Pengaruh Fly Ash pada Temperatur Beton

Akhirnya setelah sekian lama tidak menjamah blog ini, saya ada kesempatan kembali untuk sekedar menuangkan apa yang saya amati dan analisis di lapangan. Kali ini saya mencoba menjelaskan tentang pengaruh pemakaian Fly Ash pada beton. Kebetulan di proyek kami, Pembangunan Jalan Tol Manado – Bitung menggunakan Fly Ash sebagai bahan tambah pozolanik pada semen yang fungsinya mengendalikan Temperatur Beton pada saat pengerasan.

Pengecoran Beton Segar

Loh memang temperatur beton berapa sih? Jangan salah, beton kalo lagi mengeras suhunya bisa mencapai 90°C - 100°C ! kok bisa sih sepanas itu? Iya bisa, sifat kimiawi yang terkandung dalam semen ketika terkena air berubah dari plastis menjadi solid dengan rentang waktu tertentu. Proses kimiawi tersebut juga sering disebut proses hidrasi semen, pada saat itu terdapat panas yang dilepas sebagai efek sampingnya.

Kandungan Kimia Semen

Batasan panas hidrasi semen ini di beberapa literatur berbeda-beda, ada yang menyebut temperatur inti beton tidak boleh melebihi angka 70°C, 75°C, sampai ada yang 85°C. selain itu perbedaan temperatur inti dan tepi juga tidak boleh melebihi angka 21°C. Memang kenapa sih kalau temperaturnya melebihi nilai tersebut? Dalam beberapa kasus beton akan terjadi micro crack atau retakan mikro yang efeknya bisa jangka pendek maupun jangka Panjang. Efek jangka pendeknya kuat tekan beton bisa menurun dari yang direncanakan. Efek jangka panjangnya, umur bangunan bisa tidak tercapai sesuai rencana. Ngeri kan!

Termperatur Inti dan Tepi

Kalsium Silikat

Proses Hidrasi Semen

 

Temperatur yang tinggi disebabkan oleh minimal 2 kondisi; 1) memakai jenis semen yang memiliki kandungan C₃S atau Trikalsium Silikat yang tinggi ≥ 50%, biasanya pada beton yang pengerasannya cepat. 2) Beton bermassa besar dengan ukuran minimal 1x1x1 m. kedua faktor inilah yang dominan menyebabkan suhu tinggi, apalagi beton dengan semen yang tinggi kandungan trikalsium silikatnya dipakai pada ukuran yang bermassa besar, Klop sudah.

Bagaimana menghitung temperatur rencana pada sebuah beton? Salah satu rumus yang paling mudah adalah : 

Jadi semisal kita punya Job Mix beton fc 30 Mpa membutuhkan 380 Kg semen OPC per M3 dan Temperatur normal ruang/beton segar 30°C, maka menghitungnya hasilnya menjadi :

Nah sekarang bagaimana solusinya untuk mengurangi Panas Hidrasi yang tinggi? Salah satunya adalah dengan menggunakan material tambahan untuk mengganti sebagian semen. Apa saja material tambahan itu yakni, Fly Ash, Silica Fume, dan Ground Granulated Blast Furnace Slag. Kami memilih menggunakan Fly Ash dengan berbagai keuntungan diantaranya :

1. Harga relatif lebih murah (lebih murah dari semen).
2. Beton lebih tahan korosi dan sulfat (cocok untuk di daerah pantai).
3. Kuat tekan beton cenderung masih naik meski diatas umur 28 hari.
4. Ramah Lingkungan karena memanfaatkan material limbah B3.

Fly Ash atau dikenal dengan sebutan abu terbang merupakan material sisa pembakaran batu bara di lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Batu Bara, seperti Pembangkit Listrik Paiton di Probolinggo. Fly Ash dibagi menjadi beberapa tipe, F, C dan N. Mengacu pada SNI 2460-2014 tentang spesifikasi abu terbang batubara dan pozzolan alam mentah atau yang telah dikalsinasi untuk digunakan dalam beton, persyaratan kimia Fly Ash harus mengacu nilai berikut :

Persyaratan Kimia Fly Ash

Mengapa hanya dipakai Fly Ash tipe F? sebetulnya sah-sah saja menggunakan Fly Ash tipe C namun karena kandungan CaO nya besar > 10%, Fly Ash akan tetap menambah panas hidrasi, sedangkan pada tipe F yang bersifat pozolanik diharapkan tidak ada pengaruh yang signifikan terhadap temperatur beton saat proses hidrasi berlangsung

Berapa kandungan Fly Ash yang diperlukan dalam sementitius beton? Di beberapa tulisan dan penelitian, angkanya bervariasi dari mulai 5% sampai 50% terhadap berat sementitius beton. Namun mengacu pada SNI 03-6468-2000 tentang tata cara perencanaan campuran tinggi dengan semen Portland dengan abu terbang, didapati angka yang boleh dimanfaatkan yakni sebesar 15-25% terhadap berat semen.

Pada studi kasus di Proyek kami, Pembangunan Jalan Tol Manado – Bitung, Fly Ash tipe F yang kami gunakan sebesar 25% terhadap berat sementitius beton. Harapan kami dengan angka tersebut didapat nilai kuat tekan yang optimal dan penurunan suhu yang signifikan. Nilai temperatur yang kami rencanakan menggunakan rumus diatas dengan semen OPC sebesar 310 Kg dan Fly Ash sebesar 100 kg adalah 73,4°C.

Berikut hasil pembacaan suhu pada beton mockup 2x2x2 m dengan OPC murni dan beton silinder ukuran diameter 3 m dan tinggi 3,6 m dengan OPC+FA 25% :

Bacaan Temperatur Inti Beton dengan OPC Murni
Mockup Beton Kotak 2x2x2 m

Bacaan Temperatur Inti Beton dengan OPC dan Fly Ash 25%
Beton Silinder Dia. 3 m tinggi

Didapati pada hari ketiga setelah pengecoran beton, Beton dengan OPC murni didapati nilai temperatur maksimum sebesar 83°C sedangkan Beton dengan OPC+FA 25% didapati nilai temperatur maksimum sebesar 71,3°C, keduanya mencapai nilai kuat tekan beton mencapai lebih dari fc 30 Mpa diumur 28 hari.

Kesimpulannya, Fly Ash tipe F dengan kandungan 25% dari total sementitius beton dapat mengurangi temperatur hidrasi beton sangat signifikan sehingga dampak negatif panas hidrasi berlebih yang menyebabkan micro crack dapat dihindari, bahkan dengan tambahan Fly Ash membuat beton lebih tahan terhadap korosi dan serangan sulfat. Disamping itu, menggunakan Fly Ash juga berarti ikut andil dalam menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi limbah B3 dengan memanfaatkannya menjadi beton.  

Semoga secuil tulisan ini bermanfaat.

Daftar Pustaka

Pujianto, Asat. 2015. Sifat Kimiawi Beton. http://repository.umy.ac.id/ 
Rasyid, Abdurakhman. Low Heat Concrete, Sebuah Inovasi untuk Pengecoran Beton Massa di Indonesia.

Related Posts: