Pionirbeton - sementigaroda.com · Mekanisme timbulnya Thermal Cracking, dimulai dari proses hidrasi semen yang menghasilkan meningkatnya termperature dibagian tengah / inti beton

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


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


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.


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.


Pionirbeton

Efek dari CTE pada beton :

CTE rendah diperbolehkan pada

temperature gradient yang tinggi


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!


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


Pionirbeton

10% SF Replacement

10% SF & 50% GGBFS Replacement


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!


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.


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


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


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


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


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


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


Styrofoam 5 cm Plastic sheet Curing Compound + Floor hardener Concrete Formwork Lean Concrete

50 C

Monitoring Of Temp


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.


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

Documents

Pionirbeton - sementigaroda.com · Mekanisme timbulnya Thermal Cracking, dimulai dari proses hidrasi semen yang menghasilkan meningkatnya termperature dibagian tengah / inti beton