BAB I BETON MUTU TINGGI (HIGH STRENGHT CONCRETE) 1.1 PENGERTIAN BETON MUTU TINGGI Beton adalah elemen yang digunakan sebagai struktur dalam konstruksi teknik sipil yang dapat dimanfaatkan untuk banyak hal. Pengertian umum beton adalah campuran dari agregat halus dan agregat kasar (pasir, krikil, batu pecah, atau jenis agregat lain) dengan semen, yang dipersatukan oleh air dalam perbandingan tertentu. Dalam teknik sipil struktur beton digunakan untuk bangunan pondasi, kolom, balok, plat/plat cangkang. Semakin meluasnya penggunaan beton dan makin meningkatnya skala pembangunan menunjukkan semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, sehingga mempengaruhi perkembangan teknologi beton dimana akan menuntut inovasiinovasi baru mengenai beton itu sendiri. Kriteria beton mulai berubah seiring perkembangan jaman dan kemajuan tingkat mutu yang berhasil dicapai sesuai dengan perkembangan teknologi beton yang sedemikian pesatnya. Pada tahun 1950, beton dikategorikan mempunyai mutu tinggi jika kuat tekannya 30 Mpa. Pada tahun 1960-1970, kriterianya naik menjadi 40 Mpa. Saat ini beton dikatakan sebagai beton mutu tinggi jika kuat tekannya diatas 50 Mpa dan diatas 80 Mpa adalah beton dengan mutu sangat tinggi (supartono, 1998) pada tahun 1980an beton mutu tinggi banyak digunakan untuk bangunan tingkat, terutama untuk elemen struktur kolom. High strength concrete (beton mutu tinggi) merupakan sebuah tipe beton performa tinggi yang secara umum memiliki kuat tekan 6000 psi (40 MPa) atau lebih. Ukuran kuat tekannya diperoleh dari silinder beton 150 mm 300 mm atau silinder 100 mm 200 mm pada umur 56 ataupun 90 hari, ataupun umur yang telah ditentukan tergantung pada aplikasi yang diinginkan. Produksi high strength concrete membutuhkan penelitian dan perhatian yang lebih jauh terhadap kontrol kualitasnya daripada beton konvensional. Faktor yang sangat mempengaruhi beton mutu tinggi adalah interaksi antara 2 fase material yaitu agregat, dan mortar. Beton mutu tinggi adalah suatu bahan yang dibuat dari campuran beton (semen, agregat, air) dan pengurangan semen dengan penambahan zat aditif sesuai dengan perbandingan sedemikian rupa sehingga bahan itu merupakan satu kesatuan yang dapat membentuk kekuatan beton yang lebih tinggi. Bahan-bahan pekerjan beton itu terdiri dari:
Semen adalah perekat hidrolis yang berarti bahwa senyawa-senyawa yang terkandung di dalam semen tersebut dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru yang bersifat sebagai perekat terhadap batuan. Semen Portland (PC) umum pada berbagai tipe (yang memenuhi spesifikasi standar ASTM C 150) dapat digunakan untuk memperoleh campuran beton dengan kekuatan tekan sampai dengan 50 Mpa. Untuk mendapatkan kuat tekan yang lebih tinggi saat mempertahankan workability yang baik, sangat perlu untuk menggunakan admixture yang dikombinasikan dengan semen. Pada kasus tersebut, kompabilitas semen-admixture menjadi sebuah hal yang penting. Agregat merupakan material yang dominan pemakaiannya dalam dunia rekayasa sipil. Agregat dapat digunakan langsung (seperti dasar jalan dan timbunan) dan juga dapat digunakan dengan penambahan semen untuk membentuk suatu kesatuan material atau disebut dengan beton. Sifat yang paling penting dari suatu agregat (batu-batuan, kerikil, pasir, dan lain sebagainya) ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karekteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan. Air yang digunakan dapat berupa air tawar (dari sungai, danau, telaga, kolam, situ, dan lainnya), air laut maupun air limbah, asalkan memenuhi syarat mutu yang telah ditetapkan. Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Bahan tambahan yaitu jenis golongan yang bekerja secara mekanik pada saat beton menjelang pengerasan, golongan yang bekerja secara kimiawi, yakni mengadakan reaksi dengan salah satu komponen dari semen Portland, golongan yang pada hakikatnya bekerja secara mekanik tetapi kemudian berperan pada reaksi dari semen dengan air. Kebutuhan kekuatan yang tinggi dan ukuran agregat yang kecil berarti bahwa isi dari bahan-bahan pengikat pada campuran beton akan menjadi tinggi, umumnya di atas 400 kg/m 3. Isi bahan-bahan pengikat sebesar 600 kg/m 3 dan bahkan lebih tinggi telah diselidiki namun tidak diinginkan dengan alasan tingginya biaya dan susut suhu dan pengeringan yang berlebihan.
Abu terbang (fly ash) diperoleh dari hasil residu PLTU. Material ini berupa butiran halus ringan, bundar, tidak porous, mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan mempunyai sifat pozzolanik, yaitu dapat bereaksi dengan kapur bebas yang dilepaskan semen saat proses hidrasi dan membentuk senyawa yang bersifat mengikat pada temperatur normal dengan adanya air. Silika Fume ( SF ) adalah hasil produksi sampingan dari reduksi quarsa murni ( SiO2 ) dengan batu bara di tanur listrik tinggi dalam pembuatan campuran silikon atau ferro silikon. Silika Fume mengandung kadar SiO2 yang tinggi dan merupakan bahan yang sangat halus, bentuk bulat dan berdiameter yang sangat kecil sekali yaitu 1/100 kali diameter semen ( ACI, Committee, 1986 dan Modul Silica ). Silika Fume dalam jumlah tertentu dapat menggantikan jumlah semen, selain itu karena Silika Fume mempunyai diameter sangat kecil, maka Silika Fume dapat juga berperan sebagai pengisi diantara pertikel-partikel semen. Dengan adanya Silika Fume ini distribusi porositas beton menjadi lebih kecil karena peran Silika Fume disini selain sebagai penanggulangan terhadap serangan sulfat juga sebagai pengisi rongga- rongga partikel semen dan agregat sehingga dapat menambah kekedapan dan keawetan beton. Beberapa keuntungan digunakannya Silika Fume sebagai bahan tambah yaitu : a. Mengurangi bleeding dan segregasi b. Memperoleh panas hidrasi c. Memperkecil nilai slump d. Memperendah nilai permeabilitas beton dan meningkatkan keawetan beton. Ada beberapa faktor utama yang bisa menentukan keberhasilan pengadaan beton bermutu tinggi, diantaranya adalah : a. Keadaan semen. b. Faktor air semen (fas) yang rendah. c. Kualitas agregat halus (pasir). d. Kualitas agregat kasar (batu pecah/krikil). e. Penggunaan admixture dan aditif mineral dalam kadar yang tepat. f. Prosedur yang benar dan cermat pada keseluruhan proses produksi beton. g. Pengawasan dan pengendalian yang ketat pada keseluruhan prosedur dan mutu pelaksanaan. 1.2 SEJARAH SINGKAT BETON MUTU TINGGI Sejarah singkat dari perkembangan high strength concrete dapat dijabarkan berikut ini. Pada akhir tahun 1960-an, admixture untuk mengurangi air (superplasticizer) yang terbuat dari garam-garam naphthalene sulfonate diproduksi di Jepang dan melamine sulfonate diproduksi di Jerman. Aplikasi pertama di Jepang yaitu digunakan untuk
produk girder dan balok pracetak dan cetak di tempat. Di Jerman, awalnya ditujukan untuk pengembangan campuran beton bawah air yang memiliki kelecakan tinggi tanpa terjadi segregasi. Sejalan dengan kemungkinan tercapainya mutu beton yang tinggi dan workability yang tinggi secara simultan pada campuran beton dengan pemakaian superplasticizer, maka pemakaian kedua bahan tersebut dianggap sangat cocok digunakan pada produksi komponen-komponen struktur cetak di tempat untuk bangunanbangunan tinggi. Beton didefinisikan sebagai high-strength semata-mata berdasarkan karena kuat tekannya pada umur tertentu. Pada tahun 1970-an, sebelum ditemukannya superplasticizer, campuran beton yang memperlihatkan kuat tekan 40 MPa atau lebih pada umur 28 hari disebut sebagai high strength concrete. Saat ini, saat campuran beton dengan kuat tekan 60 MPa 120 MPa tersedia di pasaran, pada ACI Committae 2002 tentang High Strength Concrete merevisi definisinya menjadi memperoleh campuran dengan kuat tekan desain spesifikasi 55 MPa atau lebih. Meskipun tujuan praktisnya adalah untuk menyatakan kuat tekan beton berdasarkan hasil uji pada umur 28 hari, namun terdapat pergeseran untuk menyatakan kekuatan pada umur 56 atau 90 hari dengan alas an bahwa banyak elemen-elemen struktur yang tidak terbebani selama kurun waktu dua atau tiga bulan atau lebih. Saat kekuatan yang tinggi tidaklah diperlukan pada umur-umur awal, akan lebih baik untuk tidak menyatakannya hanya untuk mencapai sejumlah keuntungan misalnya penghematan semen, kemampuan untuk menggunakan bahan-bahan tambah (admixture) secara berlebihan dan produk yang lebih durable. Beberapa puluh tahun yang silam, bangunan-bangunan tinggi yang ada di New York hampri seluruhnya merupakan bangunan dengan rangka baja. Saat ini, mungkin sepertiga dari bangunan-bangunan tinggi komersial dibuat dengan rangka beton bertulang. Terdapat sebuah penilaian yang diyakini bahwa pemilihan antara rangka baja dengan rangka beton bertulang ditentukan berdasarkan kecepatan konstruksi yang tinggi. Ketersediaan high strength concrete secara komersial memberikan sebuah penilaian ekonomis alternatif untuk membangun kolom dengan beton konvensional pada lantailantai bawah dari bangunan-bangunan tinggi. Untuk konstruksi bangunan-bangunan yang menggunakan rangka beton bertulang, 30 lantai atau lebih, kolom-kolom dengan ukuran normal dapat dibuat pada sepertiga bagian dari bangunan dengan mutu beton konvensional 30 MPa sampai dengan 35 MPa. Namun pemakaian high strength concrete dibenarkan untuk kolom-kolom langsing pada duapertiga bagian bawah dari bangunan.
1.3 PERKEMBANGAN BETON MUTU TINGGI DI INDONESIA Parameter beton mutu tinggi sangat beragam, tergantung di mana ia berada. Di Indonesia, beton dengan kekuatan di atas 50 Mpa sudah digolongkan beton mutu tinggi, sementara di Australia beton berkuatan 200 MPa merupakan hal blasa. Di China, dengan menggunakan agregat sintetik, telah ada beton hingga 300 MPa. Dalam perkembangan konstruksi beton modern, beton dituntut menjadi material konstruksi yang bermutu tinggi sekaligus berkinerja tinggi. Pada beton segar, mudah dalam pengerjaan pengecoran (workable), panas hidrat yang rendah (low heat of hydration), susut relatif rendah pada saat pengeringan, memiliki tingkat waktu ikat awal (acceleration) atau penundaan (retardation) yang baik, serta mudah dipompakan ke tempat yang lebih tinggi, merupakan beberapa tuntutan yang harus dapat dipenuhi beton bermutu dan berkinerja tinggi. Sementara, pada beton yang sudah mengeras, beton bermutu dan berkinerja tinggi dituntut memiliki kekutan tekan yang tinggi, kuat tarik yang baik, kuat tekan awal yang tinggi, perilaku yang daktail (liat), kedap udara dan air, tahan terhadap abrasi dan korosi sulfat, penetrasi klorida yang rendah, muai susut yang rendah, dan awet. 1.4 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN BETON MUTU TINGGI Dalam pelaksanaan di bidang teknik sipil beton mutu tinggi memiliki kelebihan dan kekurangan. Manfaat beton mutu tinggi adalah sebagai berikut : 1. Menghasilkan beton dengan ketahanan tinggi (high durability). 2. Menghasilkan beton dengan kuat tekan awal yang tinggi dan mempercepat pelaksanaan konstruksi. 3. Meningkatkan nilai modulus elastisitas dan mengurangi efek rangkak (creep). 4. Memungkinkan pembangunan konstruksi bangunan tingkat tinggi (high rise contruction). 5. Memperkecil dimensi kolom, sehingga penggunaan ruang lantai lebih efisien. 6. Secara ekonomi dapat meningkatkan penggunaan box girder dan solid girder bridge dengan design yang lebih simpel. Adapun kelemahan penggunaan beton mutu tinggi adalah: 1. Meningkatkan biaya beton per unit volume. 2. Memerlukan kontrol kualitas terhadap mutu beton dan kebutuhan produksi. 3. Workability kurang baik dan seringkali menurun dengan cepat setelah waktu pencampuran. 4. Waktu pengangkutan beton pendek dan penambahan superplasticizer sangat kritis. 5. Waktu perkerasan beton sangat cepat. 6. Menghasilkan panas hidrasi yang tinggi sehingga perlu menurunkan hidrasi semennya. 7. Membutuhkan waktu lebih dari 28 hari untuk mencapai kuat tekan yang spesifik.
(Sumber : L. J. Parrot, 1988) 1.5 PERMASALAHAN PELAKSANAAN PADA BETON MUTU TINGGI DI INDONESIA Pelaksanaan pembuatan beton yang bermutu tinggi di Indonesia masih terdapat banyak kendala dan permasalahan, terutama yang berhubungan dengan kekuatan tekannya. Berdasarkan pengamatan dilapangan permasalahan tersebut diantaranya: 1. Kegagalan mutu beton mencapai target kuat tekan sebagaimana yang disyaratkan, terutama untuk beton cor ditempat dengan kuat tekan lebih dari 60 Mpa. 2. Keseragaman dan ketidakteraturan mutu dan kelecakan beton yang dihasilkan untuk suatu element yang dihasilkan masih sangat kecil. 3. Kehilangan nilai slump antara saat pengadukan sampai penuangan beton. Keseragaman mutu beton yang dihasilkan amat penting dicapai dalam pembuatan beton mutu tinggi. Dalam hal ini, ACI memberikan batas kontrol keseragaman beton dalam deviasi standar sebesar 3,5 5 Mpa. Kehilangan nilai slump dalam suatu produksi beton akan menyebabkan masalah dalam beton segar yaitu kelecakan beton akan menurun, pengecoran beton yang tidak sempurna, pemadatan yang tidak optimal, kemungkinan akan terjadi segregasi, kesulitan pemompaan untuk produksi yang besar dan bertingkat tinggi. Cara untuk mendapatkan beton mutu tinggi yang baik sebagai berikut : 1. Untuk mendapatkan beton mutu sangat tinggi (dengan kuat tekan > 80 MPa), maka perlu diadakan penelitian dengan bahan susun yang mempunyai kualitas lebih baik. 2. Untuk mendapatkan beton yang lebih baik lagi maka dapat diadakan penelitian tentang pengaruh faktor air semen terhadap kuat tekan beton. 3. Untuk mengetahui perbandingan kuat tekan pada umur 3, 7, 14, dan 21 hari, maka perlu diadakan penelitian tentang pengaruh kuat tekan beton terhadap umur, bahkan jika waktunya memungkinkan dapat diadakan sampai dengan umur 90 hari. 4. Untuk mendapatkan beton yang lebih baik lagi maka dapat diadakan penelitian tentang pengaruh modulus kehalusan agregat kasar terhadap kuat tekan beton. 5. Untuk mendapatkan beton yang lebih baik lagi maka dapat diadakan penelitian tentang pengaruh gradasi agregat kasar terhadap kuat tekan beton.