Produksi & Aplikasi Beton: Perspektif Global

Siklus hidup produk dari material paling banyak digunakan di dunia

Beton adalah ciri khas infrastruktur perkotaan, dari jalan raya interstate hingga gedung gedorak kota. Beton dapat ditemukan di mana saja tanpa keheranan karena merupakan material buatan paling umum di dunia. Di Amerika Serikat saja, sekitar 10 miliar ton beton diproduksi setiap tahun.

Beton adalah material bangunan yang sangat serbaguna dengan properti lentic atau padat, tergantung pada tahap curing. Ini terdiri dari agrega dan batu yang dicampur dengan semen cair. Setelah waktu tertentu, beton mengeras menjadi massa seperti batu karena reaksi kimia yang dikenal sebagai hidrasi. Setelah mengeras, beton menjadi sangat kuat dan tahan lama dengan kekuatan 3000–20,000 psi—cukup untuk menahan jembatan, gedung gedorak, dan bendungan.

Produksi beton

Beton diproduksi di pabrik atau di lokasi kerja. Peralatan dapat bervariasi dari alat tangan hingga mesin industri besar. Skala produksi apa pun, komponen beton harus dicampur, dicetak, dan dibentuk dengan baik dalam batasan waktu tertentu. Gangguan apa pun dapat mempengaruhi integritas dan penampilan produk akhir.

Produksi beton skala besar

Produksi beton skala besar dilakukan di dua jenis pabrik beton: ready-mix plants dan central mix plants. Ready-mix plants mencampur semua komponen beton kecuali air. Central mix plants mencampur semua komponen beton termasuk air dan terbaik untuk kontrol yang akurat. Biasanya, beton adalah cairan viskus yang dicurahkan ke dalam cetakan untuk memberikan bentuk yang diinginkan. Namun, beton juga dapat dalam bentuk non-cair. Versi yang lebih kering ini disukai untuk manufaktur produk beton precast.

Produksi beton skala kecil

Jumlah beton yang lebih kecil dibuat di lokasi kerja menggunakan volumetric mixer atau mobile batch mixer. Mixer ini berfungsi sebagai mini pabrik beton, mampu menghasilkan berbagai jenis beton. Mereka sempurna untuk lokasi yang hanya memerlukan beton minimal untuk pemasangan aplikasi yang lebih kecil. Misalnya, pemasang menggunakan volumetric mixer untuk membuat beton untuk menanam rak sepeda, atau untuk memasang bollard dan pipa baja sebagai alat keselamatan lalu lintas.

Jenis beton

Ada puluhan jenis beton yang tersedia di pasar untuk kebutuhan konstruksi dan bangunan. Diberikan di bawah ini adalah beberapa jenis beton umum yang digunakan dalam infrastruktur modern.

Beton biasa

Beton biasa adalah salah satu bentuk beton yang paling populer. Campuran typikal termasuk semen, pasir, dan agrega kasar yang dicampur dengan jumlah air tertentu. Beton ini memiliki waktu pengeringan sekitar 30–90 menit dengan nilai kekuatan 1450–5800 psi. Pada 28 hari curing, 75–80% total kekuatan tercapai, dan setelah 90 hari, 95% tercapai.

Beton high-performance

Beton high-performance memiliki kekuatan, workability, dan ketahanan yang lebih tinggi dibandingkan beton biasa. Ini memiliki properti mekanis jangka panjang dan kekuatan usia dini. Beton ini dapat menahan lingkungan yang sulit dan tahan terhadap creep dan shrinkage yang meminimalkan retakan. Rentang kekuatan 10000–15000 psi.

Beton bertulang

Beton bertulang menggunakan berbagai bentuk baja sebagai tulangan. Kombinasi beton (dengan kekuatan tekan tinggi) dan baja (dengan kekuatan tarik tinggi) memberikan beton bertulang properti kekuatan uniknya. Beton bertulang memiliki kapasitas untuk menahan banyak bentuk stres dalam setiap jenis konstruksi.

Beton precast

Beton precast mencetak beton ke dalam cetakan di lingkungan yang terkontrol. Setelah mengeras sepenuhnya, mereka diangkut ke lokasi konstruksi. Tahap curing terjadi di bawah kondisi terkontrol di mana suhu dan kelembaban dipantau. Steam curing terkadang digunakan untuk menghasilkan produk precast dengan kekuatan tinggi dengan waktu curing yang lebih pendek.

Beton ringan

Beton ringan adalah beton dengan densitas kurang dari 240 kg/m³. Ini mencakup beton agrega ringan, beton busa, dan beton aerasi autoclaved. Beton ringan biasanya meningkatkan kemampuan termal dan resistensi api. Namun, beton ini lebih rentan terhadap creep dan shrinkage.

Beton pervious

Beton pervious memungkinkan udara atau air untuk melingkari melalui serangkaian lubang atau rongga yang dibuat dalam beton. Air dapat mengalir secara alami, yang memungkinkan drainase air permukaan dan pengisian ulang air tanah. Ini adalah material pengembangan low-impact yang melindungi kualitas air dan digunakan dalam konstruksi berkelanjutan.

Aplikasi beton

Sebelum memulai aplikasi beton apa pun, jenis beton yang sesuai harus ditentukan terlebih dahulu. Misalnya, beton bertulang cocok untuk material bangunan yang memerlukan kekuatan tarik tinggi, seperti kolom dan balok. Beton ringan terbaik untuk membuat blok beton ringan untuk konstruksi rumah.

Beton adalah material yang serbaguna dan aplikasinya banyak. Karakteristik beton yang lentic namun kuat menjadikannya material dasar yang ideal untuk membangun bangunan, infrastruktur perkotaan, dan berbagai produk precast.

Bangunan beton tahan api dan mengurangi penggunaan energi sambil memberikan kualitas udara indoor yang lebih baik.

Material bangunan

Beton digunakan secara luas untuk membangun rumah dan bangunan komersial, serta aksesori terkait seperti jalan masuk dan kolom. Beton insulating menjaga panas di dalam dinding, mengurangi penggunaan energi lebih dari 40%. Beton smog-eating dapat membantu mengurangi oksida nitrogen di lingkungan terpolusi sekitar lebih dari 60%. Bangunan beton memerlukan perawatan lebih sedikit dan bertahan lebih lama, sambil memberikan kualitas udara indoor yang lebih baik. Manfaat lainnya termasuk resistensi api, angin, dan badai.

Jalan raya beton cukup kuat untuk menahan dampak konstan dari kendaraan bermuatan berat.

Jalan dan jalan raya

Jalan dan jalan raya beton sangat tahan lama dan memerlukan perawatan minimal. Beton tidak rentan terhadap roda atau pembatas beban geledek musim semi. Beton cukup kuat untuk menahan lalu lintas konstan dari kendaraan bermuatan berat.

Konstruksi jembatan menggunakan beton hemat biaya dan memungkinkan finishing arsitektur dan dekoratif.

Jembatan

Beton adalah salah satu material paling ekonomis dan tercepat untuk konstruksi jembatan; biasanya digunakan untuk superstruktur jembatan (bagian atas jembatan). Ini termasuk dek, trotoar, trotoar pejalan kaki, dan dinding penahan lalu lintas samping. Dengan perencanaan yang tepat dan dengan menggunakan produk beton precast, proses dapat diselesaikan secara efisien dan kompetitif. Dampak visual dan fitur dekoratif juga dapat ditambahkan.

Bollard beton menawarkan perlindungan dampak sambil melengkapi arsitektur sekitar.

Bollard

Beton precast digunakan untuk perangkat pedoman lalu lintas seperti bollard beton. Bollard beton ini dapat melengkapi arsitektur sekitar sambil menawarkan perlindungan dampak dari kendaraan. Biasanya diisi tulangan baja yang dilapisi epoxy untuk menambah ketahanan. Bollard beton ideal untuk area lalu lintas tinggi seperti pintu masuk bangunan dan area parkir untuk membantu melindungi pejalan kaki dan perabotan.

Bendungan beton menggunakan tulangan baja untuk ketahanan dan menempatkan pipa air dalam beton untuk membatasi retakan.

Bendungan

Bendungan adalah salah satu struktur paling menuntut dan besar yang terbuat dari beton. Bendungan Grand Dixence di Swiss membutuhkan 6 miliar meter kubik beton untuk konstruksi. Bendungan ini juga menggunakan tulangan baja untuk menambahkan kekuatan maksimum pada properti beton. Untuk membatasi retakan, air dilemparkan melalui pipa dalam beton. Desain bendungan memerlukan pemilihan hati-hati campuran beton dengan jenis agregat yang tepat.

Perawatan

Meski memiliki properti yang tahan lama, beton masih memerlukan perawatan yang tepat untuk memperpanjang usia pakainya. Beton harus dibersihkan minimal sekali setahun untuk menghilangkan kotoran dan debu, serta karat atau noda lainnya. Retakan juga harus diperbaiki secara rutin untuk permukaan yang struktural solid. Gagal memperbaiki retakan dapat menyebabkan intrusi air, yang menyebabkan masalah dengan sub grade. Resealing berkala permukaan mengurangi infiltrasi kelembaban dan noda. Ini juga akan mencegah debu dan gulma terbentuk melalui join-join tersebut.

Daur ulang

Industri konstruksi adalah bagian dari gerakan zero-waste dengan 140 juta ton beton daur ulang setiap tahun di AS. Ketika struktur beton diruntuhkan, sisa beton daur ulang untuk proyek konstruksi baru, kerikil, batu lanskap, dan mulsa. Agregat beton dikumpulkan dan dijalankan melalui mesin penghancur. Beton dengan tulangan baja melalui proses yang sama, dan potongan logam dihilangkan nanti dengan magnet dan perangkat pengurutan lainnya.

Tujuan daur ulang tidak hanya untuk menghilangkan beton dari TPA, tetapi untuk menghemat energi selama reprosesing. Menghancurkan beton lama di lokasi menghilangkan kebutuhan untuk pengangkutan, sehingga mengurangi biaya dan emisi. Pabrik portabel besar dapat menghancurkan beton dengan 600 ton per jam. Penghancur kecil dapat menghancurkan 150 ton per jam, dengan manfaat tambah dapat masuk ke area yang lebih sempit.

Perkembangan beton

Beton self-healing bertujuan untuk mengatasi salah satu kekurangan terbesar beton: retakan. Setelah beton retak, hal ini dapat mengakibatkan korosi pada tulangan baja yang digunakan dalam struktur. Retakan juga menimbulkan bahaya segera—wadah beton untuk limbah beracun dapat memiliki dampak yang merusak dari retakan, tidak perlu disebutkan risiko bagi pekerja perawatan. Insinyur di Universitas Ghent telah memulai penelitian dalam mengembangkan beton perbaikan diri. Beton ini diisi dengan polimer super-absorben yang membengkak dan memblokir retakan beton untuk self-healing. Penelitian dan pengembangan beton berlanjut untuk masa depan konstruksi yang meningkatkan efisiensi, keselamatan, dan keberlanjutan.