Semprotan Shotcrete Tersendat? Penyebabnya Bisa Ada di Tikungan Pipa

Semprotan shotcrete tersendat biasanya langsung dianggap salah campuran. Bayangkan operator shotcrete di terowongan tambang bawah tanah. Semprotan yang tadinya stabil tiba-tiba terputus-putus, lalu menghentak keras. Takaran air dan semen diperiksa ulang, ukuran kerikil dicek, tekanan kompresor dinaikkan. Kadang masalahnya reda, tetapi besoknya muncul lagi.

Jarang ada yang mencurigai satu bagian yang sebenarnya sudah lama menjadi tersangka: tikungan pipa. Sebuah studi eksperimen menemukan bahwa tikungan dapat memangkas kecepatan material shotcrete sekitar 30–40% (Chen et al., 2025). Artikel ini merangkum temuannya dan apa yang bisa dicek di lapangan.

Mengapa Aliran Shotcrete di Dalam Pipa Tidak Seragam

Dari luar, jalur pipa shotcrete tampak seragam. Diameternya sama, bajanya sama, dan udaranya datang dari kompresor yang sama. Di dalamnya, material bergerak dengan cara yang berbeda-beda sepanjang jalur.

Tim peneliti dari Shandong University of Science and Technology merekam aliran shotcrete kaku lewat pipa akrilik transparan memakai kamera berkecepatan tinggi. Jalur ujinya sepanjang 36 meter dengan satu tikungan 90°. Hasilnya, mereka melihat tiga pola aliran yang berbeda (Gambar 1):

• Zona awal (dekat pintu masuk): material bergerak di dasar pipa dan kerikil kasar menggelinding di sana.
• Lintasan lurus yang jauh dari pintu masuk: sebagian besar material terangkat dan melayang terbawa udara.
• Setelah tikungan: pola ketiga yang muncul, dibahas di bagian berikut (Chen et al., 2025).

Gambar 1. Karakteristik aliran partikel shotcrete pada zona awal, lintasan stabil, dan setelah tikungan

Apa yang Terjadi Setelah Tikungan Pipa Shotcrete?

Di belokan, material menabrak dinding pipa. Kecepatannya turun sekitar 30 sampai 40 persen. Lebih dari 70 persen kerikil kasar sempat mengendap di dasar pipa, lalu kembali terangkat oleh aliran udara yang berputar di belakang tikungan (Chen et al., 2025).

Ini mirip kendaraan di jalan tol. Di lintasan lurus semuanya melaju teratur, tetapi begitu ada tikungan tajam, arus melambat dan menumpuk, lalu melaju lagi berombongan. Di dalam pipa, kerikil kasar tertinggal dulu, lalu menyusul bergelombang. Karena itu, semprotan di ujung nozzle (ujung selang tempat material keluar) terasa berdenyut.

Kehilangan tekanan di tikungan dan zona awal

Tikungan juga memakan tekanan. Per satuan panjang, tekanan yang hilang di tikungan sekitar 2 sampai 3 kali lipat dibanding lintasan lurus yang stabil. Di zona awal jalur angkanya lebih besar lagi, sekitar 3 sampai 4 kali lipat. Dua bagian ini pendek dibanding total jalur, tetapi kerja paling berat terjadi di sana (Chen et al., 2025).

Data pengukuran tekanan pada pipa 51 mm

Pengukuran tekanan menguatkan gambaran itu. Pada pipa berdiameter 51 milimeter, hasilnya sebagai berikut:

Pola serupa muncul di ketiga ukuran pipa yang diuji (Chen et al., 2025).

Gambar 2. Diagram PDF dan CDF sinyal tekanan pada berbagai tahap pengangkutan material

Diameter Pipa Shotcrete: Lebih Cepat atau Lebih Hemat Tekanan?

Saat aliran terasa lambat, reaksi yang umum adalah memakai pipa lebih kecil supaya udara lebih kencang. Cara ini memang berhasil. Pada aliran udara 475 meter kubik per jam, material di lintasan lurus pipa 51 milimeter melaju sekitar 27 meter per detik, sedangkan di pipa 70 milimeter hanya sekitar 18 meter per detik (angka perkiraan dari grafik).

Harganya dibayar dengan tekanan. Selisih diameternya hanya 19 millimeter, tetapi kehilangan tekanannya hampir dua setengah kali lipat (Chen et al., 2025).

Gambar 3. Karakteristik penurunan tekanan material shotcrete kaku (diameter pipa 51 mm)

Gambar 4. Karakteristik penurunan tekanan material shotcrete kaku (diameter pipa 70 mm)

Kecepatan tinggi sebenarnya bukan tujuan. Yang penting, material tiba di nozzle dengan aliran yang rapi, dan itu bergantung pada seberapa banyak tenaga yang habis di sepanjang jalan.

Tikungan Pipa Perlu Dihitung Sejak Perencanaan

Ada tiga hal yang bisa dipertimbangkan di lapangan:

1. Perlakukan tikungan sebagai bagian dari desain. Jumlahnya, letaknya, dan jaraknya dari pintu masuk sebaiknya dihitung, karena makin sedikit tikungan, makin kecil kesempatan kerikil kasar tertinggal dan menyusul bergelombang.
2. Ukur tekanan di beberapa titik, bukan hanya di kompresor. Aliran udara di kompresor tidak menjelaskan apa yang terjadi setelah tikungan. Titik ukur di zona awal, lintasan lurus, dan sesudah tikungan memberi gambaran yang lebih jujur. Sebaran tekanan yang tiba-tiba melebar di satu titik bisa menjadi tanda awal masalah sebelum pipa tersumbat.
3. Pilih diameter pipa sebagai keseimbangan. Kecepatan, tekanan, dan beban kompresor saling terkait. Pipa kecil menaikkan kecepatan, tetapi zona awal dan tikungan menjadi bagian yang paling terbebani.

Batasan Penelitian yang Perlu Diperhatikan

• Semua percobaan memakai satu komposisi campuran (semen, pasir, dan kerikil dengan perbandingan 1 : 2,25 : 1,5, rasio air-semen 0,3, ukuran kerikil maksimum 10 milimeter) dan tiga ukuran pipa.
• Angka-angkanya layak dibaca sebagai arah, bukan patokan untuk semua campuran dan semua jalur.
• Penelitian ini tidak mengukur material yang terpental dari dinding maupun mutu hasil semprot, sehingga dampaknya ke kualitas lapisan beton perlu diuji langsung di lapangan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

Apa penyebab semprotan shotcrete tersendat?

Penyebabnya tidak selalu campuran beton. Dalam studi ini, tikungan pipa membuat material menabrak dinding dan melambat 30–40%, sehingga kerikil kasar tertinggal lalu menyusul bergelombang. Akibatnya semprotan di nozzle terasa berdenyut.

Mengapa kehilangan tekanan lebih besar di tikungan pipa?

Per satuan panjang, tekanan yang hilang di tikungan sekitar 2–3 kali lipat dibanding lintasan lurus yang stabil. Di zona awal jalur angkanya sekitar 3–4 kali lipat.

Apakah pipa shotcrete yang lebih kecil lebih baik?

Pipa lebih kecil membuat material melaju lebih cepat, tetapi kehilangan tekanannya jauh lebih besar. Pada studi ini, kehilangan tekanan maksimum sekitar 150 kPa di pipa 51 mm dibanding 60 kPa di pipa 70 mm. Diameter sebaiknya dipilih sebagai keseimbangan.

Di mana tekanan sebaiknya diukur?

Di beberapa titik: zona awal, lintasan lurus, dan sesudah tikungan, bukan hanya di kompresor. Sebaran tekanan yang tiba-tiba melebar di satu titik bisa menjadi tanda awal sebelum pipa tersumbat.

Kesimpulan: Periksa Seluruh Jalur, Bukan Hanya Campuran

Semprotan shotcrete yang terputus-putus sering langsung dianggap salah campuran. Padahal sebelum menempel di batuan, material sudah menempuh perjalanan panjang: didorong udara dari kompresor, melaju di dalam pipa, lalu menghantam tikungan yang bisa memangkas kecepatannya 30–40%. Kalau titik-titik itu tidak ikut diperiksa, campuran terbaik pun bisa sampai ke nozzle dalam kondisi yang berbeda dari yang direncanakan.

Karena itu, APTEKINDO memandang ground support sebagai satu rantai kerja utuh, dari kompresor, pipa, dan tikungan, sampai permukaan batuan yang disangga. Penyangga yang kuat dimulai dari material yang tiba dengan baik.

Sedang mengalami semprotan shotcrete yang tersendat? Diskusikan kondisi jalur pipa dan material di proyek Anda dengan tim APTEKINDO.

Daftar Pustaka

Chen, L., Liu, M., & Sun, Z. (2025). Experimental study on the pneumatic conveying characteristics of stiff shotcrete materials. Case Studies in Construction Materials, 23, Article e05053. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2025.e05053