BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposisi Kimia Baja 2.1.1 Umum Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan tambahan unsur Karbon ( C ) sampai dengan 1.67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon ( C) lebih dari 1.67%, maka material tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast Iron). Makin tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal sbb: Kuat leleh dan kuat tarik baja akan naik, Keliatan / elongasi baja berkurang, Semakin sukar dilas. Oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan karbon pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi berkurangnya keliatan dan sifat sulit dilas diatas, tetapi sifat kuat leleh dan kuat tariknya tetap tinggi. Penambahan unsur – unsusr ini dikombinasikan dengan proses heat treatment akan menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi, tetapi keuletan dan keliatan, dan kemampuan khusus lainnya tetap baik. Unsur – unsur tersebut antara lain: Mangaan (Mn), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Nikel (Ni) dan tembaga (Cu). Tetapi proporsional pertambahan kekuatannya tidak sebesar karbon. Pertambahan kekuatannya semata –mata karena unsur tersebut memperbaiki struktur mikro baja. Untuk memahami pengaruh komposisi kimia dan heat treat terhadap sifat akhir baja, maka kita perlu menganal factor – factor sbb: Struktur mikro, Ukuran butiran, Universitas Sumatera Utara
21
Embed
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposisi Kimia Bajarepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/30003/3/Chapter II.pdf · tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast Iron). Makin tinggi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komposisi Kimia Baja
2.1.1 Umum
Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan tambahan unsur Karbon ( C ) sampai
dengan 1.67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon ( C) lebih dari 1.67%, maka material
tersebut biasanya disebut sebagai besi cor (Cast Iron).
Makin tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal sbb:
Kuat leleh dan kuat tarik baja akan naik,
Keliatan / elongasi baja berkurang,
Semakin sukar dilas.
Oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan karbon pada kadar
serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi berkurangnya keliatan dan sifat sulit dilas
diatas, tetapi sifat kuat leleh dan kuat tariknya tetap tinggi.
Penambahan unsur – unsusr ini dikombinasikan dengan proses heat treatment akan
menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi, tetapi keuletan dan keliatan, dan kemampuan
khusus lainnya tetap baik. Unsur – unsur tersebut antara lain: Mangaan (Mn), Chromium (Cr),
Molybdenum (Mo), Nikel (Ni) dan tembaga (Cu). Tetapi proporsional pertambahan
kekuatannya tidak sebesar karbon. Pertambahan kekuatannya semata –mata karena unsur
tersebut memperbaiki struktur mikro baja.
Untuk memahami pengaruh komposisi kimia dan heat treat terhadap sifat akhir baja,
maka kita perlu menganal factor – factor sbb:
Struktur mikro,
Ukuran butiran,
Universitas Sumatera Utara
Kandungan nonlogam.
Endapan dipermukaan antar butiran.
Keberadaan gas – gas yang terserap atau terlarut
2.1.2 Struktur Mikro
Unsur Fe dan C menyususn diri dalam suatu struktur berulang dalam pola tiga dimensi
yang dinamakan dengan kristal. Kristal –kristal yang berorientasi (arah pengulangan / susunan
) sama disebut sebagai butir.Susunan kumpulan butir satu dengan yang lain pada suatu fasa
tertentu dinamakan struktur mikro, contoh struktur mikro antara lain: ferit, perlit dan sementit.
2.1.3 Ukuran Butir
Penghalusan butir baja akan menghasilkan:
Peningkatan kuat leleh (yield strength),
Perbaikan sifat keuletan (toughness) dan keliatan (ductility),
Penghalusan butiran dapat dilakukan dengan penambahan unsur niobium, vanadium
dan aluminium dengan jumlah maksimal 0.05% atau dengan heat treatment.
2.1.4 Kandungan Unsur-unsur Non Logam
Unsur – unsur non-logam yang umumnya dibatasi jumlahnya didalam produk baja
adalah Sulfur(S) dan Fosfor (P). Tinggi kadar kedua unsur tersebut bisa menurunkan keliatan
(ductility) baja dan meningkatkan kemungkinan retak pada sambungan las. Pada baja khusus
mampu las, kandungan kedua unsur diatas dibatasi kurang dari 0.05%.
2.1.5 Endapan di Permukaan antar Butiran
Unsur – unsur lain yang juga dapat menurunkan keuletan baja baja anatar lain: timah
(Sn), antimon (Sb) dan arsen (As) hingga baja menjadi getas. Sifat getas ini ditimbulkan oleh
pengendapan atau berkumpulnya unsur – unsur diatas dibidang batas antar butir baja pada
suhu 500 – 600o .
Universitas Sumatera Utara
2.1.6 Kandungan Gas
Baja yang mengandung gas – gas terlarut dalam kadar yang tinggi terutama: Oksigen
(O) dan Nitrogen (N) dapat menimbulkan sifat getas. Untuk mengurangi kadar gas tersebut
biasa digunakan unsur - unsur yang dapat mengikat kedua unsur gas diatas menjadi senyawa
yang cukup ringan sehinggan senyawa tersebut akan mengapung ke permukaan baja yang
masih panas dan cair. Unsur - unsur pengikat gas N dan O biasanya digunakan unsur silicon
(Si) dan atau aluminium (Al) yang fungsinya disebut sebagai Deoxidant.
2.1.7 Sifat Tahan Panas dan Tahan Korosi
Sifat – sifat khusus baja seperti yang dibahas pada bab 1 paragraf 4, dapat dicapai
dengan penambahan unsur – unsur utama sebagai berikut: Chrom (Cr), Nikel (Ni) dan
molybdenum (Mo). Baja tahan karat umumnya mengandung unsusr Chrom lebih dari 12%,
dimana pada kondisi seperti itu baja akan bersifat pasif terhadap proses oksidasi. Baja tahan
karat dapat dibedakan sesuai struktur mikronya yaitu: baja tahan panas martensit, baja tahan
panas ferit dan baja tahan panas austenit.
Baja tahan karat martensit mengandung chrom 13% kuat leleh dan tariknya diperoleh
dari proses pendinginan pada kondisi udara luar, sesuai untuk lingkungan korosif ringan, serta
biasanya digunakan untuk saluran dan rumah –rumah turbin.
Baja tahan karat ferit mengandung chrom 16%, sesuai untuk lingkungan korosif
terutama terhadap bahan kimia asam nitrat, serta biasanya digunakan untuk komponen –
komponen dalam industri kimia.
Baja karat austenit mengandung chrom-nikel 18%, dimana sifat tahan karatnya didapat
melalui pemanasan pada suhu 1000 – 1100 0C lalu didinginkan dengan direndam kedalam air,
sesuai untuk lingkungan yang mengandung garam, serta biasanya digunakan untuk baling –
baling kapal.
Baja tahan panas biasanya dinamakan untuk baja yang tahan pada suhu 650 0C,
dimana sifat itu didapat pada kodisi kadar chrom dan nikel yang cukup tinggi. Berbeda
Universitas Sumatera Utara
dengan baja tahan karat adalah umunya kandungan karbonnya lebih tinggi. Umumnya
digunakan pada ketel uap, boiler, tungku dan lain – lain.
Gambar 2.1 Terak Baja
2.2 Beton
Dalam perkembangan dunia yang semakin maju dan serba canggih, teknologi beton
mempunyai potensi yang luas dalam bidang kontruksi. Hal ini menyebabkan beton banyak
digunakan kontruksi bangunan gedung, jembatan, dermaga dan lain-lain. Banyaknya jumlah
penggunaan beton dalam kontruksi tersebut mengakibatkan peningkatan kebutuhan material
beton. Beton merupakan komposit, karenanya kualitas beton sangat tergantung dari kualitas
masing-masing material pembentuk.
Beton merupakan hasil interaksi mekanis dan kimiawi dari material penyusunnya yang
terdiri dari semen, agregat halus, agregat kasar, air dan bahan tambahan lainnya. Campuran
tersebut akan mengeras akibat reaksi hidrasi antara semen dan air. Pengetahun karateristik
tentang dari masing- masing material pembentuk beton sangat diperlukan untuk mendapatkan
kualitas beton yang baik. Agregat memiliki peranan penting dalam pembuatan beton karena
agregat menyumbang volume beton 60-80% dan semen sebagai pembentuk pasta diperlukan
untuk mengikat agregat. Penambahan bahan mineral sebagai agregat yang kemudian
dihaluskan ke campuran beton dilakukan sebagai pozollan untuk memberikan sifat tambahan
yang lebih baik.
Universitas Sumatera Utara
Selama masa pelaksanaan, proses kontrol tidak boleh diberhentikan. Pada masa ini,
pelaksanaan pengecoran, pemadatan, perawatan, dan penyelesaian harus diawasi. Setelah
beton mengeras dan berumur 28 hari, uji tekan untuk mengetahui kekuatannya harus
dilakukan.
Dalam keadaan mengeras, beton memiliki kekuatan tinggi. Dalam keadaan segar,
beton dapat diberi bermacam bentuk, sehingga dapat digunakan untuk membentuk seni
arsitektur atau semata- mata untuk tujuan sekoratif. Selain tahan terhadap api, beton juga
tahan terhadap serangan korosi (Mulyono, 2003).
Beton mempunyai beberapa kelebihan, antara lain yaitu (Mulyono, 2003) :
a. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai kebutuhan kontruksi.
b. Mampu memikul beban yang berat.
c. Tahan terhadap temperatur yang tinggi.
d. Nilai kekuatan dan daya tahan (durability) beton relatif tinggi.
e. Biaya pemeliharaan yang kecil.
Selain kelebihan, beton juga mempunyai beberapa kekurangan antara lain (Mulyono,
2003) :
a. Bentuk yang sudah dibuat sulit untuk dirubah.
b. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
c. Kekuatan tarik beton relatif rendah.
d. Daya pantul suara yang besar.
Berdasarkan teknik pembuatannya, beton dapat dibagi atas beberapa jenis :
a. Beton Biasa
Beton ini langsung dibuat dalam keadaan plastis, dan cara pembuatannya
berdasarkan atas :
- beton siap pakai (Ready Mix Concrete)
- beton dibuat di lapangan.
Universitas Sumatera Utara
b. Beton Precast
Beton ini dibuat dalam bentuk elemen-elemen yang merupakan bagian dari suatu
konstruksi. Bagian yang akan dibuat menjadi beton ini dipasang dalam keadaan
mengeras.
c. Beton Prestress
Beton ini dibuat dengan memberi tegangan dalam pada beton sebelum mendapat
beban luar.
Berdasarkan kelas dan mutu, beton dibagi atas tiga kelas yaitu:
a. Beton kelas I
Beton kelas I adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan non struktural yang
pelaksanaannya tidak diperlukan keahlian khusus.
Mutu beton kelas I dinyatakan dengan B0.
b. Beton kelas II
Beton kelas II ialah beton untuk pekerjaan struktural secara umum. Pelaksanaannya
memerlukan keahlian yang cukup dan harus dilakukan pengawasan oleh tenaga
ahli. Beton kelas II dibagi dalam mutu-mutu standar yaitu B1, K125, K175, K225.
c. Beton kelas III
Beton kelas III adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan struktural secara umum di
mana dipakai mutu beton dengan kekuatan tekan lebih tinggi dari K225. Dalam
pelaksanaannya memerlukan keahlian khusus dan laboratorium dengan peralatan
yang lengkap.
Gambar 2.2 Beton
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Material Pembentuk Beton
Material pembentuk beton secara umum terdiri dari bahan semen, agregat halus,
agregat kasar, air, dan bahan tambahan lain.
2.2.1.1 Semen
Semen (cement) adalah hasil industri dari paduan bahan baku batu kapur/gamping
sebagai bahan utama dan lempung/tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir
berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang
mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air. Persentasi dari oksida – oksida yang
terkandung didalam semen Portland adalah sebagai berikut :
1). Kapur ( CaO) : 60 – 66 %
2). Silika (SiO2) : 16 – 25 %
3). Alumina (Al203) : 3 – 8 %
4). Besi : 1 - 5 %.
Semen pada campuran beton merupakan bahan adhesif, karena dapat mengikat butir-
butir material menjadi satu kesatuan.
A. Jenis- jenis semen :
1. Semen abu atau semen Portland adalah bubuk berwarna abu kebiru-biruan, di
bentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah
dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan
sebagai perekat untuk memplester.
Standard ASTM C-150 membagi semen Portland menjadi delapan tipe utama,
yaitu : TIPE I : Semen portland yang dirancang untuk penggunaan normal,
yang diterapkan pada keadaan lingkungan dan spesifikasi teknik biasa.
TIPE IA : Semen portland berkarakter tipe I dengan air-entraining admixture,
yang juga diterapkan pada keadaan lingkungan dan spesifikasi teknik biasa.
TIPE II : Semen portland dengan karakter panas hidrasi dan ketahanan sulfat
yang moderat.
TIPE IIA : Semen portland bertipe II dengan air-entraining admixture.
Universitas Sumatera Utara
TIPE III : Semen portland yang dirancang untuk menghasilkan kekuatan awal
yang tinggi , atau disebut ”semen-cepat-keras”.
TIPE IIIA : Semen portland berkarakter tipe III dengan air-entraining admixture.
TIPE IV : Semen portland yang memiliki panas hidrasi rendah.
TIPE V : Semen portland yang memiliki ketahanan sulfat tinggi.