fakultas teknik universitas udayana 2017
TRANSCRIPT
PENGARUH AGREGAT HALUS TERHADAP KEKUATAN DAN KEAWETAN BETON
OLEH
IR. I GEDE PUTU JONI, MT
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
2017
DAFTAR ISI
JUDUL i
DAFTAR ISI ii
BAB I PENDAHULUAN 1
BAB II KONDISI PASIR DI INDONESIA 2
II.1. Sumber Endapan Pasir 2
II.1.1. Endapan Dari Peletusan Gunung Berapi 2
II.1.2. Endapan Oleh Air Sungai 3
II.1.3. Endapan Oleh Proses Kimia dan Biokimia 3
II.1.4. Endapan Pantai/ Laut 3
II.2. Cara Pengambilan/ Memproduksi Pasir 4
II.3. Sifat dan Mutu Pasir 5
BAB III PENGARUH PASIR TERHADAP KEKUATAN DAN KEAWETAN
BETON 9
III.1. Peranan Pasir Sebagai Pembentuk Mortar
III.1.1. Peranan Mortar dalam Beton 9
III.1.2. Pengaruh Pasir Terhadap Mutu Mortar dan Beton 12
III.1.3. Kadar Mortar Dalam Beton 16
III.2. Pengaruh Kekerasan Pasir Terhadap Konsistensi dan
Kekuatan Beton 19
III.3. Pengaruh Mineral Reaktif dan Pengotoran 21
BAB IV PENGARUH PASIR DALAM PENGGUNAAN BAHAN TAMBAH
KIMIA 25
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan 28
V.2 Saran – saran 28
ii
1
BAB I
PENDAHULUAN
Beton yang dibuat untuk suatu struktur bangunan seyogyanya mempunyai
mutu yang baik. Hal ini ditunjukkan oleh dapat dan mudah dikerjakan yaitu
diaduk, diangkat, dicorkan, dipadatkan dan diselesaikan akhir, berkekuatan yang
cukup sesuai dengan perencanaan dan dapat berfungsi dalam jangka waktu yang
lama/ awet. Banyak faktor yang menentukan mutu beton dan masing-masing
faktor saling mempengaruhi antara lain mutu dan sifat bahan dasar, susunan
campuran bahan, cara pelaksanaan, teknik pengerjaan dan cara perawatan.
Beton semen portland dibuat dari semen portland dan air sebagai perekat,
agregrat kasar dan agregrat halus sebagai bahan pengisi dan penguat serta bahan
lain yang bertujuan memperbaiki satu atau lebih sifat beton.
Agregrat halus selanjutnya kita sebut pasir sangat berperan menentukan
mudahnya pengerjaan (workability), kekuatan (strenght) dan tingkat keawetan
beton (durability). Oleh karena itu mutu pasir perlu dikendalikan agar dihasilkan
beton yang lebih serangan. Pasir sebagai bentuk mortar bersama dengan semen
dan air, yang berfungsi mengikat agregrat kasar menjadi satu kesatuan yang
kompak dan kuat. Baik atau tidaknya ikatan ini tentu tergantung dari mutu dan
kekuatan mortarnya.
Mengingat keadaan tersebut kiranya ada baiknya kita memahami pengaruh
mutu pasir terhadap sifat dan mutu beton agar dapat lebih siap melakukan
penyesuaian yang diperlukan.
2
BAB II
KONDISI PASIR DI INDONESIA
II.1. Sumber Endapan Pasir
Pasir yang kita pergunakan dalam pembuatan beton sebagian besar berasal
dari endapan alami, tersusun dari batuan alam berbagai jenis dan mengalami
pencampuran dengan bahan lain selama proses pengumpulan dan
pengendapannya.
Di Indonesia kira memuliki endapan agregrat yang berasal dari hasil peletusan
gunung berapi, aliran sungai, endapan secara kimia/ biokimia dan endapan di
pantai laut.
II.1.1. Endapan dari Peletusan Gunung Api
Lahar gunung api terdiri atas batuan berbagai jenis, bermacam-macam
ukuran butir dari yang besar sampai debu yang sangat halus. Lahar yang telah
mendingin membentuk endapan baik di daratan maupun di aliran sungai. Jenis
batuannya adalah batuan beku silika tersusun dari bermacam mineral.
Dipengaruhi oleh kecepatan pendinginnnya batuan ini bervariasi ukuran butir,
susunan dan struktur kristal, porositas, kekerasan dan kekuatannya. Pasir dari
lahar yang masih segar pada umumnya mempunyai permukaan yang kasar, bentuk
tidak beraturan, berpori tetapi cukup keras, daya serap air relatif rendah dan
kemampuan menahan air (water retentivity) juga rendah.
3
II.1.2. Endapan Oleh Aliran Sungai
Aliran sungai membawa agregrat dan mengendapkannya di beberapa
tempat baik di daratan yang dilalui maupun di tempat rendah di sepanjang aliran
sungai.
Demikian juga terjadi endapan di danau atau dataran rendah. Agregrat ini dapat
berasal dari endapan lahar, dari erosi tanah berbatu atau disintegrasi batuan
lainnya di sepanjang aliran sungai. Pasir sungai akan merupakan perpaduan
bermacam jenis batuan dengan ukuran butir dan sifat yang berbeda-beda. Oleh
karena itu kondisi pasir akan sangat dipengaruhi oleh kondisi alam di wilayah
yang bersangkutan. Oleh gerusan air bentuk butirannya agak bulat dan
permukaannya lebih licin. Banyak pasir sungai mengalami pengotoran oleh
lempung, tanah tufa, lumpur, butiran yang ringan dan biokimia.
II.1.3. Endapan Oleh Proses Kimia dan Biokimia
Batuan ini umumnya adalah jenis batuan kapur seperti gamping, kalsit,
dolomit, kerang dan karang. Disamping itu juga ada batuan baris dan gips. Batuan
jenis ini masih jarang dipergunakan untuk pembuatan beton struktural, lebih
banyak untuk beton pracetak seperti ubin dan teraso. Batuan gamping (kalsium
karbonat) yang kompak dan keras cukup baik mutunya untuk agregrat beton.
II.1.4. Endapan Pantai/ Laut
Agregrat yang terbawa oleh aliran sungai dapat pula mengendap di pantai
atau dalam laut yang alirannya tenang. Jenis batuannya tergantung dari jenis
4
batuan dari wilayah asalnya. Disini agregrat akan bercampur dengan mineral dan
garam-garam laut yang merupakan pengotoran. Agregrat dari pantai/ laut harus
diolah dulu untuk menghilangkan garam-garam laut.
II.2. Cara Pengambilan/ Memproduksi Pasir
Pengambilan pasir dari endapan masih dilakukan secara sederhana dengan
alat-alat pacul, sekop, keranjang bambu. Pada endapan di darat atau di tepi sungai
pasir digali lalu ditimbun di dekat sungai, di tegalan atau ditepi jalan. Pemisahan
butiran yang besar (kerikil) dilakukan dengan penyaringan memakai ayakan
kawat. Apabila pasir yang digali masih kotor kadang – kadang dilakukan
pencucian di sungai dengan cara memasukkan pasir ke dalam keranjang bambu
lalu dicuci dalam air dengan menggoyangkan. Pasir dari dalam sungai diambil
memakai keranjang atau skop dari dalam air yang mengalir. Sering langsung pula
dicuci semasih dalam keranjang. Pencucian memakai keranjang ini sering
menghilangkan butiran halus yang sangat perlu bagi pembuatan beton, terutama
bila keranjangnya berlangsung besar. Banyak pengambilan pasir yang tanpa
pencucian, diambil apa adanya endapan dan tidak dilakukan pengolahan lainnya.
Dalam hal pengambilan di sungai yang besar, pasir diambil lalu dimasukkan ke
dalam sampan untuk langsung diangkut ke tempat penimbunan di tepi sungai.
Pengambilan dan pengolahan pasir secara mekanis telah dilakukan di beberapa
tempat, terutama bagi penyediaan bahan untuk kota – kota besar dan untuk
industri beton. Pembuatan pasir dengan cara pemecahan batu, yaitu pemisahan
bagian yang halus dari hasil pemecahan batu dalam pembuatan batu pecah untuk
5
agregrat kasar. Pasir buatan ini kadar butiran halus (debu) dan lumpurnya agak
banyak dan kebanyakan dilakukan pencucian.
II.3. Sifat dan Mutu Pasir
Mengingat bahwa sumber pasir dan cara memprosuksinya berbeda dari
suatu daerah dengan daerah lainnya, maka sifat dan mutu pasir di Indonesia
menjadi sangat bervariasi. Perbedaan terdapat pada sifat–sifat utamanya meliputi :
Susunan mineral dan jenis batuan
Bentuk butiran batuan
Kekerasan butiran batuan
Posositas dan daya serap air
Susunan besar butir (grading)
Kebersihan dan kandungan partikel lunak dan tidak kekal
Kandungan mineral reaktif
Kekerasan dan kekuatan suatu batuan alam berkaitan dengan jenis batuan,
susunan mineral pembentuk, kuatnya ikatan mineral dan ikatan kristal, porositas
dan tingkatan pelapuah. Batuan jenis silika tersusun dari bermacam-macam
mineral antara lain : felspar, quartz, ferro oksida, ferromagnesium, ferro sulfida,
mineral silika, sulfat dan lempung (clay). Disamping mineral tersebut, kadang-
kadang terkandung pula mineral yang bersifat reaktif yang akan berpengaruh
buruk terhadap kekuatan dan keawetan beton.
6
Jenis mineral ini antara lain :
Silika dari jenis opal, chalcedony, tridymite, cristobalite dan chert. Mineral
ini bersifat reaktif terhadap alkali pada semen.
Mika dari jenis muscovite, biotite dan vermiculite. Berlapis dan daya serap
air tinggi sehingga dapat mengurangi kekuatan beton.
Lempung yang merupakan alterasi dan pelapukan mineral silikat dan gelas
vulkanik dan berukuran butir biasanya kurang dari 2 mikron (0,002 mm).
Mineral ini adalah aluminiuum, magnesium dan feroo silikat hidrat.
Mineral lempung yang sering terdapat dalam agregrat adalah lempung
mika (illites), kaolin, chlorite berbutir halus dan morillinte. Mineral ini
lunak dan bersifat mengembang dan menyurut oleh pengaruh basah dan
kering berganti-ganti.
Zeolite, merupakan alkali aluminium silikat hidrat yang mengisi celah-
celah butiran batuan. Mineral ini lunak dan dapat mengembang dan
menyusut oleh kondisi basah dan kering, sehingga membuat batuan tidak
kekal. Alkali yang dikandung dapat mendorong terjadinya reaksi alkali
silikat yang bersifat ekspansif.
Sulfat, terutama gips (CaSO4 2 H2O) yang sering terdapat bersama batuan
kapur.
Sulfida besi dari jenis pryrite, mercasite dan pyrrhotite. Mineral ini dapat
berubah menjadi sulfat dan bila jumlahnya cukup banyak dapat
menimbulkan serangan sulfat terhadap beton.
7
Dalam suatu pasir dapat terkandung butiran batuan yang keras dari jenis batuan
silika seperti endisit, basalt, granit, quartzite dan sebagainya, disertai oleh batuan
lunak yang biasanya terdiri dari lempung (shale), tufa, batu apung (pumice),
silstone dan batuan tanah liat (clay). Apabila dalam pasir terdapat batuan keras
dan lunak bercampur, maka mutu pasir menjadi tidak baik. Pasir seperti ini sering
terdapat di beberapa daerah, dan untuk memisahkan butiran keras dari yang lunak
sukar dilakukan.
Mengenai susunan besar butir (grading), kita dapat dengan mudah menjumpai
pasir dari beberapa susunan besar butir yaitu :
Pasir sangat halus, sebagian besar butiran berukuran antara 600 sampai 75
mikron
Pasir halus, sebagian besar butiran berukuran antara 1200 sampai 150
mikron
Pasir sedang, butirannya berukuran antara 4,8 sampai 0,15
Pasir kasar, butirannya berukuran antara 9,5 sampai 0,15 milimeter, tetapi
masih kekurangan bagian butir halus lebih kecil dari 0,33 mm.
Pasir sangat kasar, mengandung antara 10% sampai 20% aregrat kasar
(butiran lebih besar dari 4,8 mm) dan kadar butir halus tembus 0,30 mm
kurang dari 5%.
Dalam proses pengendapannya pasir tercemar oleh pengotoran bahan lain. Yang
sering terdapat pada pasir alam ialah :
Zat organik, terutama lignin dan asam tannin serta serivatnya yang dapat
menghambat pengerasan semen.
8
Lumpur, lanau dan tanah liat berupa butiran halus dan lunak menutupi
permukaan butiran pasir.
Garam-garam khlorida dan sulfat, terdapat pada pasir yang berasal dari pantai
atau air laut.
Pengotoran ini dapat mengurangi kekuatan dan keawetan beton karena bahan ini
dapat bereaksi dengan mineral/ senyawa semen portland.
9
BAB III
PENGARUH PASIR TERHADAP KEKUATAN DAN KEAWETAN
BETON
III.1. Peranan Pasir Sebagai Pembentuk Mortar
Beton semen portland dibuat dari semen, air aregrat halus, agregrat kasar
dan bahan tambah bila diperlukan. Semen dan air membentuk pasta semen
sebagai perekat, dan bersama agregrat halus (pasir) serta bahan tambah
membentuk mortar. Agregrat kasar berfungsi sebagai pengisi, memberikan
kekuatan dan memperkecil penyusutan, sedangkan mortar akan menutupi seluruh
permukaan agregrat kasar, mengisi semua celah dan rongga antar butirannya,
kemudian mengeras mempersatukan seluruhnya menjadi massa yang kompak dan
padat. Agar dapat mudah digerakkan untuk mengisi semua permukaan dan rongga
tersebut, mortar harus mempunyai konsistensi yang baik serta dapat menjaga
kekompakan (cohensiveness) beton segar. Beton yang kompak tidak
menunjukkan, pengangkutan, pengecoran dan pemadatan. Tidak terjadi segregasi
dan bleeding yang berlebihan. Oleh karena itu dalam adukan beton akan
diperlukan sejumlah volume mortar yang harus diperhitungkan dengan cermat
dalam perhitungan susunan campuran beton baru.
III.1.1. Peranan Mortar Dalam Beton
Mortar mempunyai peranan sangat penting, berfungsi sebagai :
10
III.1.1.1. Pengendalian Workability
Workability yang baik memberikan pengertian bahwa beton
segar dapat diaduk merata, dapat mudah diangkut/ digerakkan
tanpa yerjadi pemisahan unsur – unsurnya (segregation), mudah
dicorkan, dipadatkan dan mengisi cetakan dengan baik, serta
dapat dilakukan penyelesaian akhir (finishing). Bila beton
mempunyai volume mortar yang cukup, ia akan mudah
dikerjakan, memberikan respon baik pada waktu digetar untuk
pemadatan dan dapat menutupi permukaan cetakan sampai
merata. Sebaliknya bila kekurangan mortar beton akan kaku,
sukar dikerjakan dan mudah terjadi agregasi, sedangkan kalau
berlebihan beton terlalu plastis. Mortar seolah – olah sebagai
pelumas untuk mudah digerakkan, memudahkan menghaluskan
agar diperolah permukaan yang padat di permukaan cetakan
misalnya untuk plat dan beton exposed atau beton pracetak.
Dalam pengecoran beton dengan cara pompa mortar menjadi
pelumas sistem pemopaan, memperkecil gesekan antara beton
dan dinding pipa serta mencegah terjadinya bleeding dan
segregasi yang dapat menimbulkan blocking pada pipa.
Kita biasanya mengendalikan mutu beton pada waktu
pembuatan dengan cara mengendalikan slump agar faktor air
semen seragam. Ini saja tidak karena bila grading dan kekerasar
pasir bervariasi akan diperoleh slump yang berbeda – beda. Jika
11
pengendalian didasarkan atas slump yang sama, akan diperlukan
penyesuaian kadar air dan kadar semen. Semen tanpa
sadarhanya memberi tambahan air bila slump rendah dan
berakibat kekuatan beton menurun. Pada beton yang kadar
semennya rendah (faktor air semen tinggi) dan pasirnyakadar
sering dialami volume mortar terlalu sedikit karena kurang
butiran halus tembus 0,3 mm pada pasir. Keadaan ini tidak akan
dapat menghasilkan beton yang padat dan mulus.
Dalam hal pasir tidak dapat memberikan workability yang baik,
dapat dilakukan penambahan filler atau pozzolan dan bila
diperlukan dapat diberi bahan tambah kimia.
III.1.1.2. Pemberi Daya Rekat dan Kekuatan
Besarnya daya rekat (bonding strength) antara mortar dan
agregrat kasar serta antara pasta semen dan agregrat halus
ditentukan oleh :
jenis dan kekuatan semen
kepekatan pasta semen yang umumnya dinyatakan sebagai
faktor air semen
jenis dan mutu pasir
Beton yang kuat akan dihasilkan oleh agregrat kasar yang
berkekuatan tinggi dan mortar yang daya rekatnya tinggi sesuai
dengan kekuatan yang direncanakan. Meskipun agregrat kasar
12
berkekuatan yinggi tidak akan dihasilkan beton yang kuat bila
pasirnya lemah/ lunak.
III.1.1.3. Pengendalian Keawetan Beton
Beton akan awet/ tahan lama apabila mempunyai ketahanan
terhadap pengaruh cuaca, serangan zat – zat kimia dalam air,
pengaruh reaksi kimia yang terjadi dalam betonnya sendiri,
ausan (abrasi) dan berkemampuan menahan beban/ tegangan.
III.1.2. Pengaruh Pasir Terhadap Mutu Mortar dan Beton
Supaya mortar dapat memenuhi fungsinya seperti tersebut diatas, susunan
campuran mortar dan beton dihitung cermat serta mempertimbangkan hal – hal
berikut :
Susunan besar butir (grading)
Antara agregrat kasar dan agregrat halus haruslah mempunyai susunan butir
menerus bersambung dan tersusun dalam perbandingan yang serasi sehingga
memenuhi kurva standard. Seperti dikemukakan di depan pasir kita
bermacam – macam susunan besar butirnya dari yang kasar sampai halus
sekali. Hal ini menjadi masalah dalam kita memperhitungkan perbandingan
kadar pasir dan kadar agregrat kasar dalam beton yang kita rencanakan
susunan campurannya.
Biasanya agregrat dibagi dalam dua macam ukuran yaitu agregrat kasar dan
agregrat halus, dan ukuran 4,75 mm (5 mm) sebagai garis pemisah.
13
Mengingat pasir kita, kiranya sebaiknya kita coba membagi butir agregrat ke
dalam tiga ukuran :
a. Agregrat kasar, berukuran butir lebih besar dari 9,5 mm
b. Agregrat sedang, berukuran butir antara 9,5 mm dan 2,4 mm
c. Agregrat halus, berukuran butir antara 2,4 mm dan 0,075 mm
Agregrat kasar sebagai pengisi, memberi kekuatan dan mencegah susut, dia
tidak begitu berpengaruh terhadap kebutuhan air pengaduk dalam beton.
Agregrat sedang mengisi rongga – rongga, diantara butiran agregrat kasar.
Butiran – butiran sedang ini terdapat dalam kerikil atau batu pecah dan juga
pada pasir kita. Jika dalam agregrat campuran terdapat banyak butiran ini,
maka akan dibutuhkan lebih banyak air pengaduk dan lebih banyak mortar.
Kekurangan mortar membuat beton menjadi kaku dan sukar dikerjakan
dengan baik. Agregrat halus menjadi pembentuk mortar bersama semen dan
air, akan berfungsi sebagai pelumas dan menutupi seluruh permukaan
agregrat tadi. Seluruh permukaan butiran agregrat harus pula ditutupi oleh
pasta semen. Dengan demikian akan diperlukan jumlah minimum kadar
semen dalam beton. Jika pasir yang kita pakai susunan butirannya kasar,
maka kekurangan butir harus digantikan oleh semen sehingga akan
diperlukan penambahan kadar semen untuk dapat menghasilkan beton yang
kohesif dikerjakan. Oleh karena itu pasir haruslah mengandung cukup banyak
bagian butir halus tembus ayakan 0,30 mm (no. 50).
Untuk pembuatan beton biasa, pasir harus mengandung paling sedikit 10%
butiran halus, sedangkan untuk beton kedap air paling sedikit 15 % dan untuk
14
beton yang akan dicorkan dengan dipompa (beton pompa) diperlukan 15% -
30%. ACI Committe 302 menganjurkan agar pasir mempunyai butir halus
tembus 0,30% mm antara 15% - 30% dan yang paling 0,15 mm antara 5% -
10%. Bila dipakai untuk pembuatan beton pipa, jelaslah bahwa butiran halus
pada pasir sangat diperlukan untuk mengendalikan workability dan
menghasilkan kepadatan maksimal. Sering kita menghadapi pasir yang berisi
10% - 15% kerikil dan butiran halusnya kurang dari 5%. Dalam hal ini bila
pasir ini digabung dengan agregrat kasar (kerikil atau batu pecah), dalam
pembuatan beton terjadi :
Akumulasi ukuran butiran antara 9,5 mm – 2,4 mm beton akan kaku,
timbul bleeding dan segregasi
Tidak kaan tercapai beton yang padat dan kedap air
Kekuatan dan keawetan beton berkurang
Penambahan kadar pasir tidak menolong karena akan menambah
kebutuhan air pengaduk.
Dalam keadaan ini tidak dapat diperbaiki dengan cara penambahan semen
karena mempertinggi penyusutan. Demikian pula penggunaan suatu jenis
bahan tambah (admixture) tidak akan diperbaiki, apalagi bila dipakai
plastizecer atau super plastizicer akan mempertinggi bleeding dan segregasi,
malahan dapat memisahkan pasta semen dari agregrat bila sifat dispersi super
plastizicer tinggi. Sebaiknya dilakukan penambahan pasir halus atau
pemberian filler (tras atau fly ash).
15
Kadar semen dan faktor air semen
Semen portland yang butiran – butirannya sangat kecil mempunyai luas
permukaan spesifik (Blaine) antara 280 – 360 m2/Kg. Setelah bercampur air
terjadi reaksi hidrasi dan terbentuklah gel semen. Gel inilah yang akan
menutupi dan mengisi celah – celah permukaan agregrat dalam beton. T.C.
Powers melaksanakan penelitian/ pengukuran secara water adsoption,
kemudian memperkirakan luas permukaan spesifik gel semen sekitar 200.000
m2/kg. Banyaknya gek yang terbentuk tergantung dari perkembangan proses
reaksi hidrasi yang dalam hal ini merupaka fungsi dari suhu dan waktu.
Makin lama reaksi berjalan pada suhu yang sesuai akan makin banyak gel
semen terbentuk, diikuti oleh pengembangan kekuatan semen. Gel semen
yang terbentuk mempunyai pori – pori gel yang berukuran sangat kecil (15 –
20), sebesar 28% volumenya. Pori – pori ini selalu terisi air, dan air ini lah
yang menjadi kestabilan struktur gel di dalam pasta semen. Dalam pembuatan
beton dipergunakan agregrat dan untuk memperoleh workability yang baik
diperlukan banyak butiran halus yang mempunyai luas permukaan lebih
besar. Agar seluruh permukaan agregrat serta celah antar butiran dapat
tertutup oleh gel pasta semen, maka diperlukan sejumlah minimum kadar
semen dan kadar butiran sangat halus.
Guna menghasilkan beton dengan workability yang baik, terhindar dari
bleeding dan segregasi, beton yang kohesif dan bersifat kedap air, kiranya
perlu diperhatikan anjuran berikut :
16
Besar butir maksimal agregrat
(mm)
Kadar semen + butir halus (0,3 mm)
per m3 beton kg
9,6
19
38
76
525
450
400
325
Faktor air semen dihitung terhadap semen + butir halus tembus 0,15 mm
sebaiknya diambil nilai :
F.a.a < 0.45 untuk slump beton lebih dari 60 mm
< 0.50 untuk slump beton kurang dari 60 mm
Agar beton yang dibuat dapat lebih tahan terhadap pengaruh cuaca, air tanah
dan air laut, perlu diperhatikan :
Pemakaian semen jenis atau tipe II atau V
Susunan besar butiran pasir yang memenuhi standard
Kadar semen minimum dan faktor air semen maksimum
III.1.3. Kadar Mortar Dalam Beton
Seperti telah dikemukakan di atas mortar mengisi seluruh rongga/ celah
dan menutupi permukaan agregrat. Besarnya volume rongga dan luas permukaan
agregrat. Besarnya volume rongga dan luas permukaan agregrat tergantung dari :
Bentuk butiran dan keadaan permukaan
Susunan butir maksimum
Susunan besar butir (grading)
17
Tingkat pemadatan
Belum ada data yang mengenai kadar mortar yang tepat untuk memperoleh beton
yang mudah dikerjakan, mempunyai kekuatan cukup dan keawetan tinggi.
James M. Shilstone, President Shilstone & Associates Inc. Di USA
mengemukakan pandangannya seperti berikut : Kadar mortar adalah jumlah
volume absolut semua unsur pembentuk mortar yaitu agregrat halus yang
menembus ayakan 2,4 mm (No. 8), semen, filter dan gelembung udara,
dinyatakan dalam persen terhadap volume beton.
Untuk beton memakai agregrat besar butir maksimumnya 19 sampai 25 mm untuk
dipakai kadarmortar :
52% - 53% untuk beton memakai batu pecah, dapat dicorkan dengan baik
dan dipadatkan dengan penggetar berfrekuensi tinggi
54% - 55,5% beton memakai batu pecah, dapat dipompa baik dengan
pompa tekanan tinggi dan pipa Ø 125 mm.
55,7% - 57% beton memakai batu pecah untuk dinding dan plat yang
menghendaki permukaan licin/ mulus. Beton ini dapat dipompa melalui
pipa Ø 100 mm, tetapi harus dihindari slump yang terlalu tinggi.
Untuk campuran beton normal memakai batu pecah, kadar mortar lebih
dari 57% akan menimbulkan masalah karena akan diperlukan air pengaduk
lebih banyak untuk menyesuaikan slump yang diisyaratkan. Pemberian
tambahan air ini akan menurunkan kekuatan beton.
18
Beton memakai kerikil alam akan memerlukan lebih sedikit mortar, yaitu
1,5 – 3,0% kurang dari angka – angka tersebut diatas.
Marilah kita ambil sebagai contoh susunan campuran per m3 beton sebagai
berikut :
Bahan Berat Jenis Berat, kg Volume, 1
Air
Semen
Pasir
Batu/ Kerikil
Udara
1,0
3,15
2,64
2,60
-
180
360
650
1170
-
180
114
246
450
-
Jumlah - 2360 1000
Bagian butir yang menembus ayakan 2,4 mm pada pasir sebesar 85% dan pada
batu pecah/ kerikil sebesar 2%.
Perhitungan kadar mortar :
Vol. Pasir tembus 2,4 mm = 0.85 x 246 1 = 209.1 1
Vol. Batu tembus 2,4 mm = 0.02 x 450 1 = 9.0 1
Vol. Mortar = 209.1 + 9.0 + 114 + 180 + 10 liter = 522.1 liter
Kadar mortar adalah 52.21 %
Kadar mortar adalah 52,21%
Jika memakai pasir yang sering berbeda – beda grading – nya misalnya bagian
tembus 2.4 mm 65% atau 100% (pasir halus) maka dihitung dengan cara ini kadar
mortarnya jauh berbeda. Beton yang dibuat akan menghasilkan slump yang
19
berbeda meskipun susunan campurannya tetap sama. Hal ini akan tambah lebih
jelas bila memakai perbandingan volume. Pada volume yang sama berat agregrat
akan berbeda apabila ukuran.
III.2. Pengaruh Kekerasan Pasir Terhadao Konsistensi dan Kekuatan Beton
Pasir dari beberapa daerah banyak yang tidak cukup keras baik batuannya
maupun oleh kontaminasi butiran – butiran yang lemah dan lunak. Pada umumnya
pasir ini terdiri dari :
Batuan keras yang permukaannya tertutup oleh lapisan lempung atau
lapisan lapukan.
Batuan yang berpori misalnya tufa, batu apung, karang dan kerang
Mengandung pengotoran mika, vermiculite, lumpur dan batuan berisi
lapisan lempung
Dengan melihat slump sebagai parameter konsistensi, dari data pada daftar
hasil uji terlihat bahwa meskipun pasir telah memenuhi syarat standard ternyata
dalam pembuatan beton dapat dihasilkan konsistensi yang jauh berbeda. Pasir
yang lunak (% bagian hancur lebih tinggi) menghasilkan slump yang rendah.
Hubungan slump dan kekerasan (attrition rate) terlihat pada gambar 2.
20
150 6
125 5
100 4
75 3
50 2
25 1
0 0
10 20 30 40 50 60
ATTRITION RATE OF SAND, INF PERCENT
Garis regresi dihitung dengan metode least square, menunjukkan adanya
hubungan meskipun kuefisien korelasinya rendah.
III.2.2. Pengaruh Kekerasan Pasir Terhadap Kekuatan Beton
Hubungan antara kekerasan pasir dan kuat tekan beton menunjukkan
hubungan lini, dapat dilihat pada gambar 4.
ATTRITION RATE OF SAND, INF PERCENT
21
Dalam pembuatan beton kekuatan tinggi sebaiknya dipergunakan pasir yang
keras, bagian hancurnya kurang dari 30%, susunan besar butirnya baik dan cukup
mengandung butiran halus.
III.3. Pengaruh Mineral Reaktif dan Pengotoran
III.3.1. Lapisan Lunak Menutupi Permukaan
Permukaan butiran pasir kadang – kadang tertutup oleh lapisan
lempung, oksida besi, opal, gips atau karbonat kalsium. Lapisan
ini mengurangi kekuatan beton.
Mineral lempung, opal atau gips dapat bereaksi dengan senyawa
pada semen portland dalam bentuk reaksi alkali – alkali atau
reaksi sulfat – sulfat silikat.
III.3.2. Batuan yang Mengandung Silika Reaktif
Pasir yang terbentuk dari batuan silika jenis opal, vhalcedony,
tridymite dan cristobalite akan bersifat reaktif terhadap alkali
yang terdapat pada semen yaitu Na2O dan K2O.
Dalam keadaan basah silika ini dan alkali membentuk senyawa
alkali silikat hidrat berbentuk gel.
Na2O + H2O = 2NaOH
K2O + H2O = 2KOH
SiO2 + 2NaOH + Air = Ha2H2iO4.8H2 (alkali silikat hidrat)
Senyawa ini bersifat higroskopis dan dengan adanya air akan
membesar volumenya, lalu memberikan tekanan kepada pasta
22
semen. Reaksi yang berlangsung terus menerus memperbanyak
pembentukan senyawa, sehingga mempertinggi tekanan kepada
semen yang selanjutnya merusakkan beton dengan terjadinya
retakan di permukaan. Hancurnya pasta semen dan terjadi retakan
ini secara bertahap memperlemah beton dan mengurangi
keawetannya. Reaksi alkali silika berlangsung lambat dan hanya
terjadi bila tersedia air (dalam keadaan basah) dan terdapat cukup
alkali pada semen.
III.3.3.Kandungan Partikel yang Tidak Kekal
Partikel ini dapat berupa partikel lunak atau lemah, antara lain
batuan pasir lunak, batu apung, batuan lempung chart, mka,
arang, dan marl (kapur lunak). Partikel ini mudah hancur,
menyerap banyak air dan mudah berubah volumenya oleh
pengaruh basah dan kering berganti – ganti. Ini akan menguraikan
kekuatan dan ketahanan beton terhadap cuaca.
III.3.4. Kandungan Partikel Sangat Halus
Pasir sering mengandung lumpur yang dari ukuran butirnya
dibedakan ke dalam dua jenis yaitu :
Lanan (silt) ukuran butir antara 75 sampai 2 mikron
Tanah liat (clay) ukuran butir lebih kecil dari 2 mikron
23
Kandungan lumpur yang banyak dna menambah air pencampur
untuk mencapai suatu konsistensi yang diinginkan. Jika tidak
diimbangi dengan penambahan semen, maka akan menurunkan
kekuatan beton. Disamping itu juga mempertinggi susut,
menimbulkan retak – retak gilirannya kaan mengurangi keawetan
beton.
III.3.5. Kandungan Zat – Zat Organik
Zat organik dalam pasir berasal dari pelapukan pohon – pohonan
yaitu jenis asam tanin atau asam humus dari lignin serta
derivatnya. Zat ini menghambat pengerasan dan pengembangan
kekuatan beton.
III.3.6. Kandungan Garam – Garam yang Larut
Aregrat terutama pasir yang diambil dari pantai atau laut (marine
deposite) mengandung garam khlorida dan asam sulfat terutama
garam dapur (NaCl).
Adanya garam khlorida pada agregrat harus dibatasi karena ion
khlorida di dalam beton akan mendorong terjadinya korosi
terhadap logam/ baja yang tertanam dalam beton. Oleh karena itu
pasir dan betuan yang berasal dari laut harus diolah/ dicuci
dengan air tawar,
24
Kadar khlorida ion dalam beton sangat dibatasi. Sebagai contoh
dapat dikemukakan pembatasan oleh BS.CP.110-1972 dan ACI.
318-83, (6 – 7).
Jenis Beton/ Penggunaan Beton
Kadar total khlorida ion dinyatakan
dalam persen dalam terhadap berat
semen
C.P. 110 ACI.318
Beton pratekan (prategang)
Bertulang yang berhubungan
dengan khlorida dalam
penggunaannya
Beton bertulang yang terlindung
dari basah
Beton bertulang lain dan yang
ada logam tertanam di dalamnya.
0.10
-
-
0.35
0.06
1.15
1.00
0.30
Kadar total khlorida ion adalah jumlah seluruh khlorida (Cl-) yang
dikandung oleh semen, air, aregrat dan bahan tambah (additives
and admixtures).
25
BAB IV
PENGARUH PASIR DALAM PENGGUNAAN BAHAN TAMBAH KIMIA
Telah banyak tambah kimia (chemical admixtures) yang ditawarkan dan
dipergunakan di Indonesia ang mempunyai sifat atau tujuan memperbaiki satu
atau lebih sifat beton. Tergantung dari fungsi yang diinginkan maka bahan kimia
aktid yang dipakai berbeda – beda.
Beberapa jenis bahan kimia yang dipakai diantaranya
Ukuran retarder : Sacharida, phospor, Hidroksi karbosilik, senyawa
polihidroksi
Water reducer : lignosulfonat, hidroksi karbosilik, surfaktan
Plasticiser and
Superlasticiser : Napthalin sulfonat, Polivinil asetat, melamine
formaldehid, Sterene butadiene, surfaktan, resin
Berdasarkan hasil percobaan di laboratorium dan pengamatan di pekerja
bangunan, ada kesulitan dalam penggunaan bahan tambah sehubungan dengan
sifat pasir alam kita antara lain :
Susunan besar butir pasir
Pasir yang kasar kurang dapat memberikan hasil baik dalam penggunaan
water reducer, plasticiser dan superplasticiser. Karena kurangnya butir
halus, beton tidak kohesif dan oleh bahan tambah lebih didorong untuk
meningkatnya bleeding dan segregasi. Lebih lagi dalam pengunaan super
26
plasticiser, oleh tingginya dispersi terjadi pemisahan air dari semen,
pemisahan agregrat kasar dari mortarnya dan beton tidak mempunyai
kekuatan yang diinginkan.
Apabila pengecoran beton dilakukan dengan pompa, keadaan, itu harus
diperbaiki dengan penambahan pasir halus atau abut batu yang bersih.
Disamping itu pasir yang kasar menyebabkan cepatnya kehilangan slump,
dalam waktu kurang dari satu jam beton sudah kaku dan penambahan air
pengaduk akan menimbulkan bleeding.
Pasir yang berasal dari endapan di daratan yang berasal dari lahar
pelapukan lahar, tidak selalu memberikan respon baik terhadap bahan
tambah. Mungkin mineral volkanik yang segar atau baru lapuk dan belum
mengalami pencucian secara alami memberikan reaksi negatif secara
kimiawi. Dalam percobaan laboratorium dengan beberapa jenis pasir,
menunjukkan bahwa bila dipakai pasir silika bahan tambah memberi
pengaruh baik sesuai fungsinya. Sedangkan beberapa pasir lahar tidak
demikian, sama sekali tidak terlihat dipengaruhi bahan tambah, baik
settingnya, pengurangan air atau kekuatan betonnya. Jika pasir jenis ini
dicuci bersih dari butiran sangat halus, dapat memberikan pengaruh lebih
baik. Kiranya perlu diteliti lebih lanjut mineral dan pengotoran apa yang
berpengaruh buruk atas efektifitas bahan tambah, terutama jenis
lognosulfonat dan hidrosi karboksil. Bahan tambah jenis polimer tidak
27
banyak dipengaruhi oleh pasir lahar ini dan dapat memberikan sifat baik
pada beton.
Pasir yang berasal dari sungai dan mengandung banyak lumpur, tanah tufa
dan butiran lunak juga sering mengganggu efektifitas bahan tambah.
28
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Pasir di Indonesia sifat dan mutunya berbeda – beda sehingga dalam
pembuatan beton perlu penyesuaian dalam susunan campuran dan
pelaksanaannya.
Dalam pembuatan beton kekuatan tinggi, beton exposed, beton yang
berhubungan dengan air tanah, air laut dan air limbah harus memilih pasir
yang baik memenuhi persyaratan kekerasan, susunan besar butir maupun
pengotorannya.
Pasir dari beberapa jenis dapat berpengaruh buruk terhadap efektifitas
bahan bahan tambah.
V.2 Saran – saran
Kiranya perlu dipilih secara teliti dari beberapa kadar mortar yang sesuai
untuk menghasilkan beton yang kohesif, mudah dikerjakan, mempunyai
kekuatan dan keawetan maksimal.
Penelitian terhadap jenis mineral dalam pasir yang berpengaruh buruk atas
bahan tambah hendaknya dapat dilakukan oleh beberapa pihak dalam
disiplin ilmu yang berbeda.