
Komponen konkrit ditentukan pada awalnya semsas campuran dan akhirnya semasa menuang konkrit. Jenis struktur yang dibina dan kaedah pembinaan menentukan bagaimana konkrit diletakkan dan dengan itu menentukan komposisi campuran.
Simen Portland merupakan simen paling biasa digunakan. Ia merupakan bahan asas bagi konkrit, mortar pembinaan dan plaster. Jurutera British, Joseph Aspdin mepaten simen Portland pada tahun 1824, dan ia dinamakan sempena tebing batu kapur di Kepulauan Portland Isle of Portland di England disebabkan warnanya, menyerupai batu yang dikuari di situ. Ia terdiri daripada campuran kalsium oksida, silikon dioksida dan aluminum okside. Simen Portlanddan bahan seumpamanya dihasilkan dengan memanaskan batukapur (sumber kalsium) dengan selut dan mengiling bahan ini (dikenali sebagai klinker), dengan sumber sulfate (biasanya gypsum). Apabila bercampur air serbuk yang terhasil akan membentuk hidrate pepejal selepas tempoh tertentu.
Applikasi suhu tinggi, seperti oven batu-bata dan seumpamanya, pada kebiasaannya memerlukan penggunaan konkrit pantulan, disebabkan konkrit berasaskan simen Portland mampu musnah atau dirosakkan oleh suhu tinggi, tetapi konkrit refraktori (refractory concretes) mampu tahan keadaan seperti itu.
Air boleh digunakan bagi menghasilkan konkrit. Nisbah air berbanding simen (w/c ratio - water to cement) merupakan faktor utama menentukan kekuatan konkrit. Nisbah w/c akan menghasilkan konkrit yang lebih kuat, sementara nisbah w/c lebih tinggi menghasilkan konkrit dengan kekuatan yang kurang. [2] Paste simen merupakan bahan yang terbentuk hasil campuran air dan bahan bersimen; iaitu bahagian konkrit tanpa agregat atau sokongan. Kelenturan atau kelikatannya ditentukan oleh kandungan air, jumlah kandungan pes simen dalam campuran keseluruhan dan ciri-ciri fizikal (saiz maksima, bentuk dan gred) agregats.
Campuran air dan simen mengeras dan semakin kukuh dalam tempoh tertentu. Untuk mendapatkan penyelesaian yang ekonomik dan pratikal, kedua-dua agregats halus dan kasar digunakan bagi membentuk sebahagian besar campuran konkrit. Pasir, anak batu dan batu kelikir merupakan bahan utama yang digunakan bagi tujuan ini. Bagaimanapun, ianya semakin menjadi kebiasaan bagi agregat dikitar semula (dari sisa pembinaan, perobohan dan pembongkaran) untuk digunakan sebagai sebahagian penggantian agregat semulajadi, sementara sebahagian agregat bahan sampingan industri, termasuk sanga (sisa) relau bagas dingin udara (air-cooled blast furnace) dan abu dasar adalah juga dibenarkan.
Batu perhiasan seperti quartzite, anak batu sungai atau serpihan kaca kadang kala ditambah kepada permukaan konkrit sebagai perapian "agregat terdedah" akhir, popular dikalangan pereka penghias laman.
Campuran tambahan adalah bahan dalam bentuk serbuk atau cecair yang ditambah kepada konkrit bagi memberikannya ciri-ciri tertentu yang tidak terdapat pada konkrit biasa. Dalam kegunaan biasa, dos campuran tambahan adalah kurang dari 5% jisim simin, dan ditambah kepada konkrit pada maca campuran / batch. Jenis campuran tambahan biasa adalah:
Tambahan merupakan bahan bukan organik yang sangat halus kebiasaannya mempunyai ciri-ciri pozolan atau ciri-ciri hidraulik pendam. Ia ditambah semasa penggaulan konkrit untuk meningkatkan kepunyaan campuran simen. Istilah ini tidak digunakan apabila bahan tersebut ditambah di kilang sebagai salah satu unsur simen campuran.
Semasa hidration dan pengerasan, konkrit perlu membentuk ciri-ciri fizikal dan kimia tertentu. Antara lain adalah kekuatan mekanikal, ketelusan kelembapan yang rendah, dan kestabilan kimia dan volumetrik adalah perlu.
Kebolehkerjaan (atau kelikatannya) adalah kebolehan campuran konkrit baru untuk mengisi bentuk / membentuk dengan sempurna dengan bentuk yang diingini (getaran) dan tanpa mengurangkan kualiti konkrit. Kebolehkerjaan bergantung kepada kandungan air, campuran tambahan (admixtures) kimia, agregat (taburan bentuk dan saiz), kandungan simen dan tempoh (tahap penghidratan). Meningkatkan kandungan air atau menambah campuran tambahan kimia akan meningkatkan kebolehkerjaan konkrit. Air berlebihan akan mendorong peningkatan penyingkiran air (air permukaan) dan / atau pemisahan agregat (apabila simen dan agregat mula berpisah), mengakibatkan konkrit yang bermutu rendah. Pengunaan agregat dengan gred yang tidak diingini boleh menhasilkan campuran kasar dengan kadar mendak rendah, yang tidak boleh dijadikan mudahkerja dengan tambahan air yang bersesuaian.
Kebolehkerjaan boleh diukur dengan "ujian turun", satu ukuran mudah bagi menguji kelikatan campuran simen baru menurut ujian piawai ASTM C 143 atau EN 12350-2. Kemendakan biasanya diukur dengan mengisi satu "kon Abrams" dengan suatu sampel dari satu kumpulan baru campuran simen. Kon diletakkan dengan bahagian lebar pada satu permukaan tidak menyerap. Apabila kon diangkat naik, konkrit yang tinggal akan tumbang pada jumlah tertentu akibat tarikan graviti. Suatu sampel yang kering akan mendak sedikit sahaja, sekitar satu atau dua inci (25 atau 50 mm). Satu campuran simen agak basah mungkin mendak sehingga enam atau tujuh inci (150 to 175 mm).
Kemendakan boleh ditingkatkan dengan mencampur bahan kimia seperti agen pengurang air (super pemplastikan) tahap-tengah atau tahap-tinggi tanpa mengurangkan nisbah air/simen. Ia adalah tabiat tidak selok bagi menambah air tambahan pada pengaul konkrit. Konkrit cair seperti konkrit mengemas diri (self-consolidating), diuji dengan kaedah mengukur aliran lain. Salah satu kaedah termasuk meletakkan kon pada bahagian kecil dan memantau aliran melalui kon sementara ia diangkat perlahan-lahan.
Air memainkan 3 peranan dalam kerja-kerja konkrit:
Kualiti campuran konkrit bergantung kepada:
Konkrit mampat giling, kadangkala dikenali sebagai rollcrete, adalah satu konkrit kaku kandungan simen rendah yang diletakkan dengan menggunakan teknik yang dipinjam daripada kerja tanah dan penurapan. Konkrit diletakkan pada permukaan yang hendak dilitupi, dan ia dipadatkan pada tempatnya dengan menggunakan jengiling (jentera pengiling), penggolek berat besar yang lazimnya digunakan dalam kerja tanah. Campuran konkrit ini mencapai kepadatan tinggi dan akan mengeras bagi membentuk satu kepingan blok yang teguh. [3] Konkrit mampat giling lazimnya digunakan untuk turapan konkrit, tetapi juga digunakan untuk membina empangan konkrit, kerana kandungan rendah simen menghasilkan kurang haba semasa pengerasan berbanding kebiasaanya bagi penuangan konkrit biasa yang banyak.
Bagi mengukuhkan lantai konkrit, pengeras lantai (floor hardening) boleh digunakan dalam perapian terakhir lantai konkrit. Pengeras lantai menawarkan pengukuhan tambahan pada kos yang jauh lebih rendah. Ia juga boleh digunakan bagi mengukuhkan lantai konkrit sedia ada, dengan itu mengelak keperluan bagi menggantikan lantai konkrit yang baru.
Selain itu kesemua bahan berasaskan simen mengeras apabila air ditambah kepadanya dan proses pengeringan bermula. Pengeringan optima simen berlaku dalam tempoh 28 hari. Pada awalnya kekuatan terbentuk agak pantas; simen mencapai 50% kekuatannya dalam tempoh 3-5 hari. Bagaimanapun, kekuatan jangka panjang simen didapati dalam tempoh 28 hari dan memerlukan kelembapan bagi mencapai kekuatan optimanya. Oleh itu ianya amat penting bagi pembina bagi memahami kaedah perapian (curing) bahan berasaskan simen.
KONKRIT
6.0.1 KONSEP KONKRIT BERTETULANG ( REINFORCED CONCRETE )
Konkrit biasa berupaya menanggung tegasan tekanan dengan berkesan. Apabila bahagian binaan mengalami tegasan tegangan seperti yang berlaku pada tiang, rasuk, lantai atas dan lain-lain lagi, denagn mencantumkan besi atau keluli yang mempunyai keupayaan menanggung tegasan tegangan ke dalam konkrit tersebut.
Kedudukan keluli itu direka supaya bersama-sama konkrit, berdaya menyokong segala tegangan dan juga tekanan yang dialami oleh bahan binaan tersebut. Keluli ini merupakan tetulang konkrit. Beberapa jenis keluli boleh digunakan sebagai tetulang kepada konkrit, antaranya ialah:
1. Keluli lembut (mild steel ) yang berbentuk bulat atau empat persegi.
2. Bar berbunga ( deformed bar )
3. Tetulang anyaman ( BRC steel fabric )
4. Dawai keluli tegangan tinggi ( high tensil wire )
Tetulang keluli yang digunakan itu hendaklah ditempatkan di dalam konkrit dengan cara teratur mengikut rekaan yang tertentu. Tetulang utama ialah keluli yang berfungsi menaggung beban dan pencekak ialah keluli yang digunakan untuk menetapkan kedudukan tetulang utama. Tetulang utama hendaklah dibentuk supaya menghasilkan pegangan yang kukuh dengan bancuhan konkrit.
Pembentukan ini biasanya dibuat pada kedua-dua hujung bar keluli lembut secara bercangkuk. Dalam kerja amali cangkuk bulat memerlukan ukuran tambahan sepanjang 16 kali diameter bar ( 16 D ) dan cangkuk L pula memerlukan ukuran tambahan 8 kali diameter bar ( 8 D ) . Ukuran tambahan ini membolehkan pembentukan di buat dengan mengikut panjangnya. Apabila bar berbenga digunakan, pembentukan tidak perlu dibuat.
Jarak diantara dua tetulang utama mestilah tidak kurang daripada diameternya, atau 25 mm, atau saiz batu baur yang terbesar ditambah 6 mm mengikut mana yang besar. Jika tetulang ini disusun berlapis-lapis, jarak bersih yang minimum diantara lapisan ialah 12 mm. Jarak ini boleh ditetapkan dengan menggunakan bar penjarak ditempatkan berjarak 1 meter di antara satu sam lain semasa tetulang ini dirempatkan.
PRINSIP BINAAN BERANGKA
Kebanyakkan bangunan yang dibina sekarang menggunakan konkrit bertetulang untuk membina tiang, rasuk dan lantainya meninggalkan temboknya diisi dengan bata atau papan kayu. Cara pembinaan seperti ini dinamakan binaan berangka. Pembinaan ini diguanakan kerana ciri-ciri kelebihan konkrit bertetulang dalam rekaanya.
Pembinaan sesebuah bangunan bermula daripada asasnya, diikuti dengan tiang, rasuk, papak lantai dan rangka bumbung. Bahagian-bahagian binaan ini boleh direka melalui teori anjal 9elastic theory ) ataupun teori plastic (plastic theory ) dengan mengambil kira tegasan tegangan dan takanan pada tiap-tiap bahagian binaan tersebut. Tegasan-tegasan ini adalah dihasilkan oleh beban yang ditanggung. Beban ini terdiri daripada beban mati, beban hidup dan beban angina.
1. Beban mati – Terdiri daripada berat tembok, dinding sekat, lantai dan bumbung, termasuk segala binaan kekal dalm bangunan.
2. Beban hidup – Terdiri daripada segala beban selain beban mati. Alat-alat, gerobok, penghuni, dan lalu lintas adalah merupakan beban hidup.
3. Beban angin – Tegasan yang dihasilkan oleh angina kepada bangunan. Beban ini berubah mengikut kelajuan tiupan angin.
Dalam proses mereka binaan berangka, adalah dianggap bahawa segala tegasan tekanan hendaklah ditangumg oleh tetulang dan segala tegasan tekanan pula ditanggung oleh konkrit. Berdasar kepada anggapan ini semua beban termasuk beban mati, beban hidup dan beban angina hendaklah ditanggung oleh rangka yang dibuat dengan kinkrit bertetulang dan diagihkan ke atas asasnya.
Boleh dikatakan bahawa semua tembok atau dinding sekat yang didapati di dalam binaan kerangka terdiri daripada tembok tidak tanggung beban.
Dalam pembinaan berangka, saiz tiang, tembok dan rasuk dapat. Pemilihan reka bentuk dapat dipelbagaikan kerana konkrit bertetulang berupaya menaggung tegasan-tegasan tersebut.
SAMBUNGAN DALAM BINAAN KONKRIT
1. Sambungan binaan :
sambungan ini dibuat pada tempat di mana kerja konkrit terpaksa dihentikan sementara. Apabila kerja konkrit hendak diteruskan, turapan yang dibuat daripada bancuhan simen dan air perlu disapu pada permukaan konkrit lama sebelum bancuhan konkrit baru ditempatkan. Sambungan tersebut tidak boleh diadakan di sebarangan tempat
Tempat-tempat yang sambungan ini boleh diadakan mestilah mematuhiperaturan yang tertentu. Bagi rasuk dan papak, tempat yang sesuai untuk mengadakan sambunagan bianaan ialah dalam bahagian sepertiga di antara dua penyokongnya, dan bukan di tempat yang berdekatan denagn tiang atau tembok. Bagi tiang pula, sambungan di bawah binaan patut diadakan di tempat yang beberapa sentimeter di bawah simpang rasuk. Ealaun masa untuk mandapan selama dua jam hendaklah dibenarkan sebelum kerja penempatan bancuhan konkrit bagi rasuk dimulakan.
2. Sambungan pengecutan dan pengembangan :
sambungan ini perlu dibuat kepada sesuatu binaan konkrit yang mengalami perubahn isinya akibat :
Pengecutan konkrit semasa membeku dan mengeras.
Perubahan cuaca.
Perubahan kandungan air.
Sambungan ini mempunyai fungsi mencegah keretakan berlaku pada konkrit tersebut. Ia dibuat berdasarkan kadar pengecutanyang dianggap antara 6 mm hingga 12 mm bagi tembok sepanjang 30 m yang dibina dengan konkrit biasa. Bahan-bahan yang boleh digunakan untuk mengisi sambungan ini ialah kertas kalis air, bitumen, kepingan kayu keras dan sebagainya.
TEGASAN
Bahagian-bahagian binaan biasanya mengambil beberapa tegasan pada masa yang sama. Jenis tegasan yang harus diambil kira dalam rekaan sesuatu struktur ialah :
Tegasan tegangan : Terjadi akibat tarikan. Segala tegasan tegangan yang dialami oleh konkrit dianggap ditanggung oleh tetulang keluli. Konkrit biasanya dianggap tidak berupaya menanggung tegasan tegangan semasa mereka binaan. Tegasan tegangan yang dibenarkan pada bar keluli lembut tidak melebihi 40 mm diameter ialah 140 N/mm2 .
Tegasan tekanan/ mampatan : Tegasan yang dihasilkan oleh tekanan dari atas dan bawah. Konkrit adalah dianggap mempunyai keupayaan menaggung tegasan tekanan. Oleh sebab itu, struktur yang berpadu boleh dibina dengan konkrit tanpa tetulang. Kekuatan konkrit menahan tekanan ialah dari 14-21 N/mm2 bagi bancuhan 1: 2 : 4.
Tegasan ricih : Apabila sesuatu bahagian binaan dibebankan secara melintang rasuk sebagai contoh, keretakan mungkin berlaku akibat ricihan. Keretakan biasanya berlaku pada tempat daya ricihan yang maksimum. Bagi rasuk, ini akn berlaku berdekatan dengan penyokongnya pada kedua-dua hujung rasuk. Cara untuk mengatasi masalah ricihan ialah menggunakan bar pencekak yang mencangkuk bar tetulang utama.
Tegasan lentur : Apabila bahagian bangunan dibebankan, tegasan tegangan dan mampatan akan dialami menjadikan bahagian binaan tersebut melentur. Oleh itu, dalam rekaan konkrit, tetulang keluli adalah digunakan untuk menentang tegasan ini.
KEDUDUKAN TETULANG BAGI STRUKTUR BANGUNAN
Kedudukan tetulang dalam sesuatu bianaan hendaklah mematuhi kepada rekaan yang tertentu. Berdasarkan ilmu kejuruteraan struktur, segala tegasan: tegangan, tekanan, ricihan dan lentur hendaklah diambil kira semasa mereka sesuatu binaan. Pada dasarnya, tetulang utama hendaklah ditempatkan di bahagian yang tegasan lentur berlaku untuk menentang daya tersebut.
KULIT KONKRIT
Apabila bancuhan konkrit ditempatkan ke dalam acuannya, perlulah memastikan bahawa di sekeliling tetulang diliputi dengan konkrit. Penutupan ini dikenali sebagai kulit konkrit (concrete cover ). Kulit konkrit ini mestilah mencukupi supaya tetulangnya tidak muncul dan berkarat. Pada dasarnya, tebal kulit konkrit ini tidak boleh kurang daripada 12.5 mm atau diameter tetulangnya. Tebal kulit konkrit ini boleh ditetapkan dengan menggunakan blok jarak (spacer ) semasa memasangkan acuan konkrit. Blok jarak merupakan kepingan yang dibuat mengikut tebal kulit konkrit yang diperlukan. Kadangkala blok ini juga dihasilkan dengan bahan plastik.