SIFAT MEKANIK BETON BERSERAT BAJA DENGAN METODE PENGERJAAN PRALETAK AGREGAT

Sam Randa, Prof. Ir. Iman Satyarno, M.E., Ph.D.

2013 | Tesis | S2 Mag.Teknologi Bahan Bangn

Penambahan serat ke dalam adukan beton konvensional akan menghasilkan beton berserat dengan sifat-sifat yang berbeda dari beton polosnya. Beton berserat dengan metode konvensional ini memiliki kekuatan tarik lentur dan keuletan yang lebih tinggi, tetapi dengan kekuatan tekan yang relatif tetap dibanding beton polosnya. Penelitian-penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa sifat-sifat mekanik beton berserat dipengaruhi langsung oleh indeks perkuatan serat yang ditambahkan. Indeks perkuatan serat didefinisikan sebagai hasil kali kadar serat volumetrik dan rasio aspek serat. Indeks perkuatan serat yang ditambahkan ke dalam adukan beton konvensional dibatasi oleh adanya masalah kelecakan dan homogenitas karena terjadinya penggumpalan (balling) serat dalam mesin pengaduk. Nilai indeks perkuatan serat yang dapat dicapai dengan metode konvensional umumnya kurang dari 1,0. Tesis ini berisi studi tentang metode alternatif dalam pembuatan beton berserat yaitu dengan mempraletakkan adukan agregat kasar dan serat dalam cetakan yang kedap. Adukan batu dan serat ini lalu diinfiltrasi adukan graut mortar berdaya alir berbasis semen yang kemudian membentuk beton berserat setelah mengeras. Penelitian ini mempelajari hubungan indeks perkuatan serat terhadap sifat-sifat mekanik beton agregat-serat praletak. Serat baja yang digunakan satu macam dengan rasio aspek 80. Indeks perkuatan serat yang diteliti adalah 0, 1,0, 1,6 dan 2,0. Sifat-sifat mekanik yang diteliti mencakup cepat-rambat getaran ultrasonik, modulus elastisitas, kekuatan tekan, kekuatan tarik lentur dan keuletan. Selain itu dilaporkan juga sifat-sifat fisis beton meliputi kerapatan massa, penyerapan air, dan volume pori permeabel. Studi pemilihan mortar graut juga dilaporkan untuk menguraikan rekomendasi metode perancangan graut yang dapat diterapkan untuk keperluan pembetonan ini. Hasil menunjukkan bahwa penambahan serat meningkatkan sifat-sifat mekanik beton secara signifikan. Didapati adanya korelasi kuat antara sifat-sifat mekanik beton dengan nilai indeks perkuatan serat yang ditambahkan. Untuk beton polos hingga beton berserat dengan indeks perkuatan 2,0 kuat tekan meningkat secara linier masing-masing dari 21,9 MPa menjadi 46,9 MPa. Sedang kuat tarik-lentur beton meningkat secara eksponensial dari 3,3 MPa menjadi 15,5 MPa. Di sisi lain, modulus elastisitas beton berkurang secara linier dengan bertambahnya indeks perkuatan serat, yakni dari 31.700 MPa menjadi 23.700 MPa. Sifat-sifat fisis beton yang dihasilkan mengindikasikan bahwa beton ini memiliki level durabilitas yang cukup untuk penerapan pada struktur.

The addition of fibers into conventional concrete mixture will produce fiber-reinforced concrete, in which its properties differ from its original plain concrete. Fiber-reinforced concrete produced with conventional methods have higher flexural-tensile strength and ductility, but with a relatively constant compressive strength compared to its original plain concrete. Previous studies have shown that the mechanical properties of fiber-reinforced concrete is directly influenced by reinforcing index of the added fibers. Fiber reinforcing index is defined as the product of the volumetric fiber content and fiber aspect ratio. Value of reinforcing index addition to this conventionally produced FRC is limited by the problems of workability and homogeneity due to fiber balling in the mixer. Reinforcing index value that can be achieved with conventional methods generally less than 1,0. This thesis reports studies on an alternative method in producing fiber reinforced concrete i.e. by preplacing a mixture of coarse aggregates and steel fibers in a confining mold. The stones and fibers mix were then infiltrated by flowable cement-based mortar grout which formed a sound fiber reinforced concrete after its hardening. Experimental studies were conducted to study the relationship of fiber reinforcing index on the mechanical properties of preplaced-aggregate-fiber concrete. Steel fiber used is of single type with an aspect ratio of 80. Reinforcing indices investigated were 0,0, 1,0, 1,6 and 2,0. Mechanical properties of concrete that were investigated including ultrasonic pulse velocity, elastic modulus, compressive strength, flexural-tensile strength and toughness. In addition, the study also reported physical properties of concrete including density, water absorption and volume of permeable voids. Studies in selecting grouting mortar are also reported to describe recommended practice of grout proportioning that can be applied for this concreting purpose. Results show that fibers addition significantly improve the mechanical properties of concrete. It is found that there is a strong correlation between mechanical properties of concrete with its reinforcing index values. For plain concrete to fibrous concrete with reinforcing index of 2,0 compressive strength increased linearly from 21,9 MPa to 46,9 MPa respectively. Moreover, flexural-tensile strength of corresponding concrete increased exponentially from 3,3 MPa to 21,9. On the other hand, the modulus of elasticity decreased linearly with the addition of fiber reinforcing index, i.e. from 31.700 MPa to 23.700 MPa. Physical properties of the produced concrete indicate that the concrete has sufficient level of durability for application in general structures.

Kata Kunci : beton agregat praletak, beton berserat baja, indeks perkuatan tinggi