## ANALISIS PENGGUNAAN POLIAMIDA PADA RPC UNTUK MENINGKATKAN KETAHANAN TERHADAP TEMPERATUR
Widodo Kushartomo 1 dan John Tory 2
1 Program Studi Doktor Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta widodo@untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta johntory11@gmail.com
Masuk: 04-01-2024, revisi: 14-01-2024, diterima untuk diterbitkan: 16-01-2024

## ABSTRACT
Concrete is a very important material to be applied in the world of construction, especially in Indonesia. An idea that can be useful for making normal concrete is to use additional materials in the form of polyamide. By adding polyamide to concrete, it is hoped that it can make the concrete resistant to high temperatures. The experiment carried out in this research was to burn concrete that had been mixed with polyamide with a polyamide content percentage of 0%, 0.02%,  0.04%  and  0.06%  of  the  cement.  Compressive  testing  and  flexural  testing  were  also  carried  out  in  this research. The test sample treatment was carried out using the evaporation technique. Experimental results show that the use of polyamide fiber can help prevent spalling in concrete. Using too much polyamide fiber can cause a decrease in the strength value of the concrete. The optimal use of fiber in this research  was 0.04% because it obtained the highest strength value.
Keywords: Reactive Powder Concrete; Polyamide Fiber; Elevated Temperature; Spalling

## ABSTRAK
Beton merupakan suatu material yang sangat penting untuk diaplikasikan dalam dunia konstruksi terutama Indonesia. Suatu ide yang dapat bermanfaat untuk membuat beton normal adalah dengan menggunakan bahan tambahan berupa Poliamida. Dengan ditambahkannya poliamida pada pembuatan beton maka diharapkan dapat membuat beton tersebut tahan terhadap temperatur yang tinggi. Percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah dengan membakar beton yang telah tercampur oleh poliamida dengan persentase kandungan poliamida sebesar 0%, 0,02%, 0,04%, dan 0,06% dari  semen.  Pengujian  tekan  dan  pengujian  lentur  juga  dilakukan  pada  penelitian  ini.  Perawatan  sampel  penguji dilakukan  dengan  Teknik  penguapan.  Hasil  percobaan  menunjukkan  bahwa  penggunaan  serat  poliamida  dapat membantu  mencegah  terjadinya spalling pada  beton.  Penggunaan  serat  poliamida  yang  terlalu  banyak  dapat menyebabkan  penurunan  nilai  kekuatan  dari  beton.  Penggunaan  serat  paling  optimal  dalam  penelitian  ini  adalah sebanyak 0,04% karena memperoleh nilai kekuatan yang paling tinggi.
Kata kunci: Reactive Powder Concrete ; Serat Poliamida; Suhu Tinggi; Spalling

## 1. PENDAHULUAN

## Latar Belakang
RPC adalah bahan konstruksi berkekuatan sangat tinggi yang pertama kali dikembangkan oleh Richard dan Cheyrezy di  Laboratorium  Bouygues  Prancis  pada  tahun  1990.  Struktur  halus  RPC  dipadatkan  dan  distandarisasi  karena penggunaan  rasio  W/C  yang rendah  dengan  pengepakan partikel  yang dioptimalkan.  Penggabungan bahan  dengan luas permukaan tinggi seperti asap silika dan bubuk kuarsa menghasilkan struktur mikro yang homogen. Kebutuhan bahan  konstruksi  berkekuatan  tinggi  meningkat  dari hari  ke  hari  karena urbanisasi  yang  cepat,  bahan berkekuatan tinggi meningkat dari hari ke hari karena urbanisasi yang cepat, bahan berkekuatan sangat tinggi ini secara signifikan menghemat  biaya  konstruksi  secara  keseluruhan  dengan  mengurangi  ukuran  anggota  struktur  dan  meningkatkan kemudahan servis (Hiremat & Yaragal, 2023).
Diakui secara luas saat ini bahwa pengelupasan beton yang eksplosif pada suhu tinggi menimbulkan masalah yang menjadi  perhatian  utama.  Ketika  sebuah  bangunan  terkena  api,  beton  retak,  lapisannya  hancur  dan  tulangan  baja menjadi  terbuka.  Akibatnya,  daya  dukung  struktur  berkurang  dan  menimbulkan  risiko  bagi  pengguna  bangunan (Chadli, et.al., 2021).
Percobaan  ekstensif  telah  dilakukan  pada  sifat  respons  api  dari  bahan  yang  digunakan  untuk  beton  dan  rasionya mempengaruhi  kualitas  dan  kinerja  beton.  Setiap  bahan  yang  digunakan  memiliki  dampak  pada  beton.  Diketahui bahwa agregat merupakan salah satu unsur utama yang mempengaruhi sifat – sifat beton sebagai bahan penyusunnya. Meskipun suhu tinggi dari kebakaran alami atau tidak sengaja dapat mencapai hingga 1000 o C, hampir semua kuat tekan beton akan hilang bila panas melebihi 800 o C (Chadli, et.al., 2021).
Dalam  beberapa  tahun  terakhir,  berbagai peneliti  telah  menerapkan  tes  eksperimental  dan  simulasi  numerik  untuk menyelidiki  hubungan  antara  medan  tegangan  yang  diinduksi  suhu  dan spalling eksplosif  dari  beton  berkekuatan tinggi dan beton kinerja tinggi selama proses pemanasan (Ju, et.al., 2016).
Pengaruh penambahan serat baja terhadap peningkatan kuat tekan benda uji lebih efektif dengan rasio fraksi volume yang kecil pada  temperatur ruang. Menurut ahli, rasio penambahan serat baja berperan dalam mengurangi retakan pada RPC akibat penyusutan, yang merupakan titik awal kegagalan akibat beban tekan (Chadli, et.al., 2021).
Serat kaca tanah alkali (AR) yang digunakan dalam penelitian oleh para ahli diperoleh dari Owen Corning Company. Serat  kaca  AR  digunakan  dengan  semen  Portland.  Zirkonium  dalam  serat  kaca  AR  merupakan  penghalang  reaksi antara semen dan serat kaca. Serat gelas yang dipotong menjadi dimensi 10mm digunakan dalam campuran beton. Penambahan fiberglass pada  campuran  RPC  dapat  meningkatkan  ketahanan  beton  terhadap  keretakan  ( crack resistance ) yang disebabkan oleh panas hidrasi, mulur, dan penyusutan. Peningkatan kuat tekan beton tersebut karena penambahan serat baja lebih besar dibandingkan dengan penambahan serat kaca ( fiberglass ). Penggunaan serat kaca ( fiberglass )  dan  serat  baja  pada  RPC  dapat  mencegah  keretakan  yang  disebabkan  oleh  panas  hidrasi,  mulur,  dan penyusutan (Kushartomo & Ivan, 2017).

## Rumusan Masalah
1. Apakah penggunaan serat poliamida berdampak pada pengurangan penurunan sifat mekanis RPC?
2. Apakah penggunaan serat poliamida berdampak pada pencegahan terjadinya spalling selama proses pemanasan?
3. Apakah penggunaan serat poliamida dapat mencegah terjadinya retak setelah proses pemanasan?

## Tujuan Penelitian
1. Menghitung persentase penurunan sisa sifat mekanik pada RPC yang sudah mengalami proses pemanasan.
2. Mencari hubungan antara temperatur pemanasan terhadap tegangan sisa.
3. Memetakan tampilan permukaan dari RPC setelah dilakukan pemanasan.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  yang  diaplikasikan  pada  penelitian  berikut  adalah  metode  penelitian  eksperimental  di  mana  dilaksanakan pengujian  penambahan  serat  sintesis  berupa  poliamida  terhadap  sifat  mekanis  RPC.  Penelitian  dilakukan  di Laboratorium  Konstruksi  dan  Teknologi  Beton,  Program  Studi  Teknik  Sipil,  Fakultas  Teknik,  Universitas Tarumanagara. Penelitian berikut dimulai pada 3 Agustus 2023. Sampel yang akan diuji terbagi menjadi 2 bentuk yaitu berupa balok dengan ukuran 20 cm x 20 cm x 5 cm dan kubus dengan ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm, dengan total sampel yang dibuat berjumlah 96 buah. Persentasi serat poliamida yang digunakan sebesar 0.02%, 0.04%, dan 0.06% dari berat pasir. Pengujian RPC dilakukan ketika beton berumur 28 hari. RPC akan diuji dengan di oven dengan suhu yang berbeda – beda yaitu dengan suhu 200, 500, dan 700 derajat setelah proses curing selesai. Pengujian yang akan dilakukan dalam penelitian ini berupa kuat tekan dan kuat lentur. Desain campuran ditampilkan pada Tabel 1. Jumlah sampel yang dibakar dijelaskan pada Tabel 2. Jumlah sampel pembanding ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 1. Mix Design Bahan 0% 0,02% 0,04% 0,06% Semen (kg) 5,63 5,63 5,63 5,63 Pasir (kg) 6,19 6,19 6,19 6,19 Air (kg) 1,13 1,13 1,13 1,13 Silica Fume (kg) 1,41 1,41 1,41 1,41 Tepung Marmer (kg) 0,56 0,56 0,56 0,56 Superplasticizer (kg) 0,17 0,17 0,17 0,17 Poliamida (kg) 0 0,1125 0,225 0,34
Tabel 2. Jumlah sampel yang akan dibakar Bakar 0% 0,02% 0,04% 0,06% 5x5x5 5x5x20 5x5x5 5x5x20 5x5x5 5x5x20 5x5x5 5x5x20 200 3 3 3 3 3 3 3 3 500 3 3 3 3 3 3 3 3 700 3 3 3 3 3 3 3 3 Total 9 9 9 9 9 9 9 9 18 18 18 18 Tabel 3. Jumlah sampel pembanding Pembanding 5x5x5 5x5x20 0% 3 3 0,02% 3 3 0,04% 3 3 0,06% 3 3 Total 12 12

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kuat Tekan Beton
Gambar 1. Grafik hubungan antara kuat tekan dengan jumlah serat poliamida
Gambar 2. Grafik hubungan antara kuat tekan dengan suhu
Tabel 4. Rata-rata hasil kuat tekan beton
Rata-rata (MPa) 200 o C 500 o C 700 o C Pembanding 0 % 45,1 0 0 47,0 0,02 % 47,7 35,9 11,8 59,5 0,04 % 60,1 47,1 37,2 76,4 0,06 & 39,9 35,3 15,7 36,6
Berdasarkan Gambar 1 hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas serat maksimum yang dapat diterima oleh beton berada pada persentase serat 0,04%. Karena pada persentase tersebut beton telah mencapai nilai kuat tekan yang paling tinggi diantara semua sampel yang diuji. Pada persentase serat 0,06% nilai kuat tekan mulai menurun karena dalam sampel beton tersebut terlalu banyak kandungan serat poliamida.
SiO2 yang terkandung dalam silica fume dapat bereaksi dengan Ca(OH) 2 yang dihasilkan dari reaksi hidrasi semen dan air. Dimana reaksi hidrasi dapat dilihat sebagai berikut (Kushartomo & Supiono, 2014):
C 3 S + H 2 O → C-S-H (1) + Ca(OH) 2 C 2 S + H 2 O → C-S-H (1) + Ca(OH) 2
Yang  kemudian  Ca(OH)2  dan  SiO2  bereaksi  dengan  bantuan  dari  panas  hidrasi  yang  dihasilkan,  sehingga menimbulkan reaksi pozzolanic pada beton RPC yang menjadikan beton ini lebih kuat dibandingkan dengan beton biasa,  hal  ini  disebabkan  karena  jumlah  C-S-H  meningkat.  Persamaan pozzolanic ini  dapat  ditulis  sebagai  berikut (Kushartomo & Supiono, 2014):
Ca(OH) 2 + SiO 2 → C-S-H II
Reaksi ini sama dengan reaksi yang terjadi pada kandungan silica pada silica fume , karena memiliki karakteristik yang sama yaitu amourphus (Kushartomo & Supiono, 2014).
Dalam penelitian ini, terjadi peningkatan kuat tekan beton karena terdapat reaksi pozzolanic yang terjadi. Berdasarkan gambar  2 pada saat berada di suhu yang semakin tinggi, serat poliamida akan mengalami leleh yang dimana akan memberikan jalur keluarnya udara yang berada pada RPC sehingga hal tersebut mencegah terjadinya spalling pada beton RPC. Serat poliamida memiliki titik leleh yang cukup tinggi yaitu pada 260 o C.
Pada gambar 2 pada persentase serat 0% dapat dilihat bahwa pada suhu 500 & 700 o C, terjadi spalling karena tidak adanya kandungan serat poliamida pada RPC. Terjadi penurunan nilai kuat tekan yang terjadi pada masing-masing sampel seperti yang sudah dijelaskan di atas.
Hubungan antara tegangan termal dan kuat tekan beton berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh (Ahmad, et.al., 2009) ketika temperatur bertambah besar akan menyebabkan penurunan nilai kekuatan tekan beton dan dari hasil  regresi  liner  dan  polynomial  yang  dihitung  koefisien  determinasi  yang  dihasilkan  mendekati  1.  Hal  ini menunjukkan bahwa adanya keterkaitan yang kuat antara temperatur dan kuat tekan beton.
Selain komposisi material dan kualitas material penyusun, faktor utama yang menunjang kekuatan RPC adalah volume pori-pori.  Susunan  butiran  yang  baik  dapat  menghasilkan  kepadatan  yang  tinggi  dan  porositas  minimum.  Gradasi agregat memiliki peran penting, apabila agregat mempunyai ukuran butiran yang lebih halus dan dengan ukuran yang bervariasi, maka volume pori beton menjadi kecil. Butiran yang lebih kecil akan mengisi pori antara butiran yang lebih besar. Dimana pori-pori menjadi sedikit dan beton akan memiliki kepadatan yang tinggi. Semakin besar volume pori-pori yang terbentuk maka nilai kuat tekan beton akan semakin menurun (Sutandi & Kushartomo, 2019).
Dengan  bertambahnya  tekanan  udara  yang  terjebak  di  dalam  pori-pori  RPC,  hal  ini  menyebabkan  adanya desakkan/dorongan  yang  terjadi  pada  daerah  dinding-dinding  RPC.  Apabila  dinding  RPC  tidak  kuat  menahan desakkan tersebut makan akan terjadi peristiwa spalling . Contohnya dapat terlihat pada gambar 2 dengan persentase serat 0% terjadi peristiwa spalling pada suhu 500 & 700 o C. Pada persentase serat 0,04% peristiwa spalling tidak terjadi karena terdapat serat yang dapat mengisi pori-pori yang ada di dalam RPC sehingga adanya aliran untuk udara dapat keluar, keuntungannya juga tekanan udara yang berada pada RPC semakin berkurang dan akan mengurangi peristiwa terjadinya spalling .
Kuat Lentur Beton
Gambar 3. Grafik hubungan antara kuat tekan dengan jumlah serat poliamida
Gambar 4. Grafik hubungan antara kuat tekan dengan suhu
Tabel 5. Rata-rata hasil kuat lentur
Rata-rata (MPa)
200 o C 500 o C 700 o C Pembanding 0 % 9,9 0 0 11,7 0,02 % 12,3 0 2,0 14,3 0,04 % 15,5 10,2 5,3 21,1 0,06 & 8,6 7,4 4,4 14,1
Berdasarkan Gambar 4, hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas serat optimum yang dapat diterima oleh beton berada pada persentase serat 0,04%. Pada persentase tersebut beton telah mencapai nilai kuat tekan yang paling tinggi diantara semua sampel yang diuji. Pada persentase serat 0,06% nilai kuat tekan mulai menurun karena dalam sampel beton tersebut terlalu banyak kandungan serat poliamida.
Gambar 5. Kurva tegangan & renggangan tipikal untuk volume serat rendah dan serat tinggi (Bentur & Mindes,
1990)
Serat  tidak  digunakan  untuk  meningkatkan  kekuatan  (baik  tarik  ataupun  lainnya)  beton,  meskipun  terkadang peningkatan kekuatan dapat dihasilkan dari penggunaannya. Sebaliknya peran serat adalah untuk mengontrol retaknya FRC  ( Fiber  Reinforced  Composite )  dan  untuk  mengubah  perilaku  beton  setelah  matriksnya  retak,  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 5 Dengan demikian serat meningkatkan ‘keuletan’ material atau lebih tepatnya, kapasitas penyerapan  energinya.  Memang  benar,  jika  upaya  yang  dilakukan  adalah  untuk  mengoptimalkan  FRC  ( Fiber Reindforced  Composite )  hanya  untuk  kekuatan,  hal  ini  sering  kali  menyebabkan  berkurangnya  ketangguhan  dan perilaku  yang  lebih  rapuh.  Selain  itu,  sering  kali  terdapat  peningkatan  dalam  ketahanan  benturan,  sifat  leleh,  dan ketahanan  abrasi.  Penerapan  FRC  ( Fiber  Reindforced  Composite )  sangat  beragam  sesuai  dengan  jenis  serat  yang digunakan.
Berdasarkan  Gambar  5  dapat  diamati  bahwa  dengan  adanya  penggunaan  serat  pada  beton,  hal  itu  mampu meningkatkan kekuatan tariknya beton. Ketika beton tidak memiliki kandungan serat maka berdasarkan  Gambar 5 tersebut beton langsung putus, berbeda dengan penggunaan serat pada beton, ada 2 tipe serat jika dilihat berdasarkan gambar dimana serat dengan volume yang banyak dan sedikit.
Penggunaan serat polimer baru-baru ini telah menghasilkan peningkatan yang cukup signifikan pada sifat mekanik material  berbahan  dasar  semen  dengan  menunda  transformasi  retakan  mikro  menjadi  bentuk  makro,  namun penggunaan serat polimer ini tidak sepenuhnya menghilangkan retakkan makro. Penambahan penggunaan serat pada beton terbukti dapat meningkatkan sifat mekanik, kimia dan termal matriks beton (Parveen, et.al., 2013).
Berdasarkan  penelitian  tersebut,  komposisi  serat  poliamida  mempengaruhi  nilai  kuat  lentur  beton  RPC.  Dan temperatur juga mempengaruhi nilai kuat tekan beton, semakin tinggi temperatur maka nilai kuat lentur akan semakin kecil.

## 4. KESIMPULAN
Menurut perolehan penelitian, bisa disimpulkan seperti di bawah ini:
1. Terjadi peningkatan kuat tekan beton karena terjadinya reaksi pozzolanic yang dimana silica fume mengandung SiO2 yang bereaksi dengan panas hidrasi sehingga hal tersebut membuat sampel beton menjadi lebih kuat.
2. Besarnya  kuat  tekan  beton  berdampak  oleh  seberapa  besar  persentase  serat  poliamida  pada  campuran  beton. Semakin tinggi persentase serat poliamida, semakin besar nilai kuat tekan yang didapatkan. Nilai kuat tekan beton dengan persentase serat 0%, 0,02%, 0,04%, dan 0,06% secara berurutan adalah 45,1 MPa; 47,7 MPa; 60,1 MPa; 39,9 MPa pada suhu 200oC.
3. Besarnya  kuat  lentur  beton  berdampak  oleh  seberapa  besar  persentase  serat  poliamida  pada  campuran  beton. Semakin  tinggi  persentase  serat  poliamida,  semakin  besar  nilai  kuat  lentur  yang  didapatkan.  Nilai  kuat  lentur dengan persentase serat 0%, 0,02%, 0,04%, 0,06% secara berurutan adalah 9,9 MPa; 12,3 MPa; 15,5 MPa; 8,6 MPa pada suhu 200oC.
4. Penggunaan serat poliamida dapat mencegah terjadinya spalling pada beton. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan semakin banyak persentase serat poliamida yang digunakan maka beton akan semakin tahan terhadap panas yang dapat dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.
5. Terjadi  penurunan  kekuatan  pada  beton  yang  dibakar  dan  tidak  dibakar.  Hal  ini  terjadi  karena  adanya  proses tegangan  termal  pada  beton,  yang  dimana  akan  terjadi  retakan-retakan  pada  beton  sehingga  ikatan  pasta  dan agregat lepas dan hal itu yang menyebabkan kekuatan dari beton tersebut menurun.
6. Penggunaan  serat  poliamida yang  terlalu  banyak dapat  menyebabkan  penurunan nilai  kekuatan  beton.  Hal  ini dapat dilihat melalui Gambar 1 dan 2, yang dikarenakan komponen material penyusun beton dipenuhi oleh serat sehingga akan mengganggu ikatan antara pasta semen dengan material pengikat lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, I. A., Taufieq , N. A., & Aras, A. H. (2009). Analisis pengaruh temperatur terhadap kuat tekan beton. Jurnal Teoritis dan Terapan Bidang Rekayasan Sipil, 16 (2), 63-70. Bentur, A., & Mindess, S. (1990). Fibre reinforced cementitious composites. ELSEVIER APPLIED SCIENCE . Chadli, M., Tebbal, N., & Mellas, M. (2021). High  temperature impact on reactive powder concrete behavior and microstructure. Construction and Building Materials, 300 (8), 478-485.
Hiremath, P. N., & Yaragal, S. C. (2018). Performance  concrete reactive powder reinforced polypolyropelena and polyester fiber at high temperature. Construction and Building Materials, 169 (6), 499-512. Kushartomo,  W.,  &  Ivan,  R.  (2017).  Pengaruh  serat  kaca  pada  kekuatan  kompresif,  lentur  dan  pemisahan  serbuk reaktif konkret. MATEC Web of Conferences, 138 (03010), 1-6. Kushartomo, W., & Supiono, C. W. (2014). Pengaruh copper slag terhadap sifat mekanis reactive powder concrete. Jurnal Kajian Teknologi, 10 (3), 176-182.
Parveen, S., Rana, S., & Fanguerio, R. (2013). A review on nanomaterial dispersion, microstructure and mechanical properties  of  carbon  nanotube  and  nanofiber  based  cement  composites. Journal  of  Nanomaterials , 2013 (710175), 1-19.
Sutandi,  A.,  &  Kushartomo, W.  (2019).  Pengaruh  ukuran butiran  maksimum  terhadap kuat  tekan  reactive  powder concrete. Jurnal Muara Sains, Teknologi, Kedokteran, dan Ilmu Kesehatan, 3 (1), 161-170.
Ju, Y., Liu, J., Liu, H., Tian, K., & Ge, Z. (2016). On  the thermal spalling mechanism of reactive powder concrete exposed  to  high  temperature:  numerical  and  experimental  studies. International  Journal  of  Heat  and  Mass Transfer, 98 (12), 493-507.