Polimer untuk Beton Tahan terhadap Api

Self-compacting high-performance concrete (SCHPC) atau beton pemadatan mandiri berperforma tinggi hingga saat ini masih memiliki satu kelemahan, yakni menjadi serpihan dan terbelah saat terkena api sehingga mengurangi kapasitas daya pemikul bebannya. Para ilmuwan di Swiss kini telah mengembangkan metode pembuatan beton pemadatan mandiri berperforma tinggi yang tahan api serta menjaga integritas mekanisnya dalam kondisi tersebut.

Kayu berderak saat terbakar di cerobong atau di api unggun. Tapi ketika beton terkena api, ia berubah menjadi cacahan dan serpihan, sebuah proses yang dikenal sebagai spalling. Kedua efek tersebut disebabkan oleh fenomena yang sama, yakni air yang terperangkap dalam potongan kayu atau elemen beton menguap karena suhu tinggi. Semakin banyak uap air yang dihasilkan, tekanan di dalam kayu atau struktur beton semakin meningkat.

Pada kayu hal tersebut menyebabkan sel-sel meledak dengan suara berderak, menciptakan retakan dalam log. Sementara dalam struktur beton, serpihan terpisah dari langit-langit, dinding, dan pilar penyangga, secara langsung mengurangi kapasitas pemikul beban dan meningkatkan risiko keruntuhan pada bangunan yang terbakar.

Ketahanan beton konvensional terhadap panasnya api dapat dioptimalkan dengan menambahkan beberapa kilogram serat polypropylene (PP) per meter kubik campuran beton. Ketika terkena api serat meleleh, menciptakan jaringan kanal halus di seluruh struktur beton. Kondisi tersebut memungkinkan uap air keluar tanpa meningkatkan tekanan internal, sehingga struktur beton tetap utuh.

Self-compacting high-performance concrete (SCHPC) berperilaku berbeda. Menambahkan lebih dari 2 kg serat PP per meter kubik ke dalam campuran SCHPC dapat memengaruhi kemampuannya untuk memadat sendiri, sehingga proporsi serat PP dalam SCHPC harus dijaga relatif rendah. Tapi hal tersebut pada gilirannya berarti bahwa jika beton terkena api, jaringan kanal halus yang dibuat oleh serat leleh tidak kontinu di seluruh struktur, yang memungkinkan terjadi spalling.

Pertanyaan berikutnya adalah bagaimana membuat SCHPC tahan api, sehingga bangunan yang dibuat dari bahan tersebut menjadi lebih aman, sambil tetapi bisa menjaga proporsi serat polimer cukup rendah sehingga beton tetap mampu memadat sendiri.

Para peneliti dari Laboratorium "Beton / Konstruksi Kimia" dan "Teknik Sistem Mekanik" di EMPA kini berhasil menemukan jawabannya. Mereka memproduksi serangkaian lempengan beton berdinding tipis yang dilapisi dengan kabel yang terbuat dari polimer yang diperkuat serat karbon. Beton dari mana pelat dibuat juga mengandung 2 kg serat PP per meter kubik campuran.

Dalam beberapa lempengan, para ilmuwan juga menambahkan sejumlah kecil polimer penyerap super (SAP), bahan sintetis khusus yang mampu menyerap berkali-kali beratnya sendiri dalam air. Mereka kemudian mengekspos lempengan beton ke api, hingga mencapai suhu 1.000 derajat Celsius. Setelah 90 menit slab beton yang mengandung SAP menunjukkan beberapa retak kecil saja, sementara kasus spalling hanya terjadi pada slab yang bebas SAP.

Berbagai Aplikasi

Dengan pengembangan inovatif mereka, para peneliti Empa telah memperluas peluang untuk mengeksploitasi keunggulan ekonomi dan lingkungan yang ditawarkan oleh self-compacting concrete (SCC). Proses baru, di mana paten telah diterapkan, memungkinkan misalnya penggunaan SCHPC untuk struktur tahan api. Sampai saat ini, hanya dimungkinkan menggunakan SCC dalam kombinasi dengan sistem pemadam sprinkler atau lapisan isolasi termal eksternal.

Tetapi, SCHPC baru menawarkan keunggulan tambahan yakni mesin yang digunakan untuk memadatkan beton konvensional menghasilkan kebisingan yang cukup besar. Perusahaan konstruksi sekarang dapat menjaga tingkat kebisingan menjadi turun dengan menggunakan beton kinerja tinggi pemadatan sendiri yang diperkaya SAP, tanpa kehilangan kemampuan ketahanan api mereka.

nik/dariberbagaisumber/S-2