1. 1MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
Teknologi Beton Mutu Tinggi (High Strength Concrete)
ASLINDA MAYTASARI / MTS.12.21.1.0498
Perkembangan teknologi dalam bidang konstruksi di Indonesia terus
menerus mengalami peningkatan. Hal ini tidak lepas dari tuntutan dan kebutuhan
masyarakat terhadap fasilitas infrastruktur yang semakin maju, seperti jembatan
dengan bentang panjang dan lebar, bangunan gedung bertingkat tinggi (terutama
untuk kolom dan beton pracetak), dan fasilitas lain. Perencanaan fasilitas-fasilitas
tersebut mengarah kepada digunakannya beton mutu tinggi yangmencakup
kekuatan, ketahanan (keawetan), masa layan dan efisiensi. Dengan beton mutu
tinggi dimensi dari struktur dapat diperkecil sehingga berat struktur menjadi lebih
ringan. Hal tersebut menyebabkan beban yang diterima pondasi secara
keseluruhan menjadi lebih kecil pula. Jika ditinjau dari segi ekonomi hal tersebut
tentu akan lebih menguntungkan.
Beton mutu tinggi dapat diartikan sebagai beton yang berorientasi pada
kekuatan yang tinggi (high strength concrete) yang mempertimbangkan keawetan
(durability) beton serta kemudahan pengerjaan beton (work-ability). Berdasarkan
SNI Pd-T-04-2004-C beton mutu tinggi adalah beton dengan kuat tekan yang
disyaratkan f’c 40 Mpa – 80 Mpa, dengan benda uji standar silinder diameter 15
cm dan tinggi 30 cm pada umur 56 hari ataupun 90 hari atau tergantung waktu
yang ditentukan.
Sedangkan beton mutu sangat tinggi (very high strenght concrete) pada
dasarnya sama dengan beton mutu tinggi tapi memiliki kekuatan tekan jauh di atas
100 MPa – 150 MPa pada umur 91 hari. Dengan beton mutu sangat tinggi,
dimensi dari struktur dapat diperkecil sehingga berat struktur menjadi lebih
ringan, hal tersebut menyebabkan beban yang diterima pondasi secara
keseluruhan menjadi lebih kecil pula, jika ditinjau dari segi ekonomi hal tersebut
tentu akan lebih menguntungkan. Disamping itu untuk bangunan bertingkat tinggi
dengan semakin kecilnya dimensi struktur kolom pemanfaatan ruangan akan
semakin maksimal. Porositas yang dihasilkan beton mutu sangat tinggi juga lebih
rapat, sehingga akan menghasilkan beton yang relatif lebih awet dan tahan sulfat
karena tidak dapat ditembus oleh air dan bakteri perusak beton. Oleh sebab itu
penggunaan beton bermutu sangat tinggi tidak dapat dihindarkan dalam
perencanaan dan perancangan struktur bangunan.
Beberapa faktor utama yang menentukan keberhasilan pengadaan beton
bermutu tinggi adalah:
2. 2MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
a. Faktor air semen (FAS)
Faktor air semen (fas) adalah angka yang menunjukkan perbandingan antara
berat air dan berat semen. Pada beton mutu tinggi dan sangat tinggi,
pengertian fas bisa diartikan sebagai water to cementitious ratio, yaitu rasio
berat air terhadap berat total semen dan aditif cementitious, yang umumnya
ditambahkan pada campuran beton mutu tinggi. Faktor air semen yang
rendah, merupakan faktor yang paling menentukan dalam menghasilkan
beton mutu tinggi, dengan tujuan untuk mengurangi seminimal mungkin
porositas beton yang dihasilkan. Dengan demikian semakin besar volume
faktor air-semen (fas), maka semakin rendah kuat tekan betonnya. Idealnya
semakin rendah fas kekuatan beton semakin tinggi, akan tetapi karena
kesulitan pemadatan, maka di bawah fas tertentu (sekitar 0,30) kekuatan
beton menjadi lebih rendah, karena betonnya kurang padat akibat kesulitan
pemadatan. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan dapat digunakan alat getar
(vibrator) atau dengan bahan kimia tambahan (chemical admixture) yang
bersifat menambah kemudahan pengerjaan. Untuk membuat beton bermutu
tinggi faktor air semen yang dipergunakan antara 0,28 sampai dengan 0,38.
Untuk beton bermutu sangat tinggi faktor air semen yang dipergunakan lebih
kecil dari 0,2.
b. Kualitas agregat halus (pasir)
Kualitas agregat halus yang dapat menghasilkan beton mutu tinggi adalah :
a. berbentuk bulat,
b. tekstur halus (smooth texture),
c. bersih,
d. gradasi yang baik dan teratur (diambil dari sumber yang sama),
e. modulus kehalusan (fineness modulus).
Pasir dengan modulus kehalusan 2,5 s/d 3,0 pada umumnya akan
menghasilkan beton mutu tinggi (dengan fas rendah) yang mempunyai
kuat tekan dan workability yang optimal.
c. Kualitas agregat kasar (batu pecah/koral)
Kualitas agregat kasar yang dapat menghasilkan beton mutu tinggi adalah :
a. porositas rendah.
Porositas yang rendah akan menghasilkan adukan yang seragam
(uniform), dalam arti mempunyai keteraturan atau keseragaman yang baik
pada mutu (kuat tekan) maupun nilai slumpnya. Akan sangat baik bila
bisa digunakan agregat kasar dengan tingkat penyerapan air (water
absorption) yang kurang dari 1%. Bila tidak, hal ini bisa menimbulkan
kesulitan dalam mengontrol kadar air total pada beton segar, dan bisa
3. 3MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
mengakibatkan kekurang teraturan (irregularity) dan deviasi yang besar
pada mutu dan dan nilai slump beton yang dihasilkan.
b. bentuk fisik agregat.
Batu pecah dengan bentuk kubikal dan tajam akan menghasilkan mutu
beton yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan kerikil bulat,
karena bentuk kubikal dan tajam bisa memberikan daya lekat mekanik
yang lebih baik antara batuan dengan mortar
c. ukuran maksimum agregat.
Pemakaian agregat yang lebih kecil (< 15 mm) bisa menghasilkan mutu
beton yang lebih tinggi. Namun pemakaian agregat kasar dengan ukuran
maksimum 25 mm masih menunjukkan tingkat keberhasilan yang baik
dalam produksi beton mutu tinggi.
d. bersih,
e. kuat tekan hancur yang tinggi,
f. gradasi yang baik dan teratur (diambil dari sumber yang sama)
d. Penggunaan admixture dan aditif mineral alam kadar yang tepat
Salah satu masalah yang sangat berpengaruh pada kuat tekan beton adalah
adanya porositas. Semakin besar porositasnya maka kuat tekannya semakin
kecil, demikian juga sebaliknya. Besar dan kecilnya porositas dipengaruhi
oleh besar dan kecilnya fas yang digunakan. Semakin besar fas-nya maka
porositas semakin besar, demikian juga sebaliknya. Untuk mendapatkan
beton bermutu tinggi (kuat tekan tinggi) maka harus dipergunakan fas rendah,
namun jika fas-nya terlalu kecil pengerjaan beton akan menjadi sangat sulit,
sehingga pemadatannya tidak bisa maksimal dan akan mengakibatkan beton
menjadi keropos, hal tersebut berakibat menurunnya kuat tekan beton. Untuk
mengatasi hal tersebut dapat dipergunakan Superplasticizer yang sifatnya
dapat mengurangi air (dengan menggunakan fas kecil) tetapi tetap mudah
dikerjakan yaitu Sikamen Type F, produk sika dan peningkatan mutu beton
dapat dilakukan dengan memberikan bahan ganti atau bahan tambah, dari
beberapa bahan pengganti dan bahan tambah yang ada diantaranya adalah abu
terbang (Fly Ash) selain dapat meningkatkan mutu beton, juga dapat
mempengaruhi tegangan dan regangan pada beton.
4. 4MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
Fly Ash adalah sisa hasil proses pembakaran batubara yang keluar dari tungku
pembakaran, sedangkan sisa pembakaran batubara yang berada pada dasar
tungku disebut Bottom Ash. Mengingat limbah tersebut meningkat setiap
tahunnya, maka perlu penanggulangannya. Limbah Fly Ash dapat
mengakibatkan dampak lingkungan yang cukup membahayakan terutama
polusi udara terhadap kehidupannya sekitarnya. Oleh sebab itu diupayakan
agar Fly Ash dapat menjadi bahan yang berguna, antara lain pemanfaatan Fly
Ash salah satunya sebagai bahan campuran beton.
Partikel terkecil bahan penyusun beton konvensional adalah semen. Untuk
mengurangi porositas semen dapat digunakan aditif yang bersifat pozzolan
dan mempunyai patikel sangat halus. Salah satu aditif tersebut adalah
Mikrosilika (Silicafume), yang merupakan produk sampingan sebagai abu
pembakaran dari proses pembuatan silicon metal atau silicon alloy dalam
tungku pembakaran listrik. Mikrosilika ini bersifat pozzolan, dengan kadar
kandungan senyawa silica-dioksida (Si O2) yang sangat tinggi (> 90 %), dan
ukuran butiran partikel yang sangat halus, yaitu sekitar 1/100 ukuran rata4
rata partikel semen. Dengan demikian penggunaan mikrosilika pada
umumnya akan memberikan sumbangan yang lebih efektif pada kinerja
beton, terutama untuk beton bermutu sangat tinggi.
e. Prosedur yang benar dan cermat pada keseluruhan proses produksi beton.
Untuk menghasilkan beton bermutu tinggi maka dibutuhkan prosedur yang
benar dan cermat pada keseluruhan proses produksi beton yang meliputi :
a. uji material (material testing),
b. sensor dan pengelompokan material (material sensor and grouping),
c. penakaran dan pencampuran (batching),
d. pengadukan (mixing),
e. pangangkutan (transportating),
f. pengecoran (placing),
g. perawatan (curing).
5. 5MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
Disamping itu perlu pengawasan dan pengendalian yang ketat pada
keseluruhan prosedur dan mutu pelaksanaan, yang didukung oleh koordinasi
operasional yang optimal.
Self Compacting Concrete (SCC)
Satu konsep terbaru untuk menciptakan beton berkinerja tinggi adalah
dengan menggunakan self compacting concrete berbentuk flowoble Concrete. Self
compacting concrete (SCC) merupakan beton yang mampu memadat sendiri
dengan slump yang cukup tinggi. Konsep ini menjadi solusi agar beton dalam
proses penempatan pada volume bekisting (placing) dan proses pemadatannya
(compaction) dapat dituang dengan mudah dan cepat tanpa perlu dipadatkan/
digetarkan seperti pada beton normal. Beton dengan mudah mengalir, mengisi
rongga-rongga tulangan yang rapat tanpa mengalami bleeding atau segregasi,
meskipun pada tempat- tempat sulit. Secara umum, self compacting concrete yang
diproduksi dengan bahan tambahan super plasticizer berbasis polimer,
mikrosilika, serta tambahan lain yang spesifik serta ukuran agregat lebih kecil dari
20 mm, dapat menghasilkan beton bermutu dan berkinerja tinggi.
Beton jenis ini semakin banyak dipakai karena selain dapat memiliki
kekuatan yang sangat tinggi, tetapi tetap lecak dalam pelaksanaan. Sedemikian
lecaknya sehingga dalam pengetesannya dikenal juga istilah slump flow test untuk
mengetahui daya sebar dari campuran beton segar.
Kinerja kelecakan/ encer ini tercapai berkat bahan tambah super
plasticizer yang dimasukkan ke dalam beton seperti jenis polymer. Aditif ini
seolah-olah akan menyelimuti partikel-partikel semen sehingga dalam interval
waktu tertentu, antar partikel semen tidak terjadi reaksi ”tarik-menarik” seperti
yang terjadi dalam campuran tanpa aditif. Dalam campuran beton mutu tinggi
seringkali juga digunakan bahan tambah lain dari jenis aditif mineral seperti
silicafume, copperslag, dan abu terbang serta aditif-aditif lain yang lebih khusus.
Aditif mineral ini umumnya mempunyai ukuran partikel yang lebih halus dari
6. 6MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
pada semen sehingga menghasilkan beton dengan kelebihan tambahan seperti
lebih kedap air. Tambahan super platicizer, aditif mineral dan aditif lain ini selain
membuat beton tetap encer, tetapi juga akan menghasilkan beton dengan kuat
tekan tinggi bahkan berkinerja tinggi (high performance concrete).
Pemakaian beton SCC sebagai material repair dapat meningkatkan
kualitas beton repair oleh karena dapat menghindari sebagian dari potensi
kesalahan manusia akibat manual compaction. Pemadatan yang kurang sempurna
pada saat proses pengecoran dapat mengakibatkan berkurangnya durabilitas beton.
Sebaliknya dengan beton SCC, struktur beton repair menjadi lebih padat terutama
pada daerah pembesian yang sangat rapat, dan waktu pelaksanaan pengecoran
juga lebih cepat.
Berdasarkan spesifikasi SCC dari EFNARC, workabilitas atau
kelecakan campuran beton segar dapat dikatakan sebagai beton SCC apabila
memenuhi kriteria sebagai berikut yaitu:
a. Filling ability, adalah kemampuan beton SCC untuk mengalir dan mengisi
keseluruh bagian cetakan melalui berat sendirinya.
b. Passing ability, adalah kemampuan beton SCC untuk mengalir melalui celah-
celah antar besi tulangan atau bagian celah yang sempit dari cetakan tanpa
terjadi adanya segregasi atau blocking.
c. Segregation resistance, adalah kemampuan beton SCC untuk menjaga tetap
dalam keadaan komposisi yang homogen selama waktu transportasi sampai
pada saat pengecoran.
Untuk metoda test pengukuran workability telah dikembangkan untuk
menentukan karakteristik beton SCC dan sampai saat ini belum ada satu jenis
metoda test yang bisa mewakili ketiga syarat karakteristik beton SCC seperti
tersebut di atas. Dari beberapa metoda test yang telah dikembangkan akan dibahas
hanya tiga macam metoda yang dianggap dapat mewakili ketiga kriteria
workability tersebut di atas.
7. 7MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
a. Slump-flow test
Slump-flow test dapat dipakai untuk menentukan ‘filling ability’ baik di
laboratorium maupun di lapangan; dan dengan memakai alat ini dapat
diperoleh kondisi workabilitas beton berdasarkan kemampuan penyebaran
beton segar yang dinyatakan dengan besaran diameter yaitu antara 60 cm – 75
cm.
Kebutuhan nilai slump flow untuk pengecoran konstruksi bidang vertikal
berbeda dengan bidang horisontal. Kriteria yang umum dipakai untuk
penentuan awal workabilitas beton SCC berdasarkan tipe konstruksi adalah
sebagai berikut :
Untuk konstruksi vertikal, disarankan menggunakan slump-flow antara 65
cm sampai 70 cm.
Untuk konstruksi horisontal disarankan menggunakan slump-flow antara
60 cm sampai 65 cm.
b. L-Shape-Box
Dipakai untuk mengetahui kriteria ‘passing ability’ dari beton SCC. Dengan
menggunakan L-Shape Box, dapat diketahui kemungkinan adanya blocking
beton segar saat mengalir, dan juga dapat dilihat viskositas beton segar yang
bersangkutan. Selanjutnya dengan L-Shape-Box test akan didapat nilai blocking
ratio yaitu nilai yang didapat dari perbandingan antara H2 / H1. Semakin besar
nilai blocking ratio, semakin baik beton segar mengalir dengan viskositas
tertentu. Untuk test ini kriteria yang umum dipakai baik untuk
tipe konstruksi vertikal maupun untuk konstruksi horisontal disarankan
tencapai nilai blocking ratio antara 0.8 sampai 1.0
c. V - Funnel
Dipakai untuk mengukur viskositas beton SCC dan sekaligus mengetahui
‘segregation resistance’ . Kemampuan beton segar untuk segera mengalir
melalui mulut di ujung bawah alat ukur V-funnel diukur dengan besaran waktu
antara 6 detik sampai maksimal 12 detik.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelum pengecoran dengan
beton SCC adalah sebagai berikut:
a. Durasi waktu pengecoran disesuaikan dengan waktu ikat awal beton untuk
menghindari terjadinya cold joint.
8. 8MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
b. Cara terbaik untuk pengecoran beton SCC adalah dari bawah
cetakan/formwork untuk menghindari udara terjebak (dengan eksternal
hose adalah sangat efektif).
c. Beton SCC dapat mengalir sampai jarak 10 meter tanpa hambatan.
d. Elemen tipis 5 – 7 cm dapat diisi oleh beton SCC tanpa hambatan.
e. Tidak memerlukan keahlian yang spesifik saat pelaksanaan pengecoran.
9. 9MAGISTER TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG
Daftar Pustaka
Penggunaan Admixture dan Aditif Mineral dalam Kadar Yang Tepat,
http://www.infobangunan.com/artikel/69-umum/206-penggunaan-admixture-dan-
aditif-mineral-dalam-kadar-yang-tepat.html, Saturday, 26 March 2011
Self Compacting Concrete (SCC).
http://www.infobangunan.com/component/content/article/59-material/251-self-
compacting-concrete-scc.html?directory=88, Saturday, 14 May 2011
Saputra, Andika Ade Indra. Perilaku Fisik Dan Mekanik Self Compacting
Concrete (Scc) Dengan Pemanfaatan Abu Vulkanik Sebagai Bahan Tambahan
Pengganti Semen.
Pujianto, As’at. 2011. Beton Mutu Tinggi dengan Admixture Superplastisizer
dan Aditif Silicafume. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika. Vol. 14, No. 2, 177-185.