Oleh:
Gloria Simangunsong NIM 4123240011 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
RIWAYAT HIDUP
iii
PENGARUH VARIASI CAMPURAN ABU VULKANIK GUNUNG SINABUNG DAN SERAT ALUMINIUM TERHADAP
KEKUATAN BETON
Gloria Simangunsong (4123240011)
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan kasih Nya karena telah memberikan kesehatan dan hikmat kepada sehingga penelitian skripsi ini dapat terselasikan. Adapun judul skripsi ini yang berjudul ”Pengaruh Variasi Campuran Abu Vulkanik Gunung Sinabung Dan Serat Aluminium Terhadap Kekuatan Beton” disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sain, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.
Dalam kesempatan ini saya menyampaikan ucapan terimakasih kepada pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain Kepada Bapak Dr.Karya Sinulingga,M.Si selaku dosen pembimbing skripsi, yang telah memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis selama masa pembuatan skripsi. Kepada Bapak Dr. Makmur Sirait, M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Prof.Drs.Motlan Sirait, M.Sc, Ph.D selaku dosen penguji II, Bapak Dr. Ridwan Sani, M.Si selaku dosen penguji III yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini serta kepada Bapak Prof.Dr.Mara
Bangun Harahap M.S selaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan.
v
Saya juga mengucapkan terima kasih kepada sahabat–sahabat terbaik, teman-teman seperjuangan Fisika Nondik 2012 (Martha, Ulfa, Clara, Denny, Rita, Suryani, Viktor, Hery, Isrin, Marnala, Nurhidayah, Nurhayati, Evan, Hendro, Andy, Gordon, Reza, Dinie, Elvi, Peter, Wahyu, Marlina, Irma, Cindy, Lily, Erni, Renny, Kartika, Ibrahim, Intan, Sri, Habibi) yang telah menemani dan memberi semangat dari awal perkuliahan. Terutama untuk Juliana, Alfrina, dan Nila yang telah memberikan semangat dan dukungan dari awal kuliah hingga akhir dalam penyelesaian skripsi ini. Selain teman-teman Fisika Nondik 2012, saya juga berterima kasih kepada Johanes Simanjuntak yang telah membantu dalam
pembuatan benda uji penelitian. Saya juga berterima kasih kepada Jefryanto Hutauruk yang selalu mendukung, membantu, dan memberi semangat dalam penelitian.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang beton sains. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan , Agustus 2016 Penulis,
DAFTAR ISI
Bab II Tinjauan Pustaka 6
2.1 Beton 6
Bab III Metode Penelitian 21
3.1 Tempat dan Waku Penelitian 21
3.2 Alat dan Bahan 21
3.2.1 Alat 21
vii
3.3.3 Pengujian Kekuatan Tekan 23
3.3.4 Pengujian Kekuatan Tarik 24
3.3.5 Pengujian Modulus Elastisitas 24
3.3.6 Standar yang Dipakai pada Pembuatan Dan Pengujian Benda Uji 27
3.3.7 Komposisi Campuran Beton 27
3.4 Diagram Alir 29
BAB IV Hasil dan Pembahasan 30
4.1 Hasil Pengujian 30
4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus 30
4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar 32
4.1.3 Hasil Pengujian Serat Aluminium 34
4.1.4 Hasil Pengujian XRF Abu Vulkanik Gunung Sinabung 34 4.1.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton 35 4.1.6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton 36 4.1.7 Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton 37
4.1.8 Hasil Pengujian SEM Beton 38
4.2 Pembahasan 46
4.2.1 Pembahasan Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton 46 4.2.2 Pembahasan Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton 47 4.2.3 Pembahasan Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton 48 4.3 Analisis Regresi Linier Kuat Tekan Beton 49 4.4 Analisis Regresi Linier Kuat Tarik Belah Beton 52 4.5 Analisis Regresi Linier Modulus Elastisitas Beton 54
Bab V Kesimpulan dan Saran 58
5.1 Kesimpulan 58
5.2 Saran 59
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Beton dan Komponennya 7
Gambar 2.2 Mekanisme Kerja Serat pada Pembebanan Tekan 9
Gambar 4.1 Kurva Gradasi Agregat Halus 31
Gambar 4.2 Kurva Gradasi Agregat Kasar 33
Gambar 4.3 Hasil SEM Beton Kuat Tekan AV 38
Gambar 4.4 Hasil SEM Beton Kuat Tarik Belah AV 39
Gambar 4.5 Hasil SEM Beton Modulus Elastisitas AV 40
Gambar 4.6 Hasil SEM Beton Kuat Tekan SA 41
Gambar 4.7 Hasil SEM Beton Kuat Tarik Belah SA 42
Gambar 4.8 Hasil SEM Beton Modulus Elastisitas SA 43
Gambar 4.9 Hasil SEM Beton Kuat Tekan AV+SA 44
Gambar 4.10 Hasil SEM Beton Kuat Tarik Belah AV+SA 45
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis-Jenis Semen Portland 11
Tabel 2.2 Karakteristik dari Semen Portland Tipe I 11
Tabel 2.3 Komposisi Kimia Semen Padang 12
Tabel 2.4 Karakteristik Abu Vulkanik Gunung Merapi 15
Tabel 2.5 Spesifikasi Serat-Serat yang Sering Digunakan 17
Tabel 3.1 Alat-Alat yang Digunakan dalam Penelitian 21
Tabel 3.2 Bahan-Bahan Untuk Penelitian 21
Tabel 3.3 Standar yang Dipakai pada Pembuatan dan Pengujian Benda Uji 27
Tabel 3.4 Komposisi Campuran Beton 27
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Halus 30
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus 31
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Agregat Kasar 32
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar 33
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Serat Aluminium 34
Tabel 4.6 Hasil XRF Abu Vulkanik Gunung Sinabung 34
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton 35
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton 36
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Analisa Agregat Halus 62
Lampiran 2 Perhitungan Analisa Agregat Kasar 63
Lampiran 3 Perhitungan Kuat Tekan Beton 64
Lampiran 4 Perhitungan Kuat Tarik Belah Beton 66
Lampiran 5 Perhitungan Modulus Elastisitas Beton 68
Lampiran 6 Dokumentasi Penelitian 112
Lampiran 7 Surat Izin Penelitian 117
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Beton adalah bahan yang didapat dengan mencampurkan semen portland atau semen hidrolik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat. Beton sebagai material digunakan secara luas dibidang konstruksi seperti bendungan, drainase perkotaan, gorong-gorong, jalan raya, bahkan hampir seluruh struktur konstruksi akan menggunakan beton, minimal dalam pekerjaan pondasi. (Mulyono, 2004).
Menurut (Mulyono, 2004), beton banyak digunakan sebagai material bangunan disebabkan karena biaya pemeliharaan yang terjangkau, tahan terhadap temperatur tinggi, mudah dibentuk, dan mampu memikul beban berat. Namun selain memiliki banyak kelebihan, beton juga memiliki beberapa kelemahan seperti kuat tarik yang rendah sehingga beton mudah retak, sulit kedap air, dan getas. Oleh karena itu, banyak usaha yang dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat beton. Salah satu usaha yang dilakukan adalah dengan menambahkan beberapa bahan tambahan pada campuran beton. Dalam penelitian ini, bahan
tambahan yang akan dicampurkan pada campuran beton adalah abu vulkanik Gunung Sinabung dan serat aluminium.
kembali metelus. Ini merupakan letusan terbesar sejak gunung ini menjadi aktif pada tanggal 29 Agustus 2010. Debu vulkanis ini tersembur hingga 5.000 meter di udara. Gunung Sinabung yang terletak di Kabupaten Karo, Sumatera Utara erupsi mulai tahun 2010 dan terus secara rutin mulai tahun 2013 sampai dengan sekarang. Erupsi Gunung Sinabung mengeluarkan abu vulkanik yang sangat banyak dan limbah abu vulkanik belum terlalu dimanfaatkan. Hal ini menimbulkan semakin menumpuknya limbah abu vulkanik yang secara umum dapat merusak kesehatan. Inilah yang menjadi dasar untuk memanfaaatkan limbah abu vulkanik tersebut sebagai salah satu material pembentuk beton pada penelitian
ini. Penambahan abu vulkanik Gunung Sinabung sebagai pengganti sebagian semen dimaksudkan untuk mempercepat pengikatan dan sebagai agregat halus. Abu vulkanik adalah hasil dari letusan gunung merapi yang sebagian besar kandungannya adalah SiO2 (54,56%) dan Al2O3 (18,37%) yang merupakan unsur utama semen. Penambahan abu vulkanik diharapkan mampu meningkatkan kekuatan beton. (Baras, 2013).
Pada penelitian yang dilakukan Kurniawan, dkk (2011) dengan judul Pembuatan Beton High-Strength Berbasis Mikrosilika dari Abu Vulkanik Gunung
Merapi, disimpulkan bahwa penambahan abu vulkanik Gunung Merapi dapat
meningkatkan kekuatan tekan beton. Pada penelitian tersebut dihasilkan bahwa kekuatan tekan beton yang tidak memakai campuran abu vulkanik Gunung Merapi adalah 36,72 kg/cm2, sedangkan kekuatan tekan beton yang memakai campuran abu vulkanik Gunung Merapi adalah 52,23 kg/cm2.
Salah satu parameter mutu beton yang rendah adalah kekuatan tarik beton. Untuk itu perlu diadakan usaha untuk memperbaikinya, salah satunya adalah dengan usaha penambahan serat ke dalam campuran beton. Menurut
3
Penelitian tentang penambahan serat aluminium pada beton pernah dilakukan oleh beberapa peneliti salah satunya yaitu: Istianto (2010) dengan judul Kajian Kuat Desak dan Modulus Elastisitas Beton dengan Bahan Tambah
Metakaolin Dan Serat Aluminium. Dari hasil penelitian tersebut didapatkan
modulus elastisitas beton dengan kadar serat 0,00% adalah 4884,67 MPa dan kuat tekan 16,0415 MPa, kadar serat 0,33% adalah 13926,67 MPa dan kuat tekan 20,0047, kadar serat 0,66% adalah 8958,67 MPa dan kuat tekan 11,8896, kadar serat 1,00% adalah 8522,00 MPa dan kuat tekan 9,8136 MPa. Dapat disimpulkan serat aluminium dapat meningkatkan kuat tekan dan modulus elastisitas beton.
Namun keterbatasan pada penelitian tersebut tidak dilakukan pengujian pengaruh serat aluminium terhadap kekuatan tarik beton. Maka perlu dilakukan penelitian yang membahas dan menguji pengaruh serat aluminium tersebut pada kekuatan tarik beton. Oleh karena itu pada penelitian ini selain melakukan pengujian pengaruh bahan tambah terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas beton, juga akan dilakukan pengujian pengaruhnya terhadap kuat tarik beton.
Berdasarkan kandungan kimia yang terdapat pada abu vulkanik dan juga manfaat penambahan serat aluminium ke dalam beton, maka dapat disimpulkan bahwa kedua bahan tersebut dapat dijadikan sebagai bahan tambah campuran beton untuk memperbaiki parameter-parameter mutu beton dan juga dapat memperkuat beton.
1.2 Batasan Masalah
1. Semen yang digunakan adalah semen portland tipe I.
2. Agregat halus yang dipakai adalah abu vulkanik Gunung Sinabung. 3. Serat yang digunakan adalah serat aluminium yang dipotong-potong
dengan panjang 50 mm dan lebar 2 mm dan tebal 6mm.
4. Variasi bahan pengganti sebagian semen pada campuran beton adalah:
10% abu vulkanik Gunung Sinabung,
20% abu vulkanik Gunung Sinabung,
30% abu vulkanik Gunung Sinabung,
10% serat aluminium,
10% serat aluminium,
10% serat aluminium,
10% serat aluminium,
5% abu vulkanik Gunung Sinabung+5% serat aluminium,
10% abu vulkanik Gunung Sinabung+10% serat aluminium,
15% abu vulkanik Gunung Sinabung+15% serat aluminium,
20% abu vulkanik Gunung Sinabung+20% serat aluminium. 5. Benda uji yang digunakan adalah benda uji berbentuk kubus dengan
ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm.
6. Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah kuat tarik beton, kuat tekan beton, dan modulus elastisitas beton.
7. Umur pengujian beton adalah 28 hari.
1.3 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah penelitian ini adalah:
1. Berapakah nilai kuat tarik beton pada masing-masing variasi kadar pencampuran serat aluminium dan abu vulkanik ke dalam beton?
2. Berapakah nilai kuat tekan beton pada masing-masing variasi kadar pencampuran serat aluminium dan abu vulkanik ke dalam beton?
3. Berapakah nilai modulus elastisitas beton pada masing-masing variasi kadar pencampuran serat aluminium dan abu vulkanik ke dalam beton?
4. Bagaimanakah pengaruh serat aluminium dan abu vulkanik terhadap beton sehingga dihasilkan beton yang berkualitas?
1.4 Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah di atas, maka penelitian ini bertujuan:
1. Mengetahui nilai kuat tarik beton pada masing-masing variasi kadar pencampuran serat aluminium dan abu vulkanik ke dalam beton.
5
3. Mengetahui nilai modulus elastisitas beton pada masing-masing variasi kadar pencampuran serat aluminium dan abu vulkanik ke dalam beton. 4. Mengetahui pengaruh serat aluminium dan abu vulkanik terhadap beton
sehingga dihasilkan beton yang berkualitas.
5. Mengurangi pemakaian semen pada pembuatan beton. 6. Meningkatkan parameter-parameter mutu beton.
1.5
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat pada penelitian ini adalah:
1. Memberikan informasi untuk perkembangan ilmu pengetahuan beton. 2. Memanfaatkan limbah abu vulkanik Gunung Sinabung yang sampai saat
ini kurang dimanfaatkan.
3. Memberi alternatif komposisi beton dengan bahan penambah abu vulkanik Gunung Sinabung dan penambahan serat aluminium.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Hasil pengujian kuat tekan beton menunjukkan bahwa kuat tekan paling
optimum terdapat pada beton dengan campuran 10% serat aluminium
yaitu 28,27 MPa, sedangkan yang terendah berada pada campuran 15% abu vulkanik Gunung Sinabung ditambah 15% serat aluminium yaitu 26,38 MPa.
2. Hasil pengujian kuat tarik belah beton menunjukkan bahwa kuat tarik
belah paling optimum terdapat pada beton dengan campuran 5% abu vulkanik Gunung Sinabung ditambah 5% serat aluminium yaitu 3,13 MPa.
3. Hasil pengujian modulus elastisitas beton menunjukkan bahwa modulus elastisitas paling optimum terdapat pada beton dengan 5% abu vulkanik Gunung Sinabung ditambah 5% serat aluminium yaitu 59650,19 MPa, sedangkan yang terendah berada pada campuran 20% abu vulkanik Gunung Sinabung ditambah 20% serat aluminium yaitu 14664,77 MPa. 4. Penambahan abu vulkanik Gunung Sinabung dan serat aluminium ke
59
5.2 Saran
Untuk menindaklanjuti penelitian ini, diperlukan beberapa saran yang dapat dijadikan pedoman dan acuan bagi penelitian-penelitian selanjutnya. Adapun saran-sarannya antara lain sebagai berikut:
1. Perlu dilakukan penelitian dengan mix design dengan nilai FAS yang berbeda.
2. Perlunya dilakukan penelitian dengan variasi abu vulkanik dan
serat aluminium berkisar antara 1% sampai 5% untuk melengkpi variasi pembanding.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2014, Mengenal Kelas dan Mutu Beton, diakses dari http://www.desainrumahsederhana.com (29 Januari 2016)
Anonim, 2014, American Standard Testing And Material For Compressive Strengh of Cylindrical Concrete Specimen, USA.
American Association of State Highway and Transportation Officials, 2007, Spesific Gravity and Absorption of Fine Aggregate, USA.
Astariani, N., K., 2012, Pengaruh Semen Terhadap Mutu Beton, Denpasar.
Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Perencanaan campuran Beton Berkekuatan Tinggi Dengan Semen Portland Dengan Abu Terbang, SNI 03-6468-2000, Pd T-18-1999-03, Departemen Pemukiman Dan Prasarana Wilayah, Badan Penelitian Dan Pengembangan, Jakarta.
Gunawan, P., Budi, A.S., Wicaksono, K.D., 2014, Kuat Lentur, Tougfness dan Stiffnes pada Beton Ringan Teknologi Foam dengan Bahan Tambah Serat Aluminium, Surakarta.
Istianto, Muson, M., 2010., Kajian Kuat Desak dan Modulus Elastisitas Beton Dengan Bahan Tambah Metakaolin Dan Serat Aluminium, UNS, Surakarta.
Kurniawan, C., Sebayang, P., Muljadi, Kuswoyo, A., 2011, Pembuatan Beton High-Strength Berbasis Mikrosilika dari Abu Vulkanik Gunung Merapi, Pusat Penelitian Fisika-LIPI, Tangerang.
Matawal, D.S., 2005, Application of Ashes as Pozzolan in Mortar and Concrete Production, 1st National Academy Conference.
Mediyanto, A., 2004, Kajian Sifat Mekanik dan Kapasitas Elemen Struktural Beton Ringan Berserat Alumunium, Penelitian Dosen Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Murdock, L. J. dan Brook, K. M., (ahli bahasa : Stephanus Hendarko), 1999, Bahan dan Praktek Beton, Erlangga, Jakarta.
Mulyono, T., 2003, Teknologi Beton, Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta, Jakarta.
61
Primasari, A.,P., 2010, Pengaruh Penambahan Serat Baja Ban Bekas dan Penggunaan Agregat Daur Ulang Terhadap Susut Kering (Drying Shrinkage) Pada Beton Precast, UNS, Surakarta.
Rhomdoni, D., 2014, Pengaruh Penambahan serat Polypropylene Pada Beton Ringan Dengan Teknologi Foam Terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah dan Modulus Elastisitas, Surakarta.
Sondakh, I., J., R., Sumajouw, M., D., J., Pandaleke, R., Dapas, S., O., 2015, Pemanfaatan Tailing Sebagai Substitusi Parsial pada Semen Ditinjau Terhadap Kuat Tekan dan Kuat Tarik Lentur, Universitas Sam Ratulangi.
Sorelli, Luca, G., Meda, Alberto dan Plizzari, Giovani, A., 2006, Steel Fiber Concrete Slabs on Ground: A Structural Matter, ACI Structural Journal.
Soroushian, P. dan Bayasi, Z., 1987, Concept Of Fiber Reinforced Concrete, MSU, Michigan.
Sugiyanto dan Wijoyo, 2013, Pengaruh Kekuatan Sambungan Komposit Serat Nanas Terhadap Kekuatan Tarik dan Geser dengan Adhesive Epoksi, Surakarta.
Suhendro, 1991, Sifat-sifat Kurang Baik dari Beton Pengaruh Pemakaian Fiber Secara Parsial pada Perilaku dan Kapasitas Balok Beton Bertulang, Seminar Mekanika Bahan Untuk Meningkatkan Potensi Bahan Lokal, PAU UGM.
Tjokrodimuljo,K., 1996, Teknologi Beton, Nafiri, Yogyakarta.
