BAB V

RHEOLOGI BETON

5.1 Definisi

Secara umum, beton terbuat dari komponen utama yaitu: semen, agregrat dan air.

Beton dapat didefinisikan sebagai suatu suspensi terkonsentrasi oleh partikel solid (agregat)

dalam suatu cairan kental atau viscous liquid (pasta semen). Pasta semen bukanlah suatu

fluida yang jomogen, dimana tersusun oleh partikel (butiran semen) dan likuid (air). Pada

skala makroskopis, beton mengalir (flow) sebagai likuid atau cairan (Ferraris, 1999).

Secara tradisional, perilaku beton segar dapat diungkapkan dalam satu kata, yaitu

kelecakan atau workability. Namun, kelecakan tidak berhubungan dengan properti dasar dari

material. Kelecakan lebih mengacu pada kemudahan suatu campuran beton untuk mengisi

cetakan, dimana kemudahan tersebut sesuai dengan desain campuran beton. Dengan

demikian, karena beton segar adalah suatu fluida, maka untuk mempelajari perilaku beton

segar yang berada di bawah pengaruh regangan (under strain) diperlukan konsep rheologi.

Rheologi yaitu suatu sains atau ilmu yang mempelajari tentang deformasi dan aliran

pada suatu fluida yang berada di bawah pengaruh tegangan. Rheologi juga dapat diartikan

sebagai ilmu yang mempelajari mengenai pergerakan material baik dari zat cair dan

deformasi zat padat. Properti rheologi (rheological property) dari beton segar sangat penting

terutama saat material ditempatkan dalam bekisting dan dapat ditentukan kapan saja saat

dormant period dari hidrasi semen. Rheologi ditentukan dengan melihat dua parameter yaitu

yield stress dan viskositas. Dengan menentukan parameter fundamental dari rheology, yaitu

yield stress dan viskositas, bisa didapat pengetahuan mengenai suspension rheology (Struble,

1998). Dengan demikian bisa diketahui deskripsi mengenai perilaku aliran (flow) beton

secara lengkap.

Beton merupakan material dengan komposisi yang sangat kompleks, karenanya tidak

ada metode yang pasti untuk memprediksi aliran material dari komponennya (flow of

material from its components). Bahkan pengukuran parameter rheology tidak dapat dilakukan

dengan mudah akibat luasnya range dari partikel yang terdapat dalam campuran.

5.2 Rheologi Beton Segar

Berbagai penelitian telah dikembangkan untuk mendefinisikan properti dari aliran

beton, namun metode yang telah ada masih belum bisa menemukan properti rheologi yang

mirip pada beton yang sama. Variasi yang terjadi terutama disebabkan oleh perbedaan dari

teknik eksperimental dan peralatan yang digunakan. Lebih lanjut, kebanyakan metode

penelitian sangat rumit dan sulit dilakukan secara langsung di lapangan.

Material beton membutuhkan suatu gaya atau tegangan minimum agar dapat mengalir

atau alirannya dapat dimulai. Hal ini mengindikasi bahwa terdapat yield stress sehingga beton

tidak dapat dideskripsikan dalam konstanta unik. Untuk mengetahui bentuk dari kurva aliran

pada suatu material, beberapa eksperimen harus dikembangkan dimana pengukuran diambil

dengan kecepatan aliran yang berbeda (the measures are taken for a series of different flow

speeds). Persamaan yang digunakan untuk suspensi terkonsentrasi, seperti beton, mencoba

untuk menghubungkan antara konsentrasi suspensi (suspension concentration) dengan

viskositas atau shear stress dengan shear rate, dengan asumsi bahwa hanya terdapat satu nilai

viskositas untuk seluruh sistem. Beberapa studi yang dikembangkan untuk menerangkan

perilaku beton segar tercantum dalam tabel 1.

Tabel 5.1. Model rheologi (rheological model) yang diaplikasikan pada beton segar

Pada literatur, telah disimpulkan bahwa material berperilaku sebagai fluida Bingham,

yaitu dimana material tidak mengalir hingga tegangan tertentu terlampaui. Sehingga,

tegangan yang dibutuhkan agar material mengalir disebut shear stress (τ) sama dengan

jumlah dari yield stress (τ 0) dan proporsional dengan shear rate (γ̇). Faktor proporsional

disebut viskositas plastis (μ). Persamaan umumnya yaitu:

τ=τ0+μ γ̇

Penjelasan dari perilaku fluida Bingham adalah bahwa fluida tersebut, in rest, berisi

struktur tiga dimensi dengan kekakuan yang cukup untuk menahan tegangan kurang dari

tegangan leleh (yield stress). Properti aliran dari beton segar mendekati model fluida

Bingham. Material beton harus dievaluasi terhadap dua konstanta yaitu yield stress dan

viskositas plastis. Yield stress berhubungan dengan slump, sedangkan viskositas plastis

membedakan antara beton yang mudah dikerjakan dengan yang kental sehingga sulit untuk

dikerjakan. Tidak boleh dilupakan bahwa model Bingham pada faktanya hanyalah sebuah

model sehingga bisa saja perilaku dari material tidak begitu cocok dengan yang dimodelkan.