Additive / Admixture Beton (part 4)

Jenis-Jenis bahan tambah mineral adalah :

1. Pozzolan

Yang termasuk dalam Mineral Admixture adalah Pozzolan Pozzolan : Adalah bahan yang mengandung senyawa silica dan Alumina dimana bahan pozzolan itu sendiri tidak mempunyai sifat seperti semen, akan tetapi dengan bentuknya yang halus dan dengan adanya air, maka senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi secara kimiawi dengan Kalsium hidroksida (senyawa hasil reaksi antara semen dan air) pada suhu kamar membentuk senyawa Kalsium Aluminat hidrat yang mempunyai sifat seperti semen.

Bahan Pozzolan terbagi 2 yaitu :

1. Pozzolan Alam (Natural) : Tufa, abu vulkanis dan tanah Diatomae. Di Indonesia Pozzolan alam dikenal dengan nama TRASS.
2. Pozzolan Buatan (sintetis) : yang termasuk dalam jenis ini adalah hasil pembakaran tanah liat dan hasil pembakaran batu bara (Fly Ash)

Mineral pembantu yang digunakan umumnya mempunyai komponen aktif yang bersifat pozzolanik (disebut juga mineral pozzolan). Pozzolan adalah bahan alam atau buatan yang sebagaian besar terdiri dari unsur-unsur silikat dan aluminat yang reaktif (Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia, PUBI-1982). Pozzolan sendiri tidak memiliki sifat semen, tetapi dalam keadaan halus (lolos ayakan 0,21 mm) bereaksi dengan air dan kapur padam pada suhu normal 24-27oC menjadi suatu massa padat yang tidak larut dalam air. 

Pozzolan dapat dipakai sebagai bahan tambah atau pengganti sebagai semen portland. Bila pozzolan dipakai sebagai bahan tambah akan menjadikan beton lebih mudah diaduk, lebih rapat air, dan lebih tahan terhadap serangan kimia. Beberapa pozzolan dapat mengurangi pemuaian akibat proses reaksi alkali-agregat (reaksi alkali dalam semen dengan silika dalam agregat), dengan demikian mengurangi retak-retak beton akibat reaksi tersebut. Pada pembuatan beton massa pemakaian pozzolan sangat menguntungkan karena menghemat semen, dan mengurangi panas hidrasi (Kardiyono, 1996) 

Berlawanan dengan reaksi hidrasi dari semen dengan air yang berlangsung cepat dan kemudian membentuk gel kalsium silikat hidrat dan kalsium hidroksida, reaksi pozzolanik ini berlangsung dengan lambat sehingga pengaruhnya lebih kepada kekuatan akhir dari beton. Panas hidrasi yang dihasilkan juga jauh lebih kecil daripada semen portland sehingga efektif untuk pengecoran pada cuaca panas atau beton masif. 

Material pozzolan dapat berupa material yang sudah terjadi secara alami ataupun yang didapat dari sisa industri. Masing-masing mempunyai komponen aktif yang berbeda.  komponen aktif mineral pembantu yang berasal dari material alami dan material sisa proses industri. Umumnya material pozzolan ini lebih murah daripada semen portland sehingga biasanya digunakan sebagai pengganti sebagian semen. Persentase maksimum pengantian ini harus diperhatikan karena dapat menyebabkan penurunan kekuatan beton.

Kebutuhan air pada beton dapat meningkat untuk kelecakan yang sama karena ukuran partikel meterial pozzolan yang halus. Namun bentuk partikel material ini akan mempengaruhi kebutuhan akan airnya. 

Dengan semakin banyaknya pemakaian beton di dalam industri konstrukstermasuk jalan beton maka semakin banyak pula usaha untuk membuatnya semakin canggih dan semakin ekonomis. Namun, seiring meningkatnya industri beton juga berdampak pada lingkungan karena meningkatnya pemakaian energi untuk produksi beton.

Mineral pada campuran beton biasanya berupa pozzolan dan material lain pengganti agregat, seperti agregat ringa dan berat, serat. Pozzolan merupakan bahan alami atau buatan yang mempunyai sifat pozzolanik dengan unsure silika dan aluminat yang aktif.  Silika dan aluminat aktif ini akan bereaksi dengan kapur bebas, yang merupakan sisa reaksi hidrasi air dengan semen, untuk menjadi tubermorite lagi yang sama dengan hasil hidrasi air dengan semen sebelumnya, sehingga akan meningkatkan kuat tekan beton.

2. Fly Ash (Abu Batu Bara)

Abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash) merupakan limbah padat yang dihasilkan dari pembakaran batubara pada pembangkit tenaga listrik. Limbah padat ini terdapat dalam jumlah yang cukup besar. Jumlah tersebut cukup besar, sehingga memerlukan pengelolaan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan, seperti pencemaran udara, perairan dan penurunan kualitas ekosistem.

Salah satu penanganan lingkungan yang dapat diterapkan adalah memanfaatkan limbah tersebut untuk keperluan bahan bangunan seperti batako dan paving blok serta pembenah lahan pertanian. Namun, hasil pemanfaatan tersebut belum dapat dimasyarakatkan, karena berdasarkan PP No. 85 Tahun 1999 tentang Perubahan Atas Peraturan Pemerintah No. 18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, abu terbang dan abu dasar dikategorikan sebagai limbah B3 karena terdapat kandungan oksida logam berat yang akan mengalami pelindian secara alami dan mencemari lingkungan.

Pada ASTM C.618 ditetapkan 2 jenis Fly ash yaitu Fly ash Kelas F dan Fly ash kelas C, perbedaan utama diantara dua jenis fly ash ini adalah jumlah kalsium,Silika, Alumina dan kadar Besi, sifat kimia dari fly ash tersebut sangat dipengaruhi oleh kandungan kimia dari batubara dibakar (yaitu, antrasit, bituminous, dan lignit). 

Fly-ash atau abu terbang yang merupakan sisa-sisa pembakaran batu bara, yang dialirkan dari ruang pembakaran melalui ketel berupa semburan asap, yang telah digunakan sebagai bahan campuran pada beton. Fly-ash atau abu terbang di kenal di Inggris sebagai serbuk abu pembakaran. Abu terbang sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh abu terbang akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. 

Menurut ACI Committee 226 dijelaskan bahwa, fly-ash mempunyai butiran yang cukup halus, yaitu lolos ayakan N0. 325 (45 mili mikron) 5-27%, dengan spesific gravity antara 2,15-2,8 dan berwarna abu-abu kehitaman. Sifat proses pozzolanic dari fly-ash mirip dengan bahan pozzolan lainnya. Menurut ASTM C.618 (ASTM, 1995:304) abu terbang (fly-ash) didefinisikan sebagai butiran halus residu pembakaran batubara atau bubuk batubara. Fly-ash dapat dibedakan menjadi dua, yaitu abu terbang yang normal yang dihasilkan dari pembakaran batubara antrasit atau batubara bitomius dan abu terbang kelas C yang dihasilkan dari batubara jenis lignite atau subbitumes. Abu terbang kelas C kemungkinan mengandung zat kimia SiO2 sampai dengan dengan 70%.

Tingkat pemanfaatan abu terbang dalam produksi semen saat ini masih tergolong amat rendah. Cina memanfaatkan sekitar 15 persen, India kurang dari lima persen, untuk memanfaatkan abu terbang dalam pembuatan beton. Abu terbang ini sendiri, kalau tidak dimanfaatkan juga bisa menjadi ancaman bagi lingkungan. Karenanya dapat dikatakan, pemanfaatan abu terbang akan mendatangkan efek ganda pada tindak penyelamatan lingkungan, yaitu penggunaan abu terbang akan memangkas dampak negatif kalau bahan sisa ini dibuang begitu saja dan sekaligus mengurangi penggunaan semen Portland dalam pembuatan beton. 

Sebagian besar abu terbang yang digunakan dalam beton adalah abu kalsium rendah (kelas ”F” ASTM) yang dihasilkan dari pembakaran anthracite atau batu bara bituminous. Abu terbang  ini memiliki sedikit atau tida ada sifat semen tetapi dalam bentuk yang halus dan kehadiran kelambaban, akan bereaksi secara kimiawi dengan kalsium hidrosida pada suhu biasa untuk membentuk bahan yang memiliki sifat-sifat penyemenan. Abu terbang kalsium tinggi (kelas ASTM) dihasilkan dari pembakaran lignit atau bagian batu bara bituminous, yang memiliki sifat-sifat penyemenan di samping sifat-sifat pozolan.

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Poon dan kawan-kawan, memperlihatakan dua pengaruh abu terbang di dalam beton, yaitu sebagai agregat halus dan sebagai pozzolan. Selain itu abu terbang di dalam beton menyumbang kekuatan yang lebih baik dibanding pada pasta abu terbang dalam komposisi yang sama. Ini diperkirakan lekatan antara permukaan pasta dan agregat di dalam beton. More dan kawan-kawan, Mendapatkan workabilitas meningkat ketika sebagian semen diganti oleh abu terbang.

Beton yang mengandung 10 persen abu terbang memperlihatkan kekuatan awal lebih tinggi yang diikuti perkembangan yang signifikan kekuatan selanjutnya. Kekuatan meningkat 20 persen dibanding beton tanpa abu terbang. Penambahan abu terbang menghasilakan peningkatan kekuatan tarik langsung dan modulus elastis. Kontribusi abu terbang terhadap kekuatan di dapati sangat tergantung kepada faktor air-semen, jenis semen dan kualitas abu terbang itu sendiri.

Dalam suatu kajian, abu terbang termasuk ke dalam kategori kelas F dengan kandungan CaO2 rendah sebesar 1,37 persen lebih kecil daripada 10 persen yang menjadi persyaratan minimum kelas C. Namun demikian kandungan SiO2 sukup tinggi yaitu 57,30 persen. Abu terbang ini, selain memenuhi kriteria sebagai bahan yang memiliki sifat pozzolan, abu terbang juga memiliki sifat-sifat fisik yang baik, yaitu jari-jari pori rata-rata  0,16 mili mikron, ukuran median 14,83 mili-mikron, dan luas permukaan spesifik 78,8 m2/gram. Sifat-sifat tersebut dihasilkan dengan menggunakan uji Porosimeter.

Hasil-hasil pengujian menunjukkan bahwa abu terbang memiliki porositas rendah dan pertikelnya halus. Bentuk partikel abu terbang adalah bulat dengan permukaan halus, dimana hal ini sangat baik untuk workabilitas, karena akan mengurangi permintaan air atau superplastiscizer.

Tidak semua fly ash memenuhi persyaratan ASTM C.618

3.Slag

Kerak (slag),Blast Furnace slag : adalah bahan non metalik hasil samping dari pabrik pemurnian besi dalam tanur yang mengandung campuran antara kalsium silikat dan kalsium alumina silikat dan beberapa pengotor.

4. Bahan Tambah Lainnya

a. Air entraining

Bahan tambah ini membentuk gelembung-gelembung udara berdiameter 1mm atau lebih kecil di dalam beton atau mortar selama pencampuran, dengan maksud mempermudah pengerjaan beton pada saat pengecoran dan menambahkan ketahanan awal beton.

b. Beton tanpa slump

Beton tanpa slump didefinisikan sebagai beton yang mempunyai slump sebesar 1 inch (25.4 mm) atau kurang, sesaat setelah pencampuran. Pemilihan bahan tembah ini tergantung pada sifat-sifat beton yang diinginkan terjadi, seperti sifat plastisnya, waktu pengikat dan pencapaian kekuatan, efek beku cair, kekuatan dan harga dari beton tersebut.

c. Polimer

Ini adalah produk bahan tambah yang baru yang dapat menghasilkan kekutan tekan beton yang tinggi sekitar 15000 psi (1.00 psi = 6.9 Mpa) atau lebih, dan kekuatan belah tariknya sekitar 1.500 psi atau lebih. Beton dengan kekuatan tinggi ini biasanya diproduksi dengan menggunakan polimer dengan cara :

1) Memodifikasi sifat beton dengan mengurangi air di lapangan 

2) Menjenuhkan dan memancarkannya pada temperature yang sangat tinggi di laboratorium.

d. Bahan pembantu untuk mengeraskan permukaan beton

Permukaan beton yang harus menanggung beban-beban yang berat dan hidup serta selalu dalam keadaan berputar atau berpindah-pindah, seperti lantai untuk bengkel-bengkel alat-alat berat(heavy equipment) dan lainnya. Pembebanan ini akan menyebabkan pengausan pada permukaan beton, yang sering bertambahnya menyebabkan rusaknya permukaan beton tersebut. Unutk menghindari hal ini dapat digunakan dua jenis bahan untuk mengeraskan beton, yaitu:

1) Agregat beton terbuat dari bahan kimia

2) Agregat metalik, terdiri dari butiran-butiran yang halus.

e. Bahan pembantu kedap air (water proofing)

Jika beton terletak di dalam air atau berada di dekat permukaan air tanah (misalnya beton yang digunakan pada permukaan tunnel) maka beton tersebut tidak boleh mengalami rembesan sehingga harus diusahakan agar kedap air. Salah satu bahan yang dapat digunakan adalah bahan yang mempunyai pertikel-pertikel halus dan gradaso yang menerus dalam pencampuran beton. Bahan-bahan semacam itu akan mengurangi permeabilitas.

f. Bahan tambah pemberi warna

Beton yang dieksposes permukaannya biasanya memerlukan keindahan bahan yang digunakan untuk member warna pada permukaan beton ini cat (coating), yang dilapiskan setelah pengerjaan beton selesai. Cara lain adalah menambahkan bahan warna, misalnya oker masih segar. Bahan-bahan ini biasanya dicampurkan dalam suatu adukan yang mutunya terjamin baik. Cara ini merupakan cara yang terbaik. Selain itu dapat pemeberian warna pula dilakukan dengan cara menaburkan pasir silica atau agregat metalik selagi permukaan beton dalam keadaan segar. 

g. Bahan tambah untuk memperkuat ikatan beton lama dengan beton baru (bonding agent for concrete)

Penuangan beton segar di atas permukaan beton lama sering mengalami kesulitan dalam pengikatan (penyatuannya). Untuk mengatasinya, perlu ditambahkan suatu bahan tambah agar terjadi ikatan yang menyatu atara permukaan yang lama dengan permukaan yang baru, jenis bahan tambah tersebut biasanya disebut bonding agent yang merupakan larutan polimer.

source: 

https://www.academia.edu/9794483/Bahan_Tambah_Beton_Admixture_and_Additive_