TeknologiBahan BAGIAN Beton Bahan Konstruksi · TeknologiBahan BAGIAN 2 Disampaikan oleh Gandjar...

Teknologi Bahan

BAGIAN

2

Disampaikan olehGandjar Pamudji

© 2018 by Gandjar Pamudji

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNSOED

Beton BahanKonstruksi

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Sejarah Beton


• Pengetahuan tertua tentang beton adalah di temukan di Timur Tengah dantertanggal pada 5600 SM; bangsa Mesir ( pada abad 26 SM ) telahmenggunakan campuran dengan jerami untuk mengikat batu kering ,gypsum, dan semen kapur dalam pertukangan batu ( berdasarkan fakta-fakta dalam konstruksi Pyramid ).

• Beton mulai dikenal dalam membangun sebuah bangunan sejak jamanyunani dan romawi kuno,

• Di Indonesia sendiri, berdiri lah Departemen Pekerjaan Umum (DPU)yangselalu mengikuti perkembangan beton melalui Lembaga PenyelidikanMasalah Bangunan (LPMB). Melalui lembaga ini diterbitkan peraturan-peraturan standar beton yang biasanya mengadopsi peraturaninternasional yang disesuaikan dengan keadaan bahan-bahan bangunan diIndonesia.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Sejarah Beton


12,000,000 BC Reactions between limestone and oil shale during spontaneous combustion occurred in Palestine to form a natural deposit of cement compounds. The deposits were characterized by the geologists in the 1960's and 70's.

3000 BCEgyptians

Used mud mixed with straw to bind dried bricks. They also used gypsummortars and mortars of lime in the pyramids.

Chinese Used cementitious materials to hold bamboo together in their boats and in the Great Wall.

800 BCGreeks, Crete & Cyprus

Used lime mortars which were much harder than later Roman mortars.

300 BCBabylonians & As Syrians Used bitumen to bind stones and bricks.

1200 - 1500The Middle Ages

The quality of cementing materials deteriorated. The use of burning lime and pozzolan (admixture) was lost, but reintroduced in the 1300's.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Sejarah Beton


1822 James Frost of England prepared artificial hydraulic lime like Vicat's and called it British Cement.

1824

Joseph Aspdin of England invented portland cement by burning finely ground chalk with finely divided clay in a lime kiln until carbon dioxide was driven off. The sintered product was then ground and he called it portland cement named after the high quality building stones quarried at Portland, England.

1828I. K. Brunel is credited with the first engineering application of portland cement,which was used to fill a breach in the Thames Tunnel.

1830 The first production of lime and hydraulic cement took place in Canada.

1836 The first systematic tests of tensile and compressive strength took place in Germany.

1845 Isaac Johnson claims to have burned the raw materials of portland cement to clinkering temperatures.

1849 Pettenkofer & Fuches performed the first accurate chemical analysis of portland cement.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Sejarah Beton


1860 The beginning of the era of portland cements of modern composition.

1886 The first rotary kiln was introduced in England to replace the vertical shaft kilns.

1889 The first concrete reinforced bridge is built.

1890The addition of gypsum when grinding clinker to act as a retardant to the setting of concrete was introduced in the USA. Vertical shaft kilns were replaced with rotary kilns and ball mills were used for grinding cement.

1891 George Bartholomew placed the first concrete street in the USA in Bellefontaine, OH. It still exists today!

1900 Basic cement tests were standardized.

1930 Air entraining agents were introduced to improve concrete's resistance to freeze/thawdamage.

1967 First concrete domed sport structure, the Assembly Hall, was constructed at The University of Illinois, at Urbana-Champaign.

1970's Fiber reinforcement in concrete was introduced.

1980's Superplasticizers were introduced as admixtures.

1985Silica fume was introduced as a pozzolanic additive. The "highest strength" concrete was used in building the Union Plaza constructed in Seattle, Washington.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Definisi Beton


Menurut SNI 03 – 2847 – 2002, beton adalah bahan yang didapatdengan mencampurkan semen portland atau semen hidrolikyang lain, agregat halus, agregatkasar dan air, dengan atau tanpabahan tambahan yang membentuk masapadat.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Definisi Beton


Sem

en

Air

Pasir

Sp

lit

/

ke

rik

il

PASTA

MORTAR

BETON

BETON BERTULANG

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Persentase Komposisi


Beton yang baik: setiap butir agregat seluruhnya terbungkus dengan mortarRuang antar agregat harus terisi oleh mortar.

Jadi: kualitas pasta atau mortar menentukan kualiatas beton.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Definisi Semen


Semen Portland adalah semenhidraulik yaitu yang dapat bereaksidan mengeras secara kimia denganpenambahan air. Semenmengandung campuran batu kapur,tanah liat, batu semen dan bijih besiyang dipanaskan 1200 - 1500 C°.Produk "klinker" yang dihasilkankemudian digiling menjadikonsistensi bubuk. Gypsumditambahkan untuk mengontrolwaktu setting

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Agregat Halus


Sering disebut sebagai pasir, bisadiperoleh dari alam atau efeksamping dari produk pemecahanbatu, yang mewakili partikeldengan ukuran yang lebih kecildari 4,75 mm (3/8”) dan tertahandi 0,075 mm (No.200). Umumnyamenyumbang 30 % - 35 % daricampuran

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Agregat Kasar


Bisa berupa batu kerikil atau batupecah, terdiri dari partikel yang lebihbesar dari 4,75 mm (No.4)

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Bahan Tambah


Bahan tambah dapatberupa bahan tambahkimia dan mineral,yang bekerja untukmerubah kinerja betonsesuai dengantujuannya.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma KLASIFIKASI BETON


Classification in accordance with unit weight (kg/m3)

• Beton Sangat Ringan/Ultra-lightweight concrete < 1200

• Beton Ringan/Lightweight concrete 1200 < UW < 1800

• Beton Berat Normal/Normal-weight concrete ∼2400

• Beton Berat/Heavyweight concrete >3200

Classification in accordance with compressive strength (MPa)

• Beton Mutu Rendah/Low-strength concrete <20

• Beton Mutu Sedang/Moderate-strength concrete 20–50

• Beton Mutu Tinggi/High-strength concrete 50–150

• Beton Mutu Sangat Tinggi/Ultra-high-strength concrete >150

Classification in accordance with additives

• MDF (Macro-defect-free) –Polymers

• FRC (Fiber-reinforced concrete)– Different fibers

• DSP (Density with small particles) – concrete Large amount silica fume

• Polymer concrete –Polymers

Classification in accordance with others

• GRC (Glass reinforce concrete)

• HPC, and others

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Peranan beton dalam berbagai konstruksi dan

sifat-sifat beton


Jalan Tol Cipularangsepanjang 58 km yang menelan biaya sekitar 1,6 triliun rupiah dan 100% dikerjakan oleh tenagalokal, melibatkan 50 ributenaga kerja

Panjang total 5438 m (17841 ft 2in)

Lebar 30 m (98 kaki)

Tinggi 146 m (479 kaki)

Bentang utama 434 m (1,424 kaki)

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Bangunan Gedung


BANGUNAN TINGGI

09/04/2018

16

Sumber: (Deskarati, 2012)

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Urutan (#) Gedung (Building) Kota (City)Lantai (Floors)

Tinggi (Height)

Tahun (Year)

1Burj Khalifa Dubai

163 828 m 2010

2Shanghai Tower Shanghai

121 632 m 2014

3Makkah Clock Royal Tower [Abraj Al Bait] Makkah

120 601 m 2012

4One World Trade Center [New World Trade Center]

New York City104 541 m 2014

5CTF Finance Centre [Guangzhou Twin Towers] Guangzhou

116 530 m 2016

6Taipei 101 Taipei

101 509 m 2004

7Shanghai World Financial Center Shanghai

101 492 m 2008

8International Commerce Centre [Union Square] Hong Kong

118 484 m 2010

9Petronas Tower 1 [Petronas Towers] Kuala Lumpur

88 452 m 1998

10Petronas Tower 2 [Petronas Towers] Kuala Lumpur

88 452 m 1998

Tabel 2.1: World's tallest buildings - Top 10

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Keunggulan dan Kelemahan Beton


KEUNGGULAN

• Mudah dibentuk sesuaidengan kebutuhan konstruksi.

• Sangat dominan di kekuatan tekan

• Tahan terhadap temperatur tinggi

• Bisa diproduksi secara masalsecara fabrikasi.

• Biaya pemeliharaan minim.

• TahanLama/Durable

KELEMAHAN

• Ketahanan terhadap beban tarik rendah

• Daktilitas material rendah

• Volume yang tidak stabil

• Ratio kekuatan terhadap berat rendah

• Sulit dimodifikasi setelah terjadi“setting”

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma

The image part with relationship ID rId3 was not found in the file.

Sifat-sifat Beton


Campuran material pembentuk beton harus ditentukan sedemikian rupa, sehingga terpenuhi syarat-syarat :

1. Kekenyalan tertentu yang memudahkan adukan beton ditempatkan padacetakan/bekisting (workability) dan kehalusan muka semen (finishability) betonbasah yang ditentukan dari:

a. Volume pasta adukan

b. Keenceran pasta adukan

c. Perbandingan campuran agregat halus dan kasar

2. Kekuatan Rencana dan ketahanan (durability) beton setelah mengeras

3. Ekonomis dan optimum dalam pemakaian semen

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma SIFAT-SIFAT BETON


Ada empat sifat utama beton, yaitu :

Workability/ Kelecakan( kemudahan untuk mengerjakan beton )

Cohesiveness ( seberapa baik campuran beton itu menyatu dalamkondisi plastis )

Strength ( Kekuatan Tekan)

Durability ( Keawetan )

Beton mengalami tiga kondisi yang berbeda :

Plastis ( beton segar )

Setting ( saat pengikatan )

Hardening ( saat pengerasan )

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma SIFAT-SIFAT BETON SEGAR - Workability


Pengertian praktisnya adalah kemudahandalam mengolah beton sejak masih beradadalam proses pengadukan ataupencampuran sampai selesai dipadatkan

Pengertian sebenarnya adalah sejumlahkerja internal yang diperlukan untukmenghasilkan tingkat pemadatan yangpenuh.

Kekuatan beton sangat dipengaruhi adanyavoid pada massa yang dipadatkan, jadisangat penting untuk mencapai densitasmaksimumnya.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Workability


Pentingnya tingkat pemadatan ditunjukkan pada grafik di samping, dimana ditunjukkan hubungan pertumbuhan kekuatan dengan tingkat kepadatan beton.

Dari grafik tampak, bahwa adanya void dalam beton akan mengurangi tingkat kepadatan dan kekuatan beton tersebut.

Hubungan Rasio Densitas dan Rasio Kekuatan

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Workability


Faktor yang Mempengaruhi Workability

1. Jumlah kandungan air

2. Tipe dan gradasi dari agregat

3. Perbandingan agregat dan semen

4. Kehalusan semen

5. Adanya bahan tambahan (admixtures)

6. Waktu dan Temperatur

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Workability


Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Workability


Kandungan Air dalam Campuran

Meningkatkan kemudahan aliran beton danpemadatan

Mengurangi kekuatan dan keawetan

Dapat menyebabkan segregasi dan bleeding

1. Terserap pada permukaan partikel

2. Mengisi ruang antar partikel

3. Melumasi partikel dengan memisahkannya denganfilm partikel yang lebih halus membutuhkan lebihbanyak air

- Faktor yang paling menentukan

- Meningkatnya air

- Air Pencampur dibagi menjadi tiga bagian

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Workability


Sifat-sifat Agregat

Ada dua faktor penting yang menentukan

1. Jumlah agregat

2. Proporsi relative antara agregat halus terhadap agregat

Meningkatnya rasio agregat-semen menurunkan workability

lebih banyak semen diperlukan ketikamenggunakan gradasi agregat yang lebih halus

Beton keras: defisiensi agregat halusmengakibatkan kurangnya konsistensi yang diinginkan sehingga terjadi segregasi.

Bentuk dan tekstur partikel agregat.

Partikel yang hampir bulat, beton menjadi lebihmudah untuk dikerjakan.

Partikel bulat memberikan rasio permukaan-volume menjadi rendah, sedikit mortar untukmelapisi partikel, meninggalkan lebih banyak air untuk meningkatkan kemampuan kerja.

Porositas agregat dapat menyerap banyak air dan lebih sedikit akan tersedia untukmenyediakan kemampuan kerja.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Sifat-sifat Beton


Time and temperature.

Bukti yang cukup besar bahwa peningkatan suhu akan menurunkan kemampuankerja karena suhu yang lebih tinggi akan meningkatkan laju evaporasi dan lajuhidrasi. Cuaca yang sangat hangat akan membutuhkan lebih banyak air untukmempertahankan kemampuan kerja yang sama.

Cement characteristics.

Faktor yang kurang penting dalam menentukan workability daripada properti agregat.

Namun, peningkatan kehalusan semen tipe III (cepat-pengerasan) akan mengurangi kemampuan kerja pada rasio w/c yang diberikan.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta



Workability measurement methods1.Slump test

2.Compacting factor test

3.Vebe test

4.Flow table test

Metoda pengukuran workability yang paling umum digunakanadalah uji slump. Pengujian slump diatur dalam ASTM C-143-78

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta



1. Slump test - simplest and crudest test

Fill concrete into frustum of a steel cone in three layers

Hand tap concreteIn each layer

Lift cone up. Define slump as downward Movement of the concrete

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta



Cone Removed and ConcreteAllowed to ‘Slump’ Slump Measured

Slump Cone FilledSample Collected

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta



Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta



Segregation dan BleedingDari pengecoran hingga pencetakan, beton berada dalamkondisi plastis, semi cair. Partikel yang lebih berat(aggregate) memiliki kecenderung bergerak ke bawah(SEGREGATION). Campuran air memiliki kecendrunganuntuk naik (BLEEDING)

BLEEDINGLapisan air (~ 2% atau lebih dari total kedalaman beton)terakumulasi di permukaan, kemudian air ini menguap ataukembali terserap ke dalam beton.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Segregation


Segregasi dapat didefinisikan sebagai pemisahan unsur-unsur campuran yang heterogen sehingga distribusinya menjadi tidak seragam.

Pada beton, perbedaan ukuran partikel merupakan sebab utama terjadinya segregasi, tetapi hal ini dapat dikontrol dengan cara pemilihan gradasi agregat dan penanganan beton yang lebih hati-hati.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kondisi Terjadinya Segregasi


1. Campuran kurus (kurang semen)

2. Campuran basah (terlalu banyak air)

3. Campuran “undersanded” (kurang pasir)

4. Gradasi agregat kurang baik

5. Agregat yang digunakan terlalu ringan atau berat

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


SIFAT-SIFAT BETON


Salah satu bentuk segregasi dimana sejumlah air dari campurancenderung naik ke permukaan beton yang baru dicor.

Bleeding disebabkan ketidakmampuan dari partikel solid untukmemegang seluruh air campuran ketika partikel tersebutmengendap.

BLEEDING

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Sifat-sifat Beton


Kecenderungan terjadinya bleeding dipengaruhi oleh :

1. Kandungan air dalam campuran

2. Rasio air-semen

3. Sifat semen

4. Suhu (meningkatkan laju bleeding)

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Sifat-sifat Beton


Kecenderungan terjadinya bleeding menurun dengan penggunaan :

1. Semen yang mempunyai kandungan alkali yang tinggi atau kandunganC3A yang tinggi.

2. Semen yang diberi tambahan kalsium klorida (CaCl2)

3. Campuran yang “rich” dari pada campuran yang “lean”

4. Pozzolan atau bubuk aluminium

5. “air entrainment agent”

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Methods of reducing segregation and bleed andtheir effects


PENYEBAB BLEEDING

Agregat bergradasi buruk dengankekurangan material halus

dengan ukuran partikel < 300 m

Campuran Workability Tinggi

Upaya Perbaikan

1. Meningkatkan jumlah pasir2. Air entran concrete sebagai

subtitusi untuk materialhalus

Memberikan workability yangtinggi dengan superplasticizerketimbang menambah jumlahkandungan air

Menggunakan material halusseperti silica fume

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kekuatan Beton


Beton sangat tahan terhadap gaya tekan dibanding gaya-gayalainnya, sehingga kuat tekan merupakan ciri yang umum untukmenggambarkan kekuatan suatu beton

Kuat tekan beton tergantung pada aktiva semen, water cement ratio, kualitas agregat, waktu, kondisi pengerasan, dsb.

Semen yang memiliki aktiva tinggi sudah jelas menghasilkan beton yang lebih baik, namun hal tersebut juga tergantung dengan jumlahair yang ditambahkan pada campuran beton

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kekuatan Beton


Kekuatan beton, secara umum ditentukan berdasarkan tiga aspek utama yaitu

sebagai berikut ini.

a. KEKUATAN PASTA SEMEN dapat ditingkatkan dengan cara (Supartono,1998) :

mengurangi porositas pasta semen, dengan mengurangi rasio air-semen, dan bila diperlukan

dengan menggunakan juga bahan pencampur superplasticizer,

menambah bahan aditif mineral yang bersifat pozzolan, seperti mikrosilika (silica fume), fly ash

dan abu sekam padi.

b. KUALITAS AGREGAT

Agregat yang digunakan harus memenuhi standar sebagai bahan penyusun beton

Agregat halus memiliki nilai modulus kehalusan (fineness modulus) pasir dengan 2,5 < FM < 3,0

pada umumnya menghasilkan beton mutu tinggi (dengan w/c yang rendah) yang mempunyai kuat

tekan dan workability yang optimal

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kekuatan Beton


Agregat kasar yang digunakan hendaknya

• memiliki porositas yang rendah,

• bersih dari bahan organik dan lumpur

• kuat tekan hancur yang tinggi,

• dan gradasi yang baik dan teratur. Ukuran maksimum agregat juga akan mempengaruhi

mutu beton yang akan dibuat. Pemakaian agregat yang lebih kecil dari 15 mm bisa

menghasilkan mutu beton yang lebih tinggi. Namun pemakaian agregat kasar dengan ukuran

maksimum 25 mm masih menunjukkan tingkat keberhasilan yang baik dalam produksi beton

mutu tinggi.

a. DAYA LEKAT ANTARA PASTA SEMEN DENGAN AGREGAT dapat ditingkatkandengan memberikan bahan tambahan seperti mikrosilika, klinker serta pemilihan agregat yang berkualitas.

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma KEKUATAN BETON


Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kekuatan Beton


Bila kekuatan agregat semakin menurun maka kekuatan beton juga semakin rendah. Kasarnya permukaan agregat juga mempengaruhi kekuatan beton.

Untuk mengetahui kekuatan beton biasanya dilakukan uji kuat tekan dengan beton berbentuk:

1. Kubus ukuran 15 x 15 x 15 cm

2. Silinder ukuran:

Diameter : 15 cm

Tinggi : 30 cm

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kekuatan Beton


Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma


Kekuatan Beton


PELAKSANAAN PENGUJIAN

�� < �� ≅ �� > ��

�

�� = 0,76 + 0,2 log

��

150��

�

�� dalam kg/cm2

�� = 0,76 + 0,2 log

��

15��

�

�� dalam MPa

Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma CONTOH


Teknologi Bahan

Ba

gia

nP

erta

ma Daftar Pustaka


• Mindess, S., dan Young, J.F., 1981, Concrete, Prentice Hall, Inc., New Jersey.

• Neville, A.M., 1975, Properties of Concrete, 2nd Edition, The English Language Book Society and Pitman Publishing, London.

• Popovics, S., 1982. Fundamentals of Portland Cement Concrete, John Wiley and Sons.

• Kardiyono, 1996.Teknologi Beton, Nafiri, Yogyakarta.

TeknologiBahan BAGIAN Beton Bahan Konstruksi · TeknologiBahan BAGIAN 2 Disampaikan oleh Gandjar...

Documents

Transcript of TeknologiBahan BAGIAN Beton Bahan Konstruksi · TeknologiBahan BAGIAN 2 Disampaikan oleh Gandjar...