Bandung dan Dekan Fakultas Teknik Universitas Siliwangi (Unsil) di Tasikmalaya, ia masih menyisihkan waktunya untuk melakukan penelitian. Saya masih ingin mengembangkan lagi, katanya mengemukakan alasan.

Lahir dari keluarga guru di Bandung, 3 Januari 1936, setamat dari Fakultas Teknik Sipil ITB (1960) Djuanda menjadi pegawai Pekerjaan Umum Jabar. Setelah enam bulan, ia kembali ke kampusnya karena kecewa. Gambar-gambaryang saya buat tidak pernah direalisir, ujarnya. Anak kedua dari 12 bersaudara itu akhirnyaa memutuskan mengikuti jejak orangtuanya. Ayahnya, Otong Suraatmadja, adalah mantan Direktur SMA I Bandung dan Ibunya, Ny. Kamidah Atmadidjaja, pernah menjadi guru Sekolah Kepandaian Puteri (SKP) di Sumedang.

Kariernya di ITB diawali sejak tahun 1960 sebagai asisten ahli. Ia pernah menjabat sebagai Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan (1977-1981) dan Kepala Program S2 STJR-ITB (1982-1992). Ayah tiga anak dari perkawinannya dengan Ny. Hj. Anny Sumarni M Ranusadjati itu banyak melakukan penelitian, disamping tidak kurang dari 24 karya tulis dengan delapan diantaranya disampaikan di luar negeri serta 16 karya teknologi yang sebagian besar merupakan konstruksi beton. Tahun 1971 dan tahun 1982 ia mengikuti pendidikan di The University of New South Wales, Australia dan University California, Amerika Serikat, setelah sebelumnya di Purdue University selama dua tahun.Selama itu ia juga banyak melakukan penelitian. Karya-karya penelitiannya yang umumnya telah diseminasikan dalam bentuk Standar Nasional yang dapat berguna bagi masyarakat luas. Yaitu dalam bentuk Peraturan Dinas Nomor 10 tentang Jalan Rel Indonesia, SNI Uji Tarik Langsung Material Beton pada tahun 1997 dan SNI Tata Cara Pemakaian Beton Polimer untuk Perbaikan dan Penguatan Struktur Beton pada tahun 1998.

Karya lainnya yang sekaligus merupakan penemuannya yang terbaru adalah pemanfaatan cooper tailling yang merupakan limbah PT. Freeport di Irian Jaya yang selama ini terbuang percuma bahkan menjadi masalah lingkungan. Cooper tailling berbentuk seperti pasir namun kurang baik jika digunakan sebagai bahan konstruksi beton semen. Sebaliknya bahan tersebut cukup baik untuk campuran beton polimer sehingga bisa menciptakan peluang wirausaha baru dalam produksi dan aplikasi beton polimer. Namun ahli beton itu menyayangkan kerjasama ITB dengan PT. Freeport terhambat karena situasi keamanan di wilayah tersebut

(Her Suganda)

XVII - 1

XVII - 4

_1163874050.unknown

_1163874218.unknown