Pionirbeton - sementigaroda.com · Mekanisme timbulnya Thermal Cracking, dimulai dari proses...
Transcript of Pionirbeton - sementigaroda.com · Mekanisme timbulnya Thermal Cracking, dimulai dari proses...
Pionirbeton
PT PIONIRBETON INDUSTRI was established in 1996 as a joint venture between
PT Superbeton Prakarsa Industri and Pioneer International Limited - Australia.
Now we are one of the biggest supplier of ready-mixed concrete in Indonesia. Our
network includes 35 commercial and onsite batch plants throughout Jabodetabek,
Banten, West Java, and Central Java, with total capacities of more than 2000
m3/hour and supported by over 700 truck mixers, also more than 2000 experienced
employees.
In 2002 PT PIONIRBETON INDUSTRI acquired (100%) by the biggest cement
producer in Indonesia - PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk (HEIDELBERG
cement Group).
We also supported by our own 2 aggregate quarries in Rumpin-Bogor and
Purwakarta , west java.
Pionirbeton
Sejarah Perkembangan Beton Pionirbeton
High Flow Concrete
Pionirbeton
Kekuatan dari pasta
semen
Hal yang terpenting
yaitu: semen air Faktor porositas yang berhubungan langsung dengan water-cement ratio
Disebabkan low water-
cement ratio (w/c)
MASALAH PEMADATAN…. ??
Permasalahan Aplikasi Beton di Lapangan
Pionirbeton
Pionirbeton
Pionirbeton
Pionirbeton
Good compacted concrete Poor compacted concrete
Surface Problem
Pionirbeton
Pionirbeton
Pionirbeton
Contractor
Pionirbeton
High Flow Concrete
High Flow Concrete
Pionirbeton
Penggunaan HFC (high flow concrete) banyak dipilih
dengan beberapa alasan: • Meminimalkan proses pemadatan, terutama untuk struktur yang sulit / sempit.
• Meningkatkan kemampuan beton untuk mengalir disela2 tulangan yang rapat.
• Meningkatkan compactness dari beton
• Meningkatkan lekatan antara beton dengan tulangan
• Penghematan energi dalam proses pemompaan beton pada posisi struktur yang
tinggi / jauh
• Penghematan tenaga kerja serta membuat pekerjaan struktur lebih cepat,
termasuk untuk struktur dengan bentuk yang sulit
• Mengurangi kebisingan akibat minimnya penggunaan vibrator
• Meningkatkan reliabilitas dan durabilitas beton
Solusinya…?
High Flow Concrete [HFC]
Pionirbeton
Pionirbeton
Dengan tingginya plastisitas dari HFC, maka
workabilitas dan fluiditas dapat diukur slump flow
test dan jenis2 test lainnya yang di spesifikasikan
untuk Self Compacting Concrete.
Pionirbeton
Pionirbeton
measure
concrete
guide
plate
90o 90o
concrete
guide
plate
Measuring scale
Slump flow test
Pionirbeton
Shapes and dimensions of O-funnel and V-
funnel for flow-through test
Pionirbeton
Passing ability test
Pionirbeton
Tingkatan self-compactability dari HFC ( Menurut Prof. Uotomo )
Rank 1: Self-compactability untuk struktur dengan jarak
minimum tulangan antara 35 sampai 60 mm.
Rank 2: Self-compactability untuk struktur dengan jarak minimum tulangan antara 60 sampai 200 mm.
Rank 3: Self-compactability untuk struktur jarak tulangan
minimum lebih dari 200 mm.
Pionirbeton
Dari pengalaman dunia konstruksi di Netherlands,
berdasarkan Walraven, untuk horizontal sections seperti
lantai, maka slump flow yang disyaratkan : 500–600 mm;
untuk inclined sections seperti ramps, maka slump flow
berkisar : 470-570 mm; dan untuk high slender sections,
slump flow antara : 650-800 mm.
Pionirbeton
Pionirbeton
Macam2 applikasi HFC di lapangan :
Concrete floors and slabs
Walls
Repair, meski pada lokasi yang sulit
Precast concrete elements
Tunnelling
Architectural specialities
Pionirbeton
Pionirbeton
Pionirbeton
• For Floors and Slabs:
Faster placing
Less finishing
Reduced manpower
Less noise
Reduced equipment
Faster turnaround of
concrete vehicle
Pionirbeton
Faster placing of concrete
Reduced honeycombing
Less noise
Less surface defects
Less manpower
Homogeneous surface layer
• For Walls :
Pionirbeton
High concrete quality
Faster placing even
with difficult access
Thin elements possible
Reduced manpower
For Repairs:
Pionirbeton
Faster placing of concrete
Homogeneous concrete surface
layer
Improved working environment
Reduced noise and work related
illnesses
Thinner elements possible
For Precast product :
Pionirbeton
Easy placing also with
dense reinforcement
Homogeneous
surfaces
Thinner elements can
be possible
Reduced noise
In Tunnelling:
Pionirbeton
Pionirbeton
Better finish around details and edges
New possibilities for architects
Less defects caused by vibration
For Better Surface Details:
SCC di Silo Indocement Jakarta
Pionirbeton
Grand Wisata Overpass
Pionirbeton
SCC in Wall for Graha Wonokoyo Basement Surabaya
Pionirbeton
Pionirbeton
SCC in Wall for Graha Wonokoyo Basement Surabaya
Pionirbeton
Pionirbeton
• Suatu elemen struktur dikatakan beton massa apabila memiliki dimensi/ketebalan minimal antara 1 – 1.5 m,ATAU Rasio volume terhadap Luas Permukaan > 1.2 atau lebih, dimana tidak dikehedaki untuk mendapatkan kuat tekan yang sangat tinggi.
• “Beton Massa” adalah Volume beton dengan dimensi yang sedemikian besar sehingga membutuhkan tindakan-tindakan tertentu untuk mengatasi pertumbuhan panas yang berlebihan yang dapat memicu timbulnya keretakan (ACI Committee 207, 1996)
• Hal yang membedakan beton massa dengan beton biasa yaitu perilaku termik-nya (thermal behavior), karena dgn struktur yg besar & tebal panas hidrasi tidak mudah keluar, sehingga suhu didalam beton menjadi sangat tinggi. Hal ini dikarenakan hidrasi semen merupakan suatu proses yang sangat eksotermik, yang menyebabkan tingginya temperature di bagian inti dari beton massa.
Yang harus dijaga pada beton massa yaitu timbulnya perbedaan temperatur yang besar (>20°C) antara temperatur di bagian inti beton dengan di bagian atas atau bawah beton.
Karena jika terjadi penurunan suhu yang sangat cepat pada bagian permukaan beton massa, yang menyebabkan perbedaan suhu yang besar dengan bagian inti beton maka hal ini berpotensi timbulnya “ thermal cracking “
Sampel Core drill dari beton yang
mengalami thermal cracks.
Pionirbeton
Mekanisme timbulnya Thermal Cracking, dimulai dari proses hidrasi semen
yang menghasilkan meningkatnya termperature dibagian tengah / inti beton
massa. Jika bagian luar / permukaan beton massa mengalami pendinginan
lebih cepat dari bagian tengah / inti, berikutnya akan terjadi thermal
expansion/contraction, dan perbedaan temperatur memicu terjadi susut /
thermal (tensile) stresses dibagian permukaan beton massa.
Stresses > Tensile Strength => Thermal Cracking!
Temperature di bagian tengah
selama hidrasi.
Permukaan yg lebih dingin
dan thermal cracking.
High degree of restraint
Pionirbeton
Dimana ;
εt : kapasitas regangan tarik ultimate beton ( tabel 1)
Δθ : perbedaan suhu
α : koefisien ekspansi panas beton ( tabel 3 )
R : restrain/kekangan ( tabel 2 )
0,8 : faktor yang memperhitungkan akibat rangkak dan kelebihan beban
εt > 0.8 α R
For No Cracking :
Pionirbeton
Table 1
Tensile strain capacity of concrete with different aggregates (εt)
Agregate type Tensile strain capacity (x10-6)
Gravel 70
Granite/crushed stone 80
Limestone 90
Lightweight aggregate 110
(P.B Bamforth, 1984)
Pionirbeton
Table 2
Recorded value of
Restraint ®
Pour Configuration Restraint,R
Thin wall cast onto massive concrete base 0,6-0,8 at base
0,1-0,2 at top
Massive pour cast onto blinding 0,1-0,2
Massive deep pour cast onto existing mass concrete 0,3-0,4 at base
0,1-0,2 at top
Suspended Slabs 0,2-0,4
Infill bays i.e rigid restraint 0,8-1,0
(P.B Bamforth, 1984)
Pionirbeton
Table 3
Thermal expansion coefficient
(a)
Aggregate Type Thermal expansion coefficient (a) (x10-6/ 0C)
Gravel 12.0
Granite / crushed stone 10.0
Limestone 8.0
Lightweight aggregate 7.0
(P.B Bamforth, 1984)
Pionirbeton
Pionirbeton
Peningkatan temperatur pada beton massa dipengaruhi beberapa faktor,
antara lain :
• Semen : Komposisi kimia, kehalusan, dan jumlahnya.
• Aggregate : jenis, jumlah dan CTE (Coeff. of Thermal Expansion)
• Dimensi / tebal struktur
• Metode pelaksanaan pengecoran & ambient temperatures
Umumnya peningkatan temperatur terjadi pada hari ke 1 sampai ke 3
setelah pengecoran.
Pada struktur yang sangat tebal, proses
penurunan suhu sampai ke ambient temps
membutuhkan waktu yang sangat lama
Pionirbeton
Persamaan umum telah dikembangkan yang bisa digunakan untuk
memprediksi peningkatan temperatur dan susut thermal.
Cara sederhana untuk mentukan peningkatan temperatur :
• Mencari kesetaraan cement content, penambahan SCMs, PC, dll…
Kesetaraan cement content (kg/m^3) * .14 ~= Temp Rise (C)
1 kg/m3 semen setara dengan 1 kg/m3 semen;
1 kg/m3 class F fly ash setara dengan 0.5 kg/m3 semen
1 kg/m3 class C fly ash setara dengan 0.8 kg/m3 semen
1 kg/m3 slag semen (utk 50% cement replacement) setara
dengan 0.8 kg/m3 semen
1 kg/m3 slag cement (utk 75% cement replacement) setara
dengan 0.9 kg/m3 semen.
Banyak metode2 yang dapat digunakan untuk memprediksi peningkatan
Temperatur beton, antara lain :…..
Perhitungan Suhu Awal Beton Segar (ACI 305) :
Tf = 0.22 (Ta.Wa + Tc.Wc + Tfa.Wfa) + Tw.Ww + Twa.Wwa
0.22 (Wa + Wc + Wfa) + Ww + Wwa
Dimana : Tf : Suhu Awal Beton Segar
Ta : Suhu Aggregat
Tc : Suhu Semen
Tfa : Suhu Fly Ash
Tw : Suhu Air
Twa : Suhu Air di dalam Aggregat
Wa : Jumlah Aggregate
Wc : Jumlah Semen
Wfa : Jumlah Fly Ash
Ww : Jumlah Air
Wwa : Jumlah Air di dalam Aggregat
Nilai Tf sangat dipengaruhi oleh suhu awal bahan - bahan campuran beton dan suhu ambient lingkungan.
Pionirbeton
Prediksi temperatur
Tmax = Ti + 12 (Wc/100) + 6 (Wscm/100)
Dimana :
Ti = Suhu Awal Beton
Wc = Jumlah Semen
Wscm = Jumlah Fly ash
Nilai Tmax juga dipengaruhi oleh tebal struktur beton, suhu awal beton dan suhu ambient lingkungan.
Perhitungan Suhu Puncak :
Pionirbeton
Prediksi temperatur
2. Prediction of Peak Temperature (Tmax), base on
Heat of Hydration of cement
• Chemical properties of cement as attached
Concrete mix design data :
Water content (w):
Filler + Cement Content
f = ; c’=
c = (0.5*f + c’) =
Aggregate Content :
A =
(w + c + A) =
Total Heat of Hydration
Hu = (500*C3S + 260*C2S + 866* C3A + 420*C4AF + 850*MgO +
624*SO3 + 1186*FCaO)
Heat Capacity of Curing Concrete
Ψ = (4.19w + 0.86c + 0.82A)*1000
Prediction of Adiabatic Temperature Rise
∆T2 = 1.235 x Hu ∆C
0.326 Ψ
Tmax2 = Tf + ∆T2
dimana Tf = suhu beton awal
Pionirbeton
Prediksi temperatur
3. Prediction of Peak Temperature (Tmax), base on W/(c+p) ratio
•Note :
Limited to cement having similar chemical properties as above slide & also
mix proportion below :
w/c ratio = 0.28 – 0.46
Fine aggregate to total aggregate ratio of the mix design is 0.365%
∆T3 = 0.207 * c * w ∆C/kg/m3
(0.254 * c) + w
Tmax3 = Tf + ∆T3
Pionirbeton
Prediksi temperatur
Pionirbeton
Methode Grafik :
Prediksi temperatur
Pionirbeton
Prediksi temperatur
Pionirbeton
• Geometry / Dimensi struktur
Pengecoran2 dengan ratio volume terhadap luas permukaan yang
besar harus diperhatikan timbulnya resiko thermal cracking!
• Cement Composition
Semen yang digunakan pada beton massa harus mengandung
kadar C3S dan C3A yang rendah untuk mengurangi excessive heat
selama proses hidrasi. Sebagian besar struktur beton massa tidak
mensyaratkan kuat tekan awal tinggi, jadi hidrasi yang lambat
juga tidak masalah terhadap konstruksi beton massa.
Semen Type I and II paling
banyak dipakai untuk beton
massa.
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
• Cement Fineness
Semen dengan kehalusan yang rendah & panas hidrasi yang rendah
dapat mengurangi kenaikan temperatur.
• Cement Content
Campuran beton massa harus diupayakan mengandung cement
content serendah mungkin untuk mencapai kuat tekan yang
disyaratkan. Hal ini penting untuk mendapatkan panas hidrasi
yang rendah & mengurangi kenaikan temperatur
• Aggregate Content
Coarse Aggregate lebih baik digunakan ukuran yang agak besar,
misalnya ± 40 mm (as far as possible). Selain itu, prosentase
coarse aggregate content yang tinggi (70-85%) juga bisa dipakai
untuk menurunkan cement content, sehingga dapat
mengurangi kenaikan temperatur.
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
• Coarse Aggregate Coefficient of Thermal Expansion (CTE)
CTE dari coarse aggregate merupakan penyebab utama dalam
CTE pada beton. Penggunaan aggregate dengan CTE rendah
dapat mengurangi separuh resiko dari thermal stresses.
CTE rendah akan membuat beton
lebih resistance terhadap
thermal cracking.
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
Efek dari CTE pada beton :
CTE rendah diperbolehkan pada
temperature gradient yang tinggi
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
• Supplementary Cementicious Materials (SCMs)
SCMs seperti Fly Ash dan Slag bisa mengurangi dalam jumlah besar dari
panas hidrasi.
Pozzolans seperti FA (class F adalah terbaik untuk beton massa
karena mempunyai hidrasi yang lambat) dan Slag akan menghasilkan
sekitar 15-50% panas hidrasi dari OPC normal.
SCMs yang mempunyai reaktifitas tinggi, seperti Silica Fume dan
Metakaolin tidak disarankan dipakai pada beton massa karena
mensyaratkan panas hidrasi rendah.
Lower cement
content + pozzolans
sangat efektif untuk
mengurangi
temperature rise!
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
Perbandingan temperature rise. Pemakaian SCMs, seperti FA dan GGBFS biasanya
sekitar 60-75% cement replacement
Normal Portland Cement
50% FA+GGBFS Replacement
70% FA+GGBFS Replacement
Placement temperature
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
10% SF Replacement
10% SF & 50% GGBFS Replacement
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
• Placement Temperature
Pengecoran pada temperature rendah akan mengurangi thermal
stresses pada struktur.
Hidrasi yang lambat, menghasilkan panas hidrasi yang rendah
Temperature differential yang rendah antara bagian inti dan
permukaan beton
Ambient temps yang rendah dapat
mengurangi temperature rise!
Volume to surface ratio yang rendah dapat
mengurangi temperature rise!
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
• W/C Ratio mempunyai efek yang besar terhadap temperature rise.
Banyak campuran beton massa menggunakan slump 1 – 5 cm.
Menurunkan w/c ratio
W/C = 0.25 - 0.4 yang umum dipakai
WRs or Superplasticizers bisa dipakai untuk
meningkatkan workability.
Faktor2 yang mempengaruhi peningkatan temperatur
Pionirbeton
Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Kontrol jumlah & temperature semen
Dianjurkan untuk menggunakan semen serendah mungkin untuk
mencapai kuat tekan yang memadai. Serta penggunaan pozzolan (fly
ash). Setiap 100 kg semen memberikan kontribusi
12 – 14
C
terhadap suhu beton.
Suhu Semen
60 - 90
C
Pionirbeton
• Pendinginan aggregate dengan
menyemprotkan / menyiram
dengan air dingin sering
digunakan untuk menurunkan
temperature awal beton.
• Menggantikan sejumlah air
dengan menggunakan crushed ice
/ water chiller akan sangat
mengurangi temperature awal
beton.
Pendinginan aggregate dan
penggunaan chrused ice dalam
campuran beton dapat
menurunkan temperature awal
beton > 10
C
Dipasang rangka atap/terpal
Water Springkle
Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Pionirbeton
Temp reduction by cooling
coarse aggregate to 38F
before placement
Temp reduction by replacing
mix water with ice
Temp reduction by
adding mix water at 35F
Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Pionirbeton
• Menyemprotkan Liquid Nitrogen ke dalam campuran beton bisa
menurunkan temperature beton yang. Penggunaan Liquid
Nitrogen akan membutuhkan biaya yang sangat besar.
Menyemprotkan LN ke dalam
campuran beton
Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Pionirbeton
Post-Cooling merupakan suatu metode dengan cara mengalirkan air dingin
melalui pipa – pipa yang ditanam didalam struktur beton massa. Hal ini
efektif untuk menyalurkan panas di bagian inti / tengah dari beton massa,
serta mengurangi terjadinya temperature differential.
Contoh dari embedded pipe grid
Area yang didinginkan oleh satu pipa
Post Cooling Method
Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Pionirbeton
Di dalam penerapan post cooling, harus digunakan alat untuk monitor
temperature, sehingga diketahui flow-rates dari temperature beton
yang dipasang cooling pipes.
Steel pipes paling banyak dipakai & efektif untuk
menyerap & menyalurkan panas dari bagian inti
beton massa.
Temp yang diturunkan oleh
cooling pipes
Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Manajemen konstruksi
Pengaturan pelaksanaan diproyek serta penanganan beton setelah
pengecoran dengan menutup permukaan beton massa dengan plastik
+ styrofoam.
Insulasi dengan bekisting merupakan teknik lain untuk mengurangi
terjadinya temperature gardient.
Hal ini penting untuk membatasi keluarnya panas dari permukaan
beton, sehingga temperature differential dapat diminimalkan,
khususnya pada kondisi cuaca yang sangat dingin.
Pelepasan plastik+styrofoam serta bekisting bisa menyebabkan
“thermal shock” pada permukaan beton, yang selanjutnya akan diikuti
oleh terjadinya ‘crack” pada beton.
Metal formwork tidak direkomendasi pada beton massa karena sifatnya
yang sangat konduktor (dapat menyerap panas). Jika ini digunakan,
maka perlu digunakan insulasi tambahan untuk meminimalkan
kehilangan panas yang terlalu besar / cepat
Pionirbeton Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Transfer panas merupakan suatu penghantaran energi dari suatu tempat ke tempat lain dibawah pengaruh perbedaan temperatur
Panas akan bergerak dari tempat yg memiliki temperatur tinggi ke tempat lain yg memiliki temperatur lebih rendah, sampai mencapai temperatur yg sama
Transfer akan selesai setelah tercapai :
=
A B
TA TB
Perbatasan adiabatique
(tidak ada panas yg keluar)
Transfer panas terjadi jika :
≠ TB TA
> TA TB
Insulation disekeliling
bekisting untuk menjaga
bagian permukaan cepat
dingin
Pionirbeton Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Styrofoam 5 cm Plastic sheet Curing Compound + Floor hardener Concrete Formwork Lean Concrete
50 C
Monitoring Of Temp
Pionirbeton Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
Expansion Reinforcement bisa digunakan untuk meminimalkan thermal
cracking, serta harus diperhitungkan pada saat merencanakan suatu
struktur beton massa.
Expansion reinforcement mendistribusikan thermal stresses untuk
meminimalkan lebar retak.
Pionirbeton Metode2 untuk Mengontrol Temperature Beton
posisi atas
posisi tengah
posisi bawah
PIPE COUPLE DETAIL
11 Thermo couple position
Monitoring Thermocouple
Pionirbeton
1
2
3
• Thermocouple Cable (nikel & tembaga)
• Thermocouple Cable for fresh concrete
• Digital Display
Pionirbeton
Pembacaan suhu dilaksanakan setelah
pengecoran selesai sebagai berikut :
• Untuk 24 jam pertama pembacaan
dilaksanakan setiap 2 jam
• Untuk 2 x 24 jam berikutnya
pembacaan dilaksanakan setiap 3 jam
• Selanjutnya dilaksanakan bisa dilakukan
setiap 4 jam sekali.
Jangka waktu Pembacaan suhu berkisar antara 7 s/d 14 hari. Curing
(sterofoam + plastik) bisa dilepas bila perbedaan suhu beton bagian
atas dengan suhu udara luar tidak lebih dari 20
C
Pembacaan Suhu
Pionirbeton
MONITORING SUHU ZONE A5
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
241 2 3 4 5 6 7 8 91011121314151617181920212223241 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 810121416182022242 4 6 81012141618202224
24 jam
Pertama
24 jam
Kedua
3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th 10th 11th 12th 13th 14th
28 Juli 2007 29 Juli 2007 30 Juli 2007 31 Juli 2007 01 Agustus 2007 02 Agustus 2007 03 Agustus 2007 04 Agustus 2007 05 Agustus 2007 06 Agustus 2007 07 Agustus 2007 08 Agustus 2007 09 Agustus 2007 10 Agustus 2007
WAKTU
SU
HU
TH
ER
MO
CO
UP
LE
2
atastengahbawahatas-tengahtengah-bawahatas-ambientsuhu ambient
THERMOCOUPLE 2
note :
1. Tebal raft 1200 mm
2. Menggunakan fc35 (cc 320 kg/m³)
3. Rata-rata initial temperature 34.4 º c
Beton lama
Pionirbeton
Proyek : Greenbay Pluit, Jakarta
Volume Beton Raft : 9,000 m3
Jumlah Concrete Pump : 6 units
Suhu Awal Beton max 35 C
Suhu Puncak 85 C
Mutu beton fc 35 Mpa
Pengecoran Mass Concrete
Pionirbeton
Pionirbeton
Terima kasih