Material Beton

PENDAHULUAN

• Beton merupakan campuran pasir, kerikil, atau batu pecah, semen, dan air. Bahan lain ditambahkan ke dalam campuran beton untuk meningkatkan workability (kemudahan untuk diolah), durability (ketahanan), dan waktu pengerasan. Beton memiliki kekuatan tekan tinggi namun memiliki kekuatan tarik rendah (9%-15% kuat tekan). Beton mengalami 4 proses yang terdiri dari dicampur, diaduk, dituang, dan dikeringkan. Beton dapat retak karena tegangan tarik akibat beban, susut yang tertahan, atau perubahan temperatur. 
• Untuk membuat beton tahan tarik, material baja ditanamkan ke dalan campuran beton. Beton bertulangmerupakan kombinasi beton dan baja. Baja tulangan memberikan kekuatan tarik yang tidak dimiliki beton, juga dapat memberi tambahan kekuatan tekan pada struktur beton.

KEUNTUNGAN BETON BERTULANG

1. Kekuatan tekan tinggi dibanging material lain
2. Tahan api dan air
3. Sangat kaku
4. Pemeliharaan relatif murah
5. Umur bangunan panjang
6. Mudah diproduksi
7. Berbagai bentuk elemen struktur
8. Tidak perlu tenaga kerja dilatih khusus
9. Ekonomis terutama untuk pondasi, basement

KERUGIAN BETON BERTULANG

1. Memerlukan baja tulangan karena kekuatan tarik rendah
2. Memerlukan cetakan/bekisting serta form work sampai beton mengeras (biaya tinggi)
3. Struktur umum berat karena kekuatan yang rendah per unit berat
4. Berdimensi besar karena kekuatan yang rendah per unit volume
5. Properties dan karakteristik bervariasi
6. Berubah volum sejalan waktu (susut, rangkak)

WORKABILITY

• Jumlah air yang digunakan (lebih banyak air, lebih tinggi workability)
• Jumlah semen yang digunakan, mengikuti jumlah air sehingga w/c ratio terjaga
• Gradasi campuran pasir dan kerikil
• Pemakaian butiran bulat, menambah workability
• Pemakaian butiran maksimum, menambah workability
• Cara pemadatan
• Kadar udara

DURABILITY

• Kekuatan, bergantung pada w/c ratio
• Susut (shrinkage)

KRITERIA AGAR BETON BERKUALITAS BAIK

Beton dalam keadaan basah (beton segar/fresh concrete)

• Konsistensi campuran
• Adukan yang kohesif

Beton dalam keadaan sudah mengeras (hardened  concrete)

• Kekuatan tekan beton
• Durabilitas beton

SIFAT MEKANIK BETON

-Kekuatan Tekan (fc')

• Dijadikan acuan dalam perencanaan campuran beton
• Kekuatan tidak selalu berbanding lurus dengan durabilitas
• Kekuatan beton bisa memberi gambaran keseluruhan kualitas beton tersebut
• Kekuatan tekan beton merupakan elemen kinerja utama untuk perencanaan struktural

Dipengaruhi oleh:

• W/c ratio
• Tipe semen
• Admixtures
• Agregat
• Kelembaban selama curing/perawatan
• Temperatur
• Umur beton
• Kecepatan pembebanan

Faktor penentu kekuatan tekan beton

1. Perbandingan air semen (w/c ratio), dan
2. Tingkat kepadatan/kekompakan beton

Artinya, semakin rendah w/c ratio, semakin tinggi kuat tekan beton

-Modulus Elastisitas (Ec)

Adalah konstanta elastis dari material beton.

-Susut (shrinkage)

• Perubahan (penurunan) volume yang tidak berhubungan dengan beban. Tingkat susut pada beton berbanging lurus dengan faktor air semennya dan berbanding terbalik dengan ukuran agregat kasarnya.
• Saat adukan beron mengeras, sebagian air menguap. Akibatnya beton akan menyusut dan retak.
• Retak dapat mengurangi kekuatan elemen struktur dan menyebabkan baja tulangan terbuka.
• Susut berlangsung pada waktu yang lama.
• Semakin luas permukaan betun yang terbuka, semakin tinggi tingkat susut yang terjadi.
• Besarnya susut tergantung dari komposisi beton *kandungan air, volume dan jenis agregat kasar serta jenis semen).

Untuk mengurangi susut:

• Gunakan air secukupnya pada campuran beton
• Permukaan beton harus terus dibasahi selama pengeringan berlangsung (curing)
• Pengecoran elemen besar dilangsungkan secara bertahap
• Gunakan sambungan struktur untuk engontrol lokasi retak
• Gunakan tulangan susut
• Gunakan agregat yang padat dan tidak berongga

-Rangkak (creep)

Adalah peningkatan regangan dengan bertambahnya waktu pada kondisi tegangan yang konstan.Pada struktur beton bertulang, rangkak akan menimbulkan deformasi permanen.

• Pada saat struktur dibebani, deformasi elastis akan langsung terjadi pada struktur
• Pada saat mengalami beban ini, beton akan terus berdeformasi  sejalan dengan waktu
• Jika beban terus bekerja, deformasi akan terus bertambah, hingga deformasi akhir dapar mencapai dua atau tiga kalli deformasi elastis
• Jika beban dipindahkan, struktur akan kehilangan deformasi elastisnya, tetapi hanya sebagian kecil dari deformasi tambahan/rangkak yang akan hilang
• Sekitar 75% rangkak terjadi pada tahun pertama

-Kekuatan Tarik

• Kuat tarik beton hanya berkisar 9-15% kuat tekannya
• fr = PL/(bh^2)
• Kekuatan tarik belah - split test

SEMEN

• Semen portland adalah salah satu jenis semen hidrolik. Semen hidrolik adalah semen yang akan mengeras jika bereaksi dengan air dan mempunyai kemampuan mengikat.
• Bahan utama penyusun semen portlan adalah kapur (CaO), silika (SiO2) serta oksida besi dan aluminium (Fe2O3 dan Al2O3).

Proses Pembuatan Semen:

1. Proses penyiapan bahan baku
2. Proses pengolahan bahan
3. Proses pembakaran & pendinginan
4. Proses penggilingan akhir
5. Proses pengemasan (packing)

Bahan Baku Pembuatan Semen

1. Batu kapur
2. Tanah liat (clay)

Bahan Tambahan Pembuatan Semen

1. Pasir besi (Fe2O3)atau copper slag (Fe.SiO3, Ca2Fe, CuO)
2. Pasir silika (SiO2)
3. Limestone high grade (CaCO3)

Hidrasi Semen Portland

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

Panas Hidrasi

• Adalah panas yang timbul pada saat proses hidrasi, dinyatakan dalam kalori/gram. 
• Panas hidrasi terlalu tinggi dapat menyebabkan keretakan thermal yang merupakan masalah bagi struktur beton berukuran besar atau memiliki kandungan semen tinggi.
• Total panas yang dihasilkan bergantung pada komposisi semennya.
• Untuk memperoleh jenis semen yang sesuai, perlu diketahui karakteristik panas hidrasi yang akan dihasilkan.
• Panas hidrasi dapat dikurangi dengan membatasi kandungan semen serta kontrol komposisi semen serta kontrol kehalusan semen.

Jenis Semen Portland

Berdasarkan komposisinya (ASTM C-150):

• Tipe I (semen biasa/normal)
• Tipe II (semen panas sedang)
• Tipe III (semen cepat mengeras)
• Tipe IV (semen panas rendah)
• Tipe V (semen tahan sulfat)

Jenis Semen Lainnya

• Water Proofed Cement
• White Cement
• High Alumina Cement
• Semen Anti Bakteri
• Oil Well Cement
• Blended Cement