2. Beton sebagai Material Struktural
Sebelum membahas bagaimana beton menahan beban atau berperilaku saat mengalami tegangan, kita perlu memahami lebih dalam apa itu beton sebagai material struktural. Mengapa beton begitu populer dalam konstruksi modern? Apa kelebihan dan keterbatasannya? Dan bagaimana sifat umum beton membentuk dasar dari sifat mekanisnya?
2.1 Definisi Beton
Secara teknis, beton adalah material komposit yang terbentuk dari campuran agregat halus (pasir), agregat kasar (kerikil atau batu pecah), semen Portland, air, dan terkadang bahan tambahan (admixtures). Saat segar, beton dapat dibentuk sesuai cetakan apa pun. Setelah mengeras, ia menjadi material batuan buatan yang keras dan kaku.
Standar SNI 03-2847-2019 mendefinisikan beton sebagai:
“Campuran pasta (semen dan air) dan agregat (halus dan kasar) yang mengeras melalui proses hidrasi untuk membentuk massa padat dengan kekuatan tertentu.”
2.2 Karakteristik Umum Beton
a. Material Komposit
Beton bukan material homogen. Ia terdiri dari partikel besar (agregat kasar), partikel kecil (pasir), dan pasta semen. Karena itulah sifat mekanis beton sangat bergantung pada:
- Proporsi agregat
- Kualitas semen
- Rasio air-semen (water-cement ratio)
- Penggunaan admixture
Baca juga: Faktor Yang Mempengaruhi Mutu Beton
b. Sifat Anisotropik dan Non-Linier
Berbeda dengan baja yang cenderung isotropik dan elastik linier hingga titik leleh, beton menunjukkan perilaku:
- Anisotropik: sifatnya berbeda tergantung arah tegangan.
- Non-linier: hubungan tegangan-regangan tidak linier, bahkan pada tahap awal pembebanan.
Hal ini menjadikan analisis beton lebih kompleks dibanding baja.
c. Kelebihan Beton
| Kelebihan | Penjelasan |
|---|---|
| Dapat dicetak sesuai bentuk | Digunakan pada pelat, kolom, balok, dinding, jembatan, dll. |
| Tahan api | Beton memiliki ketahanan suhu tinggi lebih baik dibanding baja |
| Ekonomis | Biaya produksi relatif rendah, bahan baku mudah didapat |
| Tahan terhadap cuaca | Tahan terhadap hujan, panas, angin dengan perawatan yang tepat |
d. Kekurangan Beton
| Kekurangan | Penjelasan |
|---|---|
| Lemah terhadap tarik | Kuat tarik beton hanya sekitar 8–15% dari kuat tekannya |
| Mudah retak | Sifat getas (brittle) menyebabkan beton retak tiba-tiba |
| Berat | Berat jenis sekitar 2400 kg/m³, menambah beban mati struktur |
| Waktu pengerasan lama | Mencapai kuat penuh bisa butuh hingga 28 hari atau lebih |
Berikut ini merupakan perbandingan karakteristik beton dan baja
| Karakteristik | Beton | Baja |
|---|---|---|
| Kuat tekan | Tinggi (~20–80 MPa) | Rendah |
| Kuat tarik | Rendah (~2–5 MPa) | Tinggi (>300 MPa) |
| Modulus elastisitas | ± 20–35 GPa | ± 200 GPa |
| Perilaku saat retak | Getas, retak mendadak | Daktail, deformasi plastis |
| Ketahanan api | Baik | Buruk (melemah saat panas) |
| Berat jenis | 2400 kg/m³ | ± 7850 kg/m³ |
2.3 Proses Pembentukan Kekuatan Beton: Hidrasi Semen
Kekuatan beton tidak terbentuk seketika. Ia berkembang dari proses kimia antara air dan semen yang disebut hidrasi. Proses ini menghasilkan produk padat seperti Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) yang mengikat agregat menjadi massa padat.
Umumnya, beton mencapai:
- ± 65–70% kuat tekan 28 hari dalam 7 hari pertama
- ± 90% kuat tekan akhir pada 28 hari
- Masih mengalami peningkatan kekuatan sampai bulan-bulan berikutnya, walau melambat
2.4 Klasifikasi Beton Berdasarkan Kekuatan
Menurut SNI 2847:2019, klasifikasi beton berdasarkan kuat tekan karakteristik (f’c) diukur menggunakan benda uji silinder (diameter 15 cm, tinggi 30 cm):
| Jenis Beton | Kuat Tekan Karakteristik (f’c) | Contoh Penggunaan |
|---|---|---|
| Beton normal | 20–40 MPa | Bangunan rumah, ruko, gedung 2–3 lantai |
| Beton mutu tinggi | > 40 MPa | Gedung bertingkat tinggi, kolom pusat |
| Beton mutu sangat tinggi | > 60 MPa | Jembatan bentang panjang, pelat prategang |
| Beton ringan struktural | 17–28 MPa | Bangunan dengan beban mati ringan |
Beton mutu tinggi biasanya digunakan untuk bangunan bertingkat tinggi, jembatan bentang panjang, atau struktur dengan beban besar.
2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Beton
| Faktor | Dampak |
|---|---|
| Rasio air-semen | Semakin rendah rasio, semakin tinggi kuat tekan (hingga batas tertentu) |
| Komposisi agregat | Agregat yang bersih dan keras meningkatkan kekuatan |
| Kualitas semen | Semen berkualitas baik memberi hidrasi yang optimal |
| Metode pencampuran | Pengadukan yang tidak merata menurunkan mutu beton |
| Curing | Perawatan beton yang tidak tepat dapat menyebabkan kekuatan tidak berkembang maksimal |
Sekarang kita lanjut membahas Sifat Mekanis Utama Beton di halaman selanjutnya.