PROSES PEMBUATAN BETON

Beton

Cara Membuat Beton
Beton merupakan bahan bangunan yang keras yang dibuat dengan menggabungkan suatu agregat mineral kimia inert (biasanya pasir, kerikil, atau batu pecah), pengikat (semen alami atau sintetis), bahan kimia tambahan, dan air. Meskipun orang biasanya menggunakan kata “semen” sebagai sinonim untuk beton, istilah sebenarnya menunjukkan zat yang berbeda: semen, yang meliputi berbagai macam baik-tanah bubuk yang mengeras bila dicampur dengan air, hanyalah merupakan salah satu dari beberapa komponen modern beton. Sebagai mengering beton, ia memperoleh konsistensi batu-seperti yang membuat ideal untuk membangun jalan, jembatan, penyediaan air dan sistem pembuangan, pabrik, bandara, kereta api, saluran air, sistem angkutan massal, dan struktur lainnya yang terdiri sebagian besar dari AS kekayaan. Menurut Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST), membangun fasilitas seperti itu sendiri salah satu industri terbesar di negara itu dan mewakili sekitar 10 persen dari produk nasional bruto. Lebih dari $ 4 milyar semen hidrolik, berbagai yang mengeras di bawah air, diproduksi setiap tahun di Amerika Serikat untuk digunakan dalam $ 20 miliar konstruksi beton. Nilai semua semen berbasis struktur di Amerika Serikat adalah dalam triliunan dolar-sekitar sepadan dengan biaya yang diantisipasi untuk memperbaiki struktur-struktur selama dua puluh tahun ke depan.

Semen dan beton kata keduanya asal Latin, yang mencerminkan kemungkinan bahwa orang-orang Romawi kuno adalah yang pertama untuk menggunakan zat. Banyak contoh konstruksi beton Romawi tetap di negara-negara yang mengelilingi Laut Tengah, di mana pembangun Roma memiliki akses ke berbagai deposito semen alam. Semen alam sebagian besar terdiri dari kapur, berasal dari batu kapur dan sering dikombinasikan dengan abu vulkanik. Ini membentuk dasar teknik sipil paling sampai abad kedelapan belas, ketika semen sintetis pertama dikembangkan.

Semen yang buatan manusia paling awal, yang disebut kapur hidrolik, dikembangkan pada 1756, ketika seorang insinyur Inggris bernama John Smeaton membutuhkan bahan yang kuat untuk membangun kembali mercusuar Eddystone di lepas pantai Devon. Meskipun Roma telah menggunakan semen hidrolik, formula hilang dari runtuhnya kerajaan mereka pada abad kelima sampai Smeaton diciptakan kembali itu. Selama awal abad kesembilan belas Inggris lainnya beberapa kontribusi pada perbaikan semen sintetis, terutama Joseph Aspdin dan Ishak Charles Johnson. Pada tahun 1824 Aspdin mengeluarkan hak paten pada campuran sintetis dari batu kapur dan tanah liat yang disebut semen Portland karena menyerupai kapur digali di Isle of Portland Inggris. Namun, produk Aspdin adalah tidak sekuat yang diproduksi pada tahun 1850 oleh Johnson, yang menjabat sebagai rumus dasar dari semen Portland yang masih banyak digunakan saat ini. Beton dibuat dengan semen Portland dianggap unggul dengan yang dibuat dengan semen alami karena lebih kuat, lebih tahan lama, dan kualitas yang lebih konsisten. Menurut American Society of Testing Material (ASTM), semen Portland dibuat oleh berkapur pencampuran (sebagian besar terdiri dari kalsium karbonat) bahan seperti batu gamping dengan silika, alumina, dan besi oksida yang mengandung bahan. Zat-zat tersebut kemudian dibakar sampai mereka sekering bersama, dan campuran yang dihasilkan, atau klinker, adalah tanah untuk membentuk semen Portland.

Meskipun semen Portland dengan cepat mengungsi semen alami di Eropa, teknologi beton di Amerika Serikat tertinggal jauh di belakang. Di Amerika, batu alam semen pertama kali ditemukan pada awal 1800-an, ketika digunakan untuk membangun Terusan Erie. Pembangunan saluran air pedalaman tersebut menyebabkan pembentukan sejumlah perusahaan Amerika memproduksi semen alam. Namun, karena kekuatan semen Portland yang lebih besar, insinyur konstruksi banyak lebih suka memesannya dari Eropa, meskipun tambahan waktu dan biaya yang terlibat. Thomas Edison sangat tertarik semen Portland dan bahkan melemparkan lemari fonograf material. Ketika Amerika Serikat industri menemukan cara untuk membuat semen Portland selama 1870-an awal, produksi semen alam di Amerika mulai menurun.

Setelah penyempurnaan dari semen Portland, inovasi besar berikutnya dalam teknologi beton terjadi selama akhir abad kesembilan belas, beton bertulang ketika diciptakan. Sementara beton mudah tahan kompresi, tidak menoleransi ketegangan dengan baik, dan kelemahan ini berarti bahwa hal itu tidak dapat digunakan untuk membangun struktur seperti jembatan atau bangunan dengan lengkungan-yang akan dikenai tindakan lentur. Insinyur Perancis dan Inggris lebih dulu diperbaiki kekurangan ini pada tahun 1850 dengan menanamkan batang baja di bagian-bagian dari subjek struktur beton untuk tegangan tarik. Meskipun beton itu sendiri tidak diperkuat, struktur yang dibangun dari beton bertulang yang lebih baik dapat menahan lentur, dan teknik ini digunakan secara internasional oleh awal abad kedua puluh.

Bentuk lain dari beton yang diperkuat beton, pratekan, dikeluarkan paten AS pada 1888. Namun, itu tidak banyak digunakan sampai Perang Dunia II, ketika dermaga besar beberapa jembatan yang dimanfaatkan itu dibangun. Daripada memperkuat sebagian sangat menekankan struktur beton dengan baja, insinyur sekarang bisa kompres bagian beton sebelum mereka mengalami ke stress, sehingga meningkatkan kemampuannya untuk menahan ketegangan.

Hari ini, berbagai jenis beton dikelompokkan menurut metode mereka instalasi. Beton siap atau pra-campuran ini batched dan dicampur di pabrik pusat sebelum dikirim ke sebuah situs. Karena jenis beton terkadang diangkut dalam sebuah truk pengaduk, juga dikenal sebagai angkutan-campuran beton. Kecilkan-campuran beton adalah sebagian dicampur di pabrik pusat, dan pencampuran yang kemudian menyelesaikan perjalanan ke situs.
Bahan Baku

Beton struktural biasanya berisi satu bagian semen ke dua bagian mineral agregat halus untuk empat bagian mineral agregat kasar, meskipun proporsi ini sering bervariasi untuk mencapai kekuatan dan fleksibilitas yang dibutuhkan dalam pengaturan tertentu. Selain itu, beton mengandung berbagai bahan kimia yang mengilhami dengan karakteristik yang diinginkan untuk aplikasi khusus. Portland semen, jenis yang paling sering digunakan dalam beton, terbuat dari kombinasi bahan berkapur (biasanya batu kapur) dan silika dan alumina ditemukan sebagai tanah liat atau serpih. Dalam jumlah yang lebih kecil, juga dapat mengandung oksida besi dan magnesium. Agregat, yang terdiri 75 persen dari volume beton, meningkatkan pembentukan dan aliran pasta semen dan meningkatkan kinerja struktural dari beton. Kelas Rupa terdiri dari partikel sampai. 20 dari satu inci (lima milimeter) dalam ukuran, sedangkan kelas kasar meliputi partikel dari. 20 sampai. 79 inci (20 mm). Untuk pembangunan besar-besaran, ukuran partikel agregat dapat melebihi 1,50 inci (38 mm).

Agregat juga dapat diklasifikasikan sesuai dengan jenis batuan mereka terdiri dari: basalt, batu api, dan granit, antara lain. Tipe lain dari agregat adalah pozzolana, bahan mengandung silika dan alumina sering berasal dari abu vulkanik. Bereaksi secara kimia dengan kapur dan kelembaban, membentuk hidrat kalsium silikat yang merupakan dasar semen. Pozzolana umumnya ditambahkan ke semen Portland paste untuk meningkatkan densifikasi nya. Salah satu jenis mineral vulkanik, sebuah silikat aluminium, telah dikombinasikan dengan mineral mengandung silika untuk membentuk komposit yang mengurangi berat badan dan meningkatkan ikatan antara permukaan beton dan baja. Aplikasinya telah memasukkan bentuk beton pracetak dan aspal / beton untuk perkerasan jalan raya. Fly ash, sebuah pembakaran batu bara pembangkit listrik sampingan yang berisi jumlah aluminosilikat dan kecil kapur, juga sedang diuji sebagai bahan pozzolanik mungkin untuk semen. Menggabungkan fly ash dengan kapur (CaO) dalam suatu proses hidrotermal (yang menggunakan air panas di bawah tekanan) juga memproduksi semen.

Berbagai bahan kimia yang ditambahkan ke semen untuk bertindak sebagai plasticizer, superplasticizers, akselerator, dispersan, dan air-mengurangi agen. Disebut admixtures, aditif ini dapat digunakan untuk meningkatkan workability dari campuran semen masih di negara nonset, kekuatan semen setelah aplikasi, dan sesak air material. Selanjutnya, mereka dapat mengurangi jumlah air yang diperlukan untuk memperoleh kemampuan kerja dan jumlah semen yang diperlukan untuk membuat beton yang kuat. Accelerators, yang mengurangi waktu setting, termasuk kalsium klorida atau sulfat aluminium dan bahan asam lainnya. Plasticizing atau agen superplasticizing meningkatkan fluiditas dari campuran semen segar dengan rasio air / semen yang sama, dengan demikian meningkatkan workability campuran serta kemudahan penempatan. Plasticizer yang umum termasuk bahan asam polikarboksilat; superplasticizers yang sulphanated melamin formaldehid atau formalin naftalena sulphanated kondensat. Setretarders, jenis lain dari campuran, digunakan untuk menunda pengaturan beton. Ini termasuk garam seng larut, Borat larut, dan karbohidrat berbasis bahan. Gas admixtures membentuk, seng atau aluminium bubuk yang dikombinasikan dengan kalsium hidroksida atau hidrogen peroksida, digunakan untuk membentuk beton aerasi dengan menghasilkan gelembung hidrogen atau oksigen yang terperangkap dalam campuran semen.

Semen dianggap bahan rapuh, dengan kata lain, patah tulang mudah. Dengan demikian, aditif telah banyak dikembangkan untuk meningkatkan kekuatan tarik beton. Salah satunya adalah dengan menggabungkan bahan polimer seperti alkohol polivinil, poliakrilamida, atau metil selulosa hidroksipropil dengan semen, menghasilkan apa yang kadang-kadang dikenal sebagai makro-bebas cacat semen. Metode lain memerlukan menambahkan serat yang terbuat dari stainless steel, kaca, atau karbon. Serat ini bisa pendek, dalam untai, lembar, kain non-woven atau bentuk kain tenun. Biasanya, serat seperti hanya mewakili sekitar satu persen dari volume beton yang diperkuat serat.
Manufaktur
Proses

Pembuatan beton cukup sederhana. Pertama, semen (semen Portland biasanya) dipersiapkan. Selanjutnya, bahan-bahan lain-agregat (seperti pasir atau kerikil), pencampuran (kimia aditif), setiap serat yang diperlukan, dan air dicampur dengan semen untuk membentuk beton. Beton tersebut kemudian dikirim ke tempat kerja dan ditempatkan, dipadatkan, dan disembuhkan.
Mempersiapkan semen Portland

* 1 batu kapur, silika, dan alumina yang membentuk semen Portland adalah tanah kering menjadi bubuk yang sangat halus, dicampur dalam proporsi yang telah ditentukan, dipanaskan, dan dikalsinasi (dipanaskan sampai suhu tinggi yang akan membakar kotoran, tanpa sekering bahan). Selanjutnya bahan ini dibakar dalam tanur putar besar di 2.550 derajat Fahrenheit (1.400 derajat Celsius). Pada suhu ini, bahan sebagian sekering menjadi zat yang disebut batu klinker. Sebuah kiln modern dapat menghasilkan sebanyak 6.200 ton klinker per hari.
* 2 klinker tersebut kemudian didinginkan dan digiling menjadi bubuk dalam tabung atau pabrik bola. Sebuah pabrik bola adalah memutar drum diisi dengan bola baja dengan ukuran yang berbeda (tergantung pada kehalusan yang diinginkan semen) yang menghancurkan dan menggiling klinker. Gypsum yang ditambahkan selama proses penggilingan. Komposisi akhir terdiri dari beberapa senyawa: trikalsium silikat, dikalsium silikat, aluminat trikalsium, dan tetracalcium aluminoferrite.

Percampuran

* 3 semen tersebut kemudian dicampur dengan bahan lain: agregat (pasir, kerikil, atau batu pecah), pencampuran, serat, dan air. Agregat adalah pra-dicampur atau ditambahkan di pabrik beton siap-pakai dalam kondisi operasi normal. Operasi pencampuran menggunakan rotasi atau pengadukan untuk melapisi permukaan agregat dengan pasta semen dan untuk berbaur bahan lainnya seragam. Berbagai batch atau mixer terus menerus digunakan.
* 4 Serat, jika diinginkan, dapat ditambahkan dengan berbagai metode termasuk penyemprotan langsung, premixing, meresapi, atau tangan meletakkan-up. Silica fume sering digunakan sebagai agen pendispersi atau densifying.

Transportasi untuk bekerja situs

* 5 Setelah campuran beton siap, itu diangkut ke tempat kerja. Ada banyak metode transportasi beton, termasuk gerobak, ember, konveyor sabuk,

Langkah pertama dalam pembuatan beton adalah untuk mempersiapkan semen. Salah satu jenis semen, semen Pordand, dianggap lebih unggul semen alami karena lebih kuat, lebih tahan lama, dan memiliki kualitas yang lebih konsisten. Untuk membuatnya, bahan baku yang dilumatkan dan digiling menjadi bubuk halus dan dicampur bersama-sama. Selanjutnya, bahan mengalami pemanasan dua langkah-kalsinasi dan pembakaran. Dalam kalsinasi, bahan dipanaskan dengan suhu tinggi tetapi tidak menyatu bersama. Dalam pembakaran, bagaimanapun, bahan sebagian sekering bersama, membentuk substansi yang dikenal sebagai “klinker.” Klinker kemudian digiling dalam ball mill-a berputar baja drum yang diisi dengan bola baja yang menghancurleburkan materi.

Langkah pertama dalam pembuatan beton adalah untuk mempersiapkan semen. Salah satu jenis semen, semen Pordand, dianggap lebih unggul semen alami karena lebih kuat, lebih tahan lama, dan memiliki kualitas yang lebih konsisten.
Untuk membuatnya, bahan baku yang dilumatkan dan digiling menjadi bubuk halus dan dicampur bersama-sama. Selanjutnya, bahan mengalami pemanasan dua langkah-kalsinasi dan pembakaran. Dalam kalsinasi, bahan dipanaskan dengan suhu tinggi tetapi tidak menyatu bersama. Dalam pembakaran, bagaimanapun, bahan sebagian sekering bersama, membentuk substansi yang dikenal sebagai “klinker.” Klinker kemudian digiling dalam ball mill-a berputar baja drum yang diisi dengan bola baja yang menghancurleburkan materi.
Setelah semen Portland dipersiapkan, dicampur dengan agregat seperti pasir atau kerikil, pencampuran, serat, dan air. Selanjutnya, ia ditransfer ke tempat kerja dan ditempatkan. Selama menempatkan, pemisahan dari berbagai bahan harus dihindari sehingga penuh pemadatan-penghapusan-gelembung udara dapat dicapai.
Setelah semen Portland dipersiapkan, dicampur dengan agregat seperti pasir atau kerikil, pencampuran, serat, dan air. Selanjutnya, ia ditransfer ke tempat kerja dan ditempatkan. Selama menempatkan, pemisahan dari berbagai bahan harus dihindari sehingga penuh pemadatan-penghapusan-gelembung udara dapat dicapai.
khusus truk, dan pemompaan. Pumping mengangkut jumlah besar beton jarak besar melalui jaringan pipa menggunakan sistem yang terdiri dari hopper, pompa, dan pipa. Pompa hadir dalam jenis-the beberapa pompa piston horizontal dengan semi-putar katup dan pompa portabel kecil yang disebut pompa meremas. Vakum A memberikan aliran kontinu beton, dengan dua rol yang berputar meremas pipa fleksibel untuk memindahkan beton ke dalam pipa pengiriman.

Menempatkan dan pemadatan

* 6 Setelah di lokasi, beton harus ditempatkan dan dipadatkan. Kedua operasi dilakukan hampir bersamaan. Menempatkan harus dilakukan agar pemisahan bahan berbagai dihindari dan penuh pemadatan-dengan semua gelembung udara dihilangkan-dapat dicapai. Apakah peluncuran atau kereta yang digunakan, posisi penting dalam mencapai tujuan ini. Tingkat menempatkan dan pemadatan harus sama, yang terakhir ini biasanya dicapai dengan menggunakan vibrator internal atau eksternal. Sebuah vibrator internal yang menggunakan perumahan poker poros motor-driven. Ketika poker dimasukkan ke dalam beton, getaran terkontrol terjadi untuk kompak beton. Vibrator eksternal digunakan untuk pracetak atau tipis di bagian situ yang memiliki bentuk atau ketebalan tidak cocok untuk vibrator internal. Jenis ini vibrator yang kaku dijepit ke bekisting, yang terletak pada dukungan elastis. Kedua formulir dan beton yang bergetar. Tabel getar juga digunakan, di mana meja menghasilkan getaran vertikal dengan menggunakan dua poros berputar dengan arah berlawanan.

Pengobatan

* 7 Setelah ia ditempatkan dan dipadatkan, beton harus disembuhkan sebelum selesai untuk memastikan bahwa itu tidak kering terlalu cepat. Kekuatan beton dipengaruhi oleh tingkat kelembabannya selama proses pengerasan: sebagai semen mengeras, menyusut beton. Jika kendala situs mencegah beton dari kontraktor, tegangan tarik akan mengembangkan, melemahkan beton. Untuk meminimalkan masalah ini, beton harus tetap lembab selama beberapa hari diperlukan untuk mengatur dan mengeras.

Quality Control

Produsen Beton mengharapkan pemasok material untuk memasok produk, konsisten seragam. Di pabrik produksi semen, proporsi dari berbagai bahan baku yang masuk ke dalam semen harus diperiksa untuk mencapai umpan kiln konsisten, dan sampel dari campuran sering diperiksa menggunakan sinar-X analisis fluoresensi.

Kekuatan beton mungkin adalah properti yang paling penting yang harus diuji untuk memenuhi spesifikasi. Untuk mencapai kekuatan yang diinginkan, pekerja harus hati-hati mengendalikan proses manufaktur, yang biasanya mereka lakukan dengan menggunakan kontrol proses statistik. American Standard Bahan Pengujian dan organisasi lainnya telah mengembangkan berbagai metode untuk menguji kekuatan. Kualitas grafik kontrol yang banyak digunakan oleh pemasok siap-campuran beton dan oleh insinyur di lokasi untuk terus menilai kekuatan beton. Sifat penting lainnya untuk kepatuhan termasuk kadar semen, air / semen, dan workability, dan metode uji standar telah dikembangkan untuk ini juga.
Masa Depan

Meskipun Amerika Serikat memimpin dunia dalam meningkatkan teknologi semen dari tahun 1930 ke 1960, Eropa dan Jepang sejak pindah ke depan dengan produk baru, penelitian, dan pengembangan. Dalam upaya untuk memulihkan kepemimpinan Amerika, National Science Foundation telah mendirikan Pusat Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Lanjutan Semen Berbasis Bahan di Northwestern University. Pusat ACBM akan mengembangkan ilmu yang diperlukan untuk membuat baru semen berbasis bahan dengan sifat yang lebih baik. Ini akan digunakan dalam konstruksi baru maupun restorasi dan perbaikan jalan raya, jembatan, pembangkit listrik, dan pembuangan sampah sistem.

Kerusakan infrastruktur AS telah bergeser penekanannya industri jalan raya dari membangun jalan baru dan jembatan untuk pemeliharaan dan penggantian struktur yang ada. Karena teknik yang lebih baik dan bahan yang diperlukan untuk mengurangi biaya, Program Penelitian Jalan Strategis (SHRP), 5-tahun $ 150.000.000 program penelitian, didirikan pada tahun 1987. Daerah yang ditargetkan adalah aspal, kinerja perkerasan, struktur beton, dan operasi jalan raya.

Pusat Teknologi Bangunan di NIST juga melakukan penelitian untuk meningkatkan kinerja beton. Proyek-proyek termasuk beberapa yang mengembangkan metode baru dari beton bidang pengujian. Proyek-proyek lain melibatkan komputer pemodelan sifat dan model untuk memprediksi kehidupan pelayanan. Selain itu, sistem pakar beberapa telah dikembangkan untuk merancang campuran beton dan untuk mendiagnosis penyebab kerusakan beton.

Kecenderungan lain industri semen adalah konsentrasi manufaktur di sejumlah kecil lebih besar kapasitas sistem produksi. Hal ini dapat dicapai baik dengan mengganti beberapa baris produksi yang lebih tua dengan garis tunggal berkapasitas tinggi atau dengan upgrade dan modernisasi garis yang ada untuk hasil produksi yang lebih tinggi. Otomasi akan terus memainkan peran penting dalam mencapai hasil meningkat. Penggunaan produk samping limbah sebagai bahan baku akan terus juga.

source