PENGARUH PENAMBAHAN TANAH LIAT SEBAGAI CAMPURAN TERHADAP KEKUATAN BETON PASCA BAKAR
Oleh : Ekasari Malau NIM 4113240007 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala berkat dan cinta kasihNya penulis dapat beroleh kesehatan dan hikmat sehingga penelitian yang berjudul “ Pengaruh Penambahan Tanah Liat Sebagai Campuran Terhadap Kekuatan Beton Pasca Bakar” ini dapat terselesaikan.
Sungguh suatu hal yang sangat luar biasa dimana akhirnya skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang diharapkan. Penulis menyadari dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting, yaitu:
1. Dekan FMIPA Universitas Negeri Medan, atas kesempatan dan waktu yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan studi Strata-I di FMIPA Universitas Negeri Medan dengan baik.
2. Bapak Mukti H.Harahap, S.Si, M.Si. selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan dukungan, dan bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan skripsi ini
3. Bapak Drs.Abd Hakim S, M.Si., Bapak Prof.Dr.Mara Bangun, M.Si., dan Bapak Eidi Sihombing, M.Si. selaku dosen penguji, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap skripsi ini
4. Bapak Prof. Motlan M.Sc, Ph.D. selaku dosen pembimbing akademik 5. Bapak Alkhafi Maas Siregar, S.Si., M.Si. selaku ketua jurusan Fisika 6. Bapak Drs. Pintor Simamora,M.Si selaku Ketua Prodi fisika
7. Buat semua keluarga penulis, terkhusus kepada orangtua penulis, ayahanda Binsar Malau, Ibunda Benti Nainggolan, serta keenam saudara atas segala doa, kasih sayang dan dukungan, motivasi, dan nasehat.
9. Buat seluruh asisten Laboratorium teknologi beton Fakultas Teknik USU terkhusus buat T.Rizki nanda, Rahmadsyah Rangkuti, dan Bagus Hariawan yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian ini
10. Buat pak Amran selaku teknisi di Bengkel Mesin Teknik Mesin Polmed yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian
11. Buat teman-teman seperjuangan Fisika ND 2011 terkhusus buat Neni, Ervina, Debora, Riris, Evi, Deslina, Christine, Randi, Iwan, Sahata, serta terima kasih juga buat abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang tidak dapat disebutkan satu persatu terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini 12. Buat teman-teman satu kos yaitu Rita malona, Evi Eryanti, Dewi Bakara, dan
Novita Silalahi yang selalu memberi semangat
13. Dan segenap pihak yang belum penulis sebutkan disini atas jasa-jasa dalam mendukung dan membantu penulis dalam segi apapun, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan saran dari dosen pembimbing, dosen penguji, serta semua pihak demi kesempurnaan skripsi ini. Penulis berharap semoga hasil penelitian ini nantinya dapat bermanfaat bagi kita khusunya bagi pengembangan penelitian selanjutnya
Medan, Maret 2015
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembaran Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Batasan Masalah 4
1.3.Rumusan Masalah 5
1.4.Tujuan Penelitan 5
1.5.Manfaat Penelitian 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1. Beton 6
2.1.1. Kelebihan dan Kekurangan Beton 6
2.1.2. Kelas dan Mutu Beton 7
2.1.3. Beton Pasca Bakar 9
2.1.4. Sifat Beton Pada temperatur Tinggi 10
2.2. Karakterisasi Beton 11
2.2.1.Kuat Tekan Beton 11
2.3. Semen 13
2.3.1. Semen Portland 14
2.3.2. pozzolona 17
2.3.3. Tanah Liat/ Lempung 19
2.4. Kadar Semen dan Faktor Air Semen 24
2.5. Agregat 25
2.5.1. Agregat kasar 26
2.5.2. Agregat Halus 27
2.6. Air 28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 31
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 31
3.2. Alat dan Bahan 31
3.2.1. Alat 31
3.2.2. Bahan 31
3.3. Prosedur Penelitian 32
3.3.1. Perancangan Campuran Beton 32
3.4. Pengujian Sampel 35
3.5. Diagram Alir Penelitian 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 38
4.1. Hasil Penelitian 38
4.2. Pembahasan 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 43
5.1. Kesimpulan 43
5.2. Saran 43
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Kelas dan Mutu Beton 7
Tabel 2.2. Sifat Beton Untuk Berbagai Temperatur 10 Tabel 2.3. Perbandingan Kuat Tekan Antara Silinder dan Kubus 13 Tabel 2.4. Syarat- Syarat Kimia Semen Portland Standar 16 Tabel 2.5. Syarat – Syarat Fisika Semen Portland Standar 17
Tabel 2.6. Persyaratan Kimia Pozzolan 19
Tabel 2.7. Komposisi Kimia Tanah Liat 19
Tabel 2.8. Perubahan Warna Tanah Liat Setelah Proses Kebakaran 23 Tabel 2.9. Persyaratan Jumlah Semen dan actor Air Semen 25 Tabel 2.10. Pengaruh Sifat Agregat Pada Sifat Beton 26
Tabel 3.1. Alat –alat yang digunakan 31
Tabel 3.2. Bahan –bahan yang digunakan 32
Tabel 3.3. Komposisi Pencampuran Bahan Baku 33
Tabel 3.4. Keterangan Kode Sampel 33
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Alat uji kuat Tekan 12
Gambar 3.1. Cetakan Berbentuk Kubus 34
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian 37
Gambar 4.1.1. Grafik Hubungan Suhu dan Tekan pada Beton Normal 39 Gambar 4.1.2. Grafik Hubungan Suhu dan Tekan pada Beton dengan
penambahan tanahliat 5% 40
Gambar 4.1.3. Grafik Hubungan Suhu dan Tekan pada Beton dengan
penambahan tanahliat 5% 40
Gambar 4.1.4. Grafik Hubungan Suhu dan Tekan pada Beton dengan
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Faktor Bentuk Benda Uji 46
Lampiran 2. Komposisi Pencampuran Bahan Baku Beton 47
Lampiran 3. Perhitungan Tekanan Beton 49
Lampiran 4. Pola Keretakan Beton 57
Lampiran 5. Dokumentasi 60
Lampiran 6. Surat persetujuan Dosen Pembimbing Skripsi 63 Lampiran 7. Surat izin penelitian Laboratorium Beton USU 64 Lampiran 8. Surat balasan penelitian Laboratorium Beton USU 65 Lampiran 9. Surat balasan Pemakaian Alat Teknik Mesin Polmed 66
1 Beton merupakan material paling populer disepanjang sejarah dan menjadi material struktur yang digunakan hampir diseluruh penjuru dunia (Susilorini, 2009). Beton dibentuk oleh pengerasan campuran dari semen, agregat halus, agregat kasar, air,dan campuran tambahan lainnya dengan adanya rongga-rongga udara (Laintarawan, 2009).
Beton sebagai konstruksi bangunan mempunyai beberapa kelebihan diantaranya dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi, mampu memikul beban yang berat (Mulyono, 2004), Dan bila dibandingkan dengan material lain, beton merupakan bahan bangunan yang memiliki daya tahan terhadap api yang relatif lebih baik, karena beton merupakan material yang memiliki daya hantar panas yang rendah, sehingga dapat menghalangi rambatan panas kebagian dalam struktur beton tersebut. Saat terbakar beton tidak dapat menghasilkan api namun dapat menyerap panas sehingga akan terjadi suhu tinggi yang berlebihan, yang akan mengakibatkan perubahan pada mikro struktur beton tersebut.
Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi, akan berpengaruh terhadap elemen-elemen struktur beton. Karena pada proses tersebut akan terjadi suatu siklus pemanasan dan pendinginan yang bergantian, yang akan menyebabkan perubahan fase fisis dan kimiawi secara kompleks, hal ini akan menyebabkan beton menjadi getas.
2 untuk dapat bereaksi semen membutuhkan air yang sekaligus untuk membasahi agregat agar mudah dalam pengerjaan. Penggunaan semen yang mutlak ada dalam setiap konstruksi beton mendorong penyelidikan menggunakan bahan campur (additive) dan bahan tambah (admixture) yang mampu menurunkan cost pengeluaran, juga merupakan semen baru dengan ciri-ciri khusus atau spesial.
Penggunaan bahan pengganti sebagian semen (SCM) melalui komposisi campuran yang inovatif akan mengurangi jumlah semen yang digunakan sehingga dapat mengurangi emisi gas-gas rumah kaca dan penggunaan konsumsi energi fosil bumi pada industri semen. Bukti-bukti yang ada menunjukkan kekuatan batas dengan mengganti sekurang-kurangnya 20% dari semen dengan pozzolan hampir tak berbeda dengan, bilamana semen saja yang digunakan (Murdock, 1999).
Mineral tanah liat/ lempung merupakan penyusun batuan sedimen dan penyusun utama dari tanah. Tanah liat/lempung mempunyai sifat-sifat fisis dan kimia yang penting diantaranya yaitu Plastisitas yang berfungsi sebagai pengikat dalam proses pembentukan sehingga tidak mengalami keretakan atau berubah bentuk, selain itu tanah liat juga memiliki kualitas kemampuan bakar pada suhu tinggi. Tanah liat dapat dikatakan pozolan karena mempunyai mutu yang baik yaitu jumlah kadar SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 tinggi dan reaktifnya tinggi dengan kapur (Laintarawan, 2009).
Dalam penelitian ini, penulis juga memanfaatkan pasir merah sebagai agregat halusnya. (Harahap, 2013) pada penelitian sebelumnya menjelaskan mengenai Pengaruh Karakteristik Pasir Merah Labuhan Batu Selatan Terhadap Sifat Mekanik (Uji Sem, XRD, Uji Impak) Dari Beton, Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa Pengujian sem pada Pasir Merah setelah di ayak diperoleh Hasil bahwa rongga pada pasir merah ukurannya kecil, halus dan ukurannya bisa mencapai 1 µm-10 µm. Pengujian XRD diperoleh Hasil bahwa terdapat
unsur-unsur seperti SiO2 (silikon Oxide), TaO2 (Tantalum Oxide), FeNi (Iron Nikel),
FeC (Iron Carbide), TaO (Tantalum Oxide), Fe2C (Iron Carbide) menunjukkan
3 Limbong (2014) pada Penelitian sebelumnya membahas mengenai karakteristik beton dari pasir merah labuhan batu selatan pasca bakar dan Hasil penelitian yang diperoleh nilai kuat tekan beton normal pasca bakar pada tiga variasi suhu dengan komposisi 25%-75% di dapatkan hasil paling optimal pada campuran 50% sekitar 25,0 Mpa. Pada pengujian pola retakan beton pasca kebakaran dengan suhu 5000C dengan lama pembakaran selama 3 jam menunjukkan tidak adanya retakan yang terjadi pada beton, dengan komposisi penambahan pasir merah 25%-62,5% dan pada komposisi tertinggi yakni campuran pasir merah 75% tampak terlihat retakan sedikit. Retakan ini disebabkan oleh penyusutan beton pada saat terjadi proses pembakaran.
Tjokrodimuljo (2000) juga mengatakan bahwa beton pada dasarnya tidak mampu menahan panas sampai di atas 250°C. Akibat panas, beton akan mengalami retak, terkelupas (spalling), dan kehilangan kekuatan. Kehilangan kekuatan terjadi karena perubahan komposisi kimia secara bertahap pada pasta semennya.
Berdasarkan penelitian Anwar (2006) meneliti mengenai pengaruh penggunaan pasir laut sebagai agregat halus beton terhadap kekuatan beton pasca bakar. Hasil yang diperoleh dari beberapa data kuat tekan beton menunjukkan bahwa pada suhu kuat tekan meningkat 11,52 % dan pada suhu dan menurun tajam masing-masing 36,168 % dan 65,356%.
4 mengalami penurunan kuat tekan secara berturut-turut sebesar 19,81%, 31,27%, 31,42%. Beton fly ash + sikament LN umur 56 hari pasca bakar mengalami penurunan kuat tekan secara berturutturut sebesar 8,64%, 10,96%, 14,37%.
Penelitian tentang pengaruh temperatur dengan atau tanpa bahan tambahan pada beton masih merupakan topik yang hangat diteliti. Penelitian yang dilakukan salah satunya merupakan usaha untuk menaksir kekuatan sisa suatu bangunan yang telah terbakar. Namun sejauh ini penelitian penaksiran tersebut masih belum menemukan landasan awal yang kuat (Ahmad, dkk.2009).
Berdasarkan uraian dan penelitian di atas maka peneliti ingin melakukan penelitian mengenai beton pasca bakar dengan penambahan tanah liat sebagai campuran dalam adukan beton, yang bertujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh dari Tanah liat tersebut pada kekuatan dan pola keretakan beton pasca bakar tersebut. Penambahan tanah liat ini juga ditujukan untuk mengurangi penggunaan sebagian semen dalam adukan beton. Oleh karena itu judul penelitian ini adalah “Pengaruh Penambahan Tanah Liat sebagai campuran Terhadap Kekuatan Beton Pasca Bakar.”
1.2 Batasan Masalah
1) Pasir merah yang digunakan adalah 50% dari agregat halus yang digunakan.
2) Variasi suhu yang digunakan adalah 2000 C, 3500 C, dan 5000 C
3) Variasi Tanah liat yang digunakan adalah 0%, 5%, 10%, dan 15% dari berat semen.
4) Waktu pembakaran yang digunakan adalah 2 jam.
5) Tanah liat yang digunakan adalah yang lulus ayakan 200 mesh.
6) Karakteristik yang diuji adalah kuat tekan beton dan uji pola keretakan beton.
5 2) Bagaimana pengaruh suhu terhadap beton pasca bakar dengan
penambahan tanah liat? 1.4. Tujuan Penelitian
1) Mengetahui pengaruh komposisi tanah liat terhadap beton pasca bakar yaitu pada uji kuat tekan dan uji pola keretakan.
2) Mengetahui pengaruh suhu terhadap beton pasca bakar dengan penambahan tanah liat.
1.5. Manfaat Penelitian
1) Tanah liat dapat digunakan sebagai bahan campuran pada teknologi beton. 2) Sebagai bahan informasi pengetahuan tentang pengaruh penambahan tanah
liat pada campuran beton pasca bakar terhadap kuat tekan dan pola keretakan.
43 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Dari penelitian mengenai pengaruh penambahan tanah liat sebagai campuran terhadap kekuatan beton pasca bakar dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Berdasarkan nilai kekuatan yang diperoleh dari pengujian beton, bahwa tanah liat tidak optimal digunakan sebagai campuran untuk kategori beton pasca bakar karena hanya pada penambahan 5% tanah liat kekuatannya lebih besar jika dibandingkan dengan beton normal
2. Dari keseluruhan sampel, untuk komposisi terbaik beton pasca bakar pada tiga variasi suhu diperoleh pada penambahan tanah liat 5% dengan kuat tekan sekitar 27,11 MPa. Sedangkan komposisi campuran 10% dan 15% tanah liat mengalami penurunan.
3. Pada pengujian pola retakan beton pasca kebakaran dengan penambahan tanah liat pada suhu 2000C dan 3500C dengan lama pembakaran selama 2 jam menunjukkan tidak adanya retakan yang terjadi, tetapi pada suhu tertinggi 5000C tampak terlihat sedikit retakan seperti retak-retak. Retakan ini disebabkan oleh penyusutan beton pada saat terjadi proses pembakaran. 4. Suhu tinggi berpengaruh pada kekuatan beton dan nilai keoptimalan
ditunjukkan pada benda uji dengan suhu 200⁰C jika dibandingkan dengan
benda uji pada 3500C dan 5000C. 5.2.Saran
Dari penelitian yang telah dilakukan dengan mengacu pada hasil penelitian yang diperoleh, maka saran yang dikemukakan oleh penulis adalah sebagai berikut:
44
Bidang Rekayasa Sipil, 18 (2): 0853-2952
Anwar, S.N.R.., (2006), Pengaruh Penggunaan Pasir Laut Sebagai Agregat Halus Beton Terhadap Kekuatan Beton Pasca Kebakaran, Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, Vol.2.No.2
Corsika, Y., (2013), Analisis Perilaku Mekanis Dan Fisis Beton Pasca Bakar Skripsi, Fakultas Teknik, USU, Medan.
Departemen Pekerjaan Umum, (1971), Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI 1971), Bandung , Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum
Gunawan, (2000), Konstruksi Beton I, Jakarta, Penerbit Delta Teknik group
Harahap, F., (2013), Pengaruh Karakteristik Pasir Merah Labuhan Batu Selatan Terhadap Sifat Mekanik (Uji Sem, Difraksi Sinar X, Uji Impak) Dari Beton, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan. Susilorini,R dan Sambowo, K.A
Ismail, Febrin Anas., (2009), Studi Kuat Tekan Beton Campuran 1 : 2 : 3 Berdasarkan Lokasi Pengambilan Agregat Di Sumatera Barat, Jurnal Rekayasa Sipil, Vol.5.No.2
Laintarawan, P., Nyoman, S.W., dan Wayan, A., (2009), Buku Ajar Konstruksi Beton, Denpasar, FT Universitas Hindu Indonesia
Lakum, C.K., (2009), Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai campuran Untuk Peningkatan Kekuatan Beton, Skripsi, FMIPA, USU, Medan
45
Limbong, L., (2014), Karakteristik Beton Dari Pasir Merah Labuhan Batu Selatan Pasca Bakar, skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan
Masthura, (2010), Karakterisasi Batu Bata Dengan Campuran Abu Sekam Padi, Skripsi, FMIPA,USU, Medan
Mulyono, T., (2004), Teknologi Beton, Yogyakarta, Penerbit Andi
Murdock, L.J., dan K.M., Brock., (1999).Bahan Dan Praktek Beton, Terjemahan Oleh Stephanus Hindarko, Cetakan Ketiga, Jakarta, Erlangga
Nawy., Edward. G., (1990), Reinforce Concrete A Fundamental Approach, Terjemahan, Cetakan Pertama, Bandung, PT.Eresco
Nugraha, P., dan Antoni, (2007), Teknologi Beton dari Material Pembuatan Beton Kinerja Tinggi, Yogyakarta, Andi
Pambudi, Warih, (2005), Pengaruh Penambahan Serat Ijuk dan Pengurangan Pasir terhadap Beban Lentur dan Berat Jenis Genteng Beton, Skripsi, Universitas Negeri Semarang, Semarang
Siregar, N., (2010), Pemanfaatan Abu Pembakaran Ampas Tebu dan Tanah Liat Pada Pembuatan Batu Bata, Skripsi, FMIPA, USU, Medan
Surdia, T., dan Saito, S., (1985), Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta, PT Pradnya Paramita
Susilorini, Rr.s M.I. Retno, dan Suwarno, Dj., (2009), Mengenal Dan Memahami Teknologi Beton. Semarang, Penerbit unika Soegijapranata
Tjokrodimuljo, K.I., (2000), Teknologi Beton, Yogyakarta: Biro Penerbit
