BAB VIIAPLIKASI BETON MUTU TINGGI

7.1. PendahuluanKarakteristik beton mutu tinggi yaitu memiliki kuat tekan yang sangat tinggi namun getas. Aplikasi dari beton mutu tinggi haruslah disesuaikan dengan karatektiristiknya sehingga keuntungan dari beton mutu tinggi dapat digunakan secara maksimal. Secara umum, penggunaan mutu tinggi yaitu:a. Pada infrastruktur dengan kekuatan awal yang tinggi, atau butuh untuk segera digunakan.b. Ketika dibutuhkan kebutuhan spesifik dari beton, misalnya durabilitas, modulus elastisitas dan kekuatan lentur. c. Aplikasi dari beton mutu tinggi mencakup bendungan (dam), pondasi dasar laut atau tiang pancang di laut, pondasi rakit atau pile cap pondasi, lantai kerja dengan beban sangat tinggi (bandara atau lantai industri) dan bangunan tingkat tinggiDalam beberapa tahun ini, pengembangan dari beton mutu tinggi berikut aplikasinya cukup gencar dilakukan. Berikut akan dijelaskan mengenai beberapa aplikasi dari beton mutu tinggi beserta pengembangannya.

7.2. Perbaikan Beton (Concrete Repair)Perbaikan struktur beton dengan beton mutu tinggi atau HPC (High Performance Concrete) telah dilakukan sejak tahun 1980-an. Salah satunya adalah struktur bendungan atau dam. Pada tahun 1983 dilakukan rehabilitasi terhadap Kinzua Dam Stilling Basin akibat terjadinya lubang erosi sedalam 1.10 m pada slab beton dengan tebal 1.50 m. Pada lubang tersebut kemudian diisi dengan beton DSP (densified with small particle) tak bertulang setebal 30 cm dengan mutu 90 MPa. Di Belanda, perbaikan beton menggunakan HPS telah dilakukan sejak lama dan salah satunya digunakan pada pintu air. Akibat abrasi dan erosi, terdapat lubang yang cukup besar pada beton yaitu sedalam 30 cm dan juga terdapat beton yang aus (wear) hingga sedalam 7-10 cm pada hampir seluruh permukaan beton. Perbaikan dilakukan dengan cara melapisi beton dengan HPC hingga setebal 25 mm. Untuk lubang kerusakan yang cukup besar, ditempatkan tulangan yang dijangkarkan ke sub-beton terlebih dahulu sebelum kemudian diisi dengan HPC. Hingga dilakukan inspeksi pada 2003, tidak ditemukan beton yang rusak ataupun aus pada beton yang dilapisi HPC. Namun, kerusakan terjada pada beton yang tidak dilindungi oleh HPC (Buitelaar, 2004).

(a) (b)Gambar 7.1 (a) Kerusakan pada Kinzua Dam Stilling Basin; (b) Kinzua Dam

(a) (b)Gambar 7.2 (a) Pintu air di Belanda; (b) Pintu air yang telah ausPerbaikan beton menggunakan HPC juga dilakukan pada perbaikan tiang pancang tengah laut di dermaga Venezuela. Pondasi tiang pancang dengan diameter 50 cm rusak pada bagian 4 m di bawah laut dan 2 m di atas permukaan laut akibat terjadi korosi. Perbaikan secara cepet harus dilakukan sehingga dapat memperpanjang umur layan dermaga.Metode perbaikan secara umum yaitu: Pertama, beton yang hancur atau rusak dihilangkan dan dibersihkan. Apabila dibutuhkan, tulangan ekstra ditempatkan pada tiang pancang. Kedua, menempatkan cetakan dengan diameter 56 m pada tiang pancang. UHPC (Ultra High Performance Concrete) dengan serat baja kemudian dipompakan kedalam cetakan. Cetakan dibuka setelah 36 jam. Setelah 13 tahun, tidak terdapat kerusakan yang terlihat pada tiang pancang. Perbaikan pada tiang pancang lain dengan beton biasa cenderung untuk rusak lagi setelah 2-5 tahun.

(a) (b)

(c) (d) (e) Gambar 7.3 (a) Kerusakan pada tiang pancang; (b) Dermaga dengan scaffolding; (c) Menempatkan cetakan; (d) Mengecor beton dengan pompa; (e) tiang pancang yang telah diperbaiki

7.3. Struktur Lepas Pantai (Offshore)Beton performa sangat tinggi atau UHPC sangat cocok digunakan untuk memperkuat struktur eksisting lepas pantai atau untuk konstruksi struktur lepas pantai yang baru. Perkuatan struktur lepas pantai dengan UHPC akan menghasilkan struktur dengan kapasitas (bearing capacity) yang lebih tinggi dan proteksi terhadap korosi yang sangat bagus. Struktur lepas pantai rentan terhadap penurunan dasar laut, beban ombak yang tidak menentu, atau pelemahan struktur akibat korosi, fatique dan lain sebagainya. Oleh karena itu, struktur lepas pantai perlu untuk diperkuat dengan melapisi struktur menggunakan UHPC atau dengan filling UHPC pada struktur eksisting. Secara umum UHPC digunakan pada struktur lepas pantai untuk: Memperkuat elemen struktur dengan local filling atau complete filling Menempatkan elemen tambahan yang diisi dengan UHPC untuk memperkuat area tertentu Menambal elemen struktur yang underdimensioned atau telah rusak

Gambar 7.4 Struktur lepas pantai (offshore)UHPC dapat digunakan untuk konstruksi struktur baru, sehingga bisa didapat struktur yang lebih langsing dan dengan demikian akan bisa mereduksi beban ombak, beban mati akibat berat sendiri dan juga dimensi baja yang dibutuhkan. Salah satu contoh struktur lepas pantai adalah kincir angin tengah laut (offshore windmills). Kincir angin tengah laut cukup populer dikarenakan sangat efektif sebagai tambahan energi. Penempatan pada tengah laut juga disebabkan karena angin pada tengah laut cukup kencang. Aplikasi UHPC pada struktur ini adalah pada bagian pondasi. UHPC digunakan untuk memperkuat koneksi antara pondasi dengan bedrock dan juga untuk konstruksi pondasi pada kincir angin itu sendiri. Dengan penggunaan UHPC didapat keuntungan yaitu kekuatan yang sangat tinggi bahkan pada umur awal (early stage) dan kekakuan yang tinggi.

(a) (b)Gambar 7.5 (a) Offshore windmills; (b) Pondasi pada offshore windmills

7.4. Prefab StructureSalah satu pengembangan dari beton performa tinggi atau HPC adalah HRUHPC atau Heavy Reinforced Ultra High Performance Concrete. HRUHPC merupakan kombinasi dari HPC dan perkuatan dengan jumlah yang sangat banyak, perkuatan tersebut berupa wire, fiber atau serat dan batang baja (rebar). Karakterisitik HRUHPC yaitu ringan, tipis dan daktail dengan kekuatan yang hampir menyamai kekuatan baja. Penggunaan HRUHPC akan memungkinkan untuk membuat konstruksi raksasa (gigantic) namun tidak getas atau konstruksi yang sangat langsing. Dengan demikian, struktur akan dapat didesain dengan indah namun tetap memiliki kekuatan yang tinggi. HRUHPC umumnya digunakan untuk prefab structure seperti balkon, gallery dan tangga.

(a) (b)Gambar 7.6 (a) Gallery yang dibuat dengan HRUHPC; (b) Tangga HRUHPC yang sangat langsingPenggunaan HRUHPC yang lain yaitu sebagai prefab panel pada jembatan. Prefab panel dengan HRUHPC memiliki keuntungan yaitu: struktur lebih ringan, ketahanan yang tinggi (durable) dan biaya perawatan yang cukup rendah.

Gambar 7.7 (a) Prefab panel HRUHPC pada jembatan

7.5. Aplikasi BaruDengan mengkombinasikan HRUHPC dengan material lain, misalnya keramik atau material berbahan dasar metal, akan tercipta struktur baru yang memiliki karakteristik sangat unik, yaitu kekuatan tinggi pada segala arah, kekerasan (hardness) tinggi dan keteguhan terhadap retak yang tsangat tinggi (Buitelaar, 2004). Kombinasi anatar HRUHPC dengan material lain akan menciptakan sebuah material komposit yang baru, sehingga memungkinkan tercipta material komposit yang sangat kuat, daktail, dan memungkinkan untuk digunakan dalam berbagai aplikasi baru.

Gambar 7.8 Struktur yang besar, tipis, namun daktailSalah satu aplikasi yang menarik dari HRUHPC adalah penggantian gerbang pintu air baja (sliding steel gates) pada struktur pemecah ombak di Belanda. Gerbang pintu air tersebut sejumlah 62 dan terbuat dari pelat baja dengan lebar 41.0 m dan tinggi antara 5.9 hingga 11.9 m. Penggantian gerbang pintu air baja sangat diperlukan karena struktur tersebut memiliki biaya perawatan yang sangat tinggi dan memerlukan perlakuan khusus untuk menghindari terjadinya korosi. Penggantian gerbang pintu air dari baja menjadi HRUHPC dapat dilakukan karena HRUHPC memiliki struktur yang ringan sehingga masih dalam batas toleransi berat agar mesin penggerak gerbang pintu air dapat bekerja.

(a) (b)Gambar 7.9 (a) Struktur pemecah ombak; (b) Korosi pada gerbang pintu air bajaBerat struktur dapat direduksi lagi dan kekuatan struktur dapat lebih ditingkatkan dengan penggunaan serat karbon atau perkuatan serat (fibre reinforcement) yang lain pada kosntruksi pelat gerbang pintu air. Gerbang pintu air dengan HRUHPC diestimasi memiliki umur layan lebih dari 100 tahun tanpa adanya perawatan tambahan. Dengan demikian, penggunaan HRUHPC dapat menjadi solusi dimana dapat mengakomodasi kebutuhan akan kekuatan, desain, dan biaya.

Gambar 7.10 Desain gerbang pintu air yang terbuat dari HRUHPC