Kajian Batasan Nilai Faktor Air Semen pada Campuran Beton di Lingkungan Korosif

## NIZAR FARHAN RULIAN, PRIYANTO SAELAN
Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional Bandung Email: distorttion@gmail.com

## ABSTRAK
Beton  adalah  material  konstruksi  yang  pada  saat  ini  sudah  sangat  umum digunakan. Saat ini berbagai bangunan sudah menggunakan material dari beton. Pentingnya  peranan  konstruksi  beton  menuntut  suatu  kualitas  beton  yang memadai, beton tidak hanya digunakan di darat melainkan dapat digunakan juga di  dalam  air laut.  Beton  yang  berada  pada  lingkungan  korosif  atau  beton  yang terendam  air  laut  nilai  faktor  air-semennya  dibatasi  oleh  SNI.  Nilai  maksimum faktor air-semen pada lingkungan air laut yaitu sebesar 0,45. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah nilai faktor air-semen masih dapat diperbesar lagi melebihi batas maksimal menurut SNI sesuai dengan kekuatan dan ketahanan yang dapat digunakan pada beton yang terendam air laut. Metodologi ini adalah dengan mengumpulkan data sekunder tentang pengaruh faktor air-semen pada beton  yang  dirawat  menggunakan  air  laut.  Penelitian  ini  memprediksikan permeabilitas  yang  berada  pada  air  laut  dengan  variasi  faktor  air-semen  yaitu sebesar 0,40; 0,50; dan 0,60. Kesimpulan penelitian ini adalah faktor air-semen dapat diperbesar sampai dengan 0,50 apabila umur rencana bangunan 50 tahun.
Kata kunci : beton, permeabilitas, faktor air semen

## ABSTRACT
Concrete  is  a  construction  material  that  is  currently  very  commonly  used. Nowadays, various buildings are using materials from concrete. The important role of concrete construction demands an adequate quality of concrete, concrete is not only used on land but can also be used in sea water. Concrete that is in a corrosive environment or concrete submerged in seawater, the water-cement factor value is limited by SNI, the maximum value of the water-cement factor in the seawater environment  is  0.45.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  whether  the water-cement  factor  value  could  still  be  enlarged  beyond  the  maximum  limit according to SNI, which is 0.45, of course with the strength and resistance that can be used in concrete submerged in sea water. This methodology is to collect secondary data on the effect of the water-cement factor on the concrete treated using sea water. This research predicts the permeability in seawater with variations in the water-cement factor, namely 0.40, 0.50, and 0.60. The conclusion of this study  is  the  water-cement  factor  can  be  enlarged  up  to  0.50  if  the age  of  the building plan is 50 years.
Keywords : concrete, permeability, cement water factor

## 1. PENDAHULUAN
Saat ini beton merupakan bahan konstruksi yang sudah sangat umum digunakan. Berbagai konstruksi bangunan sudah menggunakan bahan dari beton. Beton memiliki peranan penting dalam  bidang  konstruksi  sehingga  kualitas  beton  harus  memadai.  Adapun  kelebihan  beton sebagai bahan konstruksi dibandingkan material lainnya antara lain memiliki kuat tekan yang tinggi,  mampu  mengikuti  bentuk  bangunan  secara  bebas,  tahan  terhadap  api,  dan  biaya perawatan yang relatif murah.
Chlorida  menyebabkan  korosi  pada  tulangan  sedangkan  magnesium  sulfat  menyebabkan beton  kehilangan  sebagian  massa,  kekuatan  dan  kekakuannya  serta  mempercepat  proses pelapukan.  Oleh  karena  itu,  beton  yang  berada  pada  lingkungan  agresif,  harus  memiliki ketahanan (durabilitas) yang baik agar umur bangunan yang dirancang dapat dipertahankan.
Di antara parameter ketahanan (durabilitas) adalah permeabilitas dan kedalaman absorbsi. Besarnya permeabilitas dan absorbsi sangat ditentukan faktor air-semen. Semakin besar nilai faktor  air-semen  maka  semakin  tinggi  nilai  permeabilitas  dan  absorbs.  Hal  ini  dikarenakan semakin tinggi nilai faktor air-semen maka kadar semen semakin rendah sehingga ketahanan beton  semakin  rendah.  Oleh  karena  itu,  faktor  air-semen  sebaiknya  dibatasi  nilai maksimumnya agar beton memiliki ketahanan yang baik. SNI 03-2384-2000 membatasi nilai faktor air-semen pada lingkungan agresif yaitu sebesar 0,45.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Pengaruh Air Laut Terhadap Kekuatan dan Ketahanan Beton
Menurut Wedhanto, S. (2017), pengaruh kimia air laut terhadap beton terutama disebabkan oleh serangan Magnesium Sulfat (MgSO 4 ). Hal ini dikarenakan adanya kandungan chlorida di dalamnya,  sehingga  reaksinya  akan  menghambat  perkembangan  beton.  Hal  ini  juga  akan mengakibatkan beton tampak menjadi keputih-putihan, lalu beton akan mengembang dengan sebelumnya didahului oleh terjadinya spalling retak. Bagian beton yang terserang oleh sulfat akan menjadi lunak dan membentuk lapisan seperti lumpur.
Serangan Magnesium Sulfat (MgSO 4 ) perlu mendapat perhatian, karena jika berekasi dengan Calcium  Sulfat  (CSH)  maka  akan  bersifat  ambivalen.  Akan  tetapi  kekuatan  reaksinya menghasilkan  gypsum  yang  sifatnya  menguntungkan  semen  karena  tidak  memiliki kemampuan rekat. Tabel 1 dan Tabel 2 menyajikan perkiraan komposisi senyawa dan kadar ion yang terkandung dalam air laut.
Tabel 1. Komposisi Senyawa dalam Air Laut
No. Senyawa [gr] 1 Fe 2 O 3 0,003 2 CaCO 3 0,1172 3 CaSO 4 .2H 2 O 1,7488 4 NaCl 29,6959 5 MgSO 4 2,4787 6 MgCl 2 3,3172 7 NaBr 0,5524 8 KCl 0,5339 Total 38,44471

## Tabel 2. Kadar Ion dalam Air Laut
Nama Umum Ion [gr] Sodium Na 10,360 Magnesium Mg++ 1,294 Calcium, Ca++ 0,413 Potassium K+ 0,387 Strontium Sr++ 0,008 Clorida CL- 19,353 Sulfat SO ₄ ²- 2,712 Bromide Br- 0,008 Boron B 0,001 Bikarbonat NaHCO ₃ 0,142 Fluor FN3 0,001 (Sumber: Emmanuel, A. O., 2012)

## 2.2 Persyaratan Beton pada Lingkungan Agresif
Persyaratan beton menurut ketentuan SNI 02-2834-2000 dapat dilihat pada Tabel 3 .

## Tabel 3. Ketentuan Minimum untuk Beton Bertulang Kedap Air
Jenis Beton Kondisi Lingkungan  Faktor Air Semen Maksimum Kandungan Semen Maksimum Ukuran Nominal Maksimum Agregat 40 mm 20 mm Beton Bertulang Air Tawar 0,5 360 290 Air Laut 0,45 320 360 Beton Pratekan Air Tawar 0,5 300 300 Air Laut 0,45 320 360

## 2.3 Faktor Air Semen Pada Campuran Beton
Semakin tinggi nilai faktor air-semen (FAS) maka kekuatan beton mengalami penurunan. Akan tetapi semakin rendah nilai FAS maka kekuatan beton tidak selalu mengalami peningkatan. Semakin rendahnya nilai FAS juga biasanya beton akan semakin sulit untuk dipadatkan. Oleh karena  itu,  nilai  FAS  yang  optimal  akan  mampu  menghasilkan  kekuatan  tekan  beton  yang maksimal. Menurut Tjokrodimulyo, K. (2007) nilai FAS yang digunakan dalam perancangan campuran beton minimal 0,4 dan maksimal 0,65.
Pengaruh faktor air semen selain berpengaruh terhadap kekuatan juga berpengaruh terhadap ketahanan porositas dan permeabilitas. Gambar 1 merupakan grafik hubungan antara faktor air-semen  dengan  permeabilitas,  terlihat  bahwa  peningkatan  nilai  faktor  air-semen mengakibatkan nilai permeabilitasnya juga mengalami peningkatan. Dengan demikian, dapat disimpulkan  bahwa  faktor  air-semen  mempengaruhi  permeabilitas  pada  beton.  Maka, diperlukan penelitian untuk membuktikan nilai faktor air-semen untuk campuran beton yang berada pada lingkungan agresif dapat dikembangkan lagi agar lebih besar. Hal ini dilakukan supaya beton mampu memiliki ketahanan yang baik.
Gambar 1. Grafik Hubungan Antara Faktor Air-Semen dengan Permeabilitas (Sumber: Zhao, Y., et al., 2014)

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1 Diagram Alir
Diagram alir dalam penelitian ini dibuat untuk memudahkan dalam penyusunan alur kegiatan yang akan dilakukan, seperti terlihat pada Gambar 2 .
Mulai Analisis Data dan Pembahasan Mengkaji Literatur Data Sekunder: - Campuran beton dengan variasi FAS 0,4; 0,5; dan 0,6 di lingkungan air laut - Nilai porositas dan permeabilitas beton Kesimpulan dan Saran Selesai
Gambar 2. Diagram alir penelitian

## 3.2 Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  pada  penelitian  ini  menggunakan  data  sekunder  yang  merupakan  data yang didapat  dari  hasil  penelitian  sebelumnya.  Data  sekunder  yang  digunakan  berasal  dari hasil penelitian berikut ini:
1. Hudallah Muhammad Fauzi (2011) melakukan penelitian dengan judul “Durabilitas Beton yang Mengandung Fly Ash untuk Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) yang Tahan terhadap Air Laut”. Pada pengujian ini, kebutuhan faktor air-semen yang digunakan yaitu sebesar 0,45. Kebutuhan bahan campuran beton tertera pada Tabel 4 .
Tabel 4. Kebutuhan Bahan Beton per m 3 Bahan Komposisi Air [liter] 19,25 Semen [kg] 42,6 𝒘/𝒄 0,45 Pasir [kg] 52,5 Kerikil [kg] 78,75 (Sumber: Fauzi, H. M., 2011)
2. Shamsad Ahmad, Abul Kalam Azad, dan Kevin F. Loughlin (2012) melakukan penelitian dengan  judul  “ Effect  of  the  Key  Mixture  Parameters  on  Tortuosity  and  Permeability  of Concrete”. Pada pengujian ini, faktor air-semen yang digunakan sebesar 0,4; 0,5; dan 0,6. Air  pencampur  yang  digunakan  yaitu  air  tawar.  Adapun curing  yang  dilakukan  yaitu menggunakan  air  tawar.  Adapun  data  yang  diperoleh  yaitu mix  design  dengan  variasi faktor air semen disajikan pada Tabel 5 .
Tabel 5. Campuran Beton dengan Variasi Faktor Air Semen pada Air Tawar
No. Mix  CA/FA Ratio
Cement Content [kg/m 3 ] w/c Ratio Mix Proportion Cement : FA : CA 1 1,6 300 0,4 1 : 2,67 : 4,27 2 1,6 350 0,4 1 : 2,21 : 3,53 3 1,6 400 0,4 1 : 1,87 : 2,98 4 1,6 300 0,5 1 : 2,63 : 4,21 5 1,6 350 0,5 1 : 2,17 : 3,47 6 1,6 400 0,5 1 : 1,83 : 2,92 7 1,6 300 0,6 1 : 2,59 : 4,14 8 1,6 350 0,6 1 : 2,13 : 3,41 9 1,6 400 0,6 1 : 1,79 : 2,86 (Sumber: Ahmad, S., et al., 2012)

## 3.3 Analisis Data
Setelah terkumpul seluruh data yang dapat digunakan, selanjutnya yaitu melakukan analisis data. Adapun analisis data yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Membuat grafik perbandingan porositas beton dengan perawatan direndam air tawar dan perawatan direndam air laut terhadap faktor air-semen pada beton.
2. Membuat  grafik  perbandingan  permeabilitas  pada  beton  dengan  perawatan  air  tawar terhadap faktor air-semen pada beton.
3. Menganalisis grafik yang sudah dibuat.
4. Membandingkan hasil analisis grafik dengan perkiraan awal.
5. Menyimpulkan hasil penelitian.

## 4. PEMBAHASAN DAN PENGOLAHAN DATA
Hasil uji kuat tekan dan porositas penelitian Fauzi, H. M. (2011), dapat dilihat pada Tabel 6 .
Tabel 6. Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Prorositas Beton Kondisi Rendaman Air Tawar dan  Air Laut pada Umur 28 Hari
Kondisi Rendaman Hasil Pengujian Kuat Tekan [MPa] Porositas [%] Air Tawar 35,65 17,79 Air Laut 28,29 21,42
Uji  porositas  beton  pada Tabel  6 membuktikan  bahwa  porositas  beton  pada  air laut  lebih besar daripada porositas beton pada air tawar. Hal ini disebabkan karena air laut mengandung senyawa-senyawa kimia yang membuat beton mengembang sehingga porositasnya menjadi lebih  besar.  Jika  porositas  beton  pada  air  laut  bertambah  besar  maka  hal  ini  akan menyebabkan permeabilitas juga membesar.
Jika hasil pengujian permeabilitas beton pada Tabel 6 disajikan dalam bentuk grafik, maka hasilnya diperlihatkan pada Gambar 3 .
Gambar 3. Grafik hasil uji porositas pada beton dirawat dengan air tawar dan air laut
Selanjutnya hasil penelitian pada jurnal Ahmad, S., et al. (2012) disajikan pada Tabel 7 .
Tabel 7. Hasil Pengujian Kuat Tekan dan Prorositas Beton Kondisi Rendaman Air Tawar dan  Air Laut pada Umur 28 Hari
No. Mix Hasil Pengujian Kuat Tekan [MPa] Permeabilitas [m/s] 1 44,30 4,80 x 10 -12 2 45,20 4,50 x 10 -12 3 45,50 4,10 x 10 -12 4 39,10 7,50 x 10 -12 5 42,10 5,60 x 10 -12 6 42,30 5,20 x 10 -12 7 27,60 47,20 x 10 -12 8 32,70 44,60 x 10 -12 9 34,40
40,10 x 10 -12
17,79 21,42 0 5 10 15 20 25 Po ro si tas [ %] Faktor Air Semen 0.45 Air Tawar
Jika  campuran  beton  pada Tabel  7 diprediksi  permeabilitasnya  di  lingkungan  air  laut menggunakan  kajian  perbandingan  data  yang  tertera  pada Tabel  6 ,  diperkirakan  nilai porositas berbanding lurus dengan nilai permeabilitas, maka nilai porositas meningkat sebesar 21,42/17,79; atau sebesar 1,204. Adapun hasil kajian perbandingan Tabel 6 disajikan dalam bentuk grafik terlihat pada Gambar 4 , Gambar 5 , dan Gambar 6 .
Gambar 4. Grafik hasil uji permeabilitas dengan kadar semen 300 kg/m 3
Gambar 5. Grafik hasil uji permeabilitas dengan kadar semen 350 kg/m 3
y = 1850x 2 - 1638x + 364 R² = 1 y = 2227,5x 2 - 1972,2x + 438,27 R² = 1 0 10 20 30 40 50 60 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 Per m eab ili tas [ m /s ] x 10 -12 Faktor Air Semen Permeabilitas Air Tawar Permeabilitas Prediksi Air Laut Poly. (Permeabilitas Air Tawar) Poly. (Permeabilitas Prediksi Air Laut) y = 1850x 2 - 1638x + 364 R² = 1 y = 2227,5x 2 - 1972,2x + 438,27 R² = 1 0 10 20 30 40 50 60 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 Per m eab ili tas [ m /s ] x 10 - 12 Faktor Air Semen Permeabilitas Air Tawar Permeabilitas Prediksi Air Laut Poly. (Permeabilitas Air Tawar) Poly. (Permeabilitas Prediksi Air Laut) y = 1690x 2 - 1510x + 337,7 R² = 1 y = 2034,8x 2 - 1818,1x + 406,61 R² = 1 0 10 20 30 40 50 60 0,35 0,4 0,45 0,5
0,55 0,6 0,65 Per m eab ili tas [ m /s ] x 10 -12 Faktor Air Semen Permeabilita s Air Tawar Permeabilita s Prediksi Air Laut Poly. (Permeabilit as Air
Tawar)
Uji permeabilitas beton membuktikan bahwa permeabilitas beton dipengaruhi baik faktor air- semen maupun kadar semen. Untuk kadar semen yang sama, semakin besar faktor air-semen akan menyebabkan permeabilitas beton meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi nilai faktor air-semen maka semakin banyak jumlah air yang terkandung dalam beton. Apabila jumlah air semakin banyak, akan mengakibatkan semakin besarnya pori-pori beton sehingga porositas meningkat dan permeabilitas bertambah besar.
Permeabilitas beton terbesar pada air tawar untuk faktor air-semen 0,40 – 0,50 terjadi pada faktor  air-semen  0,50  dengan  kadar  semen  300  kg/m 3 ,  yaitu  sebesar  7,50  x  10 -12 m/s. Sementara  itu,  untuk  faktor  air-semen  0,60;  besarnya  permeabilitas  beton  pada  air  tawar adalah 47,20 x 10 -12 m/s.
Jika permeabilitas beton pada air tawar untuk faktor air-semen 0,50 ini diprediksi besarnya pada air laut maka dengan asumsi bahwa permeabilitas berbanding lurus dengan porositas; besarnya permeabilitas beton pada air laut ( 𝑘 ) untuk faktor air-semen sebesar 0,50 dengan kadar semen 300 kg/m 3 adalah sebesar:
𝑘 = porositas beton di air laut porositas beton di air tawar × permeabilitas di air tawar
𝑘 = 21,42% 17,79% × (7,5 × 10 −12 ) = 9,03 × 10 −12 m s ⁄
Dengan  cara  yang  sama  maka  untuk  faktor  air-semen  0,6;  permeabilitas  beton  di  air  laut menjadi:
𝑘 = 21,42%
17,79% × (47,2 × 10 −12 ) = 56,83 × 10 −12 m s ⁄
Jika tebal selimut beton 3 cm atau 0,03 m; maka waktu yang diperlukan air laut untuk melalui atau menembus selimut beton tersebut ( 𝑡 ) adalah:
Untuk 𝑤/𝑐 sebesar 0,5: 𝑡 = 0,03 m 9,03×10 −12 m s ⁄ = 3.322.259.136 s = 105 tahun
Untuk 𝑤/𝑐 sebesar 0,6: 𝑡 = 0,03 m 56,83×10 −12 m s ⁄ = 527.890.198,8 s = 16 tahun
Pada umumnya umur bangunan dirancang untuk masa 50 tahun. Berdasarkan perhitungan waktu yang diperlukan untuk melalui selimut beton ini maka faktor air-semen sebesar 0,50 masih mampu mendukung ketahanan beton untuk umur bangunan 50 tahun. Jika faktor air- semen  sebesar  0,45  maka  umur  beton  akan  melebihi  umur  beton  pada  faktor  air-semen sebesar 0,50 disebabkan permeabilitas beton menjadi semakin kecil.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan penelitian ini, maka dapat disimpulkan:
1. Batasan  faktor  air-semen sebesar  0,45  pada  cara  SNI  03-2384-2000  untuk  beton  yang terendam air laut merupakan batasan yang sangat aman.
2. Batasan  faktor  air-semen  sebesar  0,45  pada  cara  SNI  03-2384-2000  masih  dapat diperbesar sampai dengan sebesar 0,50  dengan syarat kadar semen minimal sebesar 300
kg/m 3 karena masih mampu mendukung ketahanan (durabilitas) beton yang dinyatakan dalam umur bangunan.

## 5.2 Saran
Adapun  saran-saran  yang  dapat  dilakukan  untuk  penelitian  selanjutnya  yaitu  hasil  uji permeabilitas dan kuat tekan beton harus dilanjutkan dengan pengujian di laboratorium.

## DAFTAR RUJUKAN
Ahmad, S., Azad, A. K., & Loughlin, K. F. (2012). Effect of the Key Mixture Parameters on Tortuosity and Permeability of Concrete. Journal of Advanced Concrete Technology, 10(3), 86-94.
Badan  Standardisasi  Nasional.  (2000). SNI  03-2834-2000  tentang  Tata  Cara  Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Emmanuel, A. O., Oladipor, F. A., & Olabode, O. (2012). Investigation of Salinity Effect on Compressive  Strength  of  Reinforced  Concrete. Journal  of Sustainable  Development, 5(6), 74-82. Fauzi, H. M. (2017). Durabilitas Beton yang Mengandung Fly Ash untuk Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) yang Tahan terhadap Air Laut. Tugas Akhir. Surakarta: Jurusan Teknik Sipil - Universitas Sebelas Maret.
Tjokrodimuljo, K. (2007). Teknologi Beton. Yogyakarta: Biro Penerbit Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada.
Wedhanto, S. (2017). Pengaruh Air Laut terhadap Kekuatan Tekan Beton yang Terbuat dari Berbagai Merk Semen yang Ada di Kota Malang. Jurnal Bangunan, 22(2), 21-30. Zhao, Y., Wittman, F. H., Zhang, P., Wang, P. G., & Zhao, T. J. (2014). Penetration of Water and Chloride Dissolved in Water into Concrete under Hydraulic Pressure. Restoration of Buildings and Monuments, 20(2), 117-126.