KULIAH 1TEKNOLOGI BETON

OLEH :M. ARIEF RAHMAN, ST, MT

SILABUS MATA KULIAH Beton sebagai material struktur : Pengertian

beton struktur, kriteria beton yang baik, material komposit

Material semen (cement material)• Struktur kimiawi semen• Panas hidrasi dan kekuatan (Heat of

Hydration and strength)• Kadar kehalusan semen (Fineness of

cement), setting time pada semen, kadar penyebaran semen (Soundness of cement)

• Tipe semen portland : Ordinary Portland, Rapid Hardening Portland, Low Heat Portland, Sulphate Resisting Cement, Portland Pozzolan Cement.

SILABUS MATA KULIAH Material agregat (Aggregate Materials) • Klasifikasi ukuran agregat.• Sifat-sifat agregat : Kekuatan,

Toughness (kemampuan agregat untuk tidak hancur), Hardness (kemampuan agregat untuk dapat dipakai)

• Physical properties agregat : Specific gravity, Bulk Density, Porositas dan Absorpsi, Kadar Air

• Sieve Analysis Test, Grading Curves, Fineness modulus, Grading Requirement, dan ukuran agregat maksimum.

SILABUS MATA KULIAH Kualitas Air (Quality of Water) • Air yang digunakan untuk campuran

material beton.• Air yang digunakan untuk proses curing.

Beton Segar (Fresh Concrete)• Workability Beton Segar, faktor-faktor

yang mempengaruhi workability• Kohesi dan segregasi (daya ikat beton

segar dan pemisahan material beton segar)

• Bleeding pada beton segar• Test pada fresh concrete : Workability

test, Slump Test, Compacting Factor Test, Vebe Test, Flow Table Test, Ball Penetration Test, Comparison of Test

SILABUS MATA KULIAH Bahan Tambah (Admixtures) :

Accelerators, Set Retarders, Water Reducers (Plastilizers), Superplastilizers, Mineral Additive, Bonding Admixtures.

Deformasi dan retak (crack pada beton) : Shrinkage and swelling, drying shrinkage, carbonation shrinkage, faktor – faktor yang mempengaruhi shrinkage, prediksi shrinkage dan swelling, thermal movement, efek dari restrain dan crack, tipe-tipe retak (crack).

SILABUS MATA KULIAH Permeabilitas dan Durabilitas

Beton : Permeabilitas, Sulphate Attack, Attack by Sea Water, Acid Attack, Alkali – Aggregate Reaction, Corrosion of Reinforcement

Mix Design : Water / cement ratio, Trial Mixes, American Method, British Method.

REFERENSI BUKUA.M Neville and J.J.Brooks,

Concrete Technology, 1998

KRITERIA PENILAIAN

Tugas Individual (30 %)Kuis (10 %)UTS (20 %)UAS (40 %)

BETON SEBAGAI STRUKTURBeton sering

digunakan untuk berbagai jenis struktur : struktur jembatan, gedung , dermaga, bangunan air (irigasi)

Material pembentuk beton struktur terdiri atas : Semen, Agregat (Agregat kasar dan halus), dan Air

Untuk menghasilkan struktur beton yang baik diperlukan kombinasi yang sesuai antara material – material pembentuk beton

Harus diperhatikan pula faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas beton : Shrinkage and swelling, drying shrinkage, dan carbonation shrinkageDengan memperhatikan faktor – faktor tersebut di atas akan dihasilkan struktur beton yang baik

OUTPUT : STRUKTUR BETON SESUAI DENGAN YANG DIINGINKAN

PENGERTIAN BETON STRUKTUR

Beton struktur adalah produk reaksi antara semen, agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil) dan air.

Dalam proses pencampuran material- material pembentuk beton struktur harus diperhatikan agar pencampuran harus tetap melibatkan agregat (pasir dan kerikil), karena jika pencampuran hanya dilakukan antara semen dan air akan menyebabkan penyusutan (shrinkage) dan retak (crack).

KRITERIA BETON YANG BAIKKriteria beton yang baik ada dua yaitu : 1. Baik pada saat hardened state2. Baik pada saat fresh state (kondisi

segar) : mudah dipindahkan dan dicor pada lokasi pengerjaan.

Kriteria beton segar yang baik adalah : memiliki daya ikat yang baik dan tidak mengalami segregasi.Kriteria beton hardened state yang baik adalah : memiliki kuat tekan yang baik pada umur beton 7,14,21, dan 28 hari.

KOMPONEN MATERIAL SEMENBahan dasar untuk memproduksi semen (cement) adalah : lime, silika, alumina dan besi oksida (iron oxide). Bahan-bahan ini berinteraksi satu sama lain sehingga terbentuk produk yang lebih kompleks.

Ada 4 jenis bahan utama penyusun material semen (cement) yaitu :

Komponen Komposisi Oksida

Singkatan

Tricalcium Silicate 3CaO.SiO2 C3S

Dicalcium Silicate 2CaO.SiO2 C2S

Tricalcium Aluminate 3CaO.Al2O3 C3A

Tetracalcium Aluminoferrite

4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF

KOMPONEN MATERIAL SEMENUntuk menghitung komposisi oksida digunakan rumus sebagai berikut :

)O3,04.(FeAFC

AF)(C riteAluminofer cium4.Tetracal

)O1,69.(Fe)O2,65.(Al AC

A)(C Aluminate um3.Tricalci

)O.SiO0,754.(3Ca)2,87.(SiO SC

S)(C Silicate m2.Dicalciu

)2,85(SO-)O1,43.(Fe

-)O6,72.(Al-)7,6.(SiO-4,07.(CaO)SC

S)(C Silicate Tricalcium 1.

324

4

32323

3

222

2

332

3223

3

KOMPONEN MATERIAL SEMENUntuk menghitung komposisi oksida digunakan rumus sebagai berikut :

)O3,04.(FeAFC

AF)(C riteAluminofer cium4.Tetracal

)O1,69.(Fe)O2,65.(Al AC

A)(C Aluminate um3.Tricalci

)O.SiO0,754.(3Ca)2,87.(SiO SC

S)(C Silicate m2.Dicalciu

)2,85(SO-)O1,43.(Fe

-)O6,72.(Al-)7,6.(SiO-4,07.(CaO)SC

S)(C Silicate Tricalcium 1.

324

4

32323

3

222

2

332

3223

3

KOMPONEN MATERIAL SEMENKomposisi penyusun semen (cement), adalah :

Oksida Kandungan (Persen)

CaO 60 – 67

SiO2 17 – 25

Al2O3 3 – 8

Fe2O3 0,5 – 6,0

MgO 0,1 – 4,0

Alkalis 0,2 – 1,3

SO3 1 – 3

KOMPONEN MATERIAL SEMENKomposisi penyusun semen (cement) portland , adalah :

Oksida Kandungan (Persen)

CaO 63

SiO2 20

Al2O3 6

Fe2O3 3

MgO 1,5

SO3 2

K2O 1

Na2O

Others 1

Loss on ignition 2

Insoluble residue 0,5

KOMPONEN MATERIAL SEMENDengan menggunakan rumus komposisi oksida penyusun semen (cement) portland , diperoleh:

Komponen Oksida Kandungan (Persen)

C3A 10,8

C3S 54,1

C2S 16,6

C4AF 9,1

Komponen Minor -

HIDRASI MATERIAL SEMENHidrasi material semen adalah produk reaksi semen dengan air. Dengan penambahan air, silika dan alumina akan membentuk produk hidrasi dan seiring berjalannya waktu akan membentuk pasta semen yang mengeras (hardened).

Komponen utama dari semen adalah Tricalcium Silicate (C3S) dan Dicalcium Silicate (C2S) dimana reaksi hidasi C3S lebih cepat dibandingkan dengan C2S.

HIDRASI MATERIAL SEMENProduk hidrasi dari Tricalcium Silicate (C3S) adalah microcrystalline hidrate (C3S2H3) sedangkan Dicalcium Silicate (C2S) memiliki produk hidrasi yang sama yaitu microcrystalline hidrate, namun dengan jumlah yang lebih sedikit.

Reaksi hidrasi untuk Tricalcium Silicate (C3S): 49 75 24 100

3Ca(OH)SHC6HS2C 23233

HIDRASI MATERIAL SEMENReaksi hidrasi untuk Dicalcium Silicate (C2S):

22 99 21 100

Ca(OH)SHC4HS2C 23232

Angka yang terdapat di dalam kurung adalah massa dan dalam hal ini kedua jenis silicate membutuhkan air dalam jumlah yang sama untuk reaksi hidrasi, namun C3S menghasilkan lebih dari 2 kali Ca(OH)2 dibandingkan C2S.

HIDRASI MATERIAL SEMENKomposisi Tricalcium Aluminate (C3A) dalam semen cenderung kecil. Reaksi hidrasi C3A dengan air berlangsung sangat cepat dan lebih cepat dibandingkan dengan reaksi hidrasi silicate. Reaksi hidrasi C3A adalah :

140 40 100

AHC6HAC 633

Dari bagian yang didalam kurung dapat dilihat bahwa Tricalcium Aluminate membutuhkan air lebih banyak dibandingkan silicate untuk reaksi hidrasi

PANAS HIDRASI DAN KEKUATAN

Reaksi hidrasi semen adalah reaksi eksotermal (menghasilkan panas) dan pengukuran panas hidrasi dihitung dalam satuan Joule. Panas hidrasi tergantung kepada komposisi kimia pada semen dan memberikan hasil yang sama jika masing-masing komponen dihidrasi secara terpisah

Komponen Panas hidrasi

J/G Cal/G

C3SC2SC3AC4AF

502260867419

12062

207100

PANAS HIDRASI DAN KEKUATAN

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa dengan mengurangi proporsi C3A dan C3S panas hidrasi dapat diturunkan.

Pada dasarnya tidak terdapat hubungan antara panas hidrasi dan properti semen. Komponen utama yang memberikan kekuatan terhadap hasil hidrasi adalah C3S dan C2S. C3S memberikan kekuatan tekan pada saat umur 7,14,21, dan 28 hari. Sedangkan C2S memberikan kekuatan tekan pada saat umur lebih dari 28 hari dan seterusnya.