Bahan Tambahan Dalam Pembuatan Beton

 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.