Sunday, February 13, 2011

Kinerja Beton dan Sifat serta Karakteristik yang Dibutuhkan pada Perancangan Beton

Kinerja Beton

Sampai saat ini beton masih menjadi pilihan utama dalam pembuatan struktur. Selainkarena kemudahan dalam mendapatkan material penyusunnya, hal itu juga disebabkan oleh pengunaan tenaga yang cukup besar sehingga dapat mengurangi masalah penyediaan lapangan kerja. Selain dua kinerja utama yang telah disebutkan diatas, yaitu kekuatan tekan yang tinggi,dan kemudahan pengerjaannya, kelangsungan proses pengadaan beton pada proses produksinya juga menjadi salah satu hal yang dipertimbangkan.

Sifat - sifat dan karakteristik material penyusun beton akan mempegaruhi kinerja dari beton yang dibuat. Kinerja beton ini harus disesuaikan dengankategori bangunan yang dibuat. ASTM membagi bangunan bangunan menjadi 3 kategori, yaitu: rumah tinggal, perumahan, dan struktur yang menggunakan beton mutu tinggi.

Menurut SNI T.15-1990-03 beton yang digunakan pada rumah tinggal atau untuk penggunaan beton dengan kekuatan tekan tidak melebihi 10 Mpa boleh menggunakan campuran 1 semen : 2 pasir : 3 batu pecah dengan slump untuk mengukur kemudahan pengerjaannya tidak lebih dari 100 mm. Pengerjaan beton dengan kekuatan tekan hingga 20 Mpa boleh mnggunakan penakaran volume, tetapi pengerjaan beton dengan kekuatan lebih besar dari 20 Mpa harus menggunakan campuran berat.

Tiga kinerja yang dibutuhkan dalam pembuatan beton adalah (STP 169C, Concrete and concrete-making materials):
a. Memenuhi kriteria konstruksi yaitu dapat mudah dikerjakan dan dibentuk serta mempunyai nilai ekonomis
b. Kekuatan tekan
c. Durabilitas atau keawetan

Kinerja yang dihasilkan pada proses pengadaan beton haruslah seragam. Secara praktis, penilaian mengenai pengunaan bahan untuk menghasilkan kinerja tertentu akan bergantung pada tjuan beton tersebut dibuat. Penggunaan semen untuk rumah tinggal akan lebih banyak jika dibandingkan untuk penggunaan perumahan komersil atau beton mutu tinggi. Jadi, komposisi bahan penyusun juga harus dilihat berdasarkan tujuan pembuatan beton tersebut.

Penggunaan semen pada campuran beton sangatlah penting. Penggunaan air tidak begitu berpengaruh terhadap pembentukan kinerja beton seperti yang juga dijelaskan oleh Abrams (1920) yang meneliti pengaruhairdalam perbandingannya dengan semen (FAS/WCR). Abramshanya menyatakan bahwa jika FAS atau water content ratio lebih besar dari 0,6 maka kinerja bkekuatan beton akan semakin turun, begitu juga sebaliknya.namun demikian, mengingat mahalnya harga semen, maka untuk pekerjaan berskala besar, penggunaan semen inipun harus diusahakan seminimal mungkin. Hal ini mendorong penggunaan bahan pengganti semen.

Penggunaan semen untuk pembangunan rumah tinggal lebih banyak dan lebih penting karena pembuatan rumah tinggal cenderung tidak menggunakan perencanaan sederhana. Hal ini berbeda dengan penggunaan semen untuk kebutuhan beton berkekuatan tinggi dimana penggunaan semen lebih sedikit. Karena biaya semen besar, maka untuk mengurangi ongkos produksi pengunaan semen diusahakan seminimal mungkin.

Sifat dan Karakteristik yang Dibutuhkan pada Perancangan Beton

a. Kuat Tekan Beton

Kekuatan tekan merupakan salah satu kinerja utama beton. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. walaupun dalam beton terdapat tegangan listrik yang kecil, diasumsikan bahwa semua tegangan tekan didukung oleh beton tesebut. Penentuan kekuatan tekan dapat dilakukan dengan menggunakan alat uji tekan dan benda uji berbentuk silinder dengan prosedur uji ASTM C-39 atau kubus dengan prosedur BS-1881 Part 115; Part 116 pada umur 28 hari.

Menurut BS. 1881, rasio kubus terhadap silinder (cube/cylinder) untuk semua kelas adalah 1.25, sedangkan menurut K.W. Day, ”Concrete Mix Design Quality Control and Specification”, E & FN SPON, London, 1995, kekuatan tekan kubus jika dibandingkan dengan silinder dinyatakan dalam persamaan 1.1 dan 1.2 dengan nilai kuat tekan kubus dan silinder dinyatakan dalam Mpa atau N/mm2. Departemen Pekerjaan Umum dlam Pedoman Beton 1989 (draft), LPMB, 1991 pasal 4.1.2.1 memberikan hubungan antara kuatan tekan kubus dengan silinder dalam persamaan 1.3.

b. Kemudahan Pengerjaan

Telah dijelaskan diatas bahwa kemudahan pengerjaan beton merupakan salah satu kinerja utama yang dibutuhkan. Walaupun suatu struktur beton dirancang agar mempunyai kuat tekan yang tinggi, tetapi jika rancangan tersebut tidak dapat diimplementasikan dilapangan karena sulit untuk dikerjakan maka rancangan tersebut menjadi percuma. Kemajuan teknologi membawa dampak yang nyata untuk mengatasi hal ini, yaitu dengan penggunaan bahan tambah untuk memperbaiki kinerja. Hal tersebut akan dibahas lebih jelas dibagian berikutnya.

c. Rangkak dan Susut

Setelah beton mulai mengeras, beton akan mengalami pembebanan. Pada beton yang menahan beban akan terbentuk suatu hubungan tegangan dan regangan yang merupakan fungsi dari waktu pembebanan. Beton menunjukkan sifat elastisitas murni pada waktu pembebanan singkat, sedangkan pada pembebanan yang tidak singkat beton akan mengalami regangan dan tegangan sesuai dengan lama pembebanannya.

Rangkak (creep) atau lateral material flow didefinisikan sebagai penambahan regangan terhadap waktu akibat adanya beban yang bekerja. (Nawy, 1985:49). Deformasi awal akibat pembebanandisbut sebagai reagangan ealstis, sedangkan regangan tambahan akibat beban yang sama disebut regangan rangkak. Anggapan praktis ini cukup dapat diterima karena deformasi awal pada beton hampir tidak dipengaruhi oleh waktu. Rangkak timbul dengan intensitas yang semakin berkurangsetelah selang waktu tertentu dan kemungkinan berakhir setelah beberapa tahun. Nilai rangkak untuk beton mutu tunggi lebih kecil dibandingkan dengan beton mutu rendah. Umumnya, rangkak tidak mengakibatkan dmpak langsung terhadap kekuatan struktur tetapi akan mengakibatkan timbulnya redistribusi tegangan pada beban yang bekerja dan kemudian mengakibatkan trjadinya peningkatan lendutan (deflection).

Rangkak tidak dapat langsung dilihat. Rangkak hanya dapat diketahui apabila regangan elastis dan susut serta deformasi totalnya diketahui. Meskipun susut dan rangkak adalah fenomena yang saling trkait, dalam hal ini superposisi regangan dianggap berlaku sehingga regangan total adalah regangan elastis ditambah rangkak dan susut.

Susut didefinisikan sebagai perubahan volume yang tidak berhubungan dengan beban. Jika dihalangi secara merata, proses susut dalam beton akan menimbulkan deformasi yang mumnya bersifat menambah deformasi rangkak.

Berbagai eksperimen menunjukkan bahwa deformasi rangkak akan sebanding dengan tegangan yang bekerja. Hal ini berlaku pada keadaan tegangan yang rendah. Batas atas tidak dapat ditentukan dengan pasti, tetapi berkisar antar 0,2 dan 0,5 dari kekuatan batas kekuatan tekannya (f’c). Variasi batas ini diakibatkan olehbesarnya retak mikron diatas sekitar 40% dari beban batas (Nawy, 1985:50).

Proses rangkak selalu dihubungkan dengan susut karena keduanya terjadi bersamaan dan ering kali memberikan pengaruh yang sama terhadap deformasi. Pada umumnya, beton yang semakin tahan terhadap susut akan mempunyai kedenderungan rangkak yang rendah, sebab kedua fenomena ini berhubungan denga proses hidrasi pada semen. Rangkak dipengaruhi oleh komposisi beton, kondisilingkungan, ukuran benda uji atau elemen struktur. Pada prinsipnya rangkak meruopakan fenomena yang bergantung pada beban sebagai fungsi waktu.

Komposisi beton pada dasarnya dapat didefinisikan dengan faktor Air Semen (FAS), jeis semen, jenis agregat serta kandunganb semen dan agregat. Seperti halnya susut, rangkak akan semakin besar dengan meningkatnya Faktor Air Semen dan akndungan semen. Demikina pula, semakin banyak agregat yang digunakan semakin sedikit susut yang terjadi. Faktor - faktor yang mempengaruhi besarnya rangkak dan susut dapat dijabarkan sebagai berikut:

Ø Sifat bahan dasar beton (komposisi dan kehalusan smen, kualitas adaukan, dan kandungan mineral dlam agreagat),

Ø Rasio air terhadap jumlah semen (water content ratio),

Ø Suhu pada saat pengerasan (temperature),

Ø Kelembaban nisbi pada saat beban bekerja,

Ø Nilai slump (slump test),

Ø Lama pembebanan,

Ø Nilai tegangan,

Ø Nilai rasio permukaan komponen struktur

Agar rangkak dan susut dapat diminimalkan, perlu dilakukan penghitungan dan pengembalian pekerjaan beton.