Thursday, February 17, 2011

Sejarah Beton Mutu Tinggi

High strength concrete 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 diiningkan. Produksi high strength concrete
membutuhkan penelitian dan perhatian yang lebih jauh terhadap kontrol
kualitasnya daripada beton konvensional.

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 bangunan-bangunan 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. Juga, ketersediaan high strength concrete secara komersial memberikan sebuah penilaian ekonomis alternatif untuk membangun kolom dengan beton konvensional pada lantai-lantai bawah dari bangunan-bangunan tinggi. Berdasarkan sebuah laporan, kapasitas kolom-kolom dalam hal kemampuan menahan beban pada bangunan-bangunan berlantai banyak meningkat 4,7 kali untuk setiap lipat tiga kenaikan harga. 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 angsing pada duapertiga bagian bawah dari bangunan.

Metode Desain Campuran High Strength Concrete

Metode yang digunakan dalam merencanakan campuran high strength concrete ada beberapa cara, antara lain: (1) Minimum Voids Method, (2) Maximum Density Method, (3) Fineness Modulus Method, (4) British Mix Design (DOE) Method, (5) American Concrete Institute Method (ACI Method), dan (6) Indian Standard Method. Namun secara umum, desain campuran beton yang optimum dihasilkan dari pemilihan bahan-bahan local yang tersedia yang menyebabkan beton segar mampu untuk ditempatkan dan mampu untuk diselesaikan dan dapat memastikan pengembangan kekuatan dan sifat-sifat lain yang diinginkan dari beton yang telah mengeras sebagaimana dinyatakan oleh desainer. Beberapa konsep dasar yang perlu untuk dipahami untuk high strength concrete antara lain:

Agregat semestinya kuat dan durable. Agregat tidak perlu keras dan
kekuatannya tinggi namun perlu kompatibel, dalam arti cukup kaku dan kuat,
dengan pasta semen. Umumnya ukuran maksimum agregat kasar yang lebih kecil digunakan untuk kuat tekan beton yang lebih tinggi. Agregat halus yang
digunakan bisa jadi lebih kasar daripada yang diperbolehkan oleh ASTM C 33
(modulus kehalusan butir lebih besar dari 3,2) karena tingginya agregat halus telah digantikan oleh bahan-bahan perekat (semen).

Campuran high strength concrete akan memiliki isi bahan-bahan perekat yang tinggi yang meningkatkan panas hidrasi dan kemungkinan susut yang tinggi mengawali potensi retak. Kebanyakan campuran berisi satu atau lebih bahan-bahan perekat tambahan seperti fly ash (tipe C atau F), ground granulated blast
furnace slag, silica fume, metakaolin atau bahan-bahan pozolanik alami.

Campuran high strength concrete umumnya membutuhkan rasio factor air semen yang rendah, dimana rasio factor air semen berada pada rentangan 0,23 sampai dengan 0,35. Faktor air semen yang rendah ini hanya dapat dicapai dengan admixture (superplasticizer) dalam jumlah dan dosis yang besar, menyesuaikan antara tipe F atau G berdasarkan ASTM C 494. Admixture pengurang air tipe A juga dapat digunakan sebagai kombinasinya.

Isi total dari bahan-bahan perekat umumnya sekitar 700 lb/yd3 (415 kg/m3) namun tidak boleh lebih dari 1100 lb/yd3 (650 kg/m3). Pemakaian air entrainment pada high strength concrete akan menurunkan potensial kekuatan
secara besar.

Perhatian yang lebih dan evaluasi akan diperlukan bila spesifikasi pekerjaan mengatur batas-batas sifat beton seperti rangkak, susut dan modulus elastisitas. Ahli teknik mungkin mengatur batas-batas sifat tersebut untuk desain strukturnya. Penelitian-penelitian saat ini mungkin tidak memberikan panduan yang diperlukan tentang hubungan empiris dari sifat-sifat tersebut dari pengujian-pengujian trandisional dan beberapa dari pengujian tersebut sangat khusus dan mahal untuk dilakukan bagi evaluasi campuran. Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan teoretis, rangkak dan susut yang lebih kecil, modulus elastisitas yang lebih tinggi dapat dicapai dengan agregat yang lebih besar dan isi pasta yang lebih sedikit pada beton. Menggunakan ukuran agregat terbesar yang dapat dicapai dan agregat halus yang digradasi medium sampai dengan kasar dapat mencapai hal tersebut. Ukuran agregat yang lebih kecil misalkan 3/8 inci ( 9,5 mm) dapat digunakan untuk menghasilkan kuat tekan yang sangat tinggi namun membutuhkan sifat-sifat seperti rangkak, susut dan modulus elastisitas untuk dikorbankan. Apabila kesulitan ditemui dalam mencapai kuat tekan yang tinggi, hanya dengan menambahkan bahan-bahan perekat tidak akan menaikkan kekuatan. Faktor-faktor seperti bahan-bahan pengganggu dalam agregat, pelapis-pelapis agregat, agregat kasar, muka-muka pecah, tampang dan tekstur, dan batasan-batasan pengujian bisa jadi menghalangi kuat tekan tinggi dapat tercapai. Proporsi campuran beton akhir ditentukan dengan batch coba-coba, entah itu di laboratorium ataupun dengan batch-batch produksi lapangan skala kecil. Produksi, transportasi, penempatan dan finishing high strength concrete bisa jadi berbeda secara signifikan dari prosedur-prosedur yang digunakan pada beton konvensional. Untuk proyek-proyek yang kritis, sangat direkomendasikan penuangan coba-coba dan evaluasi dilakukan dan dimasukan sebagai item yang harus dibayarkan pada kontrak. Pertemuan pra-penawaran dan pra-konstruksi sangatlah penting untuk dilakukan untuk memastikan kesuksesan proyek yang menggunakan high strength concrete. Selama konstruksi, pengukuran ekstra harus dilakukan untuk melindungi terhadap susut plastik dan retak panas pada bagian-bagian yang lebih tipis. High strength concrete mungkin membutuhkan waktu yang lebih lama sebelum perancah dibongkar.

Silinder-silinder uji high strength concrete sebaiknya dicetak dengan hati-hati, dirawat, ditutupi dan diuji. Waktu setting high strength concrete yang lebih
lambat mungkin juga terjadi.