PENGARUH AGREGAT TERHADAP MUTU BETON

Transkripsi

1 PENGARUH AGREGAT TERHADAP MUTU BETON M. Hasbi Arbi Abstrak Beton merupakan bahan konstrusi bangunan sipil yang dibuat dari campuran semen, pasir, kerikil/ batu pecah dan air. Campuran ini dibuat sedemikian rupa sehingga mempunyai komposisi yang baik, waktu masih lembek campuran tersebut disebut dengan mortal, yang kemudian secara perlahan mengeras menjadi beton yang sangat keras. Kekuatan beton ditentukan oleh komposisi material pembentuk beton tersebut, terutama perbandingan air dengan semen yang disebut dengan faktor air semen dan komposisi agregat yaitu agregat halus dan agregat kasar. Agregat halus (pasir) berdiameter < 5 mm dan agregat kasar (kerikil/batu pecah) > 5mm sampai dengan 63 mm. Penggunaan air pada campuran beton tergantung ukuran agregat yang digunakan, makin besar agregat, makin kecil volume air yang digunakan atau factor air semen menjadi lebih rendah dan kekuatan tekan beton menjadi lebih besar. Dari hasil penelitian dan pekejaan dilapangan, kekuatan beton ditentukan oleh faktor air semen, ukuran agregat, mutu, dan komposisi/gradasi agregat yang baik, sehingga beton lebih padat/tidak porius, dimana di celah-celah agregat besar diisi oleh agregat yang lebih kecil sampai pasir yang halus, serta kekasaran permukaan agregat juga menambah kekuatan beton karena daya rekat pasta semen dengan permukaan agregat lebih kuat Kata Kunci: Agregat, Mutu Beton. Pendahuluan. Beton merupakan bahan konstruksi yang dibuat dari campuran : semen, pasir, kerikil dan air. Bahan campuran beton tersebut sebelum mengeras/masih lembek disebut dengan mortal yang kemudian secara perlahan mengeras menjadi beton yang sangat keras. Material pasir dan kerikil disebut juga dengan agregat, yaitu agregat halus dan agregat kasar. Agregat halus (pasir} perbedaan ukurannya tidak begitu nampak, karena pasir ukurannya < 5 mm, sedangkan agregat kasar ukurannya > 5 mm. Dari hasil percobaan dan perhitungan, kekuatan beton dipengaruhi antara lain : factor air semen (Water Cement Ratio), komposisi aggregat. Menurut Hognestad (1955) dan Granholm (1965) bahwa mutu beton sangat tergantung dari besarnya factor air semen serta mutu dan perbandingan agregat yang dipakai. Untuk pekerjaan structural, beton diperkuat oleh besi tulangan yang disebut dengan beton bertulang (Reinforced concrete), dimana gaya tekan ditahan oleh beton, karena beton lebih kuat menahan gaya tekan, sedang-kan gaya tarik ditahan oleh besi tulangan, sehingga beton bertulang dapat digunakan untuk beban-beban yang besar. Dalam mencampur material-material beton; kom-posisi masing-masing material sangat menen-tukan mutu beton itu sendiri terutama penggunaan air, karena air dapat memberikan kekentalan adonan (mortal) beton, ini dapat dilihat dengan mengukur slump, sebab untuk mendapat mutu beton yang baik, adonan beton harus memenuhi slump yang direncanakan, disamping komposisi material lainnya. Komposisi agregat yang digunakan harus sesuai baik mutu, jumlah, maupun ukurannya, karena kebiasaan dalam pelaksa-naan pengunaan agregat selalu terjadi penyimpangan. Penyimpangan mungkin terjadi ter-hadap ukuran bitir, gradasi butir, berat jenis, bentuk permukaan, tingkat kebersihan dan lain sebagainya. Penyimpangan ini tentu saja akan mengakibatkan penyimpangan terhadap kwalitas beton yang diinginkan. Sebagaimana kita ketahui, 75 % dari volume beton adalah agregat, maka kwalitas agregat tidak hanya mempengaruhi kuat tekan beton tapi juga dapat mempe-ngaruhi daya tahan dan peformen beton, sehingga sudah selayaknya para engineer/ sarjana teknik sipil menaruh perhatian yang lebih serius pada saat pemilihan agregat, yang pada awalnya agregat dipandang sebagai bahan pengisi untuk membuat harga beton lebih murah. Berdasarkan hal tersebut diatas, pada tulisan ini penulis mencoba menggam-barkan pengaruh agregat terhadap mutu beton yang didasarkan pada pengalaman penulis, serta referensi yang ada. VARIASI, ISSN: Volume 3 Nomor 10, Oktober

2 Pengaruh ukuran agregat dan gradasi butiran terhadap mutu beton. Ukuran Agregat yang digunakan untuk beton dari yang paling kecil (< 5mm) sampai ukuran puluhan millimeter, khusus untuk agregat kasar ukurannya beragam, ini diperlukan agar komposisi agregat kasar dapat saling mengisi sehingga beton menjadi lebih padat,dan distribusi ukuran agregat halus dan kasar disebut dengan gradasi. Alternatif yang sering digunakan untuk memproduksi beton yang baik adalah dengan membagi agregat dalam dua kelompok yaitu: o Agregat halus disebut dengan pasir dengan ukurannya lebih kecil dari 5 mm o Agregat kasar (kerikil/batu pecah) ukurannya mulai dari 5 mm sampai dengan ± 63 mm Penguraian susunan butiran agregat bertujuan untuk menilai kelayakan penggunaan suatu agregat, hal ini masih menjadi suatu pertanyaan apa yang dimaksud gradasi baik?, Secara umum bahwa bergradasi baik ialah ukuran butir agregat yang bervariasi dari yang terkecil sampai dengan yang terbesar mempunyai jumlah yang seimbang sehingga satu butir dengan butir yang lain saling mengisi sehingga beton menjadi lebih padat. Seterusnya selain pertimbangan pada gradasi agregat, perlu juga dipertimbangkan luas dan kekasaran permukaan agregat terutama agregat kasar, karena dapat memberikan daya rekat antara semen dengan agregat menjadi sangat kuat, sehingga mutu beton menjadi lebih baik. Jika agregat yang digunakan relatif kecil, akan membutuhkan air lebih banyak sehingga penggunaan semen lebih banyak pula,karena factor air semen telah ditentukan. Gambar : 1 menunjukkan bahwa ukuran agregat maksi-mum terhadap jumlah air yang dibutuhkan. Disini dapat kita lihat bahwa dengan mem-perbesar ukuran agregat sampai maksimum dari 10 ke 63 mm, pada kondisi tertentu untuk tingkat workabilitas yang tetap dapat mem-perkecil kebutuhan air sebesar 50 kg/m3. Dengan ukuran agregat maksimum dan gradasi butir, kita dapat nyatakan bahwa total luas area butiran dengan menggunakan Specific Surface (ratio antara luas permukaan butiran terhadap volume) sebagai parameter, dan total luas permukaan agregat dapat menentukan kebutuhan air. Gambar 1. Pengaruh ukuran agregat maksimum terhadap kebutuhan air pada nilai slump tetap. Sebagaimana telah disinggung diatas, semakin besar ukuran agregat, semakin kecil luas permukaan yang harus dibasahkan per unit masa. Oleh karena itu memperbesar gradasi agregat ukuran maksimum dapat mem-perkecil jumlah air yang diperlukan campuran, sehingga pada tingkat workabilitas dengan kandungan semen yang tetap, dapat memperkecil factor air semen, yang berakibat kekuatan tekan beton meningkat. Perilaku ini telah dibuktikan oleh para peneliti sebagaimana diperlihatkan pada gambar 2, bahwa pengaruh ukuran maksimum agregat yang terbaik terhadap kuat tekan beton dengan kandungan semen yang berbeda adalah ukuran 38,1 mm. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa untuk ukuran agregat di atas 38,1 mm dapat meningkatkan kuat tekan beton karena jumlah air yang diperlukan berkurang, dan luas bidang pelekat juga berkurang akibatnya beton tidak homogen, ini terjadi untuk beton yang mengunakan semen lebih banyak, sebagaimana diperlihatkan pada gambar 2. VARIASI, ISSN: Volume 3 Nomor 10, Oktober

3 Gambar : 3. Gradasi lengkap dan bercelah Gambar: 2, Pengaruh ukuran maksimum agregat terhadap kuat tekan beton pada jumlah Semen yang berbeda. Pemilihan gradasi yang seimbang juga diperlukan untuk memenimalkan porositas material. Untuk beton mutu tinggi sering digunakan silica fume untuk menutupi porositas sehingga kepadatan menjadi lebih besar, ini dapat dilihat pada Gambar 3 yang memperlhatkan gradasi agregat yang lengkap. Dapat dikatakan bahwa gradasi agregat merupakan salah satu factor utama yang mempengaruhi tingkat workabilitas beton. Workabilitas pada gilirannya mempengaruhi kebutuhan air dan semen, mengontrol segregation, mempengaruhi pengecoran dan finishing beton. Pada suatu pekerjaan kesa gradasi adalah penting, karena bila tidak, akan menghasilkan tingkat workabilitas yang berbeda, jika campuran dikoreksi maka terjadi variasi kandungan air sehingga menghasilkan kuat tekan beton bervariasi pula. Pada pelaksanaan dilapangan ada saatnya kita jumpai gradasi yang besar, karena hal ini mudah dikerjakan, dan faktor air semen juga rendah, namun harus dipastikan tidak terjadi pemisahan agregat (segregation). Sebaliknya untuk gradasi halus, campuran beton cendrung kohesif, namun tidak begitu mudah dikerjakan. Khususnya jika terdapat kelebihan agregat ukuran antara 1, 2 hingga 4,76 mm dapat membuat beton kaku, dimana cocok jika dipadatkan dengan vibrator. Walaupun kekuatan beton dipengaruhi faktor air semen secara umum benar, tetapi kekuatan beton juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lain, seperti pengaruh sifat maupun ukuran agregat dalam campuran beton. Pengetesan tekan uniaksial pada benda uji mulai dengan beban kira-kira 50 sampai dengan 75 % dari beban ultimate menunjukkan retak vertikal, dimana tegangan pada saat retak terjadi sangat tergantung dari sifat agregat kasar. Kerikil yang permukaan licin cendrung retak pada tegangan yang lebih rendah dibandingkan dengan agregat kasar (batu pecah) yang mempunyai permukaan bersudut dan kasar. Ini disebabkan pengaruh dari mekanika lekatan atas sifat permukaan dan bentuk agregat itu sendiri. Sifat agregat kasar mempengaruhi beban retak, ini berbeda dengan beban ultimate, tapi kekuatan tekan dan luntur sama saja, jadi hubungan kedua nilai ini terbebas dari tipe agregat, seperti diperlihatkan pada Gambar 4. Sebaliknya hubungan antara kekuatan lentur dengan tekan tergantung dengan tipe agregat kasar yang digunakan (kecuali beton mutu tinggi), karena sifat agregat khususnya bentuk dan texture permukaan mempengaruhi kekuatan ultimate tekan menjadi kecil dibandingkan dengan kekuatan tarik atau beban retak dalam tekan. Hubungan ini diperlihatkan dalam Gambar, 5. VARIASI, ISSN: Volume 3 Nomor 10, Oktober

4 Gambar 4. Hubungan antara kekuatan lentur dengan kekuatan tekan pada saat retak untuk beton yang dibuat dari agregat kasar yang berbeda Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa hubungan antara ukuran agregat dengan lebar daerah retak, ini menunjukkan bahwa ada kecedrungan lebar zona retak halus membesar pada ukuran agregat yang lebih besar. Sedangkan Gambar 7 menunjukkan hubungan antara beban dan 10, 15 dan 20 mm. Dari gambar dapat dilihat bahwa ada kecedrungan sloop dari kurva untuk zona softening (daerah sesudah titik puncak) berobah menjadi lebih landai untuk ukuran agregat maksimum yang lebih besar. Sehingga jelas sekali bahwa ukuran agregat maksimum memiliki pengaruh penting terhadap energi retak (fracture energy). Untuk beton mutu tinggi, mungkin saja retak memotong agregat, ini tergantung dari perbedaan antara kekerasan agregat dengan pasta semen. Oleh karena energi retak lebih kecil atau sloop di zona softening lebih curam untuk beton mutu tinggi. Gambar 5. Hubungan antara kekuatan tekan dengan kekuatan tarik tak langsung. Pengaruh agregat terhadap propaganda retak beton Retak cendrung terpropaganda secara berliku-liku dengan adanya agregat dalam beton (kecuali beton mutu tinggi), sehingga dapat dianggap bahwa: ukuran agregat mempengaruhi bentuk retak halus dan prilaku daerah proses kehancuran. Gambar 6, memperlihatkan perkembangan retak-retak halus yang terjadi dalam beton dengan ukuran agregat yang berbeda. Gambar 6. Retak halus dideteksi dengan Metoda x-ray Gambar 7. Hubungan beban lendutan beton dengan agregat maksimum yang berbeda. Kesimpulan : 1. Perlunya pekerjaan pengawasan pada saat pembuatan beton dilapangan. 2. Ukuran agregat maksimum dan gradasi butir mempengaruhi workabilitas, durabilitas, serta kuat tekan beton. 3. Sifat/texture permukaan agregat mempengaruhi beban retak beton. 4. Ukuran agregat maksimum memiliki pengaruh penting terhadap energi retak (fracture energy) yang mempengaruhi tingkat kerapuhan (brittle) beton. VARIASI, ISSN: Volume 3 Nomor 10, Oktober

5 5. Ada pengaruh langsung antara jumlah air yang digunakan dengan ukuran agregat kasar. DAFTAR PUSTAKA Park, P. Pauly,T : Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons, Neville, A. M : Properties of concrete, Longman, Penulis : Ir. M.Hasbi Arbi, M.Si Dosen Kopertis Wilayah I, dpk Universitas Almuslim, Matanggulumpangdua-Bireun Jan G.M. van Mier : Fracture Pricesses of Concrete, CRC Press, 1997 JCI International Workshop on Size Effect in Concrete Structure, 1993 VARIASI, ISSN: Volume 3 Nomor 10, Oktober