Blok Beton

Latar Belakang

Blok beton terutama digunakan sebagai bahan bangunan dalam konstruksi dinding. Kadang-kadang disebut unit pasangan bata beton (CMU). Balok beton adalah salah satu dari beberapa produk beton pracetak yang digunakan dalam konstruksi. Istilah pracetak mengacu pada fakta bahwa balok dibentuk dan dikeraskan sebelum dibawa ke lokasi kerja. Sebagian besar balok beton memiliki satu atau lebih rongga berlubang, dan sisi-sisinya dapat dicor halus atau dengan desain. Dalam penggunaannya, balok beton ditumpuk satu per satu dan disatukan dengan mortar beton segar untuk membentuk panjang dan tinggi dinding yang diinginkan.

Mortar beton digunakan oleh orang Romawi sejak 200 SM. untuk mengikat batu berbentuk bersama-sama dalam konstruksi bangunan. Selama masa pemerintahan kaisar Romawi Caligula, pada tahun 37-41 M , balok kecil beton pracetak digunakan sebagai bahan konstruksi di wilayah sekitar Napoli, Italia saat ini. Sebagian besar teknologi beton yang dikembangkan oleh Romawi hilang setelah jatuhnya Kekaisaran Romawi pada abad kelima. Baru pada tahun 1824 tukang batu Inggris Joseph Aspdin mengembangkan semen portland, yang menjadi salah satu komponen utama beton modern.

Blok beton berlubang pertama dirancang pada tahun 1890 oleh Harmon S. Palmer di Amerika Serikat. Setelah 10 tahun bereksperimen, Palmer mematenkan desainnya pada tahun 1900. Balok Palmer berukuran 8 inci (20,3 cm) kali 10 inci (25,4 cm) kali 30 inci (76,2 cm), dan begitu berat sehingga harus diangkat ke tempatnya dengan sebuah derek kecil. Pada tahun 1905, diperkirakan 1.500 perusahaan memproduksi balok beton di Amerika Serikat.

Balok-balok awal ini biasanya dicetak dengan tangan, dan hasil rata-ratanya sekitar 10 balok per orang per jam. Saat ini, pembuatan balok beton adalah proses yang sangat otomatis yang dapat menghasilkan hingga 2.000 balok per jam.

Bahan Baku

Beton yang biasa digunakan untuk membuat balok beton adalah campuran bubuk semen portland, air, pasir, dan kerikil. Ini menghasilkan blok abu-abu muda dengan tekstur permukaan yang halus dan kuat tekan yang tinggi. Sebuah balok beton khas memiliki berat 38-43 lb (17,2-19,5 kg). Secara umum, campuran beton yang digunakan untuk balok memiliki persentase pasir yang lebih tinggi dan persentase kerikil dan air yang lebih rendah daripada campuran beton yang digunakan untuk keperluan konstruksi umum. Ini menghasilkan campuran yang sangat kering dan kaku yang mempertahankan bentuknya saat dikeluarkan dari cetakan balok.

Jika batu bara berbutir atau abu vulkanik digunakan sebagai pengganti pasir dan kerikil, blok yang dihasilkan biasanya disebut blok cinder. Ini menghasilkan balok abu-abu gelap dengan tekstur permukaan sedang hingga kasar, kekuatan yang baik, sifat peredam suara yang baik, dan nilai isolasi termal yang lebih tinggi daripada balok beton. Sebuah blok cinder khas beratnya 26-33 lb (11,8-15,0 kg).

Blok beton ringan dibuat dengan mengganti pasir dan kerikil dengan tanah liat, serpih, atau batu tulis yang diperluas. Tanah liat, serpih, dan batu tulis yang diperluas diproduksi dengan menghancurkan bahan mentah dan memanaskannya hingga sekitar 2000°F (1093°C). Pada suhu ini bahan akan menggembung, atau mengembang, karena pembentukan gas yang cepat yang disebabkan oleh pembakaran sejumlah kecil bahan organik yang terperangkap di dalamnya. Sebuah blok ringan yang khas memiliki berat 22-28 lb (10,0-12,7 kg) dan digunakan untuk membangun dinding dan partisi tanpa beban. Terak tanur sembur yang diperluas, serta bahan vulkanik alami seperti batu apung dan scoria, juga digunakan untuk membuat balok ringan.

Selain komponen dasar, campuran beton yang digunakan untuk membuat balok mungkin juga mengandung berbagai bahan kimia, yang disebut bahan tambahan, untuk mengubah waktu pemeraman, meningkatkan kuat tekan, atau meningkatkan kemampuan kerja. Campuran tersebut mungkin memiliki pigmen yang ditambahkan untuk memberikan blok warna yang seragam di seluruh, atau permukaan blok dapat dilapisi dengan glasir yang dipanggang untuk memberikan efek dekoratif atau untuk memberikan perlindungan terhadap serangan kimia. Glasir biasanya dibuat dengan pengikat resin termoseting, pasir silika, dan pigmen warna.

Desain

Bentuk dan ukuran balok beton yang paling umum telah distandarisasi untuk memastikan konstruksi bangunan yang seragam. Ukuran balok yang paling umum di Amerika Serikat disebut sebagai balok 8-kali-8-kali-16, dengan ukuran nominal tinggi 20,3 cm kali 8 inci (20,3 cm) kali 16 inci (40.6 cm). cm) lebar. Pengukuran nominal ini mencakup ruang untuk butiran mortar, dan balok itu sendiri sebenarnya berukuran tinggi 7,63 inci (19,4 cm) kali 7,63 inci (19,4 cm) dalam dan lebar 15,63 inci (38,8 cm).

Banyak produsen blok progresif menawarkan variasi pada blok dasar untuk mencapai efek visual yang unik atau untuk menyediakan fitur struktural yang diinginkan untuk aplikasi khusus. Misalnya, satu pabrikan menawarkan balok yang dirancang khusus untuk menahan kebocoran air melalui dinding luar. Blok tersebut dilengkapi dengan campuran anti air untuk mengurangi penyerapan dan permeabilitas beton, tepi atas yang miring untuk mengalirkan air dari sambungan mortar horizontal, dan serangkaian alur dan saluran internal untuk mengarahkan aliran kebocoran yang disebabkan oleh retak menjauh dari permukaan interior.

Desain balok lainnya, yang disebut balok bermuka terbelah, mencakup tekstur kasar seperti batu pada satu sisi balok, bukan permukaan yang halus. Ini memberi blok itu penampilan arsitektural dari batu yang dipotong dan didandani.

Desain rumah bergaya empat persegi, muncul di katalog 1908 Perusahaan Arsitektur Radford Rumah Semen dan Bagaimana Bangun Mereka. Itu adalah salah satu dari ratusan desain rumah balok beton yang ditawarkan oleh perusahaan Radford. Mereka memperkirakan bahwa desain ini dapat dibangun dengan biaya sekitar $2.250,00, jauh lebih murah daripada rumah batu tradisional pada waktu itu. (Dari koleksi Museum Henry Ford &Greenfield Village.)

Blok beton pertama kali digunakan di Amerika Serikat sebagai pengganti batu atau kayu dalam membangun rumah. Contoh paling awal yang diketahui dari sebuah rumah yang dibangun di negara ini seluruhnya dari balok beton adalah pada tahun 1837 di Staten Island, New York. Rumah-rumah yang dibangun dari balok beton menunjukkan penggunaan kreatif dari bahan-bahan murah umum yang dibuat agar terlihat seperti bangunan pasangan bata berbingkai kayu yang lebih mahal dan tradisional. Jenis konstruksi baru ini menjadi bentuk bangunan rumah yang populer pada awal 1900-an hingga 1920-an. Gaya rumah, yang sering disebut "modern" pada saat itu, berkisar dari Tudor hingga Foursquare, Kebangkitan Kolonial hingga Bungalo. Sementara banyak rumah menggunakan balok beton sebagai struktur serta permukaan dinding luar, rumah lain menggunakan plesteran atau pelapis lain di atas struktur balok. Ratusan ribu rumah ini dibangun terutama di negara bagian barat tengah, mungkin karena bahan mentah yang dibutuhkan untuk membuat balok beton tersedia melimpah di tepian pasir dan lubang kerikil di seluruh wilayah ini. Balok beton dibuat dengan desain muka untuk mensimulasikan tekstur batu:permukaan batu, permukaan granit, atau kasar. Pada awalnya dianggap sebagai bahan percobaan, rumah yang dibangun dari balok beton diiklankan di banyak katalog produsen semen portland sebagai "tahan api, tahan hama, dan tahan cuaca" dan sebagai pengganti murah untuk pasokan kayu yang semakin langka. Banyak jenis bangunan lain seperti garasi, silo, dan kantor pos dibangun dan terus dibangun hingga saat ini dengan menggunakan metode konstruksi ini karena kualitas-kualitas tersebut.

Cynthia Read-Miller

Ketika pabrikan merancang balok baru, mereka harus mempertimbangkan tidak hanya bentuk yang diinginkan, tetapi juga proses pembuatan yang diperlukan untuk membuat bentuk itu. Bentuk yang membutuhkan cetakan yang rumit atau langkah tambahan dalam proses pencetakan dapat memperlambat produksi dan mengakibatkan peningkatan biaya. Dalam beberapa kasus, peningkatan biaya ini dapat mengimbangi manfaat dari desain baru dan membuat blok terlalu mahal.

Manufaktur
Proses

Produksi balok beton terdiri dari empat proses dasar:pencampuran, pencetakan, perawatan, dan pemotongan. Beberapa pabrik manufaktur hanya memproduksi balok beton, sementara yang lain dapat memproduksi berbagai macam produk beton pracetak termasuk balok, batu paver datar, dan potongan lansekap dekoratif seperti tepi halaman. Beberapa pabrik mampu menghasilkan 2.000 atau lebih blok per jam.

Langkah-langkah berikut biasanya digunakan untuk pembuatan balok beton.

Mencampur

• 1 Pasir dan kerikil disimpan di luar dalam tumpukan dan dipindahkan ke tempat penyimpanan di pabrik dengan ban berjalan sesuai kebutuhan. Semen portland disimpan di luar dalam silo vertikal besar untuk melindunginya dari kelembaban.
• 2 Saat proses produksi dimulai, jumlah pasir, kerikil, dan semen yang diperlukan dipindahkan secara gravitasi atau dengan cara mekanis ke penimbangan berat yang mengukur jumlah yang tepat dari setiap bahan.
• 3 Bahan kering kemudian dialirkan ke alat pencampur stasioner dimana bahan-bahan tersebut dicampur bersama selama beberapa menit. Ada dua jenis mixer yang biasa digunakan. Satu jenis, yang disebut planetary atau pan mixer, menyerupai panci dangkal dengan penutup. Bilah pencampur dipasang pada poros berputar vertikal di dalam mixer. Jenis lainnya disebut mixer drum horizontal. Ini menyerupai kaleng kopi yang diputar miring dan memiliki bilah pencampur yang menempel pada poros berputar horizontal di dalam mixer.
• 4 Setelah bahan kering tercampur rata, tambahkan sedikit air ke dalam mixer. Jika pabrik terletak di iklim yang tunduk pada suhu ekstrem, air mungkin terlebih dahulu melewati pemanas atau pendingin untuk mengatur suhunya. Bahan kimia campuran dan pigmen pewarna juga dapat ditambahkan saat ini. Beton kemudian dicampur selama enam sampai delapan menit.

Cetakan

• 5 Setelah beban beton tercampur rata, beton dibuang ke tempat miring konveyor ember dan diangkut ke hopper yang ditinggikan. Siklus pencampuran dimulai lagi untuk beban berikutnya.
• 6 Dari hopper beton diangkut ke hopper lain di atas mesin blok dengan laju aliran terukur. Di mesin blok, beton dipaksa turun ke dalam cetakan. Cetakan terdiri dari kotak cetakan luar yang berisi beberapa liner cetakan. Liner menentukan bentuk luar balok dan bentuk dalam rongga balok. Sebanyak 15 blok dapat dicetak pada satu waktu.
• 7 Setelah cetakan penuh, beton dipadatkan dengan berat kepala cetakan atas yang turun pada rongga cetakan. Pemadatan ini dapat dilengkapi dengan silinder tekanan udara atau hidrolik yang bekerja pada kepala cetakan. Sebagian besar mesin blok juga menggunakan getaran mekanis singkat untuk membantu pemadatan lebih lanjut.
• 8 Blok yang dipadatkan didorong ke bawah dan keluar dari cetakan ke palet baja datar. Palet dan balok didorong keluar dari mesin dan ke konveyor rantai. Dalam beberapa operasi balok kemudian melewati di bawah sikat berputar yang menghilangkan material lepas dari bagian atas balok.

Menyembuhkan

• 9 Palet balok dikirim ke penumpuk atau pemuat otomatis yang menempatkannya di rak pengawetan. Setiap rak menampung beberapa ratus blok. Saat rak penuh, rak digulung ke satu set rel dan dipindahkan ke tungku pengawetan.

• 10 Kiln adalah ruangan tertutup dengan kapasitas untuk menampung beberapa rak balok sekaligus. Ada dua tipe dasar tungku pengawetan. Jenis yang paling umum adalah tanur uap bertekanan rendah. Dalam jenis ini, balok-balok tersebut disimpan di dalam tungku selama satu sampai tiga jam pada suhu kamar agar sedikit mengeras. Uap kemudian secara bertahap dimasukkan untuk menaikkan suhu pada tingkat yang terkendali tidak lebih dari 60 ° F per jam (16 ° C per jam). Blok berat standar biasanya diawetkan pada suhu 150-165 °F (66-74 °C), sedangkan blok ringan dirawat pada 170-185 °F (77-85 °C). Ketika suhu pengawetan telah tercapai, uap dimatikan, dan balok dibiarkan terendam dalam udara panas dan lembab selama 12-18 jam. Setelah direndam, balok-balok tersebut dikeringkan dengan membuang udara lembab dan selanjutnya menaikkan suhu di dalam kiln. Seluruh siklus curing memakan waktu sekitar 24 jam.

  Jenis tanur lainnya adalah tanur uap bertekanan tinggi, terkadang disebut autoklaf. Pada tipe ini, suhu dinaikkan menjadi 300-375 °F (149-191°C), dan tekanan dinaikkan menjadi 80-185 psi (5,5-12,8 bar). Balok dibiarkan terendam selama lima hingga 10 jam. Tekanan kemudian dilepaskan dengan cepat, yang menyebabkan balok dengan cepat melepaskan uap air yang terperangkap. Proses curing autoclave membutuhkan lebih banyak energi dan kiln yang lebih mahal, tetapi dapat menghasilkan blok dalam waktu yang lebih singkat.

Memotong

• 11 Rak balok yang diawetkan dikeluarkan dari kiln, dan palet balok dibongkar dan ditempatkan pada konveyor rantai. Balok didorong dari palet baja, dan palet kosong diumpankan kembali ke mesin blok untuk menerima satu set blok cetakan baru.
• 12 Jika balok-balok tersebut akan dibuat menjadi balok-balok yang mukanya terbagi, maka balok-balok tersebut dicetak terlebih dahulu sebagai dua balok yang disambung. Setelah blok ganda ini disembuhkan, mereka melewati pembagi, yang menyerang mereka dengan pisau berat di sepanjang bagian antara dua bagian. Hal ini menyebabkan balok ganda retak dan membentuk tekstur kasar seperti batu pada satu sisi setiap bagian.
• 13 Balok-balok melewati sebuah kubus yang menyelaraskan setiap blok dan kemudian menumpuknya menjadi sebuah kubus dengan lebar tiga blok dengan kedalaman enam blok dengan tinggi tiga atau empat blok. Kubus ini dibawa keluar dengan forklift dan ditempatkan di gudang.

Kontrol Kualitas

Pembuatan balok beton memerlukan pemantauan yang konstan untuk menghasilkan balok yang memiliki sifat-sifat yang dibutuhkan. Bahan baku ditimbang secara elektronik sebelum dimasukkan ke dalam mixer. Kandungan air yang terperangkap di pasir dan kerikil dapat diukur dengan sensor ultrasonik, dan jumlah air yang ditambahkan ke dalam campuran secara otomatis disesuaikan untuk mengimbanginya. Di daerah dengan suhu ekstrem yang keras, air dapat melewati chiller atau pemanas sebelum digunakan.

Saat balok keluar dari mesin balok, ketinggiannya dapat diperiksa dengan sensor sinar laser. Di tanur pengawetan, suhu, tekanan, dan waktu siklus semuanya dikontrol dan dicatat secara otomatis untuk memastikan bahwa balok dirawat dengan benar, untuk mencapai kekuatan yang dibutuhkan.

Masa Depan

Blok beton sederhana akan terus berkembang seiring arsitek dan produsen blok mengembangkan bentuk dan ukuran baru. Blok baru ini menjanjikan untuk membuat konstruksi bangunan lebih cepat dan lebih murah, serta menghasilkan struktur yang lebih tahan lama dan hemat energi. Beberapa desain blok yang mungkin untuk masa depan termasuk blok biaksial, yang memiliki rongga yang berjalan secara horizontal maupun vertikal untuk memungkinkan akses pipa ledeng dan saluran listrik; blok berpihak yang ditumpuk, yang terdiri dari tiga bagian yang membentuk dinding interior dan eksterior; dan blok heatsoak, yang menyimpan panas untuk mendinginkan ruangan interior di musim panas dan menghangatkannya di musim dingin. Desain-desain ini telah dimasukkan ke dalam sebuah rumah prototipe, yang disebut Lifestyle 2000, yang merupakan hasil kerja sama antara National Association of Home Builders dan National Concrete Masonry Association.