commit to user
i
PENGARUH JENIS SERAT LIMBAH INDUSTRI TERHADAP
NILAI SUSUT KERING BETON MEMADAT MANDIRI
Influence of Type of Industrial Product Waste Fibres on Drying Shrinkage of Self Compacting Concrete
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Oleh :
KUNTO ADRIANTO
NIM. I 0106090
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PENGARUH JENIS SERAT LIMBAH INDUSTRI TERHADAP
NILAI SUSUT KERING BETON MEMADAT MANDIRI
Influence of Type of Industrial Product Waste Fibres on Drying Shrinkage of Self Compacting Concrete
Disusun Oleh :
KUNTO ADRIANTO
NIM. I 0106090
Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2010 Dosen Pembimbing I
Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT NIP. 19671001 199702 1 001
Dosen Pembimbing II
commit to user
iii
PENGARUH JENIS SERAT LIMBAH INDUSTRI TERHADAP
NILAI SUSUT KERING BETON MEMADAT MANDIRI
Influence of Type of Industrial Product Waste Fibres on Drying Shrinkage of Self Compacting Concrete
SKRIPSI
Disusun oleh:
KUNTO ADRIANTO
NIM. I 0106090
Dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk mendapatkan gelar sarajana teknik
Pada Hari : Selasa
Tanggal : 4 Januari 20112009
Tim Penguji Pendadaran :
1. Dr. Ir. Sholihin As’ad, MT ………
N I P . 19671001 199702 1 001
2. Purnawan Gunawan, ST, MT ………
NIP. 19731209 199802 1 001
3. Ir. Supardi, MT. ………
N I P . 19550504 198003 1 003
4. Wibowo, ST, DEA ………
N I P . 19681007 1995021 001
Mengetahui, Disahkan
a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik sipil
Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS
Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Bambang Santosa, MT
commit to user
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu melimpahkan berkat serta
rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul
“Pengaruh Jenis Serat Limbah Industri terhadap Nilai Susut Kering Beton Memadat Mandiri” guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Skripsi ini merupakan bagian dari penelitian Dr(Techn). Ir. Sholihin As’ad, MT
mengenai ”Pengembangan Kanal Fleksibel Berbahan Beton memadat mandiri
Berserat Limbah kaleng dan Limbah Plastik”. Penulis menyadari bahwa tanpa
bantuan dari berbagai pihak maka sulit kiranya mewujudkan laporan tugas akhir
ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta
staffnya,
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta
staffny,
3. Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT selaku dosen pembimbing I,
4. Purnawan Gunawan, ST, MT selaku dosen pembimbing II,
5. Edy Purwanto, ST, MT selaku dosen pembimbing akademis,
6. Tim penguji pada ujian pendadaran tugas akhir,
7. Kedua orang tua saya, yaitu Drs. Irianto W. dan Dra. Warsini,
8. S A Kristiawan, ST, MSc, (Eng), PhD selaku Kepala Laboratorium Struktur
Fakultas Teknik Univesitas Sebelas Maret Surakarta beserta staffnya,
9. Kusno Adi S, ST, PhD selaku Kepala Laboratorium Bahan Bangunan
Fakultas Teknik Univesitas Sebelas Maret Surakarta beserta staffnya,
10. Segenap staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta,
11.Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Sipil angkatan 2006 Universitas
commit to user
vii
12.Semua pihak yang telah membantu penulis secara langsung maupun tidak
langsung yang tidak dapat penulis sebut satu per satu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih ada kekurangan. Oleh karena itu saran
dan kritik yang membangun akan penulis terima demi kesempurnaan penelitian
selanjutnya.
Surakarta, Desember 2010
commit to user
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...i
HALAMAN PERSETUJUAN...ii
HALAMAN PENGESAHAN... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv
ABSTRAK... v
KATA PENGANTAR... vi
DAFTAR ISI...viii
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR... xii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL...xiii
DAFTAR LAMPIRAN... xv
BAB 1. PENDAHULUAN...1
1.1. Latar Belakang Masalah...1
1.2. Rumusan Masalah...3
1.3. Batasan Masalah...3
1.4. Tujuan Penelitian...4
1.5. Manfaat Penelitian...4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI...5
2.1. Tinjauan Pustaka...5
2.2. Landasan Teori...9
2.2.1. Beton Memadat Mandiri ...9
2.2.2. Beton Serat ...10
2.2.3. Beton Serat Memadat Mandiri...11
2.2.4. Material Penyusun Beton Serat Memadat Mandiri...11
2.2.4.1. Semen Portland ...11
2.2.4.2. Agregat ...12
2.2.4.3. Fly Ash ...17
commit to user
ix
2.2.4.5. Superplasticizer (Viscocrete 10)...18
2.2.4.6. Serat... ...19
2.2.5. Mekanisme Kerja Serat dalam Beton...19
2.2.6. Perilaku Cabut (Pull Out) Serat...20
2.2.7. Penyusutan pada Beton (Shrinkage)...22
2.2.7.1. Definisi Susut...22
2.2.7.2. Susut Kering Beton (Drying Shrinkage)...22
2.2.7.3. Mekanisme Terjadinya Susut Kering...24
2.2.7.4. Prediksi Susut Kering Jangka Panjang...26
2.2.7.5. Efek Susut Kering pada Struktur...27
2.2.7.6. Prinsip Pengukuran Susut Kering...28
2.2.7.7. Mekanisme Susut pada Beton Serat...28
BAB 3. METODE PENELITIAN...30
3.1. Uraian Umum...30
3.2. Benda Uji...31
3.3. Alat...32
3.4. Bahan...33
3.5. Tahap Penelitian...34
3.6. Pengujian Bahan Dasar Beton...37
3.7. Perancangan Campuran Beton (Mix Design)...37
3.8. Pembuatan Benda Uji...38
3.9. Pengujian Susut Kering Balok Beton...39
BAB 4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN...41
4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar...41
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus...41
4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar...43
4.2. Perancangan Campuran Adukan Beton...45
4.3. Data Hasil Pengujian Susut kering...47
4.4. Hasil Perhitungan Prediksi Susut Kering...53
commit to user
x
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN...59
5.1. Kesimpulan ...59
5.2. Saran...60
DAFTAR PUSTAKA... xvi
commit to user
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Beton adalah suatu material konstruksi yang tidak dapat dipisahkan dengan
kehidupan sosial modern. Hampir pada setiap aspek kehidupan manusia
sehari-hari tidak dapat terlepas pada beton baik secara langsung maupun tidak langsung.
Sebagai contoh jalan dan jembatan yang dilalui, dam yang digunakan untuk
menyimpan air dan dipakai untuk pengolahan air minum, pembangkit listrik,
bangunan-bangunan gedung serta menara pencakar langit juga terbuat dari beton.
Jadi, perkembangan teknologi beton memiliki peranan yang besar dalam
kehidupan manusia.
Adanya perkembangan pembangunan infrastruktur yang semakin pesat saat ini,
menuntut pemakaian beton menggunakan bahan-bahan yang bermutu tinggi,
mudah pengerjaannya serta mencukupi kebutuhan dalam proses konstruksi
bangunan. Banyak penelitian muncul untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Salah
satu hasil penelitian tersebut adalah beton memadat mandiri (Self Compacting
Concrete / SCC). SCC adalah beton yang mampu mengalir sendiri yang dapat
dicetak pada bekisting dengan tingkat penggunaan alat pemadat yang sangat
sedikit atau bahkan tidak dipadatkan sama sekali. Biasanya menggunakan bantuan
bahan seperti admixture superplasticizer untuk mencapai kekentalan khusus.
SCC dapat mencapai kuat tekan yang tinggi sehingga sangat diandalkan
peranannya sebagai bahan konstruksi, namun SCC memiliki sifat yang lain seperti
beton normal yaitu terjadinya deformasi yang salah satunya disebabkan oleh susut
(shrinkage). SCC cenderung menggunakan komponen halus yang lebih besar
daripada beton biasa. Salah satu komponen halus tersebut adalah bahan semen.
Bahan semen yang lebih besar akan berpotensi menyebabkan susut. Masalah susut
commit to user
dapat menimbulkan retakan-retakan pada struktur dalam jangka waktu yang relatif
lama dan adanya perubahan dimensi yang disebabkan penguapan air yang ada di
dalam SCC dengan jangka waktu yang cukup lama.
Keretakan dan susut ini dapat mengurangi kekuatan SCC dalam memikul beban.
Permasalahan di atas memerlukan pengendalian dan penanganan untuk
optimalisasi penggunaan SCC. Salah satunya yaitu dengan penambahan serat pada
SCC yang mana dapat meningkatkan kinerja SCC dalam menahan formasi retak.
Alternatif pemakaian serat pada teknologi SCC ini dapat menggunakan serat
limbah plastik, kaleng, karet halus, dan kasar. Pemilihan alternatif pemakaian
serat limbah industri ini, karena sekaligus dapat membantu dalam mengatasi
pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh limbah industri yang sudah tidak
terpakai lagi. Limbah plastik, kaleng, dan ban bekas didaur ulang dan diproses
menjadi serat dengan ukuran tertentu sebagaimana Gambar 1.1. dan 1.2.
commit to user
Gambar 1.2. Limbah plastik, kaleng dan ban bekas yang diolah menjadi serat plastik, kaleng, karet halus, dan karet kasar.
Skripsi ini membahas pengaruh penggunaan serat limbah industri daur ulang pada
kualitas susut SCC. Beberapa benda uji dengan kandungan serat limbah industri
1% dan 1,5% diamati nilai susut kering, kemudian dibandingkan dengan nilai
susut kering pada SCC tanpa serat.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah disampaikan di awal, dirumuskan
permasalahan tentang bagaimana pengaruh penggunaan serat limbah industri
(limbah kaleng, limbah plastik, limbah karet halus, dan limbah karet kasar) pada
SCC terhadap nilai susut keringnya.
1.3 Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah yang digunakan adalah :
a. Jenis serat yang dipakai sebagai bahan tambahan pada SCC adalah serat dari
commit to user
b. Penggunaan variasi campuran dengan penambahan serat kaleng, plastik, karet
halus, dan kasar untuk pengujian masing-masing menggunakan
perbandingan 1% dan 1,5% terhadap volume adukan beton.
c. Semen yang digunakan adalah semen Portland jenis 1.
d. Bahan admixture superplasticizer yang digunakan adalah viscocrete10.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh penggunaan serat limbah
kaleng, serat limbah plastik, serat limbah karet halus, dan serat limbah karet kasar
pada SCC terhadap pengujian susut kering.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini antara lain :
a. Memberikan kontribusi terhadap perkembangan teknologi beton terutama
SCC.
b. Mengetahui pengaruh pada SCC yang ditambahkan serat dalam berbagai
variasi penambahan serat limbah produk industri (kaleng, plastik, karet halus,
dan karet kasar) terhadap susut kering.
c. Menambah alternatif pilihan beton berkualitas tinggi yang memiliki
ketahanan terhadap lingkungan dalam jangka waktu yang relatif lama.
d. Menambah alternatif pilihan serat untuk SCC yang lebih murah dan lebih
mudah diperoleh untuk peningkatan kualitas beton.
e. Menambah informasi dalam dunia Teknik Sipil khususnya mengenai potensi
pemanfaatan limbah plastik, kaleng, dan ban bekas sebagai serat untuk diolah
commit to user
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Beton Memadat Mandiri (Self Compacting Concrete, SCC) adalah campuran
beton yang dapat memadat sendiri tanpa menggunakan alat pemadat ( vibrator ).
SCC dapat memadat ke setiap sudut dari struktur bangunan dan dapat mengisi
tinggi permukaan yang diinginkan dengan rata ( self leveling ) tanpa mengalami
bleeding dan segregasi. SCC digunakan dengan cara dipompa dari bawah
formwork struktur bangunan atau dengan cara dialirkan dari atas. Maksimum
tinggi jatuh SCC adalah 2 m dari formwork struktur bangunan. Gradasi yang tepat
dari agregat dan kombinasi dari komposisi material yang berkadar bahan semen
tinggi adalah hal utama dalam memenuhi syarat-syarat SCC ( Himawan dan
Darma, 2004 ).
SCC pertama kali ditemukan di Jepang pada tahun 1990-an sebagai bentuk upaya
untuk mengatasi persoalan pengecoran komponen gedung artistik dengan bentuk
geometri yang tergolong rumit apabila dilakukan pengecoran menggunakan beton
normal. Riset tentang SCC masih terus dilakukan hingga sekarang dengan banyak
aspek kajian, misalnya ketahanan, permeabilitas, dan kuat tekan. Kekuatan tekan
beton kering 120 MPa sudah dapat dicapai karena penggunaan superplasticizer
yang memungkinkan penurunan rasio air-semen (w/c) hingga nilai w/c = 0,3 atau
lebih kecil ( Juvas, 2004).
Perbedaan utama SCC dengan beton konvensional terletak pada komposisi
campuran beton, yaitu penggunaan porsi bahan pengisi yang cukup besar, sekitar
40 % dari volume total campuran beton. Bahan pengisi ini adalah pasir butiran
halus dengan ukuran butiran maksimum (dmax ) ≤ 0,125 mm. Porsi besar bahan
commit to user
Penggunaan superplasticizer yang memadai, biasanya berbahan polycarboxylate,
memungkinkan penggunaan air pada campuran dapat dikurangi, namun
pengurangan pengerjaan (workability) dan kemampuan pengaliran (flowability)
campuran beton dapat dijaga. Bahan pengisi tambahan lain yang digunakan dalam
pembuatan SCC adalah abu terbang ( fly ash) , silica fume, terak, metakaolin dan
lain-lain (Hela dan Hubertova, 2006).
Sementara itu, beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran
semen, agregat, air, dan sejumlah serat yang disebar secara acak. Ide dasar beton
serat adalah menulangi beton dengan serat yang disebarkan secara merata ke
dalam adukan beton, dengan orientasi acak sehingga dapat mencegah terjadinya
retakan-retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik baik akibat panas hidrasi
maupun akibat pembebanan (Soroushian dan Bayashi, 1987).
Beton serat mempunyai kelebihan daripada beton tanpa serat dalam beberapa sifat
strukturnya, antara lain keliatan (ductility), ketahanan terhadap beban kejut
(impact resistance), kuat tarik dan kuat lentur (tensile and flexural strength),
kelelahan (fatigue life), kekuatan terhadap pengaruh susut (shrinkage), dan
ketahanan terhadap keausan (abration) (Soroushian dan Bayashi, 1987).
Sejumlah laporan riset dan penggunan praktis beton serat menunjukkan bahwa
untuk peningkatan kemampuan konstruksi umumnya digunakan serat baja
berukuran makro dengan panjang sekitar 2 cm atau lebih. Penggunaan serat baja
modern dengan berbagai bentuk : permukaan kasar ujung berangkur,
bergelombang dan beberapa bentuk lain terbukti sangat efektif meningkatkan
kemampuan lentur, daktilitas ketahanan menahan retak, ketahanan torsi dan
ketahanan lelah (fatigue resistance) (Maidl, 1995 dalam Dining, 2003).
Dosis penggunaan yang umum adalah 0,25 - 2% takaran volume atau sekitar
20-50 kg serat baja per meter kubik produksi beton. Serat sintetik adalah serat buatan
yang diperoleh dari pengembangan produk petrokimia dan industri tekstil.
commit to user
polyethilene, polypropylene. Serat sintetik umumnya cocok digunakan untuk
ketahanan terhadap retak, khususnya di umur awal (Braunch, J et.al, 2002). Dosis
penggunaan serat sintetik beragam dari 0,1% hingga 0,8% takaran volume.
Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa
penambahan serat sebanyak 0,75 % sampai dengan 1 % dari volume adukan akan
memberikan hasil yang optimal (Suhendro, 2000).
Penambahan serat ke dalam beton akan meningkatkan kuat tarik beton yang
umumnya sangat rendah. Pertambahan kuat tarik akan memperbaiki kinerja
komposit beton serat dengan kualitas yang lebih bagus dibandingkan dengan
beton konvensional. Lebih rinci, keuntungan penambahan serat pada beton adalah
: pertama, serat terdistribusi secara acak di dalam beton pada jarak yang relatif
sangat dekat satu dengan yang lainnya. Hal ini akan memberi tahanan terhadap
tegangan berimbang ke segala arah dan memberi keuntungan material struktur
yang disiapkan untuk menahan beban dari berbagai arah.
Kedua, perbaikan perilaku deformasi seperti ketahanan terhadap impak, daktilitas
yang lebih besar, kuat lentur dan kapasitas torsi yang lebih baik. Ketiga, serat
meningkatkan ketahanan beton terhadap formasi dan pembentukan retak.
Keempat, peningkatan ketahanan pengelupasan dan retak pada selimut beton akan
membantu pada penghambatan korosi besi tulangan dari serangan kondisi
lingkungan yang berpotensi korosi. Penggunaan serat sintetik akan meningkatkan
ketahanan material beton terhadap bahan api. Secara umum semua keuntungan
tersebut akan berarti peningkatan ketahanan struktur bangunan (Imam, 1997).
Di dalam beton, serat terdistribusi acak dan juga berorientasi acak. Qian dan
Stroeven (2000) menuliskan bahwa setiap serat memiliki karakteristis pola gaya
perlawanan menghadapi beban tarik. Setiap serat berkontribusi terhadap
peningkatan kinerja material komposit beton-serat dalam menghadapi beban
tarik. Peningkatan kinerja komposit beton serat menghadapi beban tarik
commit to user
Adanya penggabungan antara teknologi SCC (Self Compacting Concrete) dengan
teknologi beton serat terbukti memperbaiki kinerja beton berupa peningkatan kuat
tarik, ketahanan terhadap retak di umur awal, ketahanan terhadap impak dan
ketahanan terhadap pembakaran (As’ad, 2008).
Murdock dan Brook (1991) menyatakan bahwa kecepatan penyusutan kering
berkurang bilamana benda memiliki ukuran semakin besar. Misalnya benda uji
berukuran 75 mm persegi penyusutan kering di suatu suhu tetap dan kondisi
kelembaban udara akan berakhir kurang dari satu bulan sedangkan suatu
penampang melintang beton 1 meter persegi akan terus menyusut dalam beberapa
tahun pada kondisi yang sama.
Penelitian yang terdahulu pernah dilakukan oleh Chen dan Liu (2004) tentang
penggunaan serat berbeda pada beton ringan. Beton ringan yang mempunyai
kekuatan tinggi menghasilkan deformasi shrinkage yang lebih tinggi.
Bagaimanapun juga dengan bertambahnya waktu, serat akan menahan shrinkage
yang terjadi. Setelah 60 hari, deformasi shrinkage tidak bertambah. Perbedaan
jenis serat masih menunjukkan kemampuan yang berbeda untuk menahan
shrinkage. Kemampuan untuk menahan shrinkage menggunakan serat tunggal
adalah sebagai berikut :
serat karbon > serat besi > serat polyphropalene
Pada kondisi dengan penggunaan serat hibrida, kombinasi dari ketiga tipe serat di
commit to user
2.2.
Landasan Teori
2.2.1. Beton Memadat Mandiri, (Self Compacting Concrete, SCC)
SCC adalah beton yang mampu mengalir sendiri yang dapat dicetak pada
bekisting dengan tingkat penggunaan alat pemadat yang sangat sedikit atau
bahkan tanpa alat pemadat sama sekali. Beton ini dicampur memanfaatkan
pengaturan ukuran agregat, porsi agregat, komponen halus dan admixture
superplasticizer untuk mencapai kekentalan khusus yang memungkinkannya
mengalir sendiri. SCC merupakan penelitian yang sudah lama dilakukan di Jepang
mulai era tahun 1990-an. Dalam perkembangannya di masyarakat luas, SCC ini
menawarkan banyak keuntungan, diantaranya pengerjaan pemadatan beton di
lapangan tanpa memerlukan pekerja pemadat yang lebih banyak dan SCC ini juga
dapat memenuhi tuntutan desainer untuk mewujudkan suatu struktur bentuk dan
dengan tulangan yang kompleks.
SCC ini mampu mengalir melewati celah antar tulangan yang rumit tanpa vibrator
karena viskositas atau kekentalan beton segar yang terkendali. Dalam pembuatan
SCC, perlu pengendalian penggunaan superplasticizer supaya diperoleh
kekentalan khusus yang memungkinkan beton ini dapat mengalir. Selain itu,
dengan ukuran agregat kasar yang tidak terlalu besar, beton ini jauh lebih mudah
mengalir melewati celah antar tulangan. Menurut Muntu dan Gunawan (2004),
suatu campuran beton dikatakan SCC jika memiliki sifat-sifat sebagai berikut :
a. Pada beton segar (fresh concrete)
SCC dalam keadaan segar harus memiliki tingkat workability yang baik
yaitu:
1) Filling ability atau kemampuan campuran beton segar untuk mengisi
ruangan.
2) Passing ability atau kemampuan campuran beton segar untuk melewati
tulangan.
3) Segregation resistance atau ketahanan campuran beton segar terhadap
commit to user
b. Pada beton keras (hardened concrete)
1) Memiliki tingkat absorbsi dan permeabilitas yang rendah,
2) Mempunyai tingkat durabilitas yang tinggi,
3) Mampu membentuk campuran beton yang homogen.
2.2.2. Beton Serat
Beton serat adalah bahan komposit yang terdiri dari beton dan serat (fiber).
Perilaku beton serat menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada beton
konvensional, yaitu dalam menahan beban tarik, lentur, dan menahan susut bila
dibandingkan dengan beton konvensional. Ide dasar beton serat adalah menulangi
beton dengan serat yang tersebar merata dengan orientasi random. Serat yang
dicampurkan ke dalam adukan beton akan mengakibatkan terjadinya lekatan
antara serat dengan pasta semen, sehingga pasta semen akan semakin kokoh dan
stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fiber bridging) yang mengikat
disekelilingnya. Peningkatan sifat struktural yang diperlihatkan oleh beton serat
dipengaruhi oleh :
a. Orientasi penyebaran ( dispersion short fiber) yang random.
Arah penyebaran serat yang random dan terdistribusi secara merata dan baik
akan menyebabkan peningkatan sifat struktural yang optimal. Faktor yang
perlu diperhatikan dalam hal ini adalah penyebaran dan pencampuran serat ke
dalam adukan, konsentrasi dan aspect ratio serat.
b. Lekatan pada alur retakan
Ukuran serat yang pendek dan tidak menerus, memungkinkan terjadinya alur
retak tidak melewati serat, sehingga lekatan antara serat dan partikel penyusun
beton dalam komposit menjadi tidak optimal. Apabila lekatan serat yang terjadi
pada massa beton lebih kecil daripada kuat tarik serat, maka kekuatan beton
serat akan ditentukan oleh kuat tekan serat / bond strength.
c. Panjang tertanam serat yang tidak teratur ( random), dimana gaya aksial yang
diakibatkan oleh tegangan lekat serat pada pasta semen, merupakan fungsi dari
panjang tertanam minimum serat pada bidang retak. Panjang tertanam serat ini
commit to user 2.2.3. Beton Serat Memadat Mandiri
Beton serat memadat mandiri (Fibre Reinforced Self Compacting Concrete,
FR-SCC) adalah SCC yang ditambahkan bahan serat untuk mengoptimalkan kinerja
beton. Penambahan bahan serat ke dalam SCC terbukti dapat mengkombinasikan
keuntungan SCC dengan beton serat yaitu beton berkinerja tinggi yang mudah
dalam pengerjaan dan sekaligus unggul dalam kekuatan, daktilitas, tahan impak,
dan memiliki durabilitas yang lebih baik.
2.2.4. Material Penyusun Beton Serat Memadat Mandiri
2.2.4.1. Semen Portland
Semen berfungsi sebagai perekat butiran agregat agar terjadi suatu massa yang
padat dan mengisi rongga-rongga diantara butiran agregat. Semen yang dimaksud
di dalam konstruksi beton adalah bahan yang akan mengeras jika bereaksi dengan
air dan lazim dikenal dengan nama semen hidraulik. Salah satu jenis semen
hidraulik yang biasa dipakai dalam pembuatan beton adalah semen portland
(portland cement). Bahan baku semen yaitu kapur (CaO), Silika (SiO2), dan
alumina (Al2O3).
Jenis-jenis semen portland yang sering digunakan dalam konstruksi serta
commit to user
Tabel 2.1. Jenis semen portland di Indonesia sesuai SII 0013-81
Jenis Semen Karakteristik Umum
Jenis I
Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak
memerlukan persyaratan khusus seperti disyaratkan pada
jenis-jenis lain
Jenis II Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan
ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang
Jenis III Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut
persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi
Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut
persyaratan panas hidrasi yang rendah
Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut
persyaratan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
2.2.4.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini menempati sebanyak 60%-70%
dari volume mortar atau beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu
bagian penting dalam pembuatan mortar atau beton (Mulyono, 2004).
Berdasarkan ukuran besar butirnya, agregat yang dipakai dalam adukan beton
dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat halus dan agregat kasar. Batasan
antara agregat kasar dengan agregat halus berbeda antara disiplin ilmu yang satu
dengan yang lain. British Standard dan ASTM memberikan batasan agregat halus
adalah butiran dengan diameter lebih kecil dari 4,8 mm dan 4,75 mm.
a. Agregat Halus
Agregat halus yang digunakan untuk membuat SCC sama dengan agregat halus
yang digunakan untuk membuat beton konvensional. Menurut Tjokrodimuljo
commit to user
mm). Pemilihan agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang
telah ditentukan. Komposisi agregat halus sangat menentukan dalam hal
kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan
(durability) dari beton yang dihasilkan. Pasir sebagai bahan pembentuk mortar
bersama semen dan air, berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu kesatuan
yang kuat dan padat.
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 33, syarat-syarat agregat halus (pasir) adalah
sebagai berikut :
1) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran tajam dan keras, bersifat kekal
dalam arti tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti panas
matahari dan hujan.
2) Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% terhadap jumlah
berat agregat kering. Apabila kandungan lumpur lebih dari 5%, agregat halus
harus dicuci terlebih dahulu.
3) Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak.
Hal demikian dapat dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams Header
dengan menggunakan larutan NaOH.
4) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran yang beranekaragam besarnya dan
apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat
1 (PBI 1971), harus memenuhi syarat sebagai berikut:
a) Sisa di atas ayakan 4 mm, harus minimum 2% berat.
b) Sisa di atas ayakan 1 mm, harus minimum 10% berat.
c) Sisa di atas ayakan 0,25 mm, harus berkisar antara 80%-90% berat.
Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan kemudahan pengerjaan
(workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton
yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu pasir harus
dikendalikan. Oleh karena itu pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi
dan persyaratan yang ditentukan. Batasan susunan butiran agregat halus dapat
commit to user Tabel 2.2. Batasan susunan butiran agregat halus
Ukuran saringan
(mm)
Persentase lolos saringan
Daerah 1 Daerah 2 Daerah 3 Daerah 4
10,00 4,80 2,40 1,20 0,60 0,30 0,15 100 90-100 60-95 30-70 15-34 5-20 0-10 100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10 100 90-100 85-100 75-100 60-79 12-40 0-10 100 95-100 95-100 90-100 80-100 15-50 0-15 Keterangan:
Daerah 1 : Pasir kasar
Daerah 2 : Pasir agak kasar
Daerah 3 : Pasir agak halus
Daerah 4 : Pasir halus
b. Agregat Kasar
Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat kasar adalah agregat yang mempunyai
ukuran butir-butir besar antara 5 mm hingga 40 mm. Sifat dari agregat kasar
mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya terhadap
disintegrasi beton, cuaca dan efek-efek perusak lainnya. Agregat kasar mineral ini
harus bersih dari bahan-bahan organik dan harus mempunyai ikatan yang baik
dengan semen.
Sifat-sifat bahan bangunan sangat perlu untuk diketahui, dengan begitu kita dapat
menentukan langkah-langkah yang diambil dalam menangani bahan bangunan
tersebut. Sifat-sifat dari agregat kasar yang perlu diketahui antara lain tingkat
kekerasan (hardness), bentuk dan tekstur permukaan (shape and surface texture),
berat jenis agregat (spesific gravity), ikatan agregat kasar (bonding), modulus
halus butir (finenes modulus), dan gradasi agregat (grading).
commit to user
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 3.4 syarat-syarat agregat kasar (kerikil) adalah :
1) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir keras dan tidak berpori. Agregat
kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya dapat dipakai apabila jumlah
butir-butir pipih tersebut tidak melebihi 20% dari berat agregat seluruhnya.
Butir-butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur
oleh pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan.
2) Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1% yang ditentukan
terhadap berat kering. Apabila kadar lumpur melampaui 1% maka agregat
kasar harus dicuci.
3) Agergat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak beton,
seperti zat-zat yang reaktif alkali.
4) Kekerasan butir-butir agregat kasar dapat diperiksa dengan mesin Los
Angeles. Dalam hal ini tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50%.
5) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beranekaragam besarnya dan
apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat
1 PBI 1971, harus memenuhi syarat sebagai berikut :
a) Sisa diatas ayakan 31,5 mm harus 0% berat .
b) Sisa diatas ayakan 4 mm harus berkisar antara 90% dan 98% berat.
c) Selisih antara sisa-sisa kumulatif diatas dua ayakan yang berurutan,
maksimum 60% dan minimum 10% berat.
Batasan susunan butiran agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Persyaratan gradasi agregat kasar
Ukuran saringan (mm) Persentase lolos saringan
40 mm 20 mm
40
20
10
4,8
95-100
30-70
10-35
0-5
100
95-100
22-55
0-10
commit to user
Gradasi butiran yang baik memungkinkan dicapai kepadatan (density) maksimum
dan porositas (voids) minimum. Sifat penting dari agregat baik kasar maupun
halus ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat
mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik
penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu
musim dingin dan agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan. Pada SCC,
ukuran maksimum agregat kasar yang digunakan adalah sekitar 20 mm (As’ad,
2009) dan untuk pengujian ini digunakan ukuran 16 mm. Jika ukuran agregat
kasar melebihi batas maksimum yang direncanakan tersebut, maka aliran beton
tersebut akan cenderung lambat dan berpeluang membuat blocking saat melewati
tulangan.
Agregat kasar yang digunakan dalam pembuatan SCC dibatasi kurang lebih hanya
50 % dari total volume beton. Hal ini dilakukan agar blok-blok yang terjadi ketika
aliran beton melewati tulangan baja dapat ditekan seminimal mungkin. Blok-blok
ini terjadi karena sifat viskositas yang tinggi dari aliran beton segar sehingga
agregat-agregat kasar saling bersinggungan. Akibat terjadinya saling kontak
antara agregat kasar maka shear stress akan terjadi dan karena aliran beton sangat
lambat maka beton akan terkumpul di satu tempat sehingga mengurangi
workability dari beton. Pembatasan jumlah agregat kasar dilakukan agar
kemampuan aliran beton melewati tulangan lebih maksimal. Gambar 2.1.
memperlihatkan terjadinya shear stress akibat saling kontak antara agregat kasar.
commit to user 2.2.4.3. Fly Ash
Fly ash adalah mineral admixture yang berasal dari sisa pembakaran batu bara
yang tidak terpakai. Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan
mempunyai sifat pozolanik, yaitu dapat bereaksi dengan kapur bebas yang
dilepaskan semen saat proses hidrasi dan membentuk senyawa yang bersifat
mengikat pada temperatur normal dengan adanya air. Dalam fly ash terdapat 3
senyawa utama yaitu : silika (SiO2) antara 25%-60%, alumina (Al2O3) antara
10%-30 % dan ferri oksida (Fe2O3) antara 5%-25%.
Menurut Himawan dan Dharma (2004), beberapa keunggulan penggunaan fly ash
antara lain :
a. Pada beton segar
1) Kehalusan dan bentuk bulat dari fly ash dapat meningkatkan workability.
2) Mengurangi terjadinya bleeding dan segregasi.
b. Pada beton keras
1) Meningkatkan kuat tekan beton setelah umur ± 52 hari.
2) Meningkatkan durabilitas beton.
3) Meningkatkan kepadatan (density beton).
4) Mengurangi terjadinya penyusutan beton.
2.2.4.4. Air
Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi syarat pula untuk bahan
campuran beton. Tetapi tidak berarti air harus memenuhi persyaratan air minum.
Jika diperoleh air dengan standar air minum, maka dapat dilakukan pemeriksaan
secara visual yang menyatakan bahwa air tidak berwarna, tidak berbau, dan cukup
jernih. Menurut Tjokrodimuljo (1996), dalam pemakaian air untuk beton
sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut:
a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.
b. Tidak mengandung garam yang merusak beton (asam, zat organik, dll) lebih
dari 15 gram/liter.
commit to user
d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
Air yang dibutuhkan agar terjadi proses hidrasi kira-kira 25% dari berat semen
(Tjokrodimuljo, 1996). Penggunaan air yang terlalu banyak dapat mengakibatkan
berkurangnya kekuatan beton. Disamping digunakan sebagai bahan campuran
beton, air digunakan pula untuk merawat beton dengan cara pembasahan setelah
dicor dan untuk membasahi atau membersihkan acuan.
2.2.4.5. Superplasticizer (Viscocrete 10 )
Superplasticizer yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Sika Viscocrete 10.
Sika Viscocrete 10 merupakan superplasticizer untuk beton dan mortar yang
digunakan untuk menghasilkan beton dengan tingkat flowability yang tinggi. Sika
Viscocrete 10 biasanya digunakan pada beton mutu tinggi (High Performance
Concrete), SCC (Self Compacting Concrete), beton massa (Mass Concrete), dan
beton yang menuntut tetap dalam kondisi segar lebih lama, misalnya untuk
perjalanan jauh. Superplacticizer secara tidak langsung dapat meningkatkan kuat
tekan beton karena dengan peranannya yang membantu dalam menghindari
terjebaknya air di semen, maka tidak dibutuhkan air yang banyak dalam
pembuatan beton. Dengan demikian, faktor air semen menjadi rendah dan kuat
tekan tinggi pun dapat dicapai. Spesifikasi (technical data) dari Sika Viscocrete
10 dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Data teknis Sika Viscocrete 10
Bentuk Cair
Warna Pale Straw
Kerapatan relatif @ 20°C 1,06
Kandungan material kering % 30
Dosis % berat semen 0,2 – 1.5
pH 4,5
Water Soluble Chloride Content % < 0,1 Chloride free
commit to user 2.2.4.6 Serat
Ide dasar penambahan serat adalah memberi tambahan pada beton dengan serat
yang disebarkan secara merata ke dalam adukan beton dengan orientasi random
akan dapat mencegah terjadinya retak-retak beton secara dini, baik akibat panas
hidrasi, penyusutan, dan pembebanan (Harjono, 2001).
Penelitian ini menggunakan serat dari limbah industri yaitu plastik, kaleng, dan
ban bekas (karet halus dan karet kasar). Serat yang digunakan dalam penelitian ini
mempunyai ukuran panjang 15 mm dan lebar 2 mm dengan persentase campuran
1%; dan 1,5% dari volume adukan beton. Berat jenis untuk serat karet sekitar 1,18
t/m3, kaleng 2,3 t/m3, dan plastik 0,95 t/m3.
2.2.5. Mekanisme Kerja Serat dalam Beton
Teori yang digunakan untuk menjelaskan mekanisme kerja serat yaitu:
a. Spacing Concept
Spacing concept dalam teori ini diartikan dengan mendekatkan jarak antar
serat dalam campuran beton sehingga beton akan lebih mampu membatasi
ukuran retak dan mencegah berkembangnya retak menjadi lebih besar.
b. Composite Material Concept
Composite material concept atau konsep material komposit merupakan salah
satu pendekatan yang cukup populer yang memperkirakan kuat tarik maupun
kuat lentur dari beton serat. Konsep ini dikembangkan untuk memperkirakan
kekuatan material komposit pada saat timbul retak pertama / first crack
strength. Dalam konsep ini diasumsikan bahwa bahan penyusun saling
melekat sempurna, bentuk serat menerus, dan angka poisson dari material
dianggap nol.
Mekanisme kerja serat dalam adukan beton secara bersama-sama dapat dilihat
commit to user
a. Serat bersama pasta beton akan membentuk matriks komposit, dimana serat
akan menahan beban yang ada sesuai dengan modulus elastisitasnya.
Gambar 2.2. Serat dalam beton
b. Pasta beton akan semakin kokoh/stabil dalam menahan beban karena aksi
serat (fiber bridging) yang sangat mengikat di sekelilingnya.
Gambar 2.3. Aksi serat bersama pasta semen
c. Serat akan melakukan dowel action (aksi pasak) sehingga pasta yang sudah
retak dapat stabil/kokoh menahan beban yang ada.
Gambar 2.4. Aksi pasak dalam beton
2.2.6. Perilaku Cabut (Pull Out) Serat
Pemberian serat ke dalam beton akan meningkatkan kenerja beton dalam hal kuat
tarik, kuat geser, kuat lentur, kemampuan mereduksi retak, kemampuan menahan
susut, kemampuan menahan impak dan ketahanan terhadap api (Dining, 2003
dalam As’ad, 2006).
Kehadiran serat mampu menunda retak mikro yang kemudian memperbaiki
kekuatan matriks, dimana semakin rapat serat akan makin kuat material beton d
p
d
commit to user
serat. Sebagai material komposit, ikatan beton-serat baja mendistribusi perkuatan
dimana setiap serat akan memberi perkuatan kepada materil komposit. Ikatan
beton-serat baja mampu menopang tegangan sekalipun betonnya sudah runtuh
atau retak.
Saat beton retak, tegangan tarik yang terjadi melebihi kapasitas kekuatan material
beton, transfer beban selanjutnya diteruskan pada ikatan antara beton dengan serat
baja pada proses cabut (pull out) serat dari beton. Gambar 2.5.(a) memperlihatkan
material beton serat yang tetap mampu memikul beban sekalipun beton telah retak
atau runtuh. Pada daerah retak tersebut terjadi pengambilalihan beban oleh ikatan
serat baja-beton dengan ditandai proses cabut serat dari beton yang disajikan pada
Gambar 2.5.(b)
b
a b
Gambar 2.5. Proses cabut serat baja dari beton setelah keruntuhan beton
Ikatan beton-serat baja dan perilaku cabut serat dari beton setelah beton runtuh
sangat menentukan kekuatan material komposit beton serat baja. Dalam konsep
pendekatan material komposit, kekuatan cabut beton serat baja adalah nilai
kumulatif penjumlahan dari kekuatan cabut serat tunggal baja dari beton pada
material komposit beton serat baja (Maidl, 1995 dalam As’ad, 2006).
Sebaran acak serat baja di dalam beton memiliki orientasi arah serat yang sangat
bervariasi. Kekuatan perlawanan cabut serat tunggal pada arah gaya tarik yang
searah dengan orientasi serat sangat mungkin berbeda dengan kekuatan
commit to user
pada Gambar 2.6. menunjukkan bahwa pada bagian potongan tersebut tersingkap
[image:30.595.86.485.123.486.2]kawat serat baja dengan orientasi acak.
Gambar 2.6. Orientasi acak serat dalam beton
2.2.7. Penyusutan pada Beton (Shrinkage)
2.2.7.1. Definisi Susut
Susut beton secara umum diartikan sebagai berubahnya volume, yaitu
berkurangnya volume beton akibat keluarnya air pada saat beton dalam proses
pengerasan. Susut yang terjadi dalam hal ini tidak berhubungan sama sekali
dengan adanya pembebanan. Susut merupakan sifat utama dari pasta semen beton,
yaitu akibat proses hidrasi yang terjadi saat air bercampur dengan semen. Proses
penguapan air bebas dari pasta semen beton ini terjadi saat beton mengering dan
berjalan bersamaan dengan lajunya pengerasan beton (Siswanto, 1990).
Menurut Nawi (1998), pada dasarnya ada dua jenis susut, yaitu :
a. Susut plastis, terjadi selama beberapa jam pertama sesudah pengecoran beton
segar di cetakan.
b. Susut pengeringan, terjadi setelah beton mencapai bentuk akhirnya dan proses
hidrasi pasta semen telah selesai.
2.2.7.2. Susut Kering Beton ( Drying Shrinkage )
Susut kering beton terjadi setelah beton mencapai bentuk akhirnya dan proses
hidrasi pasta semen telah selesai. Susut kering beton adalah berkurangnya volume
elemen beton jika terjadi kehilangan uap air karena penguapan. Penguapan ini
commit to user
menyebabkan dinding-dinding kapiler tertarik dan volume beton menyusut. Beton
akan terus menerus mengalami susut kering dalam jangka panjang bahkan sampai
bertahun-tahun sampai air yang terkandung di dalam beton benar-benar habis
menguap. Menurut Nawi (1998), faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya
susut kering beton antara lain sebagai berikut :
a. Agregat. Agregat berlaku sebagai penahan susut pasta semen. Jadi, beton
dengan kandungan agregat yang semakin tinggi akan semakin berkurang
perubahan volumenya akibat susut. Lagipula, derajat ketahanan beton
ditentukan oleh sifat agregatnya, yaitu dengan modulus elastisitas yang tinggi
atau dengan permukaan yang kasar akan lebih tahan terhadap proses susut.
b. Faktor air-semen. Semakin besar faktor air-semen, akan semakin besar pula
efek susut.
c. Ukuran elemen beton. Kelajuan dan besarnya susut akan berkurang apabila
volume elemen betonnya semakin besar. Akan tetapi, terjadinya susut akan
semakin lama untuk elemen yang lebih besar karena lebih banyak waktu yang
diperlukan untuk pengeringan sampai ke bagian dalam. Sebagai contoh,
mungkin diperlukan waktu sampai satu tahun untuk tercapainya pengeringan
pada kedalaman 10 in. dari permukaan luar, dan sepuluh tahun untuk mencapai
24 in.dari permukaan luar.
d. Kondisi lingkungan. Kelembaban relatif di sekeliling beton sangat
mempengaruhi besarnya susut; laju perubahan susut semakin kecil pada
lingkungan dengan kelembaban relatif yang tinggi. Temperatur di sekeliling
juga merupakan faktor yang menentukan, yaitu susut akan tertahan pada
temperatur rendah.
e. Banyaknya penulangan. Beton bertulang lebih sedikit susutnya dibandingkan
dengan beton sederhana; perbedaan relatifnya merupakan fungsi dari
persentase tulangan.
f. Bahan tambahan pada campuran beton. Pengaruh ini sangat bervariasi,
bergantung pada bahan tambahan yang digunakan. Akselerator seperti kalsium
klorida digunakan untuk mempercepat proses pengerasan beton dan
memperbesar susut. Pozzolan juga dapat menambah susut, sedangkan bahan
commit to user
tambahan yang dapat meningkatkan workability campuran beton dan dapat
mengurangi pemakaian air serta penundaan panas hidrasi sehingga dapat
memperkecil susut pada beton.
g. Jenis semen.. Sangat perlu diperhatikan penggunaan semen yang mengandung
kadar C3A yang terlalu tinggi. Jumlah C3A di dalam semen harus dibatasi, agar
hidrasi dari semen dapat diperlambat. Begitu juga pembentukan panasnya (heat
generation). Penggilingan semen yang terlalu halus (3500 Blaine) juga harus
dihindari. Pada dasarnya adalah sangat beralasan bila jumlah semen dalam 1m3
beton dibatasi. Jumlah semen harus dibuat minimum dengan menggunakan
admixture dan atau abu terbang. Sebaliknya makin besar kandungan gypsum
(CaSO4.2H2O) dalam semen, akan menghasilkan setting time yang makin
panjang.
2.2.7.3. Mekanisme Terjadinya Susut Kering
Berikut akan dijelaskan mekanisme terjadinya penyusutan dalam beton :
a. Sifat dasar yang tidak stabil dari hasil pembentukan awal kalsium silikat hidrat
pada penyusutan saat terjadi proses pengeringan. Sifat yang tepat dan terperinci
dari mekanisme ini sukar dimengerti dan merupakan sesuatu yang bersifat
permanen dan tidak dapat diubah.
b. Dalam pasta semen terdapat pori besar dan kecil. Mula-mula pori yang terdapat
dalam beton terisi penuh air tetapi dengan bertambahnya umur beton, maka air
tersebut perlahan-lahan akan menguap keluar dari beton. Air yang pertama
menguap adalah air yang terdapat dalam pori yang besar. Berlangsung sampai
air yang ada pada pori besar habis sehingga menyebabkan adanya tegangan
kapiler yang cukup untuk menimbulkan susut pada beton. Setelah itu air dari
kapiler beton yang lebih kecil dan lebih halus secara berangsur-angsur akan
mulai menguap. Kehilangan air dari kapiler kecil inilah yang menyebabkan
terjadinya tegangan pori yang signifikan dan juga menyebabkan terjadinya
commit to user
Gambar 2.7 Mekanismesusut
c. Luas permukaan dari sistem koloid pasta semen cukup luas, sehingga air yang
terserap di permukaan akan mempengaruhi keseluruhan sifat sistem koloid
tersebut. Ketika air menguap maka terjadi perubahan energi di dalam sistem
koloid silikat hidrat. Perubahan energi ini akan menyebabkan susut.
d. Ferraris dan Wittman menyatakan bahwa perubahan energi permukaan
merupakan sumber penyusutan pada kondisi kelembaban yang rendah.
e. Pada saat semen bercampur dengan air maka akan terjadi reaksi kimia, hal ini
yang disebut sebagai proses hidrasi. Proses ini menghasilkan produk hidrasi
yang berupa kalsium silikat gel (C-S-H gel) dan kalsium hidroksida. Air yang
ada dalam beton sebagian digunakan untuk proses hidrasi dan sebagian lagi
digunakan untuk mengisi pori-pori pada pasta semen. Pada saat beton mulai
mengering, air bebas pada pori yang tidak terikat secara fisik maupun kimiawi
akan keluar, tetapi tidak begitu signifikan menyebabkan perubahan volume.
Saat air bebas telah habis, air yang terikat secara fisik akan keluar, sehingga hal
inilah yang secara signifikan menyebabkan terjadinya penyusutan.
Proses penyusutan tersebut berperan secara terpisah dan atau berkombinasi
commit to user 2.2.7.4. Prediksi Susut Kering Jangka Panjang
Perkiraan nilai susut kering pada masa yang akan datang sangat penting
digunakan dalam merencanakan umur dan daya tahan suatu struktur bangunan.
Sehingga perlu diadakan pengukuran nilai susut kering dalam jangka pendek.
Metode yang paling tepat digunakan untuk memprediksi nilai susut kering jangka
panjang adalah dengan mengekstrapolasi nilai ultimate shrinkage dari pengukuran
susut kering jangka pendek.
Menurut Brooks dan Neville(1970), besarnya susut kering saat beton berumur 1
tahun dapat diprediksi dari pengukuran besar susut kering beton umur 7 dan 28
hari, dengan menggunakan persamaan linier dan power. Brooks dan Neville hanya
menyusun persamaan untuk menentukan besar susut kering beton yang berumur 1
tahun.
Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk memperkirakan nilai susut
kering beton. Diantaranya adalah ACI Committee 209, (Almudaiheem dan
Hansen, 1987). Kemajuan dalam perkiraan dapat dicapai dengan menggunakan
nilai susut kering yang diteliti dari pengujian jangka pendek (28 hari) untuk
memperkirakan susut kering jangka panjang. ACI Committee 209 mengusulkan
untuk memprediksi susut beton jangka panjang dari data-data jangka pendek yang
dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1.
( )=Ǵ . ( )
(2.1.)
dimana :
( ) = nilai susut kering umur t (selama pengujian)
( ) = besar ultimate shrinkage
commit to user 2.2.7.5. Efek Susut Kering pada Struktur
Dampak yang ditimbulkan susut kering pada struktur bangunan memang tidak
terlihat secara langsung karena perkembangan penyusutan terjadi sangat lambat,
tetapi dalam jangka waktu lama akan berpotensi menyebabkan deformasi struktur.
Dampak lain yang timbul adalah terjadinya keretakan pada dinding atau pada
beton. Hal ini dikarenakan beton menjadi sangat lemah dalam menahan
peningkatan tegangan pori pada beton. Apabila perencana tidak teliti dalam
memprediksi susut kering, maka ketika kondisi struktur mengalami deformasi dan
keretakan dapat dianggap sebagai penyebabnya adalah beban yang terlalu berat
yang ditanggung oleh struktur.
Susut kering juga dapat menyebabkan keretakan pada struktur tipis seperti pada
atap beton bangunan maupun tempat penampungan air yang terbuat dari beton,
sehingga dapat menyebabkan kebocoran pada saat terjadi hujan dan kebocoran
pada tempat penampungan air. Selain itu, keretakan pada beton bertulang baik
pada kolom maupun balok yang diakibatkan oleh susut dapat berdampak
terjadinya korosi pada tulangan karena pengaruh cuaca luar yang berpotensi
menyebabkan korosi.
Pada struktur beton prategang, susut kering merupakan salah satu faktor yang
menyebabkan terjadinya kehilangan kekuatan prategang. Apabila ultimate
shrinkage pada beton berkisar antara 200x10-6 s/d 600x10-6, maka kehilangan
prategang yang disebabkan oleh susut kering pada beton dengan modulus
elastisitas E = 200000 MPa, setara dengan 40 MPa s/d 120 MPa. Kehilangan
kekuatan prategang sebesar itu tentu saja mengurangi kemampuan struktur beton
prategang di dalam menahan beban. Dari penjelasan di atas, maka perlu dilakukan
perhitungan yang teliti mengenai susut kering pada beton agar dihasilkan suatu
commit to user 2.2.7.6. Prinsip Pengukuran Susut Kering
Pada dasarnya, besar susut kering pada beton dapat diketahui dengan pengukuran
perubahan bentuk dari beton tersebut pada benda uji di bawah kondisi kering
tanpa dipengaruhi beban. Menurut ASTM C 596-96, susut kering adalah
perubahan panjang dari benda uji selama periode tertentu, dimana perubahan
panjang itu disebabkan bukan karena gaya eksternal melainkan akibat evaporasi.
Pada saat beton serat mengeras dan menyusut, retak yang sangat kecil akan
berkembang.
Pengukuran susut kering pada beton dilakukan dengan cara membandingkan
antara selisih panjang awal dan panjang akhir dengan panjang mula-mula benda
uji. Berikut ini Gambar 2.8. menjelaskan hubungan penyusutan terhadap waktu.
waktu Panjang Perubahan
panjang dari t0
shrinkage
t0 L0 0 0
t1 L1 L0- L1 (L0- L1)/ L0
[image:36.595.77.488.242.582.2]t2 L2 L0- L2 (L0- L2)/ L0
Gambar 2.8. Hubungan penyusutan terhadap waktu
2.2.7.7. Mekanisme Susut pada Beton Serat
Proses susut kering terjadi akibat adanya penguapan air dari beton yang
berlangsung secara terus-menerus hingga melibatkan air yang ada di dalam beton
dalam jangka waktu yang cukup lama. Kehilangan air ini mengakibatkan
timbulnya tegangan kapiler yang menyebabkan dinding kapiler tertarik sehingga waktu
Lo
L1 L
2
commit to user
volume beton menyusut, tetapi dengan adanya serat yang terdistribusi secara acak
pada beton dapat menahan tegangan tarik pada dinding-dinding kapiler sehingga
penyusutan pada beton dapat dikurangi. Dengan adanya pengurangan susut kering
ini, maka retak-retak yang terjadipun dapat dikurangi. Dan retak-retak tersebut
terpotong oleh batangan-batangan serat, sehingga tertahan untuk berkembang
menjadi retak yang lebih besar.
Selain itu dalam jangka panjang dengan adanya serat yang terdistribusi secara
merata di dalam SCC akan mampu menutupi keretakan-keretakan yang terjadi
sehingga dapat mencegah korosi besi tulangan yang diakibatkan oleh serangan
kondisi lingkungan yang berpotensi menimbulkan korosi. Dapat dikatakan secara
garis besar penambahan serat adalah bertujuan untuk memberi tulangan di dalam
beton yang disebar merata ke dalam adukan beton dengan kandungan tertentu,
sehingga dapat mengurangi terjadinya retak pada daerah tarik beton akibat
commit to user
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1.
Uraian Umum
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental.
Pengujian terhadap susut beton serat memadat mandiri dilakukan dengan cara
mengamati perubahan dimensi benda uji yang berupa prisma. Benda uji yang
diamati tidak dikenai pembebanan sedikitpun agar perubahan dimensi yang terjadi
benar-benar disebabkan oleh susut.
Penelitian ini terdiri dari variabel bebas dan variabel tidak bebas. Variabel bebas
untuk tahap penyelidikan pengaruh penggunaan serat limbah industri pada SCC
terhadap pengujian susut kering adalah jenis serat dan kadar serat, sedangkan
variabel tidak bebas dalam penelitian ini adalah besarnya susut kering (drying
shrinkage) balok beton.
Pengujian bahan dan benda uji dilaksanakan sesuai dengan tata cara dan standar
pengujian yang terdapat pada standar ASTM. Waktu pelaksanaan percobaan
disesuaikan dengan jadwal penelitian dan ijin penggunaan Laboratorium Bahan
Fakultas Teknik UNS Surakarta.
Pengamatan benda uji dimulai saat beton berumur satu hari hingga 60 hari. Data
yang diperoleh berupa nilai-nilai penyusutan dimensi benda uji. Dari data tersebut
dilakukan analisis untuk mengetahui pengaruh yang ditimbulkan oleh jenis serat
dan kadar serat terhadap susut kering yang terjadi. Selanjutnya dibuat grafik
hubungan antara variasi jenis serat dan kadar serat dengan nilai susut kering yang
terjadi, sehingga dapat diketahui seberapa besar kontribusi penggunaan variasi
jenis serat dan kadar serat terhadap nilai susut kering beton serat memadat
mandiri. Selain itu dilakukan analisis untuk memperkirakan susut kering jangka
commit to user
3.2. Benda Uji
Benda uji pada penelitian ini berupa balok beton dengan panjang 28 cm, tinggi 7,5
cm, dan lebar 7,5 cm. Penelitian ini terdiri dari balok SCC tanpa serat dan balok
beton serat memadat mandiri. Serat yang digunakan adalah serat kaleng, plastik,
karet halus, dan karet kasar dengan kadar serat sebesar 1% dan 1,5% terhadap
volume beton. Jumlah benda uji keseluruhan sebanyak 25 buah. Perincian benda
[image:39.595.110.504.193.580.2]uji dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Tabel 3.1 Perincian Benda Uji
Variasi Jenis
Serat
Kadar Serat
(% Volume)
Kode
Benda Uji
Jumlah
(Sampel)
Umur
(Hari)
Tanpa serat 0 BTS-A0-SK 2
1-60
Kaleng 1 BSK-A1-SK 3
Plastik 1 BSP-A1-SK 3
Karet Halus 1 BSKH-A1-SK 3
Karet Kasar 1 BSKK-A1-SK 3
Kaleng 1,5 BSK-A1,5-SK 2
Plastik 1,5 BSP-A1,5-SK 3
Karet Halus 1,5 BSKH-A1,5-SK 3
Karet Kasar 1,5 BSKK-A1,5-SK 3
Jumlah - - 25
-Keterangan :
BTS-A0-SK : Beton (SCC) Tanpa Serat, Kadar Serat 0%, uji Shrinkage
BSK-A1-SK : Beton Serat Limbah Kaleng, Kadar Serat 1%, uji Shrinkage
BSP-A1-SK : Beton Serat Limbah Plastik, Kadar Serat 1%, uji Shrinkage
BSKH-A1-SK : Beton Serat Limbah Karet Halus, Kadar Serat 1%, uji Shrinkage
BSKK-A1-SK : Beton Serat Limbah Karet Kasar, Kadar Serat 1%, uji Shrinkage
BSK-A1,5-SK : Beton Serat Limbah Kaleng, Kadar Serat 1,5%, uji Shrinkage
BSP-A1,5-SK : Beton Serat Limbah Plastik, Kadar Serat 1,5%, uji Shrinkage
commit to user
Gambar 3.1 Benda uji balok beton memadat mandiri
3.3. Alat
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
a. Timbangan dengan kapasitas 2 kg dan 50 kg yang digunakan untuk mengukur
berat material.
b. Ayakan dengan ukuran diameter saringan 38 mm; 25 mm; 19 mm; 12,5 mm;
9,5 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 0,85 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; 0 mm
(pan) dan mesin penggetar ayakan yang digunakan untuk pengujian gradasi
agregat.
c. Oven dengan kapasitas temperatur 300o C dan daya listrik 2200 W yang
digunakan untuk mengeringkan material.
d. Conical mould dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm,
tinggi 7,6 cm, lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk
mengukur keadaan SSD (Saturated Surface Dry) agregat halus.
e. Cetakan benda uji berupa besi dengan panjang 28 cm, lebar 7,5 cm, dan tinggi
commit to user
f. Alat Demountable Mechanical Strain Gauge yang digunakan untuk pengujian
susut kering (drying shrinkage). Berupa :
1) Perletakan benda uji
2) Demec point
3) Bar reference
4) Demec gauge
g. Alat bantu lain:
1) Gelas ukur 250 ml untuk pengujian kadar Lumpur dan kandungan zat
organik dalam pasir.
2) Gelas ukur 1000 ml untuk menakar air.
3) Cangkul, ember, sekop, cetok, penggaris, lem alteko, kamera digital dll.
3.4. Bahan
Bahan yang dibutuhkan adalah :
a. Semen Portland
b. Pasir ukuran maksimum 4,75 mm
c. Kerikil ukuran maksimum 16 mm
d. Abu terbang (fly ash) berasal dari PLTU Paiton Jawa Timur
e. Superplasticizer produk Sika
f. Bahan serat kaleng, serat plastik dan serat ban
Serat dengan dipotong – potong berukuran kecil yang dibentuk lurus dengan
ukuran panjang ±1,5 cm dan lebar ±2 mm
commit to user
3.5.
Tahap Penelitian
Tahapan-tahapan selengkapnya dalam penelitian ini meliputi :
a. Tahap I
Disebut tahap persiapan. Pada tahap ini dilakukan studi literatur, persiapan
seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian. Termasuk
pembuatan cetakan atau bekisting benda uji juga dilakukan pada tahap ini.
b. Tahap II
Pengujian terhadap bahan yang digunakan. Pengujian ini dilakukan untuk
mengetahui sifat dan karakteristik bahan tersebut. Selain itu, untuk
mengetahui apakah bahan tersebut memenuhi persyaratan atau tidak bila
digunakan sebagai bahan pada rancang campur adukan SCC.
c. Tahap III
Kajian mix design SCC tanpa tambahan serat. Pada tahap ini dilakukan
pembuatan beberapa mix design SCC dengan perbedaan berdasarkan pada
perbandingan agregat kasar dengan agregat halus, kadar fly ash, dan w/b.
Hasil terbaik mix design tersebut dipakai untuk pembuatan balok beton.
d. Tahap IV
Disebut tahap pembuatan benda uji. Pada tahap ini dilakukan pekerjaan
sebagai berikut:
1) Penetapan campuran adukan SCC dan beton serat memadat mandiri.
2) Pembuatan adukan SCC dan beton serat memadat mandiri.
3) Pengecoran ke dalam bekisting.
4) Pelepasan benda uji dari cetakan.
e. Tahap V
Disebut tahap pengujian utama. Pada tahap ini dilakukan pengujian susut
kering (drying shrinkage) pada SCC dan beton serat memadat mandiri dengan
cara mengamati susut yang terjadi saat benda uji berumur satu hari hingga 60
hari. Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Struktur Jurusan Teknik Sipil
commit to user
f. Tahap VI
Disebut tahap analisis data. Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil
pengujian dianalisis untuk mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara
variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian.
g. Tahap VII
Disebut tahap pengambilan keputusan. Pada tahap ini, data yang telah
dianalisis dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan
penelitian.
Secara keseluruhan, tahapan penelitian dapat dilihat secara skematis dalam bentuk
commit to user
Studi literatur
Persiapan alat dan bahan
Tidak
ya Uji Agregat halus:
- kadar lumpur - kadar organik - spesific gravity - gradasi
Uji Agregat kasar: - abrasi
- spesific gravity - gradasi Semen Agregat
Halus
Agregat Kasar
Serat Air Bahan Tambah : -superplasticizer -fly ash Uji Agregat
Agregat memenuhi
syarat
Kajian mix design SCC Tanpa Serat
(Penentuan komposisi pasir, agregat kasar, semen, air, fly ash, superplasticizer)
Mulai
Pengujian utama Uji susut kering : - Perubahan panjang benda uji - Selisih perubahan panjang benda uji
Selesai Pembuatan benda uji: - Pembuatan Adukan Beton - Pengecoran ke dalam bekisting - Pelepasan benda uji dari
TAHAP V TAHAP IV
TAHAP VI
TAHAP VII TAHAP I
TAHAP II
[image:44.595.101.506.78.699.2]TAHAP III
Gambar 3.2. Bagan alir tahap-tahap penelitian
Analisis Data dan Pembahasan
commit to user
3.6.
Pengujian Bahan Dasar Beton
Pengujian bahan dasar beton sangat penting. Hal ini untuk mengetahui kelayakan
karakteristik bahan penyusun beton yang nantinya dipakai dalam desain campuran
beton terhadap suatu target tertentu. Pengujian bahan dasar beton hanya dilakukan
terhadap agregat halus dan agregat kasar.
3.7.
Perancangan Campuran Beton (
Mix Design
)
Okamura dan Ozawa (1995) menyarankan spesifikasi SCC antara lain :
a. Agregat kasar yang digunakan adalah 50% volume solid, agar mortar dapat
melewati sela-sela dari agregat kasar yang kurang rapat tersebut;
b. Volume agregat halus ditetapkan hanya 40% dari volume total mortar, yang
bertujuan mengisi pori dari agregat kasar;
c. Rasio volume untuk air dan bahan pengikat ditetapkan antara 0,9 hingga 1
tergantung pada sifat pada bahan pengikatnya dan;
d. Dosis superplasticizer dan faktor air-bahan pengikat ditentukan setelahnya
untuk mendapatkan pemadatan secara mandiri.
Perancangan campuran SCC yang tepat dan sesuai dengan proporsi campuran
adukan beton tersebut sangat diperlukan untuk mendapatkan kualitas workability,
flowability, dan passingability yang baik. Dalam mix design ini, direncanakan
tujuh campuran beton memadat mandiri dengan perbedaan berdasarkan
perbandingan agregat kasar dengan agregat halus, kadar fly ash, dan w/b. Tahap
awal dalam perencanaan campuran beton memadat mandiri adalah menentukan
volume agregat sebesar 60% dari volume total beton. Volume agregat tersebut,
dibuat perbandingan antara agregat kasar dengan agregat halus sesuai dengan
perencanaan yang ada. Ketujuh campuran tersebut, dipilih salah satu sampel yang
mempunyai kualitas workability, flowability, dan passingability terbaik untuk
commit to user
3.8.
Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Bahan-bahan campuran adukan beton disiapkan dan ditimbang sesuai dengan
rancang campur adukan beton (mix design).
b. Bahan tersebut dicampur hingga homogen dengan cara memasukkannya ke
dalam alat aduk beton secara berurutan mulai dari kerikil, pasir, semen, fly
ash, dan serat. Setelah tercampur hingga homogen, bahan tersebut
ditambahkan air dan superplasticizer secara perlahan-lahan supaya campuran
SCC dapat terkontrol dengan baik.
c. Memasukkan adukan ke dalam cetakan balok besi dengan ukuran panjang 28
cm, lebar 7,5 cm, dan tinggi 7,5 cm hingga penuh baik tanpa dipadatkan
maupun dengan dipadatkan sedikit.
d. Setelah cetakan penuh dan padat, permukaannya diratakan dan diberi kode
benda uji di atasnya, kemudian didiamkan selama 24 jam.
e. Bekisting atau cetakan dapat dibuka apabila benda uji telah berumur satu hari.
Proses pembuatan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.3.(a,b,c, dan d)
a. Pencampuran bahan SCC dengan serat plastik b. Pencampuran bahan SCC dengan serat karet
c. Proses penuangan mix design ke alat cetak d. Hasil Penuangan mix design ke alat cetak
commit to user
3.9. Pengujian Susut Kering Balok Beton
Pengujian susut kering (drying shrinkage) dilakukan pada benda uji prisma segi
empat dan terdapat tiga jenis benda uji untuk tiap variasi dengan rentang waktu
pengamatan 1 hingga 60 hari yang dimaksudkan untuk mendapatkan data tentang
perilaku susut kering benda uji. Pengukuran susut pada benda uji menggunakan
alat demountable mechanical strain gauge (demec gauge). Langkah-langkah
pengujian drying shrinkage beton adalah sebagai berikut:
a. Benda uji umur 1 hari dikeluarkan dari cetakan.
b. Sebelum dilakukan pengujian, benda uji ditimbang dan dilakukan pengukuran
diameter dan tingginya.
c. Setting alat Demountable Mechanical Strain Gauge, meliputi:
1) Perletakan benda uji
2) Demec point
3) Bar reference
4) Demec gauge
Setting pengujian dan alat uji susut keringdapat dilihat pada Gambar 3.4
Gambar 3.4. Setting pengujian dan alat uji susut kering
Langkah-langkah penyiapan alat :
a. Meletakkan benda uji pada dudukan.
b. Memberi tanda pada titik-titik yang akan ditinjau sejarak 200 mm dengan
[image:47.595.115.506.219.635.2]commit to user
c. Demec point yang berupa butiran berbentuk silinder terbuka di kedua sisinya
dan berdiameter 3 mm, ditempelkan dengan lem tepat di atas tit
