Pigmen Oksida Besi dan Hidrasi Semen: Pengaruhnya terhadap Waktu Pengerasan dan Kekuatan

Singkatnya: Pigmen besi oksida adalah bubuk halus, dan bubuk halus bersaing dengan semua bahan lain dalam campuran beton untuk memperoleh air dan bahan tambah. Di sebagian besar pabrik, pengaruhnya terhadap waktu pengikatan dan kekuatan pada hari ke-28 kecil serta sering disalahkan pada pigmen, padahal penyebab sebenarnya berasal dari faktor lain. Jalankan satu campuran kontrol dan satu campuran berpigmen menggunakan semen yang sama, rasio air-semen yang sama, serta proses perawatan yang sama, lalu bandingkan waktu pengikatan dan hasil uji kubus. Satu pasang campuran ini saja sudah cukup menjawab pertanyaan utama yang diajukan pelanggan Anda.

Sebuah pabrik pencampur mengganti warna pada hari Jumat dan hasil uji kubus menunjukkan nilai rendah pada hari Selasa. Pigmen menjadi pihak pertama yang disalahkan, karena merupakan satu-satunya bahan yang secara nyata berubah. Kadang-kadang hal ini memang adil. Namun sering kali tidak.

Inilah yang sebenarnya terjadi di dalam mixer saat Anda menambahkan warna.

Pigmen merupakan bubuk kedua dalam sistem yang sudah padat.

Butir semen mengalami hidrasi dan, dalam prosesnya, menyerap air serta melepaskan panas. Besi oksida merah (Fe2O3) tidak melakukan keduanya. Zat ini secara kimia bersifat tidak reaktif dalam sistem semen Portland, sehingga warnanya tetap stabil selama puluhan tahun.

Yang dibawa zat pewarna ini adalah permukaan. Pigmen pada dosis khas untuk beton berwarna menyeluruh menambahkan sejumlah besar partikel sangat halus. Partikel-partikel tersebut memerlukan air, dan memerlukannya tepat saat campuran masih bersifat plastis. Akibatnya biasanya terjadi sedikit peningkatan kebutuhan air serta campuran plastis yang terasa sedikit lebih kaku pada nilai slump yang sama.

Ada efek kedua yang sering membuat pabrik keliru. Permukaan pigmen halus dapat mengikat sebagian bahan tambah pengembang udara atau pereduksi air sebelum bahan tersebut mencapai semen. Dosis yang Anda tulis di kartu batch tetap berada di dalam drum, tetapi jumlah yang benar-benar berfungsi menjadi lebih sedikit.

Waktu pengerasan adalah aspek pertama yang Anda amati

Pengaturan adalah peristiwa panas dan kimia. Tricalcium silikat (C3S, fase utama pemberi kekuatan dalam semen Portland) mulai bereaksi, dan pasta menjadi kaku. Segala hal yang memperlambat akses air ke butir semen menggeser kurva tersebut ke arah kanan.

Dalam praktiknya, campuran berpigmen sering kali mengeras sedikit lebih lambat daripada campuran pembanding. Selisih sepuluh hingga dua puluh menit umum terjadi dan biasanya tidak berbahaya. Yang penting adalah apakah pergeseran tersebut konsisten, serta apakah nilainya berubah seiring peningkatan dosis pigmen.

Dua metode dapat menyelesaikannya. Jarum Vicat (ASTM C191, uji penetrasi pada pasta) memberikan angka pasti di laboratorium. Metode ketahanan penetrasi (ASTM C403, probe yang didorong ke dalam mortar yang telah diayak) bekerja lebih baik pada campuran nyata yang mengandung agregat. Kedua metode tersebut—bila dijalankan pada campuran pembanding dan sampel berpigmen dari lot semen yang sama—akan menunjukkan besarnya pergeseran.

Memisahkan pigmen dari semua bahan lainnya

Penurunan kekuatan memiliki banyak penyebab. Variasi lot semen, kadar air agregat, toleransi pencampuran, perawatan (curing), serta suhu pengecoran semuanya memengaruhi hasil pengujian. Jika Anda mengubah pigmen dan komposisi campuran secara bersamaan, Anda tidak akan memperoleh informasi apa pun.

Jaga agar kelompok kontrol tetap andal. Gunakan silo semen yang sama, tumpukan agregat yang sama, rasio air-semen (w/c, yaitu berat air dibagi berat semen) yang sama, serta batch admixture yang sama. Ubah hanya pigmennya. Cetak silinder uji dari kedua campuran tersebut, lakukan perawatan (curing) secara bersamaan, lalu uji tekan pada umur 7 dan 28 hari sesuai ASTM C39.

Jika hasil kuat tekan campuran berpigmen lebih rendah daripada kelompok kontrol pada kedua umur uji dan selisihnya semakin melebar, maka terdapat pengaruh nyata akibat pigmen, sehingga dosis pigmen menjadi hal pertama yang perlu dikaji. Jika hasil kedua kelompok berada dalam rentang variasi hasil pengujian internal Anda sendiri, maka pigmen bukanlah sumber masalah, dan Anda sebaiknya meninjau kembali proses perawatan (curing) serta kondisi kelembapan.

Jujurlah juga mengenai variasi hasilnya. Dua silinder bukanlah bukti yang cukup. Pabrik pencampur yang berdebat soal setengah megapascal berdasarkan satu kubus saja umumnya sebenarnya sedang berdebat soal noise.

Tiga hal yang lebih penting daripada warna

Mencampur pigmen berdasarkan berat, bukan berdasarkan sendok ukur. Pigmen yang ditimbang hingga ketelitian terdekat satu kilogram untuk satu batch dua meter kubik memang cukup memadai. Namun, pigmen yang ditambahkan dengan sekop tidak demikian—dan variasi warna yang muncul kemudian justru sering disalahkan kepada pemasok.

Waktu dispersi. Pigmen yang dimasukkan di akhir siklus lalu langsung dikeluarkan tiga puluh detik kemudian tidak akan pernah terdispersi secara merata. Akibatnya muncul garis-garis (streaks), dan campuran yang dihasilkan pun berperilaku berbeda dari campuran yang diuji di laboratorium. Berikan interval pencampuran penuh, lalu amati proses pengeluarannya.

Perawatan (curing), setiap kali. Beton berwarna dinilai berdasarkan permukaannya, dan permukaanlah bagian pertama yang menunjukkan hasil perawatan. Pelat beton berpigmen yang mengering terlalu cepat tampak belang-belang dan sering dianggap sebagai cacat pigmen—padahal kenyataannya biasanya bukan begitu.

Tempat di mana pabrik melakukan kesalahan hampir selalu berada di sini, pada ketiga hal ini, dan bukan pada drum pigmen.

Uji yang menjawab pertanyaan dalam satu kali pencampuran

1. Ambil nomor lot semen yang benar-benar akan Anda gunakan, dan pertahankan campuran kontrol serta campuran uji pada lot tersebut.
2. Tetapkan rasio air-semen dan dosis bahan tambah secara tertulis sebelum Anda memulai, serta catat nilai slump yang menjadi target Anda.
3. Buat campuran kontrol tanpa pigmen. Cetak silinder, lalu lakukan pengukuran waktu pengaturan awal (Vicat) atau pengukuran penetrasi.
4. Buat campuran berpigmen sesuai dosis produksi Anda. Gunakan semen yang sama, agregat yang sama, dan rasio air-semen yang sama. Cetak dan ukur dengan cara yang identik.
5. Catat nilai slump pada keduanya. Jika kebutuhan air berubah, catat jumlah air atau bahan tambah yang diperlukan untuk mengembalikan slump ke nilai target.
6. Uji tekan silinder pada umur 7 dan 28 hari. Simpan hasilnya bersama catatan batch, bukan di buku catatan pribadi seseorang.
7. Jika Anda menggunakan lebih dari satu dosis pigmen dalam produksi, ulangi pengujian pada dosis tertinggi di rentang tersebut. Pengaruhnya bergantung pada dosis.
8. Simpan sampel yang dipertahankan dari lot pigmen (sampel yang disetujui dan disimpan untuk perbandingan) bersama dengan lot semen, sehingga argumen tahun depan memiliki bukti pendukungnya.

Apa yang menjadi kewajiban pemasok pigmen kepada Anda di sini

Pemasok pigmen tidak dapat memberi tahu Anda bagaimana produk mereka berperilaku di dalam mixer Anda. Mereka hanya dapat memberi tahu Anda komposisi produk tersebut, serta memastikan ketersediaan produk yang sama secara konsisten dari satu batch ke batch berikutnya agar uji coba Anda tetap sah.

Kami telah memproduksi pigmen oksida besi selama 26 tahun, menghasilkan varian merah (Fe2O3), kuning (α-FeOOH), hitam (Fe3O4), cokelat, serta hijau dan biru komposit untuk beton, mortar, aspal, pelapis, plastik, dan karet. Pesanan minimum kami adalah 1 ton (1.000 kg); jumlah untuk uji coba dapat diambil dari lot produksi yang sama yang dirujuk dalam kutipan harga, dilengkapi nomor lot dan sertifikat analisis.

Jika Anda sedang menguji waktu pengaturan atau kekuatan tertentu pada campuran berwarna, kirimkan kepada kami desain campuran dan lot semen yang Anda gunakan. Kami akan mencocokkan lot pigmen dengan campuran tersebut, sehingga satu-satunya variabel dalam uji coba Anda adalah variabel yang memang ingin Anda uji.

Kontak: [email protected] | +86-13400211655