Material Penyusun Beton bertulang

TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN DENGAN KONSTRUKSI BETON

Sifat dan Karakteristik Beton sebagai Material Bangunan

BAHAN UNTUK BETON BERTULANG

Beton itu seperti puzzle yang terbuat dari beberapa bahan yang disatukan oleh suatu bahan perekat. Beton terdiri dari campuran batu-batuan yang bisa berupa yang halus dan kasar, ditambah dengan pasta semen. Pasta semen, pada dasarnya, menyatukan pasir dan batu-batu lainnya seperti kerikil, basalt, dan sebagainya. Ruang kosong di antara batu-batu kasar diisi dengan bahan-bahan halus. Penting untuk mencari perbandingan yang pas antara berbagai jenis batu-batuan agar beton yang terbentuk bisa memanfaatkan kekuatan semua bahan.

Bahan-bahan penyusun beton bisa dikelompokkan menjadi:

- Semen: Bahan yang menyatukan bahan-bahan lainnya.

- Agregat campuran: Batu-batuan yang netral dan merupakan sebagian besar beton, seperti pasir, kerikil, batu-pecah, dan basalt.

- Air

- Bahan tambahan (admixtures): Bahan kimia yang ditambahkan ke dalam beton untuk mengubah sifatnya, seperti 'accelerator', 'retarder', dan sebagainya.

Sementara itu, produk campuran beton dibedakan menjadi:

- Batuan-semen: Campuran semen dan air (pasta semen) yang sudah mengeras.

- Spesi-mortar: Campuran semen, agregat halus, dan air yang belum mengeras.

- Mortar: Campuran semen, agregat halus, dan air yang sudah mengeras.

- Spesi-beton: Campuran semen, agregat campuran (halus dan kasar), dan air yang belum mengeras.

- Beton: Campuran semen, agregat campuran, dan air yang sudah mengeras.

Semen

SEKILAS TENTANG SEMEN DAN PENGARUHNYA PADA BETON

Semen memiliki peran penting sebagai perekat dalam membuat beton. Sifat hidrolik semen memungkinkannya bereaksi dengan air dan membentuk batuan massa yang keras dan tahan air, yang disebut batuan-semen. Semen diproduksi di pabrik-pabrik semen dalam berbagai jenis dengan sifat-sifat yang berbeda.

Ada dua kelompok utama semen:

1. Semen dari bahan klinker-semen-Portland, seperti semen Portland, semen Portland abu terbang, semen Portland berkadar besi, dan lain-lain.

2. Semen-semen lain, seperti aluminium semen, semen bersulfat.

Semen dari kelompok pertama tidak boleh dicampur dengan semen dari kelompok kedua karena dapat membentuk senyawa baru yang tidak diinginkan. Di Indonesia, semen Portland dan semen Portland abu terbang adalah yang umum digunakan.

Semen dan air bereaksi, dan hasilnya disebut hidrasi-semen. Proses ini terjadi sangat cepat, dipengaruhi oleh kehalusan semen, faktor air-semen, dan suhu. Semakin halus semen, semakin cepat reaksi terjadi, dan kekuatan awalnya lebih tinggi.

Selama reaksi, timbul panas yang disebut panas-hidratasi. Jumlah panas tergantung pada jenis semen dan kehalusan penggilingan. Panas ini dapat menyebabkan retakan pada beton, terutama pada struktur mutu tinggi. Faktor air-semen (FAS) memainkan peran penting. Semakin rendah FAS (kadar air sedikit), semakin berkaitan massa semen, dan kekuatan awalnya lebih besar.

Semen dapat mengikat sekitar 40% beratnya dalam air. Air yang berlebih tinggal dalam pori-pori beton, dan jika terlalu banyak, beton menjadi lebih berpori dan kekuatan serta masa pakainya berkurang. Oleh karena itu, perbandingan antara berat air dan berat semen, atau FAS, harus diperhatikan dalam pembuatan beton.

Agregat

AGREGAT DALAM PEMBUATAN BETON

Agregat adalah bahan-bahan campuran beton yang terikat bersama oleh semen sebagai perekat. Beberapa jenis agregat yang sering digunakan meliputi pasir, kerikil, dan batu pecah. Pemilihan jenis agregat bergantung pada berbagai faktor, seperti persyaratan beton, ketersediaan di lokasi pembuatan beton, dan perbandingan antara biaya dan mutu.

Penggunaan agregat tertentu dapat mempengaruhi sifat-sifat beton. Agregat dapat dibagi menjadi beberapa kelompok, antara lain:

- Agregat normal (seperti kuarsit, pasir, kerikil, dan basalt).

- Agregat halus (seperti puing batu, terak lahar, dan serbuk batu/bims).

- Agregat kasar (seperti barit, bijih besi magnetit, dan limonit).

Selain dari sumber alam, agregat juga bisa berasal dari sinter atau produk terbakar, beton daur ulang, atau puing tembok batu-bata.

Pasir yang digali dari dasar sungai umumnya cocok digunakan untuk pembuatan beton. Hasil penggalian pasir dan kerikil kemudian dipisahkan dengan ayakan menjadi tiga kelompok, yaitu kerikil kasar (lebih dari 30 mm), kerikil beton (5 mm - 30 mm), dan pasir beton (kurang dari 5 mm). Dua kelompok terakhir ini cocok atau dapat dicampur untuk pembuatan beton, sementara kelompok pertama dapat dipecahkan agar dapat digunakan.

Agregat tidak hanya diperoleh dari galian alam, melainkan juga dari pemecahan batuan dengan mesin pemecah batu (stone crusher). Batuan seperti basalt, granit, dan kuarsit dipecahkan terlebih dahulu sebelum dicampur dengan bahan-bahan lain untuk membentuk beton dengan ukuran butiran yang diinginkan, biasanya antara 7 mm sampai 50 mm.

Air

AIR DALAM PEMBUATAN BETON

Dalam proses pengerasan beton, reaksi antara semen dan air memiliki peran penting. Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa air yang digunakan memenuhi syarat-syarat tertentu. Air tawar yang aman diminum biasanya bisa digunakan tanpa keraguan. Namun, jika air minum tidak tersedia, disarankan untuk memeriksa apakah air yang digunakan tidak mengandung bahan-bahan yang dapat merusak beton atau baja.

Pertama-tama, kejernihan air tawar perlu diperhatikan. Jika terdapat kotoran yang terapung, sebaiknya air tersebut tidak digunakan. Selain pemeriksaan visual, perlu juga diperhatikan apakah air tersebut bebas dari bahan-bahan merusak, seperti fosfat, minyak, asam, alkali, bahan organik, atau garam-garam. Pemeriksaan semacam ini sebaiknya dilakukan di laboratorium kimia.

Selain digunakan dalam reaksi pengikatan, air juga digunakan sebagai perawatan setelah beton dituang. Metode perawatan ini dapat dilakukan dengan cara membasahi terus-menerus atau merendam beton yang baru dituang dalam air. Air yang digunakan untuk perawatan ini juga harus memenuhi syarat-syarat yang lebih ketat daripada air yang digunakan untuk pembuatan beton. Sebagai contoh, air yang digunakan untuk perawatan tidak boleh memiliki tingkat keasaman (pH) lebih dari 6, dan sebaiknya tidak mengandung terlalu sedikit kapur.

Bahan kimia tambahan

BAHAN KIMIA TAMBAHAN DALAM BETON

Bahan kimia tambahan, atau yang sering disebut admixtures, merupakan bahan tambahan dalam produksi beton, selain semen, agregat campuran, dan air. Bahan ini dicampurkan dalam campuran spesi-beton dengan tujuan untuk meningkatkan sifat-sifat tertentu dari campuran beton, baik yang masih lunak maupun yang sudah keras. Meskipun takarannya sangat sedikit dibandingkan dengan bahan utama lainnya, bahan kimia tambahan ini memiliki peran penting. Namun, perlu diingat bahwa bahan kimia tambahan tidak dapat mengoreksi komposisi beton yang buruk. Oleh karena itu, sebaiknya komposisi beton dibuat seoptimal mungkin dengan menggunakan bahan-bahan dasar yang cocok.

Sebelum penggunaan, perlu dilakukan percobaan awal untuk memastikan bahwa takaran bahan kimia tambahan memenuhi sifat-sifat yang diinginkan. Beberapa bahan tambahan mungkin memiliki pedoman atau norma yang menentukan penggunaannya. Salah satu penggunaan bahan kimia tambahan yang penting adalah untuk meningkatkan kelecakan beton tanpa menambah jumlah air. Ini membuat beton lebih mudah diangkut dan meningkatkan kemudahan pengecoran, terutama pada bentuk-bentuk bekisting yang sulit dijangkau.

Bahan kimia tambahan yang umum digunakan meliputi:

- Super-plasticizer, digunakan untuk meningkatkan kelecakan beton dengan mengurangi jumlah air pencampur.

- Pembentuk gelembung udara, digunakan untuk meningkatkan sifat kedap air dan kelecakan beton.

- Retarder, digunakan untuk memperlambat awal pengikatan atau pengerasan beton, memperpanjang waktu pengerjaan, dan mengendalikan panas hidrasi pada struktur tingkat berat.

- Bahan warna, digunakan untuk memberi warna pada permukaan beton.

Tulangan

Tulangan Baja dalam Beton

Beton tidak mampu menahan gaya tarik di atas suatu nilai tertentu tanpa mengalami keretakan. Oleh karena itu, untuk memastikan kinerja beton dalam sistem struktur, diperlukan bantuan dalam bentuk perkuatan penulangan yang berfungsi menahan gaya tarik. Penulangan beton menggunakan bahan baja yang memiliki sifat teknis kuat untuk menahan gaya tarik. Baja beton yang umumnya digunakan dapat berupa batang baja lurus atau kawat rangka las (wire mesh), yang terdiri dari batang-batang baja yang disatukan dengan teknik pengelasan.

Baja beton diberi kode berurutan dengan huruf BJ, TP, dan TD:

- BJ: Baja

- TP: Tulangan Polos

- TD: Tulangan Deformasi (Ulir)

Angka yang terdapat pada kode tersebut menunjukkan batas leleh karakteristik yang dijamin. Contohnya, Baja beton BJTP 24 adalah baja beton polos, sementara baja beton BJTD 40 memiliki bentuk deformasi atau ulir (lihat Gambar).

Baja beton yang digunakan dalam konstruksi harus memenuhi norma dan persyaratan pengujian serta pemeriksaan sesuai dengan berbagai kualitas baja beton yang diinginkan, seperti yang tertera dalam tabel.

Jenis baja tulangan

Tabel Karakteristik baja tulangan

Tulangan Baja dalam Konstruksi Bangunan

Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-2847-2002 tentang Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung, baja tulangan yang digunakan biasanya harus berbentuk ulir. Baja polos dapat digunakan untuk tulangan spiral atau tendon. Spesifikasi baja tulangan umumnya mengacu pada standar ASTM (American Society for Testing Materials), dengan beberapa persyaratan, seperti:

- "Spesifikasi untuk batang baja billet ulir dan polos untuk penulangan beton" (ASTM A615M).

- "Spesifikasi untuk batang baja axle ulir dan polos untuk penulangan beton" (ASTM A617M).

- "Spesifikasi untuk baja ulir dan polos low-alloy untuk penulangan beton" (ASTM A706M).

Di Indonesia, produksi baja tulangan dan baja struktur diatur sesuai dengan Standar Industri Indonesia (SII), seperti SII 0136-80 dan SII 318-80.

Selain mutu baja beton BJTP 24 dan BJTD 40 yang tercantum dalam tabel, mutu baja lain juga dapat dipesan khusus (misalnya BJTP 30). Namun, perlu diingat bahwa proses pemesanan khusus membutuhkan waktu lebih lama dan harganya lebih tinggi. Untuk menghindari kesalahan saat pemasangan, lokasi penyimpanan baja yang dipesan khusus perlu dipisahkan dari baja BJTP 24 dan BJTD 40 yang umum digunakan.

Sifat-sifat fisik baja beton dapat diidentifikasi melalui pengujian tarik, dengan menggunakan diagram seperti yang terlihat pada Gambar berikut. Beberapa sifat fisik tersebut meliputi:

- Kuat tarik (fy)

- Batas luluh/leleh

- Regangan pada beban maksimal

- Modulus elastisitas (konstanta material) (Es)

Produk tulangan baja beton memiliki variasi yang besar, oleh karena itu, dalam pelaksanaan di lapangan, beberapa toleransi diberlakukan untuk mengatasi penyimpangan yang mungkin terjadi. Toleransi tersebut dapat ditemukan dalam tabel-tabel berikut.