Teknologi Bahan Konstruksi Bahan Tambah Beton
2.1
Pengertian bahan tambahan dalam pembuatan beton
Bahan tambahan dalam pembuatan beton adalah bahan selain unsur pokok
beton (air, semen, dan agregat) yang berupa bubuk atau cairan, yang ditambahkan
ke dalam campuran adukan beton selama pengadukan. Seperti yang tertulis dalam
American Society for Testing and Material (ASTM) C125, bahan tambahan ditambahkan
dalam campuran beton atau mortar, sebelum pencampuran pada batching plant atau
sesudah pencampuran. Definisi bahan tambahan ini mempunyai arti luas, yaitu
meliputi polimer, fiber, mineral yang mana dengan adanya bahan tambahan ini
komposisi beton mempunyai sifat yang berbeda dengan beton aslinya atau beton
biasa. Tujuan pemakaian Admixture dalam campuran beton adalah untuk
meningkatkan:
a. Penampilan ( Performance )
b. Mutu ( Qualty )
c. Keawetan ( Durability )
d. Kemudahan pekerjaan ( Workability )
Tujuan lain dari penggunaan
bahan tambah menurut Manual Of Concrete Practice dalam admixture and concrete
adalah sebagai berikut:
1.
Memodifikasi beton
segar, mortar, dan gouting
- Menambah sifat dan
mudah pengerjaan tanpa menambah kandungan air
- Menghambat atau
mempercepat waktu pengikatan awal campuran beton
- Mengurangi atau
mencegah penurunan atau perubahan volume
- Mengurangi segregasi
dan mengurangi kehilangan nilai slump
- Mengembangkan dan
meningkatkan sifat penetrasi dan pemompaan beton segar.
2.
Memodifikasi beton keras, mortar dan gouting
- Menghambat dan mengurangi panas selama
proses pengerasan awal (beton muda)
- Menambah sifat keawetan beton ketahanan
dari gangguan luar termasuk serangan
garam-garam sulfat
- Mengurangi kapilaritas air dan
mengurangi sifat permeabilitas
- Menambah kekuatan beton.
Bahan tambah biasanya diberikan
dalam jumlah yang relatif sedikit, dan pengawasan yang ketat harus diberikan
agar tidak berlebihan yang justru akan dapat memperburuk sifat beton.
2.2. Persyaratan Teknis
a. Standar yang mencakup bahan
tambahan
Ada beberapa negara seperti Amerika, Inggris, dan Indonesia telah
mengatur persyaratan dan petunjuk penggunaannya. Misalnya Inggris dengan BS
5075 part 1:1985, mengatur persyaratan dari beberapa tipe admxture (tabel 1), Amerika
C494-82 mengatur masalah tersebut sesuai dengan ASTM C494-82 (tabel 2), khusus
Superplastizer diatur dalam BS 5075 part 1:1985 (tabel3). Secara umum juga
ditampilkan tabel mengenai standard-standart di Amerika, Inggris, Jerman, yang
menyangkut masalah admixture ini dapat dilihat pada (tabel 4) dari Technical
Report no. 18 dari Concrete Society di Inggris, didapat tabel petunjuk mengenai
garis besar penggunaan admixture-admixture tersebut di atas (tabel 5).
b. Hal-hal yang harus dihindari dalam penggunaan bahan tambahan
Untuk mengurangi dan mencegah sesuatu hal
yang tidak terduga dalam penggunaan admixture, maka perlu pertimbangan mengenai
hal-hal seperti dibawah ini :
a. Gunakan bahan tambahan
(admixture) sesuai dengan spesifikasi dan ASTM (American Society for Testing
and Material). Sebuah pabrik yang mempunyai reputasi baik akan memberikan
data-data teknik dari hasil produksinya. Data-data tersebut antara lain :
1) Pengaruh pentingnya
bahan tambahan pada penampilan beton
2) Pengaruh sampingan
yang diakibatkan oleh admixture baik yang positif maupun yang negatif
3) Sifat-sifat fisik
admixture dan konsentrasi dari komposisi bahan yang aktif
4) Adanya bahan kimia
yang berpotensi merusak seperti klorida, sulfat, sulfida, posfat, juga nitrat dan amoniak
5) Nilai pH (derajat
keasaman)
6) Bahaya yang terjadi terhadap pemakai
admixture
7) Kondisi penyimpanan
dan batas umur kelayakan
8) Persiapan bahan
tambahan dan prosedur pencampuran pada beton
9) Dosis yang
dianjurkan pada kondisi tertentu dan akibatnya bila dosisnya berlebihan
b. Mengikuti petunjuk yang berhubungan dengan dosis, dan melakukan
pengetesan untuk mengontrol pengaruh yang telah didapat. Khususnya penggunaan
bahan yang akan dipakai di lapangan untuk pengetesan adalah sangat penting.
Pastikan pengaruh admixture terhadap faktor: komposisi semen, sifat agregat,
campuran beton dan lamanya pencampuran, temperature dan kondisi perawatannya.
c. Yakinkan ketelitian prosedur yang ditetapkan untuk ketelitian
pencampuran admixture. Khususnya penting untuk Air Entraining Admixture
(AEA) dan
admixture
kimia, dimana dosisnya dibawah 0.1% dari berat semen. Dalam kasus seperti ini over dosis dapat dengan mudah
terjadi dan akan mengakibatkan kerusakan beton.
2.4. Pengendalian Bahan
a. Jenis-jenis bahan tambah untuk beton
Secara umum bahan tambah yang digunakan
dalam beton dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah yang bersifat kimiawi (chemical admixture) yang ditambahkan saat proses pengadukan dan
atau saat pelaksanaan pengecoran (placing),
sehingga lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja pelaksanaan dan bahan
tambah yang bersifat mineral (additive) yang ditambahkan pada saat
proses pengadukan dilaksanakan, lebih bersifat penyemenan lebih banyak
digunakan untuk mmperbaiki kinerja kekuatannya.
1. Bahan Tambahan Kimia
a. Type Bahan Tambahan kimia
Ketentuan dan syarat mutu bahan tambahan
kimia sesuai dengan ASTM C 494-81 “Standard Specification for Chemical
Admixture for Concrete”. Definisi type dan jenis bahan tambahan kimia tersebut
dapat diterangkan sebagai berikut :
1. Tipe A “Water-Reducing Admixtures
Water – Reducing Admixture adalah bahan
tambah yang mengurangi air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton
dengan konsistensi tertentu.
Water – Reducing Admixture digunakan
antara lain dengan tidak mengurangi kadar semen dan nilai slump untuk
memproduksi beton dengan nilai perbandingan atau ratio factor air semen (fas)
yang rendah atau dengan tidak merubah kadar semen yang digunakan dengan factor
air semen yang tetap maka nilai slump yang dihasilkan dapat lebih tinggi.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan bahan tambah ini adalah air
yang dibutuhkan, kandungan air,konsistensi, bleding dan kehilangan air pada
saat beton segar, laju pengerasan, kuat tekan dan lentur, perubahan volume,
susut pada saat pengeringan. Berdasarkan hal tersebut penting untuk melakukan
pengujian sebelum pelaksanaan pencampuran terhadap bahan tambah tersebut.
2.
Tipe B “Retarding Admixture”
Retarding Admixture adalah bahan tambah yang berfungsi
untuk menghambat waktu pengikatan beton. Penggunaannya untuk menunda waktu
pengikatan beton, misalnya karena kondisi cuaca yang panas, atau untuk
memperpanjang waktu untuk pemadatan, untuk menghindari cold joints dan menghindari dampak penurunan saat beton segar saat
pelaksanaan pengecoran.
3. Tipe C “Accelerating Admixture”
Accelerating Admixture adalah bahan tambah yang berfungsi
untuk mempercepat pengikatan dan pengembangan kekuatan awal beton. Bahan ini
digunakan untuk mengurangi lamanya waktu pengeringan (hidrasi) dan mempercepat
pencapaian kekuatan awal beton. Accelerating
Admixture yang paling terkenal adalah kalsium klorida. Dosis maksimum
adalah 2 % dari berat semen yang digunakan. Secara umum, kelompok bahan tambah
ini dibagi tiga kelompok yaitu: Larutan garam organic, Larutan campuran organic
dan Material miscellaneous.
4. Tipe D “Water Reducing and Retarding Admixtures”
Water Reducing and Retarding Admixtures adalah bahan
tambah yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang
diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu dan menghambat
pengikatan awal.
Bahan ini
hampir semuanya berwujud cair. Air yang terkandung dalam bahan akan menjadi
bagian air campuran beton. Dalam perencanaan air ini harus ditambahkan sebagai
berat air total dalam campura beton. Perlu diingat, perbandingan antara mortar
dengan agregat kasar tidak boleh berubah. Perubahan kandungan air, atau udara
atau semen, harus diatasi dengan perubahan kandungan agregat halus sehingga
volume tidak berubah.
5. Tipe E “Water Reducing and Accelerating Admixtures”
Water Reducing and Accelerating Admixtures adalah bahan
tambah yang berfungsi ganda yaitu mengurangi jumlah air pencampur yang
diperlukan untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu dan
mempercepat pengikatan awal.
6. Tipe F “Water Reducing, High Range Admixtures”
Water Reducing,
High Range Admixtures adalah bahan tambah yang berfungsi
untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton
dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12% atau lebih.
7. Tipe G “Water Reducing, High Range Retarding
Admixtures”
Water Reducing, High Range Retarding Admixtures adalah bahan
tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan
untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak 12% atau lebih
dan juga untuk menghambat pengikatan beton. Jenis bahan tambah ini
merupakan gabungan superplasticizer dengan
menunda waktu pengikatan beton. Biasanya digunakan untuk kondisi pekerjaan yang
sempit karena sedikitnya sumber daya yang mengelola beton disebabkan
keterbatasan ruang kerja.
2. Mineral
Admixture (Bahan Tambahan Mineral)
Bahan tambahan mineral ini merupakan bahan
padat yang dihaluskan yang ditambahakan untuk memperbaiki sifat beton agar
beton mudah dikerjakan dan kekuatan serta keawetannya meningkat. Bahan-bahan
tambahan mineral seperti :
1. Pozzolan
Pozzolan adalah
bahan yang mengandung senyawa silika atau silika alumina dan alumina, yang
tidak mempunyai sifat mengikat seperti semen akan tetapi dalam bentuknya yang
halus dan dengan adanya air, maka senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi dengan
kalsium hidroksida pada suhu normal akan membentuk senyawa kalsium silikat
hidrat dan kalsium hidrat yang bersifat hidraulis dan mempunyai angka kelarutan
yang cukup rendah.
Standar Mutu Pozzolan Menurut ASTM C 618-86 mutu pozzolan
dibedakan menjadi tiga kelas, dimana tiap-tiap kelas ditentukan komposisi kimia
dan sifat fisiknya. Pozzolan mempunyai mutu yang baik apabila jumlah kadar SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 tinggi dan reaktifitasnya tinggi
dengan kapur. Ketiga kelas pozzolan yang disebutkan diatas adalah :
1.Kelas N : Pozzolan alam atau hasil pembakaran, pozzolan alam yang dapat
digolongkan didalam jenis ini seperti tanah diatomic, opaline cherts dan
shales, tuff dan abu vulkanik atau pumicite, dimana biasa diproses melalui
pembakaran maupun tidak. Selain itu ada juga berbagai material hasil pembakaran
yang mempunyai sifat pozzolan yang baik.
2. Kelas C
: Fly ash yang mengandung CaO diatas 10% yang dihasilkan dari pembakaran
lignite atau sub-bitumen batu bara.
3. Kelas F
: Fly ash yang mengandung CaO kurang dari 10% yang dihasilkan dari pembakaran
antrhacite atau bitumen batu bara.
Sifat Fisik yang distandarkan:
|
Sifat Fisik
|
N
|
C
|
V
|
|
Kehalusan
% tertahan ayakan no.325 (mak)
|
34
|
34
|
34
|
|
Pozzolan aktivitas indeks dengan PC pada 28 hari (% min)
|
75
|
75
|
75
|
|
Kebutuhan air maks
% dari kontrol
|
115
|
105
|
105
|
Sifat kimia yang distandarkan:
|
Sifat Kimia
|
N
|
C
|
F
|
|
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
(% min)
|
70
|
50
|
70
|
|
SO3 (% maks)
|
4
|
5
|
5
|
|
Na2O (% maks)
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
|
Kadar Kelembaban (% maks)
|
3
|
3
|
3
|
|
Loss ignition (% maks)
|
10
|
6
|
12
|
Jenis-jenis pozzolan Menurut proses pembentukannya (asalnya) didalam ASTM C 593-82,
bahan pozzolan dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :
1) Pozzolan Alam Pozzolan alam
adalah bahan alam yang merupakan sedimentasi dari abu atau lava gunung berapi
yang mengandung silika aktif, yang bila dicampur dengan kapur padam akan
mengadakan proses sedimentasi.
2) Pozzolan Buatan Pozzolan
buatan sebenarnya banyak macamnya, baik merupakan sisa pembakaran dari tungku,
maupun hasil pemanfaatan limbah yang diolah menjadi abu yang mengandung silika
reaktif dengan melalui proses pembakaran, seperti abu terbang (fly ash), abu
sekam (rice husk ash), silika fume dan lain-lain.
2. Abu Terbang
Batu Bara (Fly Ash)
Menurut ASTM C.168, abu terbang didefinisikan sebagai
butiran halus hasil residu pembakaran batu bara atau bubuk batu bara. Abu
terbang dapat dibedakan menjadi dua, yaitu abu terbang yang normal yang
dihasilkan dari pembakaran batu bara antrasit atau batu bara bitomius dan abu
terbang kelas C yang dihasilkan dari batu bara kelas lignite atau subbitemeus.
Abu terbang kelas C kemungkinan mengandung kapur (lime) lebih dari 10%
beratnya.
3. Slag
Slag merupakan hasil residu
pembakaran tanur tinggi. Definisi slag Menurut ASTM C.989 “standard specification for ground granulated Blast Furnance slag for
use in concrete and mortar” adalah produk non metal yang merupakan
material berbentuk halus, granular hasil pembakaran yang kemudian didinginkan,
misalnya dengan mencelupkannya ke dalam air. Keuntungan
penggunaan slag dalam campuran beton adalah sebagai berikut (Levis, 1982)
·
Mempertinggi kekuatan beton, karena kecenderungan lambatnya kenaikan kuat tekan
·
Menaikkan ratio antara kelenturan dan kuat tekan
4. Penghalus Gradasi (Finely devided mineral admixtures)
Bahan ini merupakan mineral yang dipakai untuk memperhalus perbedaan –
perbedaan pada campuran beton dengan memberikan ukuran yang tidak ada atau
kurang dalam agregat, selain itu juga dapat dipergunakan untuk menaikkan mutu
beton yang akan dibuat.
Contoh bahan
ini adalah kapur hidrolis, semen slag, fly ash pozzollan alam yang sudah
menjadi kapur atau mentah.
5. Silika Fume
Menurut ASTM
C.1240-95 “specification for silica Fume
for Use in Hydraulic Cement concrete and Mortar” , silica fume adalah
material pozzolan yang halus, dimana komposisi silica lebih banyak yang
dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silicon atau alloy besi silicon
(dikenal dengan gabungan antara microsilika dengan silica fume). Penggunaan
silica fume dalam campuran beton dimaksudkan untuk menghasilkan, beton dengan
kekuatan tekan yang tinggi. Penggunaan silica fume berkisar 0-30%, untuk
memperbaiki karateristik kekuatan dan keawetan beton dengan factor air semen
sebesar 0.34 dab 0.28 dengan atau tanpa superplastisizer
dan nilai slump 50 mm (Yogendran, et al, 1987).
3.
Bahan Tambahan Khusus
1.
Bahan pencegah korosi (corrotion
inhibitor)
Penambahan chlorida pada adukan beton
menambah resiko berkaratnya tulangan dalam beton. Apabila baja tulangan itu
ditempatkan dalam lingkungan dengan nilai pH = 10 – 12. yaitu biasa kita jumpai
jika tulangan tertanam dalam beton, maka tidak ada bahaya korosi. Akan tetapi
penambahan sejumlah kecil chlorida akan menurunkan pH dari beton sehingga
timbullah lingkungan baru yang sangat korosif. Bahaya korosi dapat dikurangi
dengan menggunakan bahan tambahan lain yang dibutuhkan bersama dengan calsium
chlorida. Natrium benzonat dan Natrium nitrat membentuk lapisan protektif pada
baja tulangan sehingga dengan demikian baj tulangan itu dapat terhindar dari
korosi. Sebanyak 5 % Natrium Nitrat dapat digunakan dalam kombinasi dengan
Natrium Benzonat. Hampir semua “corrosion inhibitor” adalah bahan penghambat,
oleh karena itu penggunaannya harus dalam kombinasi dengan calsium chlorida.
2. Bahan
tambahan jenis polimer
Merupakan produk bahan tambah baru,yang dapat
menghasilkan kuat tekan beton tinggi sekitar 15.000 Psi (1.000 psi = 6.9 Mpa)
atau lebih, dan kekuatan belah tariknya sekitar 15.000 Psi atau lebih.Beton
dengan kekuatan tinggi ini biasanya diproduksi dengan menggunakan polimer
dengan cara :
-
Memodifikasi Sifat beton dengan mengurangi air di lapangan.
-
Menjenuhkan dan memancarkannya pada temperature yang sangat tinggi di
laboratorium.
Beton dengan modifikasi polimer
(PMC = Polimer Modified Concrete) adalah beton yang ditambah resin dan pengeras
Faktor polimer beton yang optimum adalah berkisar 0.3 sampai 0.45 dalam
perbandingan berat, untuk mencapai kekuatan tinggi tersebut.
3. Bahan-bahan tambahan pembuat beton menjadi
kedap air
Beton yang direncanakan dan kemudian
dipadatkan dengan baik, biasanya tahan terhadap air. Bahan-bahan tambahan yang
dapat menahan air (Water replient additive) dapat menahan pengaruh
kekuatan-kekuatan kapiler, sehingga akan mencegah menjenuhnya beton oleh air.
Bahan-bahan ini berupa bahan kimia yang tahan terhadap air, seperti calsium
stearat dan jenis-jenis sabun lainnya, emulsi-emulsi minyak yang kesemuanya itu
mengurangi absorbsi air dari system kapiler
a. Bonding
Admixture
Bonding admixture
(bahan tambahan perekat) adalah bahan emulsion polimer organis (organic polymer
emulsion), digunakn untuk menambah sifat melekatnya antara beton dan mortar.
Bahan pokok dari bonding admixture adalah polyvinil acetate (PVA), styrene butadiene
(SBR) dan acrylic. Biasanya, emulsion synthetic lebih baik dari karet alam
(natural ruber atau latex coumpound).
b. Pigmen
Pigmen dalam bentuk tepung berguna
dalam mortar dan beton sebagai bahan alam dari sintesis agar menghasilkan warna
yang baik yang tidak mempengaruhi sifat mekanik dan fisik beton. Pigmen yang
digunakan dalam beton harus sesuai dengan BS 1014, bahan dasarnya dari karbon
hitam, merah, kuning, coklat dan biji besi hitam oksid, black magnesium oxide,
blue cobalt oxide, dan green chromium oxide.
c. Damp-proofing admixture dan Integral waterproff
Damp proofing admixture adalah bahan kimia untuk mengurangi
kehilangan kelembaban sehingga beton menjadi unsaturated (kering). Bahan
tersebut tidak mengurangi kekedapan dari beton dan tiak cocok untuk ketahanan
terhadap tekanan air. Material dasar dari damp proofing admixture adalah :
Stearates, Oleates, Pitrolium Derivated. Damp proofing admixture mengurangi
daya resapan, kelembaban kepori-pori beton dan menaikkan tingkat pemadatan air
menjadi beton kering.
2.5. Aplikasi bahan-bahan
tambahan dalam dunia kontruksi
Kegunaan bahan tambahan
pada beton:
Untuk mempercepat pengerasan pada beton, sehingga proses pengerjaan hanya membutuhkan waktu yang sangat singkat.
