PENGARUH PERAWATAN TERHADAP DAYA TAHAN BETON Nursyamsi *) *) Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik USU Abstrak Perawatan beton merupakan salah satu tahapan yang sangat penting dalam proses pembuatan beton agar kualitas yang direncanakan dapat tercapai. Struktur beton haruslah mempunyai daya tahan (durability) yang baik dan mampu memikul beban yang bekerja pada struktur. Untuk mencapai hal tersebut perawatan beton mempunyai peranan yang sangat penting dalam hal menjadikan beton benar-benar matang. Perawatan beton secara teori adalah usaha untuk menjaga agar dalam umur pematangannya beton tidak kehilangan air yang sangat dibutuhkan agregat dan semen dalam proses pengikatannya. Namun dibutuhkan kesadaran dan komitmen untuk menjalankan perawatan beton ini secara menerus agar mendapatkan hasil yang baik, sehingga umur rencana dapat dicapai atau dapat terlampaui. Kata kata kunci: Beton, Perawatan, Kuat tekan, Permeabilitas, Durability 1. Pendahuluan Beton merupakan campuran material-material pembentuk beton, yaitu: agregat halus, agregat kasar, semen, dan air dengan perbandingan tertentu dengan atau tanpa bahan tambahan. Beton sebagai salah satu bagian konstruksi yang penting, di mana pemakaian dan kegunaannya yang begitu luas dan umum. Beton banyak dipergunakan sehubungan dengan sifat-sifatnya yang baik dan dibentuk dari material-material lokal yang didapat. Beton merupakan bahan yang sangat bervariasi, kualitasnya dapat diperoleh dengan berbagai komposisi campuran dan tata cara pembuatannya. Kualitas beton juga sangat ditentukan dari tata cara perawatannya. 2. Daya Tahan Beton (Durability of Concrete) Bervariasinya bahan dasar pembentuk beton menyebabkan beton mempunyai beberapa sifat, di antaranya adalah sifat awet/daya tahan beton. Parameter daya tahan beton meliputi: a. Daya tahan terhadap beban struktur beton, dapat ditentukan dari: - Kuat tekan hancur beton, yaitu kekuatan beton untuk memikul beban rencana sebelum mengalami kehancuran. - Kuat tarik, yaitu kemampuan beton menahan tarikan. Sifat ini umumnya tidak terlalu diperhitungkan untuk memikul beban tetapi akan sangat menentukan kemampuan beton menahan retak yang terjadi akibat perubahan kadar air atau suhu. b. Daya tahan selama proses pengerasan beton, yaitu kemampuan beton menghindari terjadinya retak-retak plastis akibat penyusutan volume. c. Daya tahan terhadap penetrasi bahan-bahan yang dapat merusak beton, dapat ditentukan dari permeabilitas beton. Daya tahan beton yang baik hanya dapat diperoleh dari perencanaan dan pengawasan yang baik terhadap seluruh tahapan pembuatan beton, mulai dari pemilihan bahan, perencanaan, pencampuran, pelaksanaan pengecoran, dan perawatan beton. 3. Perawatan Beton (Curing of Concrete) Perawatan beton merupakan prosedur yang digunakan untuk membantu mempercepat proses hidrasi beton, menjaga kestabilan temperatur dan perubahan kelembaban di dalam maupun di luar beton itu sendiri. Secara umum perawatan beton terbagi atas 2 metode, yaitu: a. Metode perawatan basah. Metode perawatan basah memberikan air yang diperlukan oleh beton. Hal ini menjadikan kondisi beton selama perawatan selalu berhubungan langsung dengan air dalam jangka waktu tertentu, dimulai segera setelah permukaan beton tidak dapat lagi berubah bentuk/rusak. b. Metode perawatan membran. Metode perawatan membran melindungi air yang ada di dalam beton agar tidak keluar, tanpa menggunakan air tambahan dari luar beton untuk membantu berlangsungnya proses hidrasi. Metode ini disebut metode pengontrol air. Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 317 322 317
Perawatan beton menjaga beton dalam kondisi kekedapan yang maksimum sampai ruang air pada pasta semen telah terisi sesuai dengan yang dibutuhkan oleh produk hasil hidrasi semen. Pada kondisi pengecoran beton langsung di lapangan, proses perawatan beton yang aktif selalu berhenti jauh sebelum kemungkinan hidrasi maksimum selesai. Hidrasi akan sangat berkurang ketika kadar kelembaban dalam pori-pori kapiler turun di bawah 80% (Powers). Hidrasi dengan kadar maksimum hanya dapat terjadi pada keadaan lembab. Untuk berkelanjutannya proses hidrasi diperlukan kelembaban dalam beton minimal 80%. Jika kelembaban udara di sekitar beton juga 80%, maka akan kecil kemungkinannya air dari dalam beton keluar/menguap ke udara sehingga tidak diperlukan proses perawatan beton yang aktif. Perawatan beton yang aktif tidak diperlukan pada kondisi temperatur yang sama antara beton dengan lingkungan sekitarnya, tidak adanya angin dan tidak adanya sinar matahari yang menyinari langsung pada beton. Atau dengan kata lain perawatan beton yang aktif tidak diperlukan pada kondisi lingkungan yang sangat lembab dan temperatur yang tetap. Namun kondisi yang seperti itu tidak dapat ditemukan secara alami, sehingga perawatan beton secara alami tidak dapat ditemukan. Keadaan beton yang lembab di siang hari akan berubah menjadi kehilangan air di malam yang dingin dan ini juga akan terjadi pada beton yang dicetak pada musim dingin, walaupun pada udara yang lembab. Gambar 1, 2, dan 3 (Lerch) menunjukkan indikasi berlangsungnya evaporasi dari permukaan beton, terhadap temperatur dan kelembaban udara pada lingkungan sekitar dan kecepatan angin. 1.0 0 20 40 60 80 100 Relative humadity of air-per cent Gambar 1. Peningkatan kelembaban relatif udara terhadap kehilangan air pada beton di umur awal setelah dicetak (suhu udara 21 0 C [70 0 F]; kec. angin 4,5 m/s [10 mph]) 1.0 10 20 30 40 Air and Concrete Temperature-'C 318 Pengaruh Perawatan terhadap Daya Tahan Beton (Nursyamsi)
Gambar 2. Peningkatan suhu udara dan beton pada kehilangan air pada beton di umur awal setelah pencetakan (kelembaban relatif udara 70%; kec. angin 4,5 m/s [10 mph]) 0 2 4 6 8 10 Wind Velocity-m/s 12 Gambar 3. Peningkatan kecepatan angin pada kehilangan air dari beton di umur awal setelah pencetakan (kelembaban relatif udara 70%; suhu 21 0 C [70 0 F]) 1.2 1.0 15 17 19 21 23 25 27 29 Temperature of Concrete-'C Gambar 4. Peningkatan suhu beton (pada suhu udara 4,5 0 C [40 0 F] )pada kehilangan air dari beton di umur awal setelah pencetakan (kelembaban relatif udara 100%; kec. angin 4,5 m/s [10mph]) Gambar 4 di atas menunjukkan perbedaan temperatur beton dengan temperatur udara juga mengakibatkan kehilangan air. Keadaan beton yang lembab di siang hari akan berubah menjadi kehilangan air di malam hari yang dingin dan ini juga akan terjadi pada beton yang dicetak pada musim dingin, walaupun pada udara yang lembab. Contoh yang diberikan hanya yang kehilangan air yang aktual tergantung pada perbandingan permukaan dengan volume benda uji (Ross). Penghentian kehilangan air pada beton sangat penting, tidak hanya karena kehilangan air tersebut menyebabkan terhambatnya pembentukan kekuatan beton, tetapi juga menyebabkan terjadinya plastic shrinkage, meningkatkan permeabilitas dan menurunkan ketahanan terhadap abrasi. Untuk Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 317 322 319
terjadinya proses hidrasi semen terus berlangsung, cukup dengan menghentikan kehilangan uap air dari dalam beton. Hal ini dapat terjadi hanya jika faktor air semen (f.a.s) cukup tinggi untuk memenuhi jumlah air dalam campuran semen, yang digunakan untuk proses hidrasi yang berkelanjutan. Hidrasi semen dapat berlangsung hanya pada saluran kapiler yang penuh air. Kehilangan air internal akibat terpakai pada proses kimia hidrasi semen, harus digantikan dengan air dari luar. Penambahan air ke dalam beton harus disesuaikan dengan kebutuhan. Hidrasi pada beton dalam keadaan kedap dapat berlangsung hanya jika jumlah air yang tersedia pada pasta minimal 2 kali jumlah air yang sudah dikombinasikan. Proses kimia hidrasi semen sangat penting terjadi dalam kadar f.a.s di bawah 0,5. Untuk f.a.s yang lebih besar dari 0,5 maka kadar hidrasi beton dalam keadaan kedap menyerupai beton dalam keadaan jenuh air (Copeland dan Bragg). Hanya setengah dari jumlah air yang terdapat pada pasta yang digunakan untuk proses kombinasi kimiawi, hal ini juga berlaku apabila jumlah air yang tersedia kurang dari jumlah yang dibutuhkan untuk proses kimiawi tersebut (Powers). Pada suatu kondisi perawatan beton hanya memerlukan pencegahan kehilangan air dari beton. Namun pada kondisi yang lain secara bersamaan juga memerlukan penambahan air untuk kelanjutan proses hidrasi. F.a.s 0,5 merupakan batas yang paling mendekati besarnya f.a.s yang diperlukan. Pembuatan beton modern memakai f.a.s lebih kecil dari 0,5 dengan penambahan air terhadap beton sangat diperlukan. Reduksi kelembaban relatif dari 100% ke 94% sangat mempengaruhi penambahan kapasitas absorbsi air pada beton, hal ini mengindikasikan tingkatan kelanjutan sistem pori yang besar dalam beton (Ho et al.). Perawatan beton pada kelembaban relatif udara luar di bawah 80% menunjukkan hasil peningkatan volume pori yang sangat besar, volume pori-pori leih besar dari 37 nm, yang relevan terhadap ketahanan beton (Patel et al.). Namun pengaruh perawatan beton terhadap kekuatannya dapat terlihat dengan membandingkan kekuatan benda uji yang disimpan dalam air atau uap air dengan benda uji yang disimpan dalam kondisi yang berbeda dengan periode yang berbeda pula. 4. Struktur Pori Beton Beton mempunyai struktur yang berpori-pori, hasil dari tidak seluruh ruang antar-partikel agregat diisi dengan material semen yang solid. Untuk mendapatkan campuran yang mudah dikerjakan, sangatlah penting menggunakan air pada beton dalam jumlah yang lebih banyak dari yang diperlukan untuk proses hidrasi semen. Volume awal semen dan air menjadi satu proses kombinasi reaksi kimia. Hal ini memungkinkan untuk pasta semen dari setiap faktor air semen untuk terus berproses yang berkelanjutan, untuk memenuhi secara lengkap ruang yang dibutuhkan oleh pasta segar. Akibatnya pasta yang mengeras menimbulkan pori-pori. Pada kondisinya, selama proses pencampuran beton berlangsung, sejumlah udara selalu masuk terperangkap di dalamnya. Pada saat pori-pori air dan pori-pori udara dalam beton terhubung, beton berstruktur dapat dialiri air. Hal ini dibuktikan dengan adanya penyerapan air pada saluran kapiler yang ada dan hilangnya kandungan air pengaruh tekanan. Pada saatnya penyerapan dan permeabilitas dapat menjadi penyebab yang terpisah terhadap kerusakan beton atau memperburuk ketahanan beton. Untungnya tidak sulit untuk menjadikan beton kedap air untuk semua praktek pelaksanaan, jika material yang digunakan mempunyai mutu dan bergradasi baik dan adanya proses perawatan yang cukup. Pori-pori beton akan banyak terbentuk pada periode pengerasan. Pengendapan dari partikelpartikel yang solid menyebabkan air mengalir dan membentuk banyak saluran. Sejumlah air terperangkap di dalam partikel-partikel agregat dan sejumlah yang lain mengisi celah antar partikel semen. Hidrasi semen memproduksi gel yang memperkecil ukuran pori-pori air dan meningkatkan kekedapan beton. Tetapi pori-pori tersebut tidak pernah terbebas secara total. Hal ini menjelaskan bahwa adanya proses perawatan sangat diperlukan untuk menjaga kekedapan beton. 5. Hubungan Perawatan terhadap Durability Beton Dengan demikian, pemilihan bahan yang tepat, perencanaan campuran beton yang sesuai, dan pelaksanaan pengecoran yang baik tidak dapat menjamin baiknya beton yang dihasilkan apabila perawatan tidak dilaksanakan dengan baik dan cukup. Kehilangan kekuatan beton pada proses perawatan yang baik lebih terlihat pada benda uji yang berukuran lebih kecil, namun kehilangan kekuatan akan lebih kecil pada beton beragregat ringan (Bellander). Efek perawatan yang baik terhadap kekuatan akan lebih baik pada f.a.s yang lebih besar dan juga pada beton dengan kemampuan peningkatan kekuatan yang rendah (Ben-Bassat et al.). Untuk pembentukan kekuatan yang baik tidak diperlukan seluruh semen berhidrasi, namun pada prakteknya hal ini jarang tercapai. Kualitas beton sangat bergantung pada kadar gel yang ada terhadap ruang yang tersedia pada pasta semen. Jika volume air pengisi pada beton segar lebih 320 Pengaruh Perawatan terhadap Daya Tahan Beton (Nursyamsi)
besar dari volume yang dapat diisi oleh produk hidrasi, hidrasi yang lebih besar akan menjadikan kekuatan yang lebih besar dan permeabilitas rendah. Perawatan beton dilaksanakan segera setelah permukaan beton sudah tidak dapat berubah bentuk/rusak sampai dengan umur 28 hari sesuai dengan masa puncak peningkatan kekuatan beton. Sesuai dengan kondisi di lapangan, perawatan beton dilakukan dengan menyiram atau menutup permukaan beton dengan karung basah. Namun pada pelaksanaannya di lapangan sering kali perawatan ini diabaikan. Baik dalam hal prosedur perawatan itu sendiri maupun tidak adanya komitmen untuk melaksanakan perawatan itu secara terus menerus dari umur awal beton sampai umur 28 hari. Banyaknya SDM yang belum merata keahlian, kepedulian akan kulitas kerja yang baik juga menyebabkan perawatan beton tidak dapat dilaksanakan dengan baik dan benar. Gambar 5 dan 6 menunjukkan perawatan yang dilaksanakan secara terus-menerus akan memberikan hasil yang terbaik terhadap kuat tekan dan permeabilitas beton. Apabila perawatan tidak dilaksanakan dengan baik dapat mengakibatkan banyaknya pori-pori beton yang terjadi, banyaknya pori-pori dapat menyebabkan beton berongga sehingga beton akan mudah hancur. Banyaknya pori-pori pada beton segar dapat menyebabkan hilangnya kandungan air dari dalam beton yang mengalir keluar, sehingga dapat terjadi penyusutan. Penyusutan yang terjadi dapat menyebabkan retak pada beton. Banyaknya pori-pori pada beton dapat meningkatkan permeabilitas. Kuat Tekan (kg/cm2) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 Umur (hr) B AB7 AB14 AB28 K AK7 AK14 AK28 AK60 M Gambar 5: Pengaruh perawatan berbeda perlakuan terhadap kuat tekan beton normal Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 317 322 321
Permeabilitas (gr/mnt) 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 20 40 60 80 100 Umur (hr) B AB7 AB14 AB28 K AK7 AK14 AK28 AK60 M Gambar 6: Pengaruh perawatan berbeda perlakuan terhadap permeabilitas beton normal 322 Pengaruh Perawatan terhadap Daya Tahan Beton (Nursyamsi)
Beton dengan permeabilitas tinggi menyebabkan beton dapat dialiri oleh cairan ataupun udara/gas yang dapat menyebabkan terjadinya korosi dan karbonasi. Korosi dapat merusak penulangan. Pembesaran volume tulangan akibat korosi dapat meruntuhkan selimut beton. 6. Kesimpulan Pada dasarnya setiap konstruksi beton haruslah selalu dapat menampilkan fungsinya, yaitu kekuatan dan daya tahan selama umur yang direncanakan. Dengan demikian beton harus mampu bertahan terhadap proses perusakan yang dapat terjadi, atau dengan kata lain beton harus mempunyai daya tahan (durability). Seperti apa yang telah dijabarkan di depan, perawatan beton memegang peranan yang sangat penting untuk mewujudkan tercapainya daya tahan beton sesuai dengan yang diinginkan. Perawatan beton yang baik hanya membutuhkan mencegah hilangnya air dari beton atau menambahkan air akibat kehilangan air yang dialami. Sehingga pada dasarnya perawatan beton mudah dilakukan dan memerlukan biaya yang tidak besar. Namun permasalahan yang sering timbul adalah tidak adanya komitmen untuk melaksanakan perawatan beton itu secara terus menerus sampai waktu yang telah ditetapkan, tidak adanya kesadaran akan kepentingan perawatan beton dalam jangka panjang dan sampai umur layan beton tercapai ataupun sampai dapat melebihi umur rencana yang ditentukan. Daftar Pustaka George E. Troxell, Harmer E. Davis and Joe W. Kelly. 1968. Composition and Propertis of Concrete. McGraw-Heill Book Company, USA. Neville A. M. 1995. Properties of Concrete. Fourth and Final edition. Longman Group Limited, England. Nursyamsi. 2003. Kajian Perawatan Beton yang Terjadi di Lapangan Secara Eksperimental dengan Berbagai Kondisi di Laboratorium. Unpublished Tesis. Universitas Sumatera Utara. Medan, Indonesia. Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 317 322 323