Material BetonMaterial Beton

BetonBeton

Beton adalah material komposit yang tersusun dari agregat kasar dan agregathalus yang terikat secara kimiawi oleh produk hidrasi semen

Beton dan Beton BertulangBeton dan Beton Bertulang

BetonBeton adalah campuran pasir, kerikil atau batu adalah campuran pasir, kerikil atau batu pecah, semen dan air. pecah, semen dan air.

Bahan lain (Bahan lain (admixturesadmixtures) dapat ditambahkan pada ) dapat ditambahkan pada campuran beton untuk meningkatkan workability, campuran beton untuk meningkatkan workability, durability, dan waktu pengerasan.durability, dan waktu pengerasan.

Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, Beton mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, tetapitetapi kekuatan tarikkekuatan tariknyanya rendah.rendah.

Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik Beton dapat retak karena adanya tegangan tarik akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan temperatur.temperatur.

Beton bertulangBeton bertulang adalah kombinasi dari beton dan adalah kombinasi dari beton dan baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan baja, dimana baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan juga tarik yang tidak dimiliki beton. Baja tulangan juga dapat memberikan tambahan kekuatan tekan pada dapat memberikan tambahan kekuatan tekan pada struktur beton.struktur beton.

Beton BertulangBeton Bertulang

Keuntungan Penggunaan Beton Bertulang Keuntungan Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Strukturuntuk Material Struktur

Mempunyai kekuatan tekan yang tinggiMempunyai kekuatan tekan yang tinggi..

Ketahanan yang tinggi terhadap apiKetahanan yang tinggi terhadap api..

Mempunyai kekakuan yang tinggiMempunyai kekakuan yang tinggi..

Pemeliharaan yang mudahPemeliharaan yang mudah dan relatif murahdan relatif murah..

Umur bangunan yang panjang.Umur bangunan yang panjang.

Mudah diproduksi, terbuat dari bahanMudah diproduksi, terbuat dari bahan--bahan yang tersedia bahan yang tersedia lokal (batu pecah/kerikil, pasir, dan air), dan sebagian kecil lokal (batu pecah/kerikil, pasir, dan air), dan sebagian kecil semen dan baja tulangan yang dapat didatangkan dari semen dan baja tulangan yang dapat didatangkan dari tempat lain.tempat lain.

Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur Dapat digunakan untuk berbagai bentuk elemen struktur ((fungsi arsitekturfungsi arsitektur).).

Ekonomis, terutama untuk struktur pondasiEkonomis, terutama untuk struktur pondasi dandan basementbasement

Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.Tidak memerlukan tenaga kerja dilatih khusus.

Kerugian Penggunaan Beton Bertulang Kerugian Penggunaan Beton Bertulang untuk Material Strukturuntuk Material Struktur

Mempunyai kekuatan tarik yang rendah Mempunyai kekuatan tarik yang rendah (berkisar (berkisar antara 9antara 9--15% kuat tekannya) 15% kuat tekannya) sehingga memerlukan sehingga memerlukan baja tulangan untuk menahan tarik. baja tulangan untuk menahan tarik.

Memerlukan cetakan/bekisting serta Memerlukan cetakan/bekisting serta formworkformwork sampai sampai beton mengeras, yang biayanya bisa cukup tinggi.beton mengeras, yang biayanya bisa cukup tinggi.

Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan Struktur umumnya berdimensi besar karena kekuatan yang rendah per unit volume.yang rendah per unit volume.

Properties dan karakteristik beton bervariasi sesuai Properties dan karakteristik beton bervariasi sesuai dengan proporsi campuran dan proses dengan proporsi campuran dan proses mixingmixing..

Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya Berubah volumenya sejalan dengan waktu (adanya susut dan rangkak).susut dan rangkak).

KriteriaKriteria--kriteria agar beton yang dihasilkan kriteria agar beton yang dihasilkan memiliki kualitas yang baikmemiliki kualitas yang baik

Ada dua kriteria yang harus dipenuhi agar beton dapat dikategoriAda dua kriteria yang harus dipenuhi agar beton dapat dikategorikan kan sebagai beton yang memiliki kualitas baik.sebagai beton yang memiliki kualitas baik.

Pertama, kriteria yang harus dipenuhi pada saat beton tsb masih Pertama, kriteria yang harus dipenuhi pada saat beton tsb masih dalam dalam keadaan basah (beton segar/fresh concrete) dan kedua kriteriakeadaan basah (beton segar/fresh concrete) dan kedua kriteria--kriteria kriteria yang harus dipenuhi pada saat beton tsb sudah mengeras (hardenedyang harus dipenuhi pada saat beton tsb sudah mengeras (hardened concrete).concrete).

KriteriaKriteria--kriteria yang harus dipenuhi pada saat beton belum mengeras kriteria yang harus dipenuhi pada saat beton belum mengeras antara lain adalah: konsistensi campuran sedemikian sehingga aduantara lain adalah: konsistensi campuran sedemikian sehingga adukan kan tsb dapat dipadatkan dengan mudah, selain itu adukan juga cukup tsb dapat dipadatkan dengan mudah, selain itu adukan juga cukup kohesif untuk ditempatkan/dicor sehingga tidak terjadi segregasikohesif untuk ditempatkan/dicor sehingga tidak terjadi segregasi (pemisahan kerikil) yang berakibat pada saat beton tsb mengeras (pemisahan kerikil) yang berakibat pada saat beton tsb mengeras diperoleh beton yang tidak homogen. diperoleh beton yang tidak homogen.

Sedangkan kriteria utama yang biasanya harus dipenuhi untuk betoSedangkan kriteria utama yang biasanya harus dipenuhi untuk beton n yand sudah mengeras adalah kekuatan tekan beton dan durabilitas yand sudah mengeras adalah kekuatan tekan beton dan durabilitas beton tsb harus sesuai dengan yang disyaratkan. beton tsb harus sesuai dengan yang disyaratkan.

Sifat MekanikSifat Mekanik BetonBeton

Kekuatan tekanKekuatan tekan

Modulus ElastisitasModulus Elastisitas

Susut (Susut (ShrinkageShrinkage) )

Rangkak (Rangkak (CreepCreep))

Kekuatan tarikKekuatan tarik

Kekuatan Tekan (fcKekuatan Tekan (fc’’))Kuat tekan beton hampir selalu dijadikan acuan Kuat tekan beton hampir selalu dijadikan acuan dalam perencanaan suatu campuran beton. Masih dalam perencanaan suatu campuran beton. Masih banyak yang beranggapan beton dengan kekuatan banyak yang beranggapan beton dengan kekuatan tinggi pasti memiliki karakteristik lain yang baik tinggi pasti memiliki karakteristik lain yang baik juga, seperti misalnya durabilitas yang tinggi. juga, seperti misalnya durabilitas yang tinggi. Hal ini tidak sepenuhnya benar, karena durabilitas Hal ini tidak sepenuhnya benar, karena durabilitas lebih ditentukan dari permeabilitas dan karakteristik lebih ditentukan dari permeabilitas dan karakteristik selimut betonnya. selimut betonnya. Walaupun demikian, kekuatan beton bisa memberi Walaupun demikian, kekuatan beton bisa memberi gambaran keseluruhan kualitas beton tsb karena gambaran keseluruhan kualitas beton tsb karena kekuatan terkait langsung dengan struktur hidrasi kekuatan terkait langsung dengan struktur hidrasi dari pasta semennya. Kekuatan beton juga dari pasta semennya. Kekuatan beton juga merupakan elemen kinerja utama untuk merupakan elemen kinerja utama untuk perencanaan struktural.perencanaan struktural.

Kekuatan Tekan (fcKekuatan Tekan (fc’’))

Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton Ditentukan berdasarkan tes benda uji silinder beton (ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari(ukuran 15 x 30 cm) usia 28 hari

Secara umum di gunakan sebagai parameter kontrol Secara umum di gunakan sebagai parameter kontrol yang menjadi ukuran bagi kualitas beton yang menjadi ukuran bagi kualitas beton

Dipengaruhi oleh:Dipengaruhi oleh:

Perbandingan air/semen (water/cement ratio)Perbandingan air/semen (water/cement ratio)

Tipe semenTipe semen

Admixtures/bahan tambahanAdmixtures/bahan tambahan

AgregatAgregat

Kelembaban Kelembaban selama curing/perawatan (yaitu: selama curing/perawatan (yaitu: pada pada waktu beton waktu beton baru saja mulai baru saja mulai mengerasmengeras) )

Temperatur Temperatur selamaselama curingcuring

Umur betonUmur beton

Kecepatan pembebananKecepatan pembebanan

Kekuatan Tekan (fcKekuatan Tekan (fc’’))

Tipikal kurva teganganTipikal kurva tegangan--regangan betonregangan beton

Kekuatan Tekan (fcKekuatan Tekan (fc’’))

Kurva tegangan regangan bersifat linier hingga 1/3 Kurva tegangan regangan bersifat linier hingga 1/3 sampai 1/2 dari kekuatan tekan ultimate, setelah itu sampai 1/2 dari kekuatan tekan ultimate, setelah itu kurva bersifat non linierkurva bersifat non linier

Tidak terdapat titik leleh yang jelas, kurva cenderung Tidak terdapat titik leleh yang jelas, kurva cenderung smoothsmooth

Kekuatan tekan ultimate tercapai pada regangan Kekuatan tekan ultimate tercapai pada regangan sebesar 0.002sebesar 0.002

Beton hancur pada regangan 0.003 sampai 0.004. Beton hancur pada regangan 0.003 sampai 0.004.

Beton mutu rendah lebih daktail dari beton mutu Beton mutu rendah lebih daktail dari beton mutu tinggi, yaitu mempunyai regangan yang lebih besar tinggi, yaitu mempunyai regangan yang lebih besar pada saat hancurpada saat hancur

Kekuatan Tekan Kekuatan Tekan BetonBeton

•• Dua faktor utama yang Dua faktor utama yang menentukan kekuatan beton menentukan kekuatan beton adalah: (1) perbandingan air adalah: (1) perbandingan air semen (w/c ratio) dan (2) semen (w/c ratio) dan (2) tingkat kekompakan beton.tingkat kekompakan beton.

•• Jika diasumsikan bahwa Jika diasumsikan bahwa beton tidak memiliki masalah beton tidak memiliki masalah kekompakan/kepadatan, kekompakan/kepadatan, maka faktor utama yang maka faktor utama yang menentukan kekuatan beton menentukan kekuatan beton adalah perbandingan air adalah perbandingan air semen.semen.

Hubungan antara kuat tekan beton dengan Hubungan antara kuat tekan beton dengan perbandingan air semenperbandingan air semen

Semakin rendah nilai perbandingan air semen, Semakin rendah nilai perbandingan air semen, semakin tinggi kekuatannya, tetapi beton dengan semakin tinggi kekuatannya, tetapi beton dengan nilai perbandingan air semen yang rendah tidak nilai perbandingan air semen yang rendah tidak selalu memiliki kekuatan yang tinggi, karena pada selalu memiliki kekuatan yang tinggi, karena pada nilai perbandingan air semen yang rendah kekuatan nilai perbandingan air semen yang rendah kekuatan beton lebih ditentukan dari jenis dan tingkat beton lebih ditentukan dari jenis dan tingkat pemadatannya.pemadatannya.

Untuk mengatasi kesulitan pengerjaan dan Untuk mengatasi kesulitan pengerjaan dan pemadatan campuran beton yang memiliki nilai pemadatan campuran beton yang memiliki nilai perbandingan air semen yang rendah maka perbandingan air semen yang rendah maka ditambahkan admixture (superplasticizer) yang ditambahkan admixture (superplasticizer) yang bersifat menambah keenceran.bersifat menambah keenceran.

Hubungan antara kuat tekan beton Hubungan antara kuat tekan beton dengan perbandingan air semendengan perbandingan air semen

Hubungan antara kuat tekan beton Hubungan antara kuat tekan beton dengan perbandingan air semendengan perbandingan air semen

Perbandingan air semen mempengaruhi struktur Perbandingan air semen mempengaruhi struktur pori beton. Beton dengan w/c ratio yang rendah pori beton. Beton dengan w/c ratio yang rendah mempunyai porimempunyai pori--pori yang lebih kecil dibanding pori yang lebih kecil dibanding beton dengan w/c ratio yang tinggi. Poribeton dengan w/c ratio yang tinggi. Pori--pori yang pori yang tinggi akan mengurangi kekuatan tekan beton.tinggi akan mengurangi kekuatan tekan beton.

Hubungan antara kuat tekan beton Hubungan antara kuat tekan beton dengan jenis semendengan jenis semen

Secara tradisional dikenal 5 jenis semen: Secara tradisional dikenal 5 jenis semen:

Tipe I (normal): tidak memiliki karakteristik spesial, Tipe I (normal): tidak memiliki karakteristik spesial, digunakan untuk konstruksi biasadigunakan untuk konstruksi biasa

Tipe II (modifikasi): digunakan pada lingkungan yang Tipe II (modifikasi): digunakan pada lingkungan yang terekspos sulfat dengan kadar yang sedang terekspos sulfat dengan kadar yang sedang

Tipe III (kekuatan awal tinggi): digunakan ketika suatu Tipe III (kekuatan awal tinggi): digunakan ketika suatu struktur membutuhkan kekuatan yang tinggi dalam waktu struktur membutuhkan kekuatan yang tinggi dalam waktu yang singkat.yang singkat.

Tipe IV (low heat): Digunakan untuk struktur yang massive.Tipe IV (low heat): Digunakan untuk struktur yang massive.

Tipe V (sulfate resisting): Digunakan untuk lingkungan yang Tipe V (sulfate resisting): Digunakan untuk lingkungan yang memiliki kadar sulfat yang tinggi (footing, basement walls, memiliki kadar sulfat yang tinggi (footing, basement walls, etc).etc).

Jenis semen yang juga sering digunakan sekarang ini Jenis semen yang juga sering digunakan sekarang ini adalah: adalah: ‘‘blended portland cementblended portland cement’’. Disini perencana dapat . Disini perencana dapat menentukan sendiri campuran semen yang diinginkan.menentukan sendiri campuran semen yang diinginkan.

Hubungan antara kuat tekan beton Hubungan antara kuat tekan beton dengan jenis semendengan jenis semen

Pertambahan kekuatan beton yang terbuat dari lima jenis Pertambahan kekuatan beton yang terbuat dari lima jenis semen yang berbeda ( w/c ratio 0.49 ).semen yang berbeda ( w/c ratio 0.49 ).

Kuat Tekan dan Umur BetonKuat Tekan dan Umur Beton

Kuat tekan beton akan Kuat tekan beton akan meningkat dengan meningkat dengan bertambahnya waktu. bertambahnya waktu. Yang digunakan Yang digunakan sebagai ukuran kuat sebagai ukuran kuat tekan beton adalah tekan beton adalah kekuatannya pada kekuatannya pada umur 28 hari.umur 28 hari.

Untuk beton yang Untuk beton yang dibebani pada umur dibebani pada umur yang masih sangat yang masih sangat muda, jika beton tsb muda, jika beton tsb cukup kuat maka cukup kuat maka kekuatan beton tsb kekuatan beton tsb masih dapat masih dapat meningkat.meningkat.

Kuat Tekan dan Temperatur CuringKuat Tekan dan Temperatur Curing

Efek dari temperatur Efek dari temperatur pada saat curing pada saat curing terhadap kekuatan terhadap kekuatan beton ditunjukkan pada beton ditunjukkan pada gambar disamping gambar disamping (perbandingan air (perbandingan air semen: 0.41)semen: 0.41)

perbandingan semen terhadap agregatperbandingan semen terhadap agregat

gradasi, tekstur permukaan, bentuk, kekuatan dan gradasi, tekstur permukaan, bentuk, kekuatan dan kekakuan agregat kasarkekakuan agregat kasar

ukuran maksimum agregat kasarukuran maksimum agregat kasar

KKekuatan beton juga merupakan gabungan/kombinasi ekuatan beton juga merupakan gabungan/kombinasi dari: dari: (1) kekuatan mortar semen (1) kekuatan mortar semen (2) lekatan antara mortar semen (2) lekatan antara mortar semen

dengan agregat kasar dengan agregat kasar (3) kekuatan agregat kasar.(3) kekuatan agregat kasar.

FaktorFaktor--faktor lain yang menentukan faktor lain yang menentukan kekuatan betonkekuatan beton

Modulus Elastisitas, EModulus Elastisitas, E cc

Modulus elastisitas beton adalah konstanta elastis dari Modulus elastisitas beton adalah konstanta elastis dari material beton yang besarnya dapat ditentukan dari kurva material beton yang besarnya dapat ditentukan dari kurva hubungan teganganhubungan tegangan--regangan yang merupakan kemiringan regangan yang merupakan kemiringan atau tangen dari kurva tsb. atau tangen dari kurva tsb.

Beberapa definisi:Beberapa definisi:

Modulus awal, yaitu slope atau kemiringan kurva tegangan Modulus awal, yaitu slope atau kemiringan kurva tegangan regangan di titik awal kurvaregangan di titik awal kurva (E(E cc ))

Modulus tangen, yaitu slope atau kemiringan di suatu titik Modulus tangen, yaitu slope atau kemiringan di suatu titik pada kurva tegangan regangan, misalkan pada kekuatan pada kurva tegangan regangan, misalkan pada kekuatan 50% dari kekuatan ultimate50% dari kekuatan ultimate

Modulus secan, yaitu garis yang menghubungkan titik awal Modulus secan, yaitu garis yang menghubungkan titik awal kurva dengan titik lain pada kurva, misal titik dengan kurva dengan titik lain pada kurva, misal titik dengan tegangan 0.5 ftegangan 0.5 f cc ’’..

Modulus awal, modulus tangen dan modulus Modulus awal, modulus tangen dan modulus secan untuk beton yang tertekansecan untuk beton yang tertekan

Kurva teganganKurva tegangan--regangan untuk beberapa nilai kuat regangan untuk beberapa nilai kuat tekan beton.tekan beton.

Modulus elastisitas yang tinggi berarti kekakuan beton tsb tinggModulus elastisitas yang tinggi berarti kekakuan beton tsb tinggi, i, sedang modulus elastisitas yang rendah berarti beton tsb bersifasedang modulus elastisitas yang rendah berarti beton tsb bersifat t lebih lebih ductileductile

Modulus Modulus eelastisitaslastisitas beton (berat normal) bervariasi antara 20000 beton (berat normal) bervariasi antara 20000 sampai 30000 MPa,sampai 30000 MPa, tergantung dari kuat tekannya. Modulus tergantung dari kuat tekannya. Modulus elastisitas juga dipengaruhi oleh karakteristik bahan penyusunnyelastisitas juga dipengaruhi oleh karakteristik bahan penyusunnya a terutama modulus elastisitas dari agregat kasarnya terutama modulus elastisitas dari agregat kasarnya

Nilai Modulus Elastisitas:Nilai Modulus Elastisitas:

Ec = wEc = w cc 1.5 1.5 (0.043) (0.043) fcfc’’ (MPa)(MPa)

Untuk beton normal, wUntuk beton normal, w cc = 2= 2202000 -- 24002400 kg/mkg/m33

Ec = 4700 Ec = 4700 fcfc’’ (MPa)(MPa)

Modulus Elastisitas, EModulus Elastisitas, E cc

Susut (Susut (ShrinkageShrinkage))

Susut didefinisikan sebagai perubahan (penurunan) volume Susut didefinisikan sebagai perubahan (penurunan) volume yang tidak berhubungan dengan beban. Tingkat susut pada yang tidak berhubungan dengan beban. Tingkat susut pada beton berbanding lurus dengan faktor air semennya dan beton berbanding lurus dengan faktor air semennya dan berbanding terbalik dengan ukuran agregat kasarnya.berbanding terbalik dengan ukuran agregat kasarnya.

Pada saat adukan beton mengeras, sebagian dari air akan Pada saat adukan beton mengeras, sebagian dari air akan menguap. Akibatnya beton akan menyusut dan retakmenguap. Akibatnya beton akan menyusut dan retak

Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur, dan dapat Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur, dan dapat menyebabkan baja tulangan terbuka sehingga rawan terhadap menyebabkan baja tulangan terbuka sehingga rawan terhadap korosi.korosi.

Susut berlangsung pada waktu yang lama, tetapi 90% terjadi Susut berlangsung pada waktu yang lama, tetapi 90% terjadi pada tahun pertama.pada tahun pertama.

Semakin luas permukaan beton yang terbuka, semakin tinggi Semakin luas permukaan beton yang terbuka, semakin tinggi tingkat susut yang terjadi.tingkat susut yang terjadi.

Besarnya susut tergantung dari komposisi beton, yaitu a.l. Besarnya susut tergantung dari komposisi beton, yaitu a.l. kandungan air, volume dan jenis agregat kasar serta jumlah kandungan air, volume dan jenis agregat kasar serta jumlah kandungan semen.kandungan semen.

SusutSusut

SusutSusut

Untuk mengurangi susut:Untuk mengurangi susut:

Gunakan air secukupnya pada campuran betonGunakan air secukupnya pada campuran beton

Permukaan beton harus terus dibasahi selama Permukaan beton harus terus dibasahi selama pengeringan berlangsung (curing)pengeringan berlangsung (curing)

Pengecoran elemen besar (plat, dinding, dll) Pengecoran elemen besar (plat, dinding, dll) dilangsungkan secara bertahapdilangsungkan secara bertahap

Gunakan sambungan untuk mengontrol lokasi retakGunakan sambungan untuk mengontrol lokasi retak

Gunakan tulangan susutGunakan tulangan susut

Maksimumkan jumlah dan gMaksimumkan jumlah dan gunakan agregat yang unakan agregat yang padat dan tidak berongga (padat dan tidak berongga (porousporous))

Rangkak (Rangkak (CreepCreep))Rangkak didefinisikan sebagai peningkatan regangan Rangkak didefinisikan sebagai peningkatan regangan dengan bertambahnya waktu pada kondisi tegangan dengan bertambahnya waktu pada kondisi tegangan yang konstan. Pada struktur beton bertulang, rangkak yang konstan. Pada struktur beton bertulang, rangkak akan menimbulkan deformasi yang permanen.akan menimbulkan deformasi yang permanen.

Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis akan langsung Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis akan langsung terjadi pada strukturterjadi pada struktur..

Pada saat mengalami bebanPada saat mengalami beban iniini, beton akan terus , beton akan terus berdeformasi sejalan dengan waktu. Deformasi tambahan ini berdeformasi sejalan dengan waktu. Deformasi tambahan ini disebut dengan rangkak atau plastic flow.disebut dengan rangkak atau plastic flow.

Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus bertambah, Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus bertambah, hingga deformasi akhir dapat mencapai dua atau tiga kali hingga deformasi akhir dapat mencapai dua atau tiga kali deformasi elastis.deformasi elastis.

Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan deformasi Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan deformasi elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil dari deformasi elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil dari deformasi tambahan/tambahan/ rangkak yang akan hilang.rangkak yang akan hilang.

Sekitar 75% dari rangkak terjadi pada tahun pertama.Sekitar 75% dari rangkak terjadi pada tahun pertama.

RangkakRangkak

Karakteristik Bahan Karakteristik Bahan Penyusun BetonPenyusun Beton

Telah pelajari bahwa beton merupakan campuran dari Telah pelajari bahwa beton merupakan campuran dari beberapa material. Karena beton merupakan suatu beberapa material. Karena beton merupakan suatu komponen yang dihasilkan dari interaksi mekanis dan komponen yang dihasilkan dari interaksi mekanis dan kimiawi dari materialkimiawi dari material--material pembentuknya, maka material pembentuknya, maka sifat beton baik pada saat belum mengeras (sifat beton baik pada saat belum mengeras (fresh fresh concreteconcrete) maupun pada saat sudah mengeras ) maupun pada saat sudah mengeras ((hardened concretehardened concrete), amat dipengaruhi oleh ), amat dipengaruhi oleh karakteristik bahan penyusunnya. Oleh sebab itu, karakteristik bahan penyusunnya. Oleh sebab itu, untuk memahami sifat beton, perlu dipelajari untuk memahami sifat beton, perlu dipelajari karakteristik dari masingkarakteristik dari masing--masing material masing material penyusunnya.penyusunnya.

Semen PortlandSemen Portland

SemenSemen portland adalah salah satu jenis semen portland adalah salah satu jenis semen hidrolik yang paling banyak digunakan untuk hidrolik yang paling banyak digunakan untuk pekerjaan konstruksi beton, sedang yang dimaksud pekerjaan konstruksi beton, sedang yang dimaksud dengan semen hidrolik adalah semen yang akan dengan semen hidrolik adalah semen yang akan mengeras jika bereaksi dengan air dan mempunyai mengeras jika bereaksi dengan air dan mempunyai kemampuan mengikat.kemampuan mengikat.

Bahan utama (Bahan utama (raw materialsraw materials) penyusun semen ) penyusun semen portland adalah kapur (CaO), silika (SiOportland adalah kapur (CaO), silika (SiO 22 ) serta ) serta oksida besi dan aluminium (Feoksida besi dan aluminium (Fe 22 OO 33 dan Aldan Al 22 OO 33 ). ).

Nama SenyawaNama Senyawa Senyawa Senyawa OksidaOksida SimbolSimbol

Tricalcium silicateTricalcium silicate 3CaO.SiO3CaO.SiO 22 CC 33 SS

Dicalcium silicateDicalcium silicate 2CaO.SiO2CaO.SiO 22 CC 22 SS

Tricalcium aluminateTricalcium aluminate 3CaO.Al3CaO.Al 22 OO 33 CC 33 AA

Tetracalcium Tetracalcium aluminoferritealuminoferrite

4CaO.Al4CaO.Al 22 OO 33 .Fe.Fe 22 OO 33 CC 33 AFAF

Senyawa utama dari semen Senyawa utama dari semen portlandportland

Selain 4 senyawa utama diatas, semen Selain 4 senyawa utama diatas, semen portland juga mengandung senyawaportland juga mengandung senyawa-- senyawa lain dalam jumlah kecil, seperti: senyawa lain dalam jumlah kecil, seperti: MgO, TiOMgO, TiO 22 , Mn, Mn 22 OO 33 , K, K 22 O dan NaO dan Na 22 O. Diantara O. Diantara senyawa minor tsb, dua senyawa minor yang senyawa minor tsb, dua senyawa minor yang harus menjadi perhatian adalah Kharus menjadi perhatian adalah K 22 O dan O dan NaNa 22 O, senyawa ini disebut alkalis.O, senyawa ini disebut alkalis.

Limit umum komposisi oksida dari Limit umum komposisi oksida dari semen Portlandsemen Portland

Oksida Jumlah (%)

CaO 60-67

SiO217-25

Al2

O33-8

Fe2

O30.5-0.6

MgO 0.5-4.0

K2

O dan Na2

O 0.3-1.2

SO32.0-3.5

Pengaruh dari perubahan komposisi oksida terhadap Pengaruh dari perubahan komposisi oksida terhadap komposisi senyawa semenkomposisi senyawa semen

Persentasi pada semen nomor:1 2 3

Oksida

CaO 66.0 63.0 66.0SiO2 20.0 22.0 20.0Al2

O3 7.0 7.7 5.5Fe2

O3 3.0 3.3 4.5Lainnya 4.0 4.0 4.0

Senyawa

C3

S 65 33 73C2

S 8 38 2C3

A 14 15 7C3

AF 9 10 14

Hidrasi semen portlandHidrasi semen portlandHidrasi adalah reaksi yang terjadi saat semen Hidrasi adalah reaksi yang terjadi saat semen dicampur dengan air. Pada proses hidrasi dicampur dengan air. Pada proses hidrasi terjadi reaksi kimia antara mineral semen terjadi reaksi kimia antara mineral semen dengan air, membentuk produk hidrasi yang dengan air, membentuk produk hidrasi yang membuat semen memiliki kemampuan membuat semen memiliki kemampuan mengikat. Proses hidrasi terjadi secara mengikat. Proses hidrasi terjadi secara simultan antara komponensimultan antara komponen-- komponen komponen mineral yang terkandung dalam semen tapi mineral yang terkandung dalam semen tapi dengan laju yang berbedadengan laju yang berbeda--beda.beda.

Pola pembentukan dan hidrasi semen Pola pembentukan dan hidrasi semen portlandportland

Komposisi CKomposisi C33 S dan CS dan C22 S jumlahnya antara 70%S jumlahnya antara 70%-- 80% dari berat semen dan merupakan 80% dari berat semen dan merupakan komponen utama dalam semen, kedua senyawa komponen utama dalam semen, kedua senyawa inilah yang menentukan sifat fisika dari semen inilah yang menentukan sifat fisika dari semen dalam proses hidrasi.dalam proses hidrasi.

Senyawa CSenyawa C33 S jika terkena air akan cepat S jika terkena air akan cepat bereaksi dan menghasilkan panas. Senyawa Cbereaksi dan menghasilkan panas. Senyawa C22 S S lebih lambat bereaksi dengan air dan hanya lebih lambat bereaksi dengan air dan hanya berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 berpengaruh terhadap semen setelah umur 7 hari. Chari. C22 S memberikan ketahanan terhadap S memberikan ketahanan terhadap serangan kimia dan mempengaruhi susut akibat serangan kimia dan mempengaruhi susut akibat panas dari lingkungan.panas dari lingkungan.

Reaksi hidrasiReaksi hidrasiUntuk CUntuk C 33 S:S:

2 C2 C 33 S + 6 H S + 6 H →→

CC 33 SS 22 HH 33 + 3 Ca(OH)+ 3 Ca(OH) 22Massa yang diperlukan dan dihasilkan:Massa yang diperlukan dan dihasilkan:100 + 24 100 + 24 →→

75 + 4975 + 49

Untuk CUntuk C 22 S: S: 2 C2 C 22 S + 4 H S + 4 H →→

CC 33 SS 22 HH 33 + Ca(OH)+ Ca(OH) 22

Massa yang diperlukan dan dihasilkan:Massa yang diperlukan dan dihasilkan:100 + 21 100 + 21 →→

99 + 2299 + 22

Dari reaksi hidrasi dapat dilihat bahwa CDari reaksi hidrasi dapat dilihat bahwa C33 S dan S dan CC22 S memerlukan air dengan jumlah yang hampir S memerlukan air dengan jumlah yang hampir sama (masingsama (masing--masing 24% dan 21% dari masing 24% dan 21% dari beratnya) untuk bereaksi, tetapi Cberatnya) untuk bereaksi, tetapi C33 S S membebaskan kalsium hidroksida tiga kali lipat membebaskan kalsium hidroksida tiga kali lipat besarnya dari yang dibebaskan Cbesarnya dari yang dibebaskan C22 S. Jika S. Jika kandungan Ckandungan C33 S lebih banyak maka akan S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan awal yang terbentuk semen dengan kekuatan awal yang tinggi serta panas hidrasi yang tinggi pula, tinggi serta panas hidrasi yang tinggi pula, sedangkan jika kandungan Csedangkan jika kandungan C22 S lebih banyak S lebih banyak maka akan terbentuk semen dengan kekuatan maka akan terbentuk semen dengan kekuatan awal yang rendah tapi memiliki ketahanan yang awal yang rendah tapi memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap serangan kimia.lebih tinggi terhadap serangan kimia.

Senyawa ketiga, CSenyawa ketiga, C33 A walaupun jumlahnya relatif A walaupun jumlahnya relatif kecil tetapi pengaruhnya terhadap perilaku dan kecil tetapi pengaruhnya terhadap perilaku dan karakteristik semen menarik untuk diketahui. karakteristik semen menarik untuk diketahui. CC33 A bereaksi amat cepat dengan air dan A bereaksi amat cepat dengan air dan menyebabkan pasta semen mengeras dengan menyebabkan pasta semen mengeras dengan cepat, fenomena ini sering disebut dengan cepat, fenomena ini sering disebut dengan flash flash setset..

Untuk meghindari hal ini, maka ditambahkan Untuk meghindari hal ini, maka ditambahkan gypsum pada saat proses pembuatan semen.gypsum pada saat proses pembuatan semen. Jumlah gypsum yang ditambahkan harus Jumlah gypsum yang ditambahkan harus sedemikian sehingga setelah semua gypsum sedemikian sehingga setelah semua gypsum bereaksi hanya tersisa sedikit Cbereaksi hanya tersisa sedikit C33 A. Kelebihan A. Kelebihan gypsum akan menyebabkan ekspansi yang gypsum akan menyebabkan ekspansi yang mengakibatkan gangguan pada pasta semen.mengakibatkan gangguan pada pasta semen.

Jenis SemenJenis Semen

Panas hidrasiPanas hidrasiAdalah panas yang timbul pada saat Adalah panas yang timbul pada saat

proses hidrasi, dinyatakan dalam proses hidrasi, dinyatakan dalam kalori/gram. kalori/gram. Panas hidrasi terlalu tinggi dapat Panas hidrasi terlalu tinggi dapat

menyebabkan keretakan thermal menyebabkan keretakan thermal →→ merupakan masalah bagi struktur beton merupakan masalah bagi struktur beton

berukuran besar atau yang memiliki berukuran besar atau yang memiliki kandungan semen yang tinggi.kandungan semen yang tinggi.

Pengaruh temperatur lingkungan terhadap Pengaruh temperatur lingkungan terhadap

panas hidrasi setelah 72 jampanas hidrasi setelah 72 jam

Jenis Semen

Panas hidrasi yang dihasilkan pada temperatur: (kalori/gram)

4ºC 24ºC 32ºC 41ºC

I 36,9 68,0 73,9 80,0

III 52,9 83,2 85,3 93,2

IV 25,7 46,6 45,8 51,2

Panas hidrasi yang dihasilkan dari senyawa Panas hidrasi yang dihasilkan dari senyawa utama semenutama semen

Senyawa Panas Hidrasi (kalori/gram)

C3

S 120

C2

S 62

C3

A 207

C3

AF 100

Total panas yang dihasilkan bergantung Total panas yang dihasilkan bergantung pada komposisi semennyapada komposisi semennya

Untuk memperoleh jenis semen yang Untuk memperoleh jenis semen yang sesuai untuk suatu pekerjaan tertentu, sesuai untuk suatu pekerjaan tertentu, perlu diketahui karakteristik panas hidrasi perlu diketahui karakteristik panas hidrasi yang akan dihasilkan.yang akan dihasilkan.

Panas hidrasi dapat dikurangi dengan Panas hidrasi dapat dikurangi dengan membatasi kandungan semen serta membatasi kandungan semen serta kontrol komposisi semen (misalnya, kontrol komposisi semen (misalnya, mengurangi kandunganmengurangi kandungan CC 33 A dan CA dan C 33 S)S) serta kontrol kehalusan semen. serta kontrol kehalusan semen.

Kehalusan SemenKehalusan Semen

Laju hidrasi bergantung pada kehalusan semen, Laju hidrasi bergantung pada kehalusan semen, makin tinggi kehalusan semen, makin cepat laju makin tinggi kehalusan semen, makin cepat laju hidrasinya dan makin cepat pengembangan hidrasinya dan makin cepat pengembangan kekuatan awal betonkekuatan awal beton

Kehalusan semen yang tinggi akan mengurangi Kehalusan semen yang tinggi akan mengurangi bleeding,bleeding, yaitu naiknya air campuran ke yaitu naiknya air campuran ke permukaanpermukaan

Tapi kehalusan semen yang tinggi juga akan Tapi kehalusan semen yang tinggi juga akan menyebabkan pasta semen mempunyai menyebabkan pasta semen mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk kecenderungan yang lebih besar untuk mengalami susut dan retakmengalami susut dan retak--retak. retak.

Istilah fisik dalam proses hidrasiIstilah fisik dalam proses hidrasi Setting/waktu pengikatanSetting/waktu pengikatan

Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan oleh semen untuk mengeras dari saat oleh semen untuk mengeras dari saat bereaksi dengan air sampai menjadi pasta bereaksi dengan air sampai menjadi pasta semen hingga cukup kaku menahan tekanan. semen hingga cukup kaku menahan tekanan. Waktu ikat dibagi 2 tahap: Waktu ikat dibagi 2 tahap:

1) waktu ikat awal, dimulai pada saat pasta 1) waktu ikat awal, dimulai pada saat pasta semen kehilangan workabilitasnya tapi belum semen kehilangan workabilitasnya tapi belum benarbenar--benar mengerasbenar mengeras2) waktu ikat akhir, menandakan saat ketika 2) waktu ikat akhir, menandakan saat ketika pasta semen baru saja mengeras seluruhnya. pasta semen baru saja mengeras seluruhnya. Saat ini juga merupakan awal dari proses Saat ini juga merupakan awal dari proses pengembangan kekuatan betonpengembangan kekuatan beton

Waktu ikat awal yang panjang dibutuhkan Waktu ikat awal yang panjang dibutuhkan bila pelaksanaan pekerjaan beton bila pelaksanaan pekerjaan beton membutuhkan waktu cukup lama sebelum membutuhkan waktu cukup lama sebelum bisa ditempatkan pada cetakannya, bisa ditempatkan pada cetakannya, selama itu campuran beton dijaga untuk selama itu campuran beton dijaga untuk tidak kehilangan workabilitasnya.tidak kehilangan workabilitasnya.

Dua senyawa semen yang paling cepat Dua senyawa semen yang paling cepat bereaksi dengan air adalah Cbereaksi dengan air adalah C 33 A dan CA dan C 33 S, S, reaksinya akan menentukan waktu ikat reaksinya akan menentukan waktu ikat awal.awal.

QUIZ1. Minggu lalu sudah dijelaskan mengenai proses terjadinya korosi

pada struktur jelaskan bagaimana proses terjadinya korosi tersebut (jelaskan dengan detail mengenai interaksi antara atom Fe dan ion Cl (chlor) pada proses hidroksinya, apa peran air dan udara dalam proses ini)

2. Jelaskan kelebihan dan kekurangan penggunaan material Beton dalam bangunan, terutama untuk bangunan di laut.

3. Sebutkan dua faktor utama yang paling menentukan kuat tekan beton.

4. Jelaskan dalam kondisi bagaimana campuran beton dengan perbandingan air semen yang lebih kecil dapat memiliki kuat tekan yang lebih rendah dibanding dengan campuran beton yang memiliki faktor air semen yang lebih besar.

5. Karakteristik komponen C3S,C2S C3A dalam semen dan sifat-sidat tiap kompenen tersbut terhadap kualitas semen