PENELITIAN PEMBUATAN BETON MUTU TINGGI DENGAN SEMEN PCC MENGGUNAKAN SIKAFUME DAN VISCOCRETE-10 SEBAGAI BAHAN TAMBAH

Transkripsi

1 PENELITIAN PEMBUATAN BETON MUTU TINGGI DENGAN SEMEN PCC MENGGUNAKAN SIKAFUME DAN VISCOCRETE-10 SEBAGAI BAHAN TAMBAH Yudiking Rasoni, Yurisman, Lusi Utama Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang Abstrak Beton merupakan suatu campuran yang terdiri dari agregat kasar dan halus, semen dan air yang mampunyai nilai kuat tekan pada umur tertentu. Bahan air dan semen disatukan akan membentuk pasta semen berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat halus dan agregat kasar sebagai pengisi. Pada penelitian ini digunakan semen Portland Composite Cement (PCC) dan menggunakan sikafume serta Viscocrete-10 sebagai bahan tambah. Tujuan dari penelitian ini adalah mandapatkan campuran beton mutu tinggi (fc 100 Mpa) pada umur 28 hari dengan benda uji silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Perawatan benda uji dilakukan dengan metode rendaman dengan suhu air maximum 25 0 C. Dosis bahan tambah yang digunakan pada sikafume adalah 5%, 10%, 15% dan 20% sedangkan pada sika viscocrete-10 digunakan 0,2%, 0,4% dan 0,6%. Metode pencampuran rancangan beton didisain dengan metode SNI sesuai dengan SNI Pemakaian semen dari hasil perencanaan sebanyak 600 kg/m 3 dengan faktor air semen (w/c) adalah 0,28 sedangkan semen yang dpakai disubtitusi sebanyak pemakaian sikafume.. Dari hasil pengujian, percobaan yang menunjukkan hasil paling tinggi adalah pemakaian sikafume 15% dan sika viscocrete-10 0,2% dengan nilai 76 Mpa. Kata kunci : Beton mutu tinggi dengan menggunakan sikafume dan viscocrete-10

2 1. PENDAHULUAN Kerusakan beton lebih banyak disebabkan oleh kerusakan pasta semen, dan jarang diakibatkan oleh kehancuran agregat, maka untuk meningkatkan kekuatan beton dapat dilakukan dengan cara memperbaiki kekuatan pasta semen. Ada berbagai cara yang dapat dilakukan, antara lain pemakaian faktor air semen (f.a.s) rendah dan penambahan zat tambah mineral seperti mikrosilika, silica fume, maupun abu terbang (fly ash). Permasalahan kelecakan (workability) yang diakibatkan pemakaian faktor air-semen yang rendah dapat diatasi dengan menambahkan zat pengencer seperti plasticizer atau superplasticizer. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi campuran beton yang ideal dan mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan mikrosilika (sikafume) terhadap kuat tekan beton sampai mendapatkan Mutu (kuat tekan beton) rencana. Adukan beton dibuat dengan menggunakan f.a.s. 0,28. Perencanaan campuran menggunakan cara SNI (Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal) dan cara coba-coba berdasarkan formulasi Feret (No. 12 Supartono, F.X., 1996) yang telah dimodifikasi oleh de Larrad. Komposisi penambahan mikrosilika (sikafume) pada percobaan ini adalah 5%, 10%, 15% dan 20%, pemakaian superplasticizer (viscocrete 10) adalah 0,2%, 0,4% dan 0,6%. Benda uji dibuat berbentuk silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Dari hasil perolehan data dilapangan pada pengerjaan beton sebelumnya dan hasil percobaan oleh para ahli dibidang beton, diperoleh bahwa nilai slump adukan semakin besar seiring dengan bertambahnya kadar pemakaian mikrosilika dalam campuran. Pada nilai slump yang relatif tinggi berkisar antara + 10 cm maka komposisi pemakaian mikrosilika (sikafume) juga pada kadar yang maximum = 10%. Maka berat jenis beton juga semakin menurun dengan meningkatnya kadar mikrosilika yang diikuti dengan pengurangan pemakaian semen. Untuk itu, dalam rangka mendapatkan komposisi campuran beton mutu tinggi, kita perlu dengan sangat teliti dalam setiap melakukan pengujian agregat tahap demi tahap. Pada penelitian ini, kita menggunakan beberapa referensi diantaranya, buku teknologi beton oleh Ir. Tri Mulyono, MT, buku PBI N-1, modul teknologi semen dan beton dari PT. Semen Padang, buku tata cara pembuatan campuran beton normal dan banyak lagi jurnaljurnal hasil penelitian baik dari perorangan maupun dari perusahaan yang bergerak di bidang aplikasi semen dan beton. 2. TINJAUAN PUSTAKA Beton merupakan suatu campuran yang terdiri dari agregat kasar dan halus, semen dan air yang mampunyai nilai kuat tekan pada umur tertentu. Beton juga bisa ditambah dengan bahan campuran tertentu apabila dianggap

3 perlu. Bahan air dan semen disatukan akan membentuk pasta semen berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat halus dan agregat kasar sebagai pengisi (No. 8 Nugraha, Paul dan Antoni, 2007). Dari hasil survey yang ditemui dilapangan, semen PCC mempunyai sedikit perbedaan dengan semen type I yaitu dalam karakteristiknya. Semen PCC lebih lama dari pada semen type I dalam mancapai mutu yang direncanakan. Semen PCC memerlukan 90 hari untuk mencapai mutu rencana sedangkan semen type I hanya 28 hari. Sesuai dengan perkembangan teknologi beton yang demikian pesat, ternyata kriteria beton mutu tinggi juga selalu berubah sesuai dengan kemajuan tingkat mutu yang berhasil dicapai. Pada tahun 1950an, beton dengan kuat tekan 30 MPa sudah dikategorikan sebagai beton mutu tinggi. Pada tahun 1960an hingga awal 1970an, kriterianya lebih lazim menjadi 40 MPa. Saat ini, disebut mutu tinggi untuk kuat tekan diatas 50 MPa, dan 80 MPa sebagai beton mutu sangat tinggi, sedangkan 120 MPa bisa dikategorikan sebagai beton bermutu ultra tinggi (No.5 Mardiono.2005). Campuran high strength concrete umumnya membutuhkan rasio faktor air semen yang rendah, dimana rasio faktor air semen berada pada rentangan 0,23 sampai dengan 0,35. Namun hal ini berpengaruh pada berkurangnya workability (sifat mudah dikerjakan). Untuk mendapatkan kuat tekan yang tinggi saat mempertahankan workability yang baik, sangat perlu menggunakan admixture, baik itu admixture kimia ataupun admixture mineral. Ada beberapa faktor utama yang bisa menentukan keberhasilan pengadaan beton bermutu tinggi, diantaranya adalah : a. Faktor air semen (fas, w/c) yang rendah. b. Kualitas bahan penyusun beton yang baik. c. Penggunaan admixture, baik itu admixture kimia ataupun admixture mineral dalam kadar yang tepat. d. Prosedur yang benar dan cermat pada keseluruhan proses produksi beton. e. Pengawasan dan pengendalian yang ketat pada keseluruhan prosedur dan mutu pelaksanaan, yang didukung oleh koordinasi operasional yang optimal. Secara umum, semakin besar nilai f.a.s semakin rendah mutu kekuatan beton (Tri mulyono, No. 7, 2004). Dengan demikian untuk menghasilkan sebuah beton yang bermutu tinggi f.a.s dalam beton haruslah rendah, sayangnya hal ini menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan. Untuk itu, disinilah fungsi dari superplasticizer yang akan kita gunakan. Fungsi utama dari sika viscocrete 10 adalah untuk menambah workability pada campuran beton sehingga memudahkan dalam pengerjaannya di lapangan. Pemakaian sika viscocrete 10 pada campuran beton bisa mengurangi pemakaian air sampai dengan 30%. Tujuan pengurangan air ini

4 adalah untuk memperkecil f.a.s sehingga mengurangi pemakaian semen pada beton mutu tinggi yang menjadikan campuran kita lebih ekonomis. 2.1 Semen Semen portland merupakan bubuk halus yang diperoleh dengan menggiling klinker (yang didapat dari pembakaran suatu campuran yang baik dan merata antara kapur dan bahan-bahan yang mengandung silika, aluminia, dan oxida besi), dengan batu gips sebagai bahan tambah dalam jumlah yang cukup. Bubuk halus ini bila dicampur dengan air, selang beberapa waktu dapat menjadi keras dan digunakan sebagai bahan ikat hidrolis. (Kardiyono, 1989). Tabel 2.1 Susunan oxida semen portland Oksida % rata-rata Kapur (CaO) 63 Silika (SiO2) 22 Alumunia (Al2O3) 7 Besi (Fe203) 3 Magnesia (MgO) 2 Sulfur (SO3) 2 Dalam pembuatan beton, air merupakan salah satu faktor penting, karena air dapat bereaksi dengan semen, yang akan menjadi pasta pengikat agregat. Air juga berpengaruh terhadap kuat desak beton, karena kelebihan air akan menyebabkan penurunan pada kekuatan beton itu sendiri. Selain itu kelebihan air akan mengakibatkan beton menjadi bleeding, yaitu air bersama-sama semen akan bergerak ke atas permukaan adukan beton segar yang baru saja dituang. Hal ini akan menyebabkan kurangnya lekatan antara lapis-lapis beton dan merupakan yang lemah. Senyawa-senyawa kimia dari semen portland adalah tidak stabil secara termodinamis, sehingga sangat cenderung untuk bereaksi dengan air. Untuk membentuk produk hidrasi dan kecepatan bereaksi dengan air dari setiap komponen adalah berbeda-beda, maka sifatsifat hidrasi masing-masing komponen perlu dipelajari. 1. Tricalsium Silikat (C3S) = 3CaO.SiO2 Senyawa ini mengalami hidrasi yang sangat cepat yang menyebabkan pengerasan awal, menunjukkan desintegrasi (perpecahan) oleh sulfat air tanah, oleh perubahan volume kemungkinan mengalami retakretak. 2. Dicalsium Silikat (C2S) = 2CaO.SiO2 Senyawa ini mengeras dalam beberapa jam dan dapat melepaskan panas, kualitas yang terbentuk dalam ikatan menentukan pengaruh terhadap kekuatan beton pada awal umurnya, terutama pada 14 hari pertama. 3. Tricalsium Alumat (C3A) = 3CaO.Al2O3 Formasi senyawa ini berlansung perlahan dengan pelepasan panas yang lambat, senyawa ini berpengaruh terhadap proses peningkatan kekuatan yang terjadi dari 14 hari sampai 28 hari, memiliki ketahanan agresi kimia yang relatif tinggi, penyusutan yang relatif rendah.

5 4. Tetracalsium Aluminoferit (C4Af) = 4CaO.Al2O3 FeO3 Adanya senyawa Aluminoferit kurang penting karena tidak tampak banyak pengaruh terhadap kekuatan dan sifat semen. (L.J Murdock, 1986). 2.2 Aggregat Agregat adalah butiran mineral yang merupakan hasil disintegrasi alami batu-batuan atau juga berupa hasil mesin pemecah batu dengan memecah batu alami. Agregat merupakan salah satu bahan pengisi pada beton, namun demikian peranan agregat pada beton sangatlah penting. Kandungan agregat dalam beton kira-kira mencapai 70% - 75% dari volume beton. Agregat sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan beton. agregat dibedakan menjadi dua macam yaitu agregat halus dan agregat kasar yang didapat secara alami atau buatan. Untuk menghasilkan beton dengan kekompakan yang baik, diperlukan gradasi agregat yang baik. Gradasi agregat adalah distribusi ukuran kekasaran butiran agregat. Gradasi diambil dari hasil pengayakan dengan lubang ayakan 10mm, 20mm, 30mm dan 40mm untuk kerikil. Untuk pasir lubang ayakan 4,8mm, 2,4mm, 1,2mm, 0,6mm, 0,3mm dan 0,15mm. 2.3 Air Dalam pembuatan beton, air merupakan salah satu faktor penting, karena air dapat bereaksi dengan semen, yang akan menjadi pasta pengikat agregat. Air juga berpengaruh terhadap kuat desak beton, karena kelebihan air akan menyebabkan penurunan pada kekuatan beton itu sendiri. Selain itu kelebihan air akan mengakibatkan beton menjadi bleeding, yaitu air bersama-sama semen akan bergerak ke atas permukaan adukan beton segar yang baru saja dituang. Hal ini akan menyebabkan kurangnya lekatan antara lapis-lapis beton dan merupakan yang lemah. Air untuk pembuatan beton minimal memenuhi syarat sebagai air minum yaitu tawar, tidak berbau, bila dihembuskan dengan udara tidak keruh dan lainlain, tetapi tidak berarti air yang digunakan untuk pembuatan beton harus memenuhi syarat sebagai air minum. Penggunaan air untuk beton sebaiknya air memenuhi persyaratan sebagai berikut ini, (Kardiyono Tjokrodimulyo, 1992) : 1. Tidak mengandung lumpur atau benda melayang lainnya lebih dari 2 gr/ltr. 2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik) lebih dari 15 gr/ltr. 3. Tidak mengandung Klorida (Cl) lebih dari 0,5 gr/ltr. 4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gr/ltr. 2.4 Superplasticizer Sika Viscocrete-10 Superplasticizer (Sika Viscocrete-10) adalah bahan tambah kimia (chemical admixture) yang melarutkan gumpalan-gumpalan dengan cara

6 melapisi pasta semen sehingga semen dapat tersebar dengan merata pada adukan beton dan mempunyai pengaruh dalam meningkatkan workability beton sampai pada tingkat yang cukup besar. Bahan ini digunakan dalam jumlah yang relatif sedikit karena sangat mudah mengakibatkan terjadinya bleeding. Superplasticizer dapat mereduksi air sampai 30% dari campuran awal. Superplasticizer Sika viscocrete-10 berbentuk liquid yang kandungan utamanya adalah polikarbksilat (PCL). Secara umum, partikel semen dalam air cenderung untuk berkohesi satu sama lainnya dan partikel semen akan menggumpal. Dengan menambahkan superplasticizer, partikel semen ini akan saling melepaskan diri dan terdispersi. Dengan kata lain superplasticizer mempunyai dua fungsi yaitu, mendispersikan partikel semen dari gumpalan partikel dan mencegah kohesi antar semen. Fenomena dispersi partikel semen dengan penambahan Superplasticizer dapat menurunkan viskositas pasta semen, sehingga pasta semen lebih fluid/alir. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan air dapat diturunkan dengan penambahan superplasticizer. 2.5 Sikafume Silicafume atau disebut juga mikrosilika adalah sebagai bahan mengisi rongga-rongga di antara butiran semen sehingga beton akan menjadi lebih kompak dan padat. Selain itu, mikrosilika akan bereaksi dengan C 3 S dan C 2 S dalam semen dan menghasilkan gel CSH-2 yang akan membentuk suatu ikatan gel yang kuat dan padat di dalam beton. Selanjutnya, reduksi kalsium hidroksida (CaOH) oleh Si0 2 akan mengurangi unsur pembentuk ettringite sehingga mengurangi sensitivitas beton terhadap serangan sulfat sehingga beton tidak mudah ditembus air serta tidak mudah mengalami korosi. Karena harga mikrosilikon masih mahal, umumnya penggunaan mikrosilika hanya 3-10% dari berat semen dalam adukan beton. Sikafume memiliki kandungan silica (SiO 2 ) mencapai 85-95% Ukuran butiran silika yang sangat halus berkisar 0,1-1 μm lebih kecil dibandingkan butiran semen yang bekisar 5-50 μm. Unsur yang terdapat dalam sikafume adalah: 1. Mikrosilika 2. Polimer 3. Epoxy 3. METODOLOGI PENELITIAN Pencampuran bahan-bahan penyusunan beton dilakukan agar diperoleh suatu komposisi yang solid dari bahan-bahan penyusun berdasarkan rancangan campuran beton. Sebelum diimplementasikan dalam pelaksanaan konstruksi dilapangan, pencampuran bahanbahan dapat dilakukan di laboratorium. Agar tetap terjaga konsistensi rancangannya, tahapan

7 lebih lanjut dalam pengolahan beton perlu diperhatikan. Komposisi yang baik akan menghasilkan kuat tekan yang tinggi, tetapi jika pelaksanaanya tidak dikontrol dengan baik, kemungkinan dihasilkannya beton yang tak sesuai dengan rencana akan semakin besar. Cara pengolahan ini akan menentukan kualitas dari beton yang akan dibuat. Adapun tahapan dalam pelaksanaan di laboratorium meliputi: 1. Persiapan 2. Pemeriksaan material 3. Perancangan campuran 4. Pembuatan benda uji 5. Perawatan 6. Pengujian kuat tekan beton 7. Evaluasi mutu beton Kegiatan penelitian dilakukan di Laboraturium beton PT. IGASAR dan Laboratorium beton Jaminan Mutu dan Kualitas PT. SEMEN PADANG Indarung selama 50 hari. Standar Pengujian Yang Digunakan SNI Metode Pengujian tentang Analisis Saringan Agregat Halus dan Kasar. SNI Metode Pengujian Slump Beton SNI Metoda Pengujian Berat Isi Beton SNI Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. SNI Metode Pengujian Keausan Agregat dengan Mesin Los Angeles. SNI Metode Pengambilan Contoh Untuk Campuran Beton Segar. SNI Metode Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di Laboratorium. SNI Spesifikasi Bahan Tambahan untuk Beton SNI Metode Pengujian Kotoran Organik Dalam Pasir untuk Campuran Mortar dan Beton. SNI Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. SNI Semen Portland SNI Metode Pengujian Sifat Kekekalan Bentuk Agregat Terhadap Larutan Natrium Sulfat dan Magnesium Sulfat. SNI Tata Cara Pengadukan Beton SNI Metode Pengujian Gumpalan Lempung dan Butir-butir Mudah Pecah Dalam Agregat. SNI Metode Pengujian Jumlah bahan Dalam Agregat Yang Lolos Saringan No.200 (0,075 mm). SNI

8 Metode Pengujian Bliding dari Beton Segar SNI Metode Pengujian untuk Menentukan Suhu Beton Segar Semen Portland SNI Metode Pengujian Mutu Air Untuk digunakan dalam Beton SNI Tata Cara Pembuatan Kaping Untuk Benda Uji Silinder Beton. 4. ANALISA DATA 1. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Kadar lumpur agregat halus 1,42% Kadar lumpur agregat kasar 0,51% 2. Pengujian Kadar Organik Kadar organik agregat halus nomor 2 (dibandingan dengan warna standar) 3. Pengujian Berat Isi Agregat Berat isi agregat halus 1,51% Berat isi agregat kasar 1,85% 4. Pengujian Berat Jenis Agregat Berat Jenis agregat halus 2,14 Berat Jenis agregat kasar 2,56 5. Pengujian Penyerapan Agregat Penyerapan agregat halus 4,53% Penyerapan agregat kasar 4,12 6. Pengujian Analisa Saringan Dari hasil analisa saringan didapatkan persentase campuran pasir sebesar 35% dan split 5-20 sebesar 65% Perhitungan Campuran Beton Data BJ SSD Kadar air Uraian Pasir Split Penyerapan Bobot isi gembur Komposisi campuran Pengolahan Data 2, % 4,53% 1,44 Ton/m 3 35% 2, % 4,12% 1,76 Ton/m 3 65% 1. Kuat tekan beton yang disyaratkan (fc`) = 100 Mpa 2. Standar deviasi (SD) = 35 Mpa 3. Nilai tambah (M) = k x SD = 1,64 x 3,5 = 5,7 Mpa 4. Kuat tekan beton rata-rata (f`cr) : F`cr = fc` + M = ,7 = 105,7 Mpa = 106 MPa 5. Jenis semen = PCC 6. Jenis kerikil = batu pecah 7. Faktor air semen recana = Dipakai Fas terkecil = 0,28 9. Nilai slump : max = 7.0 cm Min = 5.0 cm 10. Ukuran kerikil Max = 20 mm 11. Kebutuhan air = 168 liter (80% x 210 liter air 12. Kebutuhan semen = fas = 168 0,28 = 600 kg

9 13. Kebutuhan semen minimum = 325 kg 14. Pakai semen yang besar = 600 kg 15. Air yang dipakai = 168 ltr 16. Golongan pasir = golongan II 17. Komposisi pasir = 35 % 18. BJ campuran = 2, Berat beton = 2400 kg/m Wps + Wkr = Wbtn Air PC sikafume = (10% sikafume) = 1632 kg Wpsr = x = 571 kg Wkr = x = 1061 kg Penambahan Bahan Tambah Yang Dilakukan Percobaan Viscocrete-10 (%) Sikafume (%) 1 0.2% 5% 2 0.4% 5% 3 0.6% 5% 5. KESIMPULAN Mutu yang dapat dapat dicapai dengan penambahan sikafume dan viscocrete-10 dengan w/c 0,28 adalah 76% (fc 76 Mpa) dari mutu rencana (fc 100 Mpa). Pemakaian Sikafume dan Viscocrete-10 yang ideal dengan komposisi disain adalah 15% dan 0,2% % 10% 5 0.4% 10% 6 0.6% 10% 7 0.2% 15% 8 0.4% 15% 9 0.6% 15% % 20% % 20% UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada PT. Igasar dan PT Semen Padang yang telah bersedia membantu fasilitas pemakaian laboratorium pengujin beton mereka lengkap dengan perlatan laboratorium. Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua dosen pembimbing yang sangat berperan penting dalam penyusunan laporan penelitian ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik.

10 DAFTAR PUSTAKA Nugraha, Paul dan Antoni., Teknologi Beton, Andi, Yogyakarta,2007. Mulyono, Tri., Teknologi Beton, Yogyakarta,2007. Mardiono. Jurnal Pengaruh Pemanfaatan Abu Terbang (Fly Ash) dalam Beton Mutu Tinggi, Universitas Gunadarma, Jakarta. Mulyono., Tri., Teknologi Beton, Eco., Tinjauan Penambahan Mikrosilika dan Fly Ash Terhadap Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi, Jurnal Rekayasa, Surakarta, Mukhba, Romi., Pengaruh Penambahan Sika Viscocrete-10 Sebesar 1.4% dari Berat Semen Terhadap Slump Loss dan Kuat Tekan Beton, Tugas Akhir, Universitas Muhammadiyah, Yogyakarta, Sucita, Try, Randy, Mochammad., Studi Eksperimental Pengaruh Sikafume Pada Beton PCC Mutu fc =70 Mpa. Hernando, Fandhi., Perencanaan Campuran Beton Mutu Tinggi dengan Penambahan Superplasticizer dsn Pengaruh Penggantian Semen Dengan Fly Ash, Tugas Akhir, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta, Achmadi, Ali., Kajian Beton Mutu Tinggi Menggunakan Slag Sebagai Agregat Halus dan Agregat Kasar Dengan Aplikasi Superplasticizer dan Silicafume, Tesis, Universitas Diponegoro, Semarang, Trianto, Alfi., Pengaruh Sikafume dan Superplasticizer Tipe Viscocrete-10 Terhadap Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton Mutu Tinggi, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta, Kardiono., Jurnal Beton Mutu Tinggi dengan Bahan Tambah Bubuk Batu Gips, Tjokrodimulyo, Kardiono., Beton Mutu Tinggi, 1995.