1. AIR -ENTRAINED CONCRETE Air-entrained Concrete adalah beton berisiudara mikroskopis miliaran sel perkubik kaki. Kantong-kantong udaraini mengurangi tekanan internal padabeton dengan menyediakan ruang-ruangkecil untuk air untuk memperluas keketika mengeras. Udara betonentrained dihasilkan melalui

penggunaan udara entraining semen portland, atau oleh pengenalanudara-entraining agen, di bawah pengawasan teknik berhati-hatisebagai campuran beton pada pekerjaan. Jumlah udara entrainedbiasanya antara 4 persen dan 7 persen dari volume beton, tetapidapat bervariasi seperti yang dipersyaratkan oleh kondisi khusus.

Aplikasi :Air-entrained Concrete Low density beton dimana seluruh gelembungudara kecil tersebar untuk meningkatkan ketahanan frost:digunakan untuk membuat jalan. Dengan 1 persen dari udara,hilangnya kekuatan adalah sekitar 5 persen.

2. FLUID CONCRETEFluid Concrete adalah beton dengan slump rendah (low slump),komposisi campuran beton air, semen, agregat, chemical addictivedan ditambahkan superplasticizer untuk mengencerkan beton tanpamelemahkannya dengan menambahkan lebih banyak air. Beton dengansuperplasticizers di dalamnya sangat cair ketika basah dan sangatkuat ketika mengeras .

Superplasticizer mulai dikembangkan pada awal tahun 1960 olehinsinyur di Jerman dan di Jepang dan dipasarkan pertamakali padatahun 1964 dan mulai digunakan di Amerika Serikat pada tahun1970. Keuntungan dari menggunakan Fluid Concrete ini memudahkandi dalam pengerjaan dengan menggunakan pompa beton karena dapat

mengisi ruang-ruang sempit, tidak memerlukan pemadatan (sedikitpemadatan) dan dari segi kekuatan sangat tinggi (high Strength).Aplikasi :Fluid Concrete biasanya banyak di gunakan untuk pembangunan pintuair, jembatan karena memiliki ketebalan konsisten di saat basah.

Gambar : The Three Gorges Dam China,bendungan air terbesar di dunia dandibangun dengan konstruksi FluidConcrete.3. FLY ASH

Fly Ash dikenal dengan sebutan Pozzolanbuatan, yang berasal dari proses

akhir pembakaran Batubara, berupa butiran sangat halus mengandungSilika, Alumina dan kandungan kapur yang sedikit sehinggamempunyai daya lekat yang tinggi.

Gambar 3. 1 Fly Ash : Ash impoundment near an electrical powerplant. Fly Ash sudah digunakan di Amerika Serikat sejak th 1938 untukmembuat jalan beton untuk Highway, dan sejak th 1990 an jugatelah digunakan pada beton siap pakai (Readymix Concrete).Butiran Fly Ash yang sangat halus dan berbentuk spherical bearingketika dicampur dengan air dan agregat lain akan menjadi sepertipasta yang lumer dan licin dan melapisi besi beton dengan rapatdan lekat sehingga mengurangi adanya pori-pori penyebab masuknyazat asam yang mengkorosi besi, berfungsi sebagai filler pengisi

celah. Fly Ash sangat tepatdigunakan pada daerah rawa.

Pengelompokan :Penggolongan fly ash pada umumnyadilakukan dengan memperhatikan kadarsenyawa kimiawi (SiO2 + Al2O3 +

Fe2O3), kadar CaO (high calcium dan low calcium), dan kadarkarbon (high carbon dan low carbon). Kandungan karbon berpengaruhpada Loss on Ignition, yang ditetapkan LOI tidak boleh lebih dari6% (fly ash kelas F dan C) atau 10 % (fly ash kelas N).

Canadian Standard CSA A-23.5 mengatur kadar CaO dalam fly ashyang diperbolehkan dan pengklasifikasiannya yaitu :

Type F memiliki kadar CaO < 8% Type CI memiliki kadar CaO 8-20% Type CH memiliki kadar CaO > 20%

Gambar 3.2 FlyAsh : Fly AshClass C

Fly ashkelas CFly ash yangmengandung CaOdi atas 10% yangdihasilkan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara (batubara muda / sub-bitumminous).

Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 50%.Kadar CaO > 10%   (ASTM 20%, CSA menetapkan angka 8-20% untuk tipe CI dan di atas 20% untuk CH )Kadar karbon (C) sekitar 2%

Fly ash kelas C disebut juga high-calcium flyashKarena kandungan CaO yang cukup tinggi, fly ash tipe C mempunyai sifat cementitious selain juga sifat pozolan.

Oleh karena fly ash tipe C mengandung kadarCaO yang cukup tinggi dan mempunyai sifatcementitious,  jika terkena air ataukelembaban, akan berhidrasi dan mengerasdalam waktu sekitar 45 menit.

Gambar 3.3 Fly Ash : Fly Ash Class F

Fly ash kelas FFly ash yang mengandung CaO lebih kecil dari 10% yang dihasilkan dari pembakaran anthracite atau bitumen batubara (bitumminous).

Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 70%.Kadar CaO < 10%  (ASTM 20%, CSA 8%)Kadar karbon (C) berkisar antara 5% -10%

Fly ash kelas F disebut juga low-calcium fly ash, yang tidak mempunyai sifat cementitious dan hanya bersifat pozolanic.

Gambar 3.4 Fly Ash : Fly Ash ClassNkiri ke kanan : fly ash (Class C), metakaolin (calcined clay), silica fume, fly ash (Class F), slag, calcinedshale.

Fly ash kelas NPozzolan alam atau hasil pembakaran

yang dapat digolongkan antara lain tanah diatomic, opalinechertz, shales, tuff dan abu vulkanik, yang mana biasa diprosesmelalui pembakaran atau tidak melalui proses pembakaran. Selainitu juga mempunyai sifat pozzolan yang baik.

Pemakaian umum fly ash, memberikan kadar yang bervariasi tergantung manfaat yang diinginkan dari penggunaan fly ash :

untuk pemakaian pada gedung pada umumnya direkomendasikan nilai maksimal 10% atau mengikuti aturan SNI 15-25%

namun tidak direkomendasikan pemakaian fly ash pada lantai atau dinding betonatau elemen struktur beton yang lain, yang memakai bahan finishing yang bisabereaksi dengan kandungan kimia fly ash yang belum bereaksi dengan komponensisa hidrasi semen pada waktu pengaplikasian material finishing tersebut (mis.floor hardener, epoxy, cat, waterproofing dsb), karena akan mengakibatkancacat pada pengaplikasian finishing akibat kandungan kimiafly ash yang diharapkan bereaksi dengan senyawa sampinganhasil reaksi hidrasi semen, justru bereaksi dengan senyawa kimia dalambahan finishing (jangka waktu reaksi bahan kimia fly ash dengan bahan sisahidrasi semen dapat berlangsung sampai 90 hari atau bahkan lebih lama)

untuk pemakaian pada jalan beton, pada umumnya dipakai kadarfly ash 15% - 40%, dengan pertimbangan utama peningkatankekuatan abrasi dan kepadatan beton, selain memperlambatwaktu setting yang memberi waktu untuk finishing alurpermukaan jalan beton.

untuk pemakaian di lingkungan korosif (serangan sulfat atauair laut) pada umumnya dipakai kadar yang lebih tinggi,dapat mencapai 60%, dengan pertimbangan utama penambahanketahanan terhadap serangan sulfat dan reaktifitas alkali-silika serta peningkatan kekedapan air.

untuk pemakaian di pembetonan massal pada elemen strukturyang berdimensi besar dapat dipakai kadar yang cukup tinggipula, antara 40-60%, dengan pertimbangan utama mengurangipanas hidrasi dan memperlambat waktu setting.

Aplikasi :

a. Konstruksi Jalan Fly Ash kelas F dan C keduanyan dapat digunakan sebagai mineralfiller untuk pengisi void dan memberikan kontak point antarapartikel agregat yang lebih besar pada campuran aspalt concrete.Aplikasi ini digunakan sebagai pengganti Portland Cement atau

Hydrated Lime. Untuk penggunaan perkerasan aspalt fly ash harusmemenuhi spesifikasi filler mineral yang ada di ASTM sifathydrophobic dari fly ash memberikan daya tahan yang lebih baikuntuk perkerasan dan tahan terhadap striping fly ash juga dapatmeningkatkan stiffness dari matrix aspalt, meningkatkan dayatahan terhadap rutting dan meningkatkan durability campuran.

b. Beton RinganBeton ringan dapat diproduksi langsung di tempat (proyek),menggunakan peralatan dan multi seperti beton konvensionalDensity yang direkomendasikan 1.000 kg/m³ (kering oven). Tipikalcampuran untuk menghasilkan 1 m³ dengan density 1.000 kg/m³adalah sebagai berikut :

- Cement (Portland) : 190 kg = 61 liters- Sand (0 – 2 mm or finer) : 430 kg = 164 liters- Fly-Ash : 309 kg = 100 liters (approx)- Air : 250 kg = 250 liters - Foam (neopor-600) : 423 liters- Wet Density 1.179 kg/m³

4. HIGH PERFORMANCE CONCRETE

High Performance Concrete (HPC) adalah serangkaian khusus beton yang dirancang untuk memberikan beberapa manfaat dalam pembangunan struktur beton :

Performance Benefits Cost & OtherBenefits

ease of placement and consolidation without affecting strength

long-term mechanical properties early high strength

less material fewer beams reduced

maintenance extended life

Performance Benefits Cost & OtherBenefits

toughness volume stability longer life in severe

environments

cycle aesthetics

Gambar 4.1 HPC : Perbedaan desain HPC dengan Beton tradisional.

HPC campuran beton yang memiliki performa kerja yang tinggi,kekuatan yang tinggi, dengan modulus elastisitas yang tinggi,kepadatan yang tinggi, stabilitas yang tinggi, permeabilitas yang

rendah dan tahan terhadap serangankimia.

Evaluasi desain kekuatan dan daya tahankriteria yang digunakan HPC :

StrengthCriteria

DurabilityCriteria

Compressive Strength Freeze-Thaw

Modulus of Elasticity Scaling

Shrinkage Abrasion

Creep Chloride Permeability

HPC adalah salah satu dari empat kategori dalam implementasi programThe Strategic Highway Research Program (SHRP) atau program penelitianjalan raya oleh US Departement of Tranportation, Federal HighwayAdministration untuk concrete and structure section. Ada empat jenisHigh Performance Concrete yang dikembangkan oleh SHRP :

HPC Type Minimum StrengthCriteria

Water-Cementitious

Ratio

MinimumDurability

FactorVery Early

Strength (VES)2 000 psi / 6

hours < 0.4 80%

High EarlyStrength (HES)

5 000 psi / 24hours < 0.35 80%

Very HighStrength (VHS)

10 000 psi / 28days < 0.35 80%

FiberReinforced

HES + (steel orpoly) < 0.35 80%

Material yang dibutuhkan dalam campuran HPC antara lain :

1. Semen Semen Portland (PC) umum pada berbagai tipe (yangmemenuhi spesifikasi standar ASTM C 150) dapat digunakan untukmemperoleh campuran beton dengan kekuatan tekan sampai dengan50 Mpa.

2. Agregat Pada beton normal, tipe dan jumlah agregat memainkanperanan yang penting dalam stabilitas isi beton, namun haltersebut memiliki efek yang terbatas pada kekuatan. Pada HPCagregat masih memainkan peranan yang penting dalam stabilitasisi, namun juga memainkan peranan yang penting dalam kekuatandan kekakuan beton.  Aitcin merekomendasikan penggunaanagregat halus dengan modulus kehalusan yang tinggi (kira-kira3,0) untuk beberapa alasan berikut ini : Campuran high strength concrete sudah memiliki partikel-

partikel kecil semen dan pozzolan dalam jumlah yang bayak,dengan demikian kehadiran partikel yang sangat kecil pada

agregat yang halus tidak diperlukan untuk mengembangkanworkability.

Penggunaan agregat yang lebih kasar akan memerlukan air yanglebih sedikit untuk memperoleh workability yang sama.

Selama proses pencampuran, partikel-partikel yang lebih ksarakan menghasilkan tegangan geseran yang lebih besar yangmembantu untuk menghindari penggumpalan partikel-partikelsemen.

3. Admixture Kebutuhan kekuatan yang tinggi dan ukuran agregatyang kecil berarti bahwaisi dari bahan-bahanpengikat pada campuranbeton akan menjaditinggi, umumnya di atas400 kg/m3.

Aplikasi HPC :

Untuk konstruksi bangunan-bangunan yang menggunakan rangka betonbertulang, 30 lantai atau lebih, kolom-kolom dengan ukuran normaldapat dibuat pada sepertiga bagian dari bangunan dengan mutubeton konvensional 30 MPa sampai dengan 35 MPa. Namun pemakaianhigh performance concrete dibenarkan untuk kolom-kolom langsingpada duapertiga bagian bawah dari bangunan.

5. ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE (UHPC)

Ultra-high Performance concrete merupakan produk dari materialkonstruksi High Tech, yang memungkinkan dihasilkannya betondengan kekuatan sangat tinggi, dimana kuat tekan beton menyamaikekuatan baja, yaitu dapat mencapai 200 – 250 N/mm² (MPa).Sebagai perbandingan di Indonesia kuat tekan beton yang dipakai

sampai saat ini maksimum 70 N/mm², dan baja konstruksi mempunyaikekuatan 240 N/mm² . Adapun kata Ultra Performance lebih cocokdigunakan daripada kata Ultra Strength, karena UHPC selainmemberikan kekuatan jauh lebih tinggi daripada beton normal,ternyata memberikan performance yang jauh lebih baik sepertiperlindungan terhadap bahaya korosi pada tulangan, ketahananabrasi terhadap zat zat kimia yang berbahaya dan durabilitydaripada beton normal.

Disebut High – Tech karena desain campuran UHPC adalah berbasis

Teknologi Nano dimana harus diperhatikan penggunaan partikel

partikel UHPC yang mempunyai ukuran dalam rentang ukuran

nanometer disingkat nm (submikrokopis). Satu nanometer adalah

sepermilliard meter. Melalui teknologi nano ini akan diperoleh

material beton yang sangat padat, dimana pori pori dari beton

lebih kecil daripada ukuran kapiler, yaitu berada dalam ukuran

0,002 µm atau sebesar 2 nm. Praktis akan diperoleh material

dengan susunan struktur yang homogen.

Tingginya kekuatan beton yang dihasilkan dari suatu mix design

UHPC dipengaruhi oleh beberapa hal pokok:

Rendahnya perbandingan air dan semen yang digunakan, yaitu

lebih rendah dari 0,25.

Penggunaan semen dengan bahan tambahan dari kelompok bahan

mineral seperti mikro silika.

Agregat halus : pasir dengan diameter 0,125 – 0,50 mm

Partikel sangat halus yaitu tepung quarz.

Superplastisizer.

Dalam campuran UHPC ditambahkan serat baja ataupun serat

polypropylene agar UHPC dapat mencapai daktilitas yang cukup

untuk mencegah terjadinya keruntuhan yang bersifat tiba tiba.

Karena kekuatannya sangat tinggi penggunaan UHPC memungkinkan

dihasilkannya struktur beton yang ringan dan ramping, yang

berarti dapat menghemat sumber daya alam dan enerji. Ringannya

berat sendiri struktur memungkinkan dicapainya bentang struktur

yang lebih lebar dan bertambahnya tingginya bangunan. UHPC

merupakan beton yang sangat padat sehingga dapat melindungi

tulangan baja terhadap bahaya korosi, sehingga menjamin durability

struktur.

Aplikasi UHPC :

Jembatan Gärtnerplatz di Kassel-Jerman – merupakan aplikasi UltraHigh Performance Concrete (UHPC) hasil penelitian dan pengembanganselama satu dasawarsa dibidang UHPC di University of Kassel.

Jembatan Gärtnerplatz (Kassel – Jerman)

Jembatan sepanjang 132 m ini direncanakan untuk menggantikan

jembatan kayu, tanpa harus mengganti pondasi dan pilar yang sudah

ada. Untuk itu perlu desain struktur yang berat sendirinya tidak

melebihi struktur jembatan kayu.

Struktur jembatan disebut sebagai konstruksi hybrid karena

terdiri dari struktur baja dan struktur UHPC. Struktur baja

terdiri dari rangka batang 3 dimensi berbentuk segitiga terbuat

dari pipa baja, yang dengan high tension bolt dihubungkan pada 2

balok menerus paralel terbuat dari UHPC sebagai Upper Chord dari

badan jembatan.

Tampak struktur jembatan dengan pipa baja sebagai struktur rangka

dan dengan balok UHPC sebagai upper chord

Penampang balok UHPC ini sangat ramping berukuran 30 x 40 cm

dengan panjang bentang segmen antara 12 m dan 36 m. Balok upper

chord dibuat sebagai beton pracetak dilengkapi dengan kabel

prategang unbonded St 1570/1770 . Keseluruhan enam segmen badan

jembatan dibuat secara pre-pabrikasi untuk kemudian dikirim dan

di montase di lokasi.

Penggunaan UHPC dan baja yang bersama sama membentuk struktur

hybrid, selain memberikan effek estetika sebagai jembatan pejalan

kaki yang ringan dan ramping, juga membawa keuntungan ekonomis,

bahwa strukur jembatan tersebu tidak memerlukan pondasi dan pilar

baru.

Keberhasilan pembangunan jembatan Gärnerplatzt memperlihatkan

keberhasilan Link and Match antara industri dan universitas,

dimana hasil hasil penelitian

bertahun-tahun di universitas

dapat diaplikasikan pada

dunia industri. Atas

kebrhasilan ini, pemerintah

memberikan penghargaan

”Deutschland Land der Ideen

2007” yang merupakan

penghargaan atas kreatifitas dan imajinasi bagi para peneliti dan

profesional di University of Kassel.

6. SMART CONCRETE (SC)Smart Concrete adalah suatu material beton, dimana material tersebut

mampu memberikan perubahan sifat jika terjadi regangan pada

struktur tersebut. Smart concrete merupakan beton dengan self

sensing yaitu dengan membuat beton tersebut sensitive terhadap

perubahan hambatan yang akhirnya akan didapatkan nilai perubahan

regangannya.

Smart Conrete merupakan suatu kemajuan lain dari alat atau

sensor, yang dikembangkan dengan menambahkan serat karbon /

carbon fiber pada beton normal. Smart Concrete ini diteliti dan

dikembangkan oleh Dr. Deborah D.L Chung dari University of New

York Buffalo.

Volume serat beton yang ditambahkan ke dalam beton berkisar 0.2 –

0.5 % dari volume beton sudah dapat merubah tahanan listrik dalam

beton, sehingga beton berfungsi sebagai sensor, hal ini terjadi

karena karbon penghantar listrik yang lebih baik dari beton.

Penambahan serat karbon ke dalam beton dengan persentasi di atas

menunjukkan belum terjadi perubahan yang berarti pada sifat

mekanis beton, sehingga tidak diperlukan perlakuan khusus.

Deteksi dilakukan melalui pengukuran tahanan listrik pada serat

karbon sebagai respon pada regangan atau tegangan yang muncul,

sehingga Smart Concrete – Beton Pintar dapat memberikan petunjuk

dini akan adanya resiko maupun potensi kerusakan pada beton

sebelum kerusakannya menjadi parah.

Aplikasi Smart Concrete ini diantaranya :

Pada jalan raya, dapat mengetahui berat beban kendaraan yang

terjadi sehingga nantinya dapat menjadi pengganti jembatan

timbang.

Sebagai sensor peringatan dini pada jembatan beton

Keuntungan menggunakan Smart Concrete:

■ Lebih kuat dari beton normal dengan penambahan serat karbon.

■ Lendutan lebih dan menyerap energi lebih besar sebelum terjadi

kegagalan struktur.

■ Monitoring bisa setiap saat.

■ Cost lebih besar sekitar 30% , akan tetapi masih lebih murah

dari pada melekatkan /

menanam alat sensor khusus dalam struktur.

Dengan adanya teknologi ini akan menambah alternatif bagi

pengguna untuk memilih yang lebih cocok dan tepat dalam

penggunaan di lapangan.

7. HIGH STRENGTH CONCRETE (HSC)

High Strength Concrete adalah beton generasi baru yang mempunyai

karakteristik sebagai material yang sangat padat dengan kuat

tekannya bisa mencapai 100 MPa. Beton baru ini memungkinkan

diciptakannya struktur beton yang ramping, ringan, disamping

dapat menghemat energi dan bahan alam. Kepadatan HSC yang tinggi

memberikan pula keuntungan bahwasanya HSC ini mempunyai ketahanan

yang tinggi terhadap serangan zat cair ataupun gas yang

berbahaya.Dasar idea pembuatan HSC adalah meningkatkan apa yang

disebut dengan term “Packing Density” dari matrix semen dan

mengurangi secara ekstrim water cement ratio sampai dengan 0.2. Kuat

tekannya yang tinggi berkorelasi dengan sifat UHSC yang getas

(brittle), tetapi dengan penulangan ataupun penambahan serat baja

yang tepat akan tetap dapat diperoleh struktur UHSC yang bersifat

daktail dengan struktur yang ramping, tetapi dapat memikul beban

sekuat baja.

Teknologi Beton HSC

Grafik 1 ukuran partikel dan kumulatip persentasi (% Vol) dari

masing masing partikel untuk desain campuran HSC

Pada Dasarnya prinsip teknologi beton HSC adalah sama seperti

pada beton normal, dimana kita mencari susunan gradasi ukuran

butiran yang dapat mengisi ruang kosong pada matrix semen ini.

Yang membedakannya adalah pada perencanaan campuran HSC berbasis

Teknologi Nano, dimana ukuran butiran yang digunakan dalam

rentang nanometer (disingkat nm). Melalui pemilihan gradasi

butiran halus ini akan diperoleh kepadatan per satuan volume

(Packing Density) sangat tinggi. Grafik 1 adalah contoh dari

gradasi ukuran butiran yang dipakai untuk mix design dengan kode

M 1Q dan B 3Q yang kembangkan oleh Prof. Schmidt di Universitas

Kassel Jerman [1].

Campurannya terdiri dari butiran-butiran sangat halus terletak

pada ukuran submikroskopis, yaitu: mikrosilika berukuran antara

0.05 – 0.8 μm, tepung Quartz dan semen berukuran 10  – 60 μm,

pasir halus berukuran 500  – 125 μm.

Hal pokok yang membedakan antara campuran HSC dengan beton

konvensional, yaitu:

1. Digunakannya dalam campuran agregat yang sangat halus yaitu

tepung Quartz yang berukuran dalam rentang nanometer, antara

16 – 90 μm

2. Mikrosilica digunakan pada UHSC agar diperoleh CSH reaksi

kedua.

3. UHSC yang rasio air dan semennya ekstrim kecil, memerlukan

superplastisizer agar beton segar mudah dikerjakan.

8. SELF COMPACTING CONCRETE (SCC)

Self Compacting Concrete atau yang umum disingkat dengan istilah SCC

adalah beton segar yang sangat plastis dan mudah mengalir karena

berat sendirinya mengisi keseluruh cetakan yang dikarenakan beton

tersebut memiliki sifat-sifat untuk memadatkan sendiri, tanpa

adanya bantuan alat penggetar untuk pemadatan. Beton SCC yang

baik harus tetap homogen, kohesif, tidak segregasi, tidak terjadi

blocking, dan tidak bleeding.

Pemakaian beton SCC sebagai material repair dapat  meningkatkan

kualitas beton repair oleh  karena dapat menghindari sebagian

dari potensi kesalahan manusia akibat manual compaction. Pemadatan

yang kurang sempurna pada saat proses pengecoran dapat

mengakibatkan berkurangnya durabilitas beton. Sebaliknya dengan

beton SCC, struktur beton repair menjadi lebih padat terutama

pada daerah pembesian yang sangat rapat, dan waktu pelaksanaan

pengecoran juga lebih cepat.

Kelebihan dari SCC diantaranya :

Sangat encer, bahkan dengan bahan aditif tertentu bisa

menahan slump tinggi dalam  angka waktu lama (slump keeping

admixture).

Tidak memerlukan pemadatan manual.

Lebih homogen dan stabil.

Kuat tekan beton bisa dibuat untuk mutu tinggi atau sangat

tinggi.

Lebih kedap, porositas lebih kecil.

Susut lebih rendah.

Dalam jangka panjang struktur lebih awet (durable).

Tampilan permukaan beton  lebih baik dan halus karena

agregatnya biasanya berukuran kecil sehingga nilai estetis

bangunan menjadi lebih tinggi.

Karena tidak menggunakan penggetaran manual, lebih rendah

polusi suara saat pelaksanaan pengecoran.

Tenaga kerja yang dibutuhkan juga lebih sedikit karena beton

dapat mengalir dengan sendirinya sehingga dapat menghemat

biaya sekitar 50 % dari upah buruh.

9. HIGH STRENGTH SELF COMPACTING CONCRETE (HS-SCC)

Konsep terpenting dalam pembuatan UHS-SCC adalah membuat beton

dengan mutu super tinggi (konsep UHSC) dengan kemudahan

pengerjaan (workable) yang tinggi (konsep SCC), serta biaya

pembuatan yang serendah-rendahnya. Jika 3 konsep utama ini

terpenuhi, maka didapat beton yang memenuhi syarat BMW (Biaya,

Mutu, Waktu)  yang baik.

Beton dapat ditingkatkan kuat tekannya dengan menurunkan FAS

(faktor air semen) hingga 0,2. Dengan turunnya perbandingan

antara air dan semen, jarak antara partikel semen dan H2O semakin

kecil. Hal ini berakibat pada naiknya kuat tekan beton secara

signifikan. Konsep penting untuk meningkatkan mutu beton adalah

penggunaan material berukuran super kecil sebagai pengisi

(filler) rongga-rongga beton. Terisinya rongga ini mengakibatkan

beton memiliki kuat tekan yang sangat tinggi. Campuran UHS-SCC

terdiri dari butiran-butiran sangat halus terletak pada ukuran

submikroskopis, yaitu: mikrosilika berukuran antara 0.05 – 0.8

μm, tepung Quartz dan semen berukuran 10  – 60 μm, pasir halus

berukuran 500  – 125 μm. Material yang sangat rentan pecah pada

beton HS-SCC adalah agregat kasar. Karena itu, agregat kasar yang

dipilih harus benar-benar memiliki kekerasan yang sangat tinggi.

Konsep utama agar beton dapat memiliki workable yang tinggi

adalah menambahkan superplasticizer. Superplasticiser yang

terserap pada semen akan memodifikasi permukaan partikel-partikel

semen menjadi lebih tersebar dan tidak menggumpal sehingga mampu

membebaskan air yang terperangkap. Proses ini meningkatkan

konsistensi pasta semen. Superplasticizer akan aktif selama

beberapa waktu. Setelah pengaruhnya habis maka pasta semen akan

menjadi lebih kaku. Ada dua macam mekanisme penyebaran partikel-

partikel semen akibat pengaruh superplasticizer. Yang pertama

gaya tolak-menolak elektro statik (electrostatic repulsion). Mekanisme

yang kedua adalah proses pencegahan bentuk (steric hindrance).

Material Dasar High Strength Self Compacting Concrete (HS-SCC)

Pemilihan material yang akan digunakan dalam pembuatan beton HS-

SCC perlu dilakukan dengan sangat hati-hati. Perlu dilakukan

penelitian mendalam mengenai material yang akan digunakan.

Penelitian tersebut harus berdasarkan ketentuan yang telah

ditentukan. Jika ada material yang kurang sesuai dengan syarat

yang telah ditentukan, maka akan berdampak pada pengurangan mutu

beton. Berikut ini konsep pemilihan material dalam pembuatan

beton HS-SCC :

1. Air Tawar ( PDAM )

Menurut standar Selandia Baru NZC 3121 : 1974 disebutkan :

-          Air harus jernih

-          Derajat keasaman ( pH ) netral 6,5-7,5

-          Kandungan sulfat tidak melebihi 1000 ppm

-          Klorida tidak melebihi 500 ppm

-          Zat-zat menyusut tidak lebih dari 100 ppm

-          Tidak boleh ada minyak

Secara umum di lapangan kita dapat menentukan air mana yang layak

untuk dipakai tanpa melalui tes laboratorium dengan ciri-ciri

tidak berasa, tidak berbau, dan dapat diminum.

1. Semen

Menurut ASTM C 150, semen portland didefinisikan sebagai material

hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri

dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau

lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling

bersama-sama dengan bahan utamanya. Material utama penyusun semen

yaitu C3A, C4AF, C3S, C2S. Material inilah yang akan bereaksi

dengan air menghasilkan C3S2H3 yang merupakan sumber kekuatan

beton. Semakin kecil FAS (perbandingan berat air dibagi dengan

berat semen) maka semakin besar kuat tekan beton. Hal ini

diakibatkan semakin kecil jarak antara partikel semen dengan

partikel H2O.

1. Pasir

Sebagai bahan pencampur beton dan untuk menghasilkan mutu beton

yang baik, maka pasir minimal harus memenuhi syarat-syarat

diantaranya:

terdiri dari butiran yang tajam keras dan kekal,

tidak boleh mengandung bahan organik terlalu banyak dan

dibuktikan dengan percobaan warna NaOH,

tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% berat kering,

dan harus berasal dari gradasi baik (well graded) yaitu

diatas ayakan 4 mm minimal terdapat 2% berat total, diatas

ayakan 1 mm minimal terdapat 10% berat total, dan sisa

diatas ayakan 0,25 mm berkisar antara 80% – 95% berat total

4. Batu Pecah

Agregat kasar yang kami digunakan berupa batu pecah alami yang

semua butirannya tertinggal di atas ayakan 4,76 mm (ASTM

C33,1982) dan lolos ayakan ¾”. Agregat halus yang digunakan

adalah pasir yang semua butirannya lolos ayakan 4,76 mm (ASTM

C33,1982).

Dalam hal untuk digunakan pada campuran beton, batu pecah harus

memenuhi syarat-syarat antara lain:

berbutir keras,

tidak porus,

tidak banyak butiran pipih (max. 20% berat kering batu

pecah),

tidak banyak mengandung bahan organik atau lumpur,

serta bergradasi baik (well graded) dengan ciri-ciri di atas

ayakan 31,5 mm harus 0% dari berat total, di atas ayakan 4,0

mm harus berkisar antara 90% – 98% dari berat total, dan

selisih antara sisa kumulatif diatas dua ayakan yang

berurutan antara 10% – 60% berat total.

Material Tambahan High Strength Self Compacting Concrete (HS-SCC)

1. Silica Fume

Silica Fume (SF) adalah hasil produksi sampingan dari reduksi

quarsa murni (SiO2) dengan batu bara di tanur listrik dalam

pembuatan campuran silikon atau ferro silikon. Silika fume

mengandung kadar SiO2 yang tinggi, dan merupakan bahan yang

sangat halus, bentuk bulat, yang berdiameter 1/100 kali diameter

semen.

Ditinjau dari sifat mekanik, secara geometrikal silika fume

mengisi rongga-rongga di antara bahan semen. Pengisian rongga-

rongga dalam beton ini berdampak pada peningkatan kuat tekan

beton secara signifikan. Silica Fume bersifat pozzolan sehingga

silica fume akan  bereaksi dengan Ca(OH)2 yang merupakan residu

dari reaksi semen dan airsemen menghasilkan C3S2H3. C3S2H3 inilah

yang merupakan sumber kekuatan beton. Penggunaan silica fume

dalam beton akan memberikan dampak peningkatan kuat tekan beton

jauh ebih besar dibandingkan fly ash.

Peranan silica fume :

1. Sebagai water reduction, sehingga FAS kecil dan kuat tekan

meningkat.

2. Mempertinggi peranan beton akibat meningkatnya daerah lemah

zone transisi yang meningkatkan lekatan antara pasta semen

dan agregat.

3. Sebagai filler (pengisi rongga-rongga udara) karena

ukurannya sangat kecil (1/100 diameter seman).

Silicafume

1. Superplasticizer

Kami menggunakan Viscocrete-10. Sesuai dengan penjelasan pada

brosur, Viscocrete 10 berfungsi untuk :

-          Meningkatkan kelecakan (flowable) sehingga lebih mudah

dikerjakan.

-          Mereduksi air secara signifikan hingga 30%

-          Beton dapat memadat sendiri tanpa bantuan vibrator.

Petunjuk penggunaan berdasarkan brosur yang kami dapat, dosis

yang digunakan untuk beton SCC berkisar 0,5 – 1,8 % dari berat

binder ( bahan cementious). Kadar Viscocrete yang kami gunakan

adalah 1,328 % dari berat binder.

Viscocrete

1. Bubuk Cooperslag

Cooperslag memiliki kadar SiO2 cukup tinggi yaitu 40 %.  SiO2

dalam campuran beton dapat mengikat dengan residu reaksi semen-

air Ca(OH)2 menghasilkan C3S2H3. C3S2H3 inilah yang merupakan sumber

kekuatan beton. Bubuk cooperslag yang kami gunakan adalah bubuk

cooperslag lolos ayakan #100. Cooperslag yang semula limbah dapat

dihaluskan dan menjadi material yang dapat meningkatan kuat tekan

beton.

Bubuk Cooper Slag

1. Fiber

Beton mutu super tinggi (UHSC) umumnya adalah beton yang sangat

getas. Beton UHSC akan langsung pecah jika beban yang diberikan

melewati batas kekuatannya. Pecahnya beton UHSC terjadi karena

saat ditekan, beton akan mengembang ke samping sehingga beton

bagian luar akan mengalami gaya tarik yang sangat tinggi.

Sedangkan beton tidak kuat menerima gaya tarik. Fiber ditambahkan

ke dalam beton untuk meningkatkan kuat tarik beton. Selain itu,

saat ikatan antar-pasta dalam beton mulai retak, maka fiber akan

menahan gaya tarik yang sebelumnya diterima ikatan pasta

tersebut.  Penambahan fiber akan membuat beton bersifat lebih

daktail, sehingga beban yang sanggup diterima beton akan

meningkat secara signifikan.

Kegunaan fiber dalam beton :

1. Mengurangi retak akibat penyusutan beton

2. Meningkatkan sifat kohesi beton

3. Meningkatkan ketahanan terhadap pukulan (impact)

4. Meningkatkan durabilitas beton

Kami menggunakan Polypropylene Fiber dengan spesifikasi sebagai

berikut:

         Panjang fiber               : 12 mm

         Diameter fiber             : 18 mikron

         Kuat tarik                    : 300-440 MPa

         Modulus Elastisitas     : 6000-9000 N/mm2

1. Cooper Slag sebagai Pengganti sebagian Pasir

     Copper slag merupakan limbah dari hasil peleburan dan

pemurnian bijih tembaga PT. Smelting Company, Gresik. Copper slag

ini mempunyai komposisi kimia yang terdiri dari Fe O (39 %), Si

O2 (40 %), Al2 O3 (5 %), Ca O (4,5 %), Zn O ( 5,8 %), Mg O (5 %),

Cu (0,56 %), Pb (0,14 %). Cooper slag mempunyai bentuk yang agak

lebih besar dibandingkan dengan pasir alam. Secara keseluruhan

Copper slag  memiliki keseragaman bentuk. Cooper slag digunakan

sebagai pengganti sebagian agregat halus dengan tujuan menghemat

penggunaan pasir alam yang terbatas jumlahnya. Selain itu, cooper

slag yang sebelumnya sebagai limbah, dapat dimanfaatkan sebagai

campuran beton. Copper slag sebagai pengganti sebagian pasir

ditentukan 30% dari total agregat halus. Porositas beton dengan

pemakaian copper slag lebih besar dari pasir, tetapi kuat tekan

beton yang dihasilkan juga cukup besar karena cooper slag lebih

tahan tekan dibandingkan dengan pasir alam.

Komposisi HS-SCC beserta Harganya

Tabel 1 Komposisi HS-SCC beserta Harganya

No. Material SatuanKadar per

m3Harga perSatuan Harga

1 Air liter 150 0 02 Semen kg 712.5 1025 730,3133 Silicafume kg 75 3000 225,000

4Bubuk cooper slag kg 39.375 0 0

5superplasticizer liter 10.458 15000 156,870

6 Pasir kg 851.375 50 42,5697 cooper slag kg 364.875 0 0

8 Kerikil kg 521.25 50 26,0639 Fiber bag 1 75000 75,000

TOTAL1,255,8

14Perbandingan Kuat Tekan Beton dan Hari Pengetesan

Daftar Pustaka

http://www.brighthubengineering.com/concrete-technology/84326-benefits-of-air-entrained-concrete/

http://home.howstuffworks.com/home-improvement/construction/materials/fluid-concrete.htm

http://ronymedia.wordpress.com/2010/05/26/apakah-silica-fume-itu/

http://lauwtjunnji.weebly.com/fly-ash--overview.html

http://eprints.undip.ac.id/7029/1/Sri_Prabandiyani_Retno_Wardani.pdf

Fly Ash: http://en.wikipedia.org/wiki/Fly_ash32. Fly Ash Powder: http://www.rmajko.com/Flyash.hml/http://wiryanto.files.wordpress.com/2009/08/6-harianto-hardjasaputra-mak.pdf

US Departement of Tranportation, Federal Highway Administration

http://www.fhwa.dot.gov/bridge/hpcwhat.cfm

Strategic Highway Research Program (SHRP), "SHRP Products Catalog," 1992

http://wiryanto.wordpress.com/2009/01/07/publikasi-riset-prof-harianto-di-kassel-jerman/

MAJALAH KONSTRUKSI no. 378, Desember 2008.