commit to user
i
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BAJA BAN BEKAS DAN
PENGGUNAAN AGREGAT DAUR ULANG TERHADAP
SUSUT KERING ( Drying Shrinkage ) PADA BETON PRECAST
Influence of Fiber Addition Of Steel Used Tire and Recycled Aggregate in Drying Shrinkage of Precast Concrete
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Oleh :
ARIESITA PUTRI PRIMASARI
NIM. I 0106037
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BAJA BAN BEKAS DAN
PENGGUNAAN AGREGAT DAUR ULANG TERHADAP
SUSUT KERING ( Drying Shrinkage ) PADA BETON PRECAST
Influence of Fiber Addition Of Steel Used Tire and Recycled Aggregate in Drying Shrinkage of Precast Concrete
Disusun Oleh :
ARIESITA PUTRI PRIMASARI
NIM. I 0106037
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
Kusno Adi Sambowo ST, MSc, PhD NIP. 19691026 199503 1 002
Dosen Pembimbing II
commit to user
iii
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BAJA BAN BEKAS DAN
PENGGUNAAN AGREGAT DAUR ULANG TERHADAP
SUSUT KERING ( Drying Shrinkage ) PADA BETON PRECAST
Influence of Fiber Addition Of Steel Used Tire and Recycled Aggregate in Drying Shrinkage of Precast Concrete
SKRIPSI
Disusun oleh:
ARIESITA PUTRI PRIMASARI
NIM. I 0106037
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 : Jumat
Tanggal : 24 September 2010 Tim Penguji Pendadaran :
1. Kusno Adi Sambowo ST, MSc, PhD ………
N I P . 19691026 199503 1 002
2. Endah Safitri,ST, MT ………
NIP. 19701212 200003 2 001
3. Ir. Antonius Mediyanto, MT ………
N I P . 19620118 199512 1 001
4. Ir. Supardi, MT ………
N I P . 19550504 198003 1 003
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
LEMBAR PENGESAHAN SEMENTARA
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT BAJA BAN BEKAS DAN
PENGGUNAAN AGREGAT DAUR ULANG TERHADAP
SUSUT KERING ( Drying Shrinkage ) PADA BETON PRECAST
Influence of Fiber Addition Of Steel Used Tire and Recycled Aggregate in Drying Shrinkage of Precast Concrete
SKRIPSI
Disusun oleh:
ARIESITA PUTRI PRIMASARI
NIM. I 0106037
Pembimbing :
1. Kusno Adi Sambowo ST, PhD ………
N I P . 19691026 199503 1 002
2. Endah Safitri,ST, MT ………
commit to user
v
MOTTO
Berjuang untuk mendapatkan sesuatu bukan menunggu untuk
mendapatkannya.
Kegagalan hanya terjadi bila kita menyerah.
Malu bertanya sesat dijalan.
PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah saya panjatkan pada Allah SWT atas hidayah-Nya, dan dengan segala kerendahan hati serta rasa terima kasih saya PERSEMBAHKAN karya ini kepada :
Bapak & Ibu Tercinta “Terimakasih atas segala doa dan dukungannya
serta kasih sayang yang tak akan tergantikan oleh apapun juga.”
My Brothers “Mas Ryan dan Arya atas dukungannya selama ini. “
Dosen Pembimbingku “ Pak Kusno & Ibu Endah atas bimbinganya sampai
terselesaikannya skripsi ini”
Dosen Penguji “ Pak Mediyanto & Pak Supardi atas sarannya untuk
perbaikan dalam skripsiku “
Setyo Purnomo Y. ST “kiting” “ yang selalu sabar,pengertian & selalu
memberi semangat, motivasi dan inspirasi buatku.
Teman Seperjuangan “Cuuz,Dadar,Ichan,Wijay atas suka duka
bersama selama ngelab sampai selesainya skripsi ini,^ Semangaaat kawan…“
D’GeLo & Sahabat-SahabatQu
Didin,Ndood,Ujang,Agus,Danang,JengKeh,Jengrat,Ipeh,Deta,Radit,(ata s canda tawa kalian yang selalu mewarnai hari-hari ku & yang selalu aku repotkan ^^ ) AD 5365 UY, AD 6473 HT, D 511 MZ, (yang selalu
mengantarq kemana saja) Eji,tanjung,nina,pipi,ermis,irma,&teman2 seangkatanq yang g bisa ku sebut satu persatu,,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRAK
Ariesita Putri Primasari, 2010, Pengaruh Penambahan Serat Baja Ban Bekas Dan Penggunaan Agregat Daur Ulang Terhadap Susut Kering ( Drying Shrinkage ) Pada Beton Precast, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Beton merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk konstruksi di Indonesia. Perkembangan zaman dan kemajuan teknologi dalam bidang konstruksi membawa banyak kemudahan dalam pelaksanaan konstruksi. Salah satunya teknologi beton pracetak yang mulai banyak menggantikan teknologi pengecoran beton konvensional. Salah satu penggunaan beton pracetak yaitu
beton pracetak non-structural berupa pintu beton precast pada kitchen set.
Penggunaan beton secara besar-besaran menimbulkan permintaan akan batuan yang meningkat dan menimbulkan berkurangnya sumber daya alam. Sehingga penggunaan material daur ulang menjadi salah satu alternatif yang pantas diaplikasikan. Bahan tambah serat daur ulang saat ini banyak digunakan ke dalam campuran beton dengan berbagai tujuan salah satunya bisa menambah kekuatan beton. Untuk itu perlu adanya penelitian mengenai mengetahui hal tersebut. Dalam penelitian ini digunakan salah satu bahan tambah serat baja ban bekas.
Penelitian ini bertujuan mengetahui hasil dari susut kering beton serat yang dibuat dari serat baja pada ban bekas serta mengamati perubahan kinerjanya bila digunakan agregat daur ulang limbah bangunan. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji 16 buah, tiap variasi ada 4 sampel dengan kadar serat 0%, 0.5%, 1%, dan 1,5% terhadap volume beton. Benda uji
yang digunakan adalah balok berukuran 6 x 6 x 30 cm3. Data yang diamati berupa
nilai penyusutan yang selanjutnya dianalisis dan didapat besar penyusutan dan
prediksi drying shrinkage jangka panjang menggunakan persamaan ACI 209.
Dari analisis diperoleh hasil bahwa serat mengurangi besarnya drying shrinkage
yang terjadi. Shrinkage terbesar sampai yang terkecil secara berurutan yaitu pada
beton agregat daur ulang tanpa serat sebesar 752,6 microstrain, serat 1,5% sebesar
738,5 microstrain, serat 1% sebesar 688,9 microstrain, dan serat 0,5% sebesar
645 microstrain. Hasil penelitian dengan kadar serat yang optimum yaitu 0,5% dapat diaplikasikan pada beton precast non struktural dengan model berupa pintu
beton precast pada kitchen set. Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa
semakin banyak serat yang digunakan, besarnya Drying shrinkage beton serat
dengan agregat daur ulang semakin besar pula.
Kata kunci: Daur ulang, Pracetak, Serat baja, Susut kering
ABSTRACT
commit to user
vii
Concrete is the most widely used material for construction in Indonesia. The times and technological advances in the construction field to bring much convenience in the construction. According to the installation of concrete ways in the two that is of precast concrete (precast) and the concrete cast in place. One of which is the use of precast concrete of doors on the kitchen set. The use of concrete causing a massive rock rising demand and causing loss of natural resources. So the use of recycled materials into an appropriate one of the alternatives applied. Recycled fiber additive is widely used in concrete mixtures with different goals one of which could add to the strength of concrete. For that we need to know there is no research about it. This study used a steel fiber added material rubber tire.
This research aims to find out the performance of fibre reinforced concrete drying shrinkage made of steel used tire as well as to observe the performance change if the recycled aggregate of construction waste is used. This research employed an experimental method with total tested objects of 16, in each variation there were four samples with 0%, 0.5%, 1%, and 1.5% fibre level on the concrete volume. The tested object used was beam with 6 x 6 x 30 cm3 size. The data observed was the shrinkage value that furthermore was analyzed and the shrinkage value and long-term drying shrinkage prediction were obtained using ACI 209 equation.
From the result of analysis, it can be found that fibre reduce the drying shrinkage. The highest shrinkage until the smallest is successive from recycled aggregate concrete without fibre equal to 752,6 microstrain, fibre 1,5% 617 microstrain, fibre 1% 688,9 microstrain, and fibre 0,5% 645 microstrain. The results with the optimum fiber content of 0.5% can be applied to non-structural precast concrete with precast concrete models of doors on the kitchen set. The result of research also shows that the more fiber is used, the magnitude of drying shrinkage of fiber concrete with recycled aggregates greater.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “
Pengaruh Penambahan Serat Baja Ban Bekas Dan Penggunaan Agregat Daur
Ulang Terhadap Susut Kering ( Dry Shrinkage ) Pada Beton Precast ” guna
memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka
banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya
penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan
terimakasih kepada :
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,
2. Pimpinan Jurusan Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,
3. Kusno Adi Sambowo ST, MSc, PhD selaku dosen pembimbing I,
4. Endah Safitri, ST, MT selaku dosen pembimbing II,
5. Ir.Supardi,MT dan Ir.A.Mediyanto,MT selaku dosen penguji.
6. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
7. Ir. Agus P. Saido, M.Sc selaku pembimbing Akademis,
8. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2006 dan semua pihak yang
telah membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung yang tidak
dapat penulis sebut satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,
saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan
skripsi ini dan semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang
membutuhkan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, September 2010
commit to user
ix
HALAMAN JUDUL i
HALAMAN PERSETUJUAN ii
HALAMAN PENGESAHAN iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv
ABSTRAK v
KATA PENGANTAR vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
BAB 1. PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang Masalah 1
1.2.Rumusan Masalah 3
1.3.Batasan Masalah 4
1.4.Tujuan Penelitian 4
1.5.Manfaat Penelitian 5
BAB 2. LANDASAN TEORI 6
2.1. Tinjauan Pustaka 6
2.2. Landasan Teori 8
2.2.1. Beton 8
2.2.2. Beton Precast 8
2.2.3. Beton Serat 8
2.2.4. Beton Agregat Daur Ulang 9
2.2.5. Material Penyusun Beton Serat 9
2.2.5.1. Semen 9
2.2.5.2. Agregat 10
a. Agregat Halus 10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
2.2.5.3. Air 13
2.2.5.4. Bahan Tambah 13
a. Pengertian Bahan Tambah 13
b. Accelerator 14
2.2.5.5. Serat Baja Ban Bekas 14
2.2.6. Sifat Struktural Beton Serat 15
2.2.7. Penyusutan Pada Beton (Shrinkage) 16
2.2.7.1. Definisi Shrinkage 16
2.2.2.2. Macam- Macam Shrinkage 17
2.2.7.3. Drying Shrinkage Beton 18
2.2.7.4. Mekanisme Terjadinya Drying Shrinkage 18
2.2.7.5. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Drying Shrinkage 21
2.2.7.6. Efek Drying Shrinkage pada Struktur 23
2.2.7.7. Pengukuran Drying Shrinkage pada Beton Berserat 23
2.2.7.8. Prediksi Drying Shrinkage Jangka Panjang 24
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 25
3.1. Uraian Umum 25
3.2. Benda Uji 25
3.3. Alat dan Bahan 26
3.4. Tahap Penelitian 28
3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton 31
3.6. Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) 31
3.7. Pembuatan Benda Uji 31
3.8. Pengujian Nilai Slump 32
3.9. Pengujian Drying Shrinkage Balok Beton 32
BAB 4. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 35
4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar 35
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus 35
4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar Daur Ulang 37
4.1.3. Hasil Pengujian Serat Baja Ban Bekas 38
4.2. Rencana Campuran (Mix Design) 39
commit to user
xi
4.3.2. Pengujian Drying Shrinkage 40
4.4. Hasil Perhitungan Prediksi Drying Shrinkage 42
4.5. Pembahasan 44
4.5.1. Uji Slump 44
4.5.2. Drying Shrinkage 44
BAB 5. KESIMPILAN DAN SARAN 47
5.1. Kesimpulan 47
5.2. Saran 47
DAFTAR PUSTAKA 49
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis semen Portland di Indonesia sesuai SII 0013-81 10
Tabel 2.2. Syarat mutu agregat halus menurut ASTM C-33 11
Tabel 2.3. Persyaratan gradasi agregat kasar menurut B.S 12
Tabel 2.4. Hubungan penyusutan terhadap waktu 23
Tabel 3.1. Perincian benda uji 26
Tabel 4.1. Hasil pengujian agregat halus 35
Tabel 4.2. Hasil pengujian gradasi agregat halus 36
Tabel 4.3. Hasil pengujian agregat kasar daur ulang 37
Tabel 4.4. Hasil pengujian gradasi agregat kasar daur ulang 37
Tabel 4.5. Hasil uji kuat tarik serat baja ban bekas 38
Tabel 4.6. Kebutuhan bahan untuk beton tiap variasi penambahan serat 39
Tabel 4.7. Nilai slump dari berbagai variasi pemakaian kadar serat serat 40
Tabel 4.8. Perincian kode sampel 41
commit to user
xiii
Gambar 2.1. Limbah beton dan Limbah yang sudah di olah 13
Gambar 2.2. Limbah industri ban bekas dan serat baja 15
Gambar 2.3. Penyusutan terhadap waktu 17
Gambar 2.4. Mekanisme Shrinkage 19
Gambar 2.5. Proses hidrasi pada pasta semen 20
Gambar 2.6. Hubungan penyusutan terhadap waktu 23
Gambar 3.1. Benda uji balok beton 26
Gambar 3.2. Bagan alir tahap-tahap penelitian 30
Gambar 3.3. Pengujian nilai slump 32
Gambar 3.4. Proses pengukuran dengan demec gauge 34
Gambar 4.1. Kurva gradasi butir agregat halus. 36
Gambar 4.2. Kurva gradasi butir agregat kasar daur ulang. 38
Gambar 4.3. Hubungan nilai slump dengan variasi kadar serat 40
Gambar 4.4. Hubungan drying shrinkage dengan umur pengeringan 42
Gambar 4.5. Prediksi shrinkage pada beton precast agregat daur ulang. 43
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
ACI = American Concrete Institute
ASTM = American Standar for Testing and Materials
Al2O3 = alumina
CaO = kapur
CO2 = karbon dioksida
cm = centimeter
f.a.s. = faktor air semen
gr = gram
kg = kilogram
kN = kilo newton
L = panjang
lt = liter
m = meter
mm = millimeter
MPa = mega pascal
P = beban
SiO2 = silika
SKSNI = Standar Konsep Standar Nasional Indonesia
t = umur pengeringan
µm = mikrometer
(t) sh
= nilai drying shrinkage setelah t) (u sh
= besar ultimatedrying shrinkagecommit to user
xv
Lampiran A Hasil PengujianBahan Dasar
Lampiran B Perencanaan Campuran Adukan Beton
Lampiran C Hasil Pengujian Shrinkage Beton
Lampiran D Langkah dan Perhitungan Prediksi Shrinkage Beton
Lampiran E Dokumentasi Penelitian
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Perkembangan zaman dan kemajuan teknologi dalam bidang konstruksi
membawa banyak kemudahan dalam pelaksanaan konstruksi. Salah satunya
teknologi beton pracetak yang mulai banyak menggantikan teknologi pengecoran
beton konvensional. Menurut cara pemasangannya, beton terdiri dari dua jenis
yaitu beton cast in situ (beton pracetak atau beton precast ) dan beton cast in
place (beton cor di tempat).
Teknologi beton pracetak merupakan teknologi konstruksi struktur beton dengan
komponen-komponen penyusun yang dicetak terlebih dahulu pada suatu tempat
khusus ( off-site fabrication ), terkadang komponen-komponen tersebut disusun
dan disatukan terlebih dahulu ( pre-assembly ) dan selanjutnya dipasang di lokasi
( installation ).
Namun, tujuan untuk mencapai kualitas struktur beton yang lebih tinggi bukan
satu-satunya alasan mengapa beton pracetak sebagian besar digunakan untuk
konstruksi beton di Indonesia. Hal ini akan menjadi salah satu trend industri
konstruksi beton di masa mendatang, serta dapat mempercepat durasi proyek dan
penggunaan konstruksi yang ramah lingkungan, termasuk penghematan energi
dalam proses konstruksi secara keseluruhan.
Beton precast dapat diaplikasikan pada komponen struktural maupun komponen
non struktural. Pada komponen struktural seperti balok, kolom, plat lantai, tiang
pancang. Pada komponen non struktural seperti paving block, bata beton, cells
commit to user
Beton merupakan bahan yang sangat penting dan banyak digunakan dalam dunia
kontruksi. Banyaknya jumlah penggunaan beton dalam kontruksi mengakibatkan
peningkatan kebutuhan material beton, sehingga memicu penambangan batuan
sebagai salah satu bahan pembentuk beton secara besar-besaran. Hal ini
menyebabkan turunnya jumlah sumber alam yang tersedia untuk keperluan
pembetonan. Keterbatasan kemampuan alam dalam menyediakan material
pembentuk beton merupakan sebuah persoalan yang penting. Disisi lain ada
beberapa bangunan tua yang terpaksa dibongkar karena bangunan tersebut perlu
diperbaharui, mengalami kerusakan, atau tidak layak lagi dihuni dan
menimbulkan limbah bangunan.
Disamping itu, pada saat ini beton siap pakai (ready mix) sedang marak digunakan
untuk pembuatan kontruksi bangunan, namun pada penerapannya sering terjadi
kelebihan supply dan sisanya terkadang dibuang di sembarang tempat, sehingga
dapat mengurangi kesuburan tanah dan merusak keseimbangan ekosistem. Namun
limbah bangunan masih dapat di daur ulang menjadi agregat dalam pembuatan
beton.
Kehidupan masyarakat yang semakin modern juga ikut berperan dalam gangguan
dan pelestarian lingkungan. Limbah produk industri seperti limbah ban bekas ikut
menambah permasalahan lingkungan. Ban bekas yang dibuang tersebut karena
bahannya terbuat dari karet yang tidak bisa membusuk maka bila tidak
dimanfaatkan atau dibakar maka akan menjadi sampah yang menyebabkan polusi.
Oleh karena itu proses daur ulang limbah industri dan limbah bangunan
diperlukan untuk mengurangi persoalan lingkungan. Limbah industri ban dapat di
daur ulang menjadi serat dalam pembuatan beton. Serat yang dipakai berasal dari
kawat pembentuk ban, sedangkan sisa limbah ban yang telah digunakan dapat
dimanfaatkan dengan cara mengubah ban bekas tersebut menjadi alat–alat rumah
tangga seperti ember kecil, sandal, pot bunga, anyaman ban untuk bagian dalam
kursi tamu. Sehingga keseluruhan bagian dari ban dapat digunakan dan tidak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Mengkombinasikan agregat daur ulang dan serat limbah merupakan upaya
memanfaatkan bahan limbah beton dan limbah industri sebagai bahan beton
berserat. Maksud dari penggunaan serat limbah produk industri sebagai bahan
tambah pada beton diharapkan agar beton tersebut dapat menghambat atau
menahan penyebaran retak beton karena susut seperti halnya penambahan
serat-serat pada umumnya.
Susut dapat terjadi karena beton kehilangan kelembabannya yang disebabkan
oleh penguapan ataupun hidrasi semen. Adanya susut yang berlebihan pada
struktur akan menyebabkan deformasi (perubahan bentuk) seiring bertambahnya
umur beton. Efek yang nyata pada struktur yaitu timbulnya retak-retak pada
struktur dalam jangka waktu yang panjang.
Dengan pertimbangan-pertimbangan tersebut, maka dilakukan penelitian terhadap
pengaruh penambahan serat baja ban bekas pada beton terhadap uji susut. Hasil
yang diharapkan dalam penelitian ini berupa pintu beton precast pada kitchen set
utamanya pada bagian bawah dengan berbahan dasar serat baja ban bekas yang
terbuat dari agregat daur ulang.
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah disampaikan di awal, maka dapat
dirumuskan permasalahannya adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh pengaruh serat baja dari ban bekas terhadap kinerja
beton precast agregat daur ulang dalam menghadapi susut kering ?
2. Berapa komposisi kadar serat yang tepat untuk mendapatkan drying
shrinkage yang optimum pada beton precast agregat daur ulang dan
commit to user
1.3.
Batasan Masalah
Penelitian ini akan diberi batasan-batasan masalah agar kerja dapat lebih terarah
dan tidak meluas. Batasan-batasan masalah yang digunakan adalah :
1. Jenis serat yang dipakai sebagai bahan tambahan pada beton precast agregat
daur ulang adalah serat baja dari ban bekas
2. Serat baja yang digunakan serat baja pada bagian ring dari ban bekas
sepanjang 50 mm
3. Penggunaan variasi campuran dengan penambahan serat untuk pengujian
masing-masing menggunakan perbandingan 0%, 0.5%, 1%, 1.5% terhadap
volume adukan.
4. Semen yang digunakan adalah semen Portland jenis 1.
5. Penelitian ini hanya meninjau terhadap kinerja beton precast daur ulang
dalam menghadapi susut kering.
6. Benda uji berupa balok beton dengan dimensi panjang 30 cm, lebar 6 cm, dan
tinggi 6 cm
7. Lamanya pengujian susut adalah 56 hari dimulai dari hari ke-1 setelah benda
uji selesai dibuat.
8. Tidak dilakukan kontrol terhadap kondisi lingkungan, seperti suhu ruangan
dan kelembapan udara.
9. Tidak dilakukan Perawatan (curing) pada benda uji.
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui pengaruh serat baja dari ban bekas terhadap kinerja beton
precast daur ulang dalam menghadapi susut kering.
2. Untuk mengetahui kadar serat yang optimum dan aplikasinya pada beton
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Menambah pengetahuan tentang susut beton precast daur ulang berbahan
tambah serat baja ban bekas
2. Mengetahui perilaku beton precast daur ulang berserat dalam berbagai variasi
kadar serat limbah berbahan tambah serat baja ban bekas terhadap susut
commit to user
6
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka
Beton adalah suatu campuran yang tediri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau
agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat
dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang, satu atau
lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan karakteristik
tertentu, seperti kemudahan pengerjaan (workability), durabilitas, dan waktu
pengerasan (McCormac, 2003).
Beton pra-cetak menunjukkan bahwa komponen struktur beton tersebut tidak
dicetak atau dicor ditempat komponen tersebut akan dipasang. Biasanya ditempat
lain, dimana proses pengecoran dan curing-nya dapat dilakukan dengan baik dan
mudah. Jadi komponen beton pra-cetak dipasang sebagai komponen jadi, tinggal
disambung dengan bagian struktur lainnya menjadi struktur utuh yang terintegrasi.
(Wiryanto Dewobroto,2007)
Beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran semen,
agregat, air, dan sejumlah serat yang disebar secara random. Ide dasar beton serat
adalah menulangi beton dengan fiber yang disebarkan secara merata ke dalam
adukan beton, dengan orientasi random 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Serat pada umumnya berupa batang-batang dengan diameter antara 5 µm - 1000
µm (mikro meter), dan panjang sekitar 60 mm. Bahan serat dapat berupa: karbon,
kaca, textile, serat asbestos, serat tumbuh-tumbuhan (rami, bambu, ijuk), serat
plastik (polypropylene), atau potongan kawat baja (As’ad, 2008).
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 (Wahyu, 2002).
Penelitian yang terdahulu pernah dilakukan oleh Chen dan Liu (2003) 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.
Sementara itu penelitian penggunaan agregat daur ulang dengan limbah beton
sebagai agregat kasar menyebabkan pengurangan kuat tekan sebesar 10 – 15 %
dibanding penggunaan agregat kasar normal. Kuat tekan beton daur ulang limbah
beton secara umum tidak tergantung dari kuat tekan asal limbah beton tersebut
(Hardjasaputra, 2008).
Beton dengan agregat daur ulang memiliki kuat tekan ,kuat lentur ,dan stiffness
yang lebih rendah, serta, rangkak dan susut kering yang lebih tinggi dari beton
dengan agregat normal (Snyder, 2009).
pengurangan kuat tekan beton akibat penggunaan agregat daur ulang
dibandingkan dengan agregat baru ternyata tidak terlalu signifikan, namun terjadi
commit to user
menghasilkan beton yang lebih porous (Beatrix Kerkhoff dan Eberhard Sieber,
2001).
2.2.
Landasan Teori
2.2.1. Beton
Beton didapat dari pencampuran semen portland, air, dan agregat (dan
kadang-kadang bahan tambah, yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia tambahan,
serat, sampai bahan buangan non-kimia) pada perbandingan tertentu
(Tjokrodimuljo, 1996).
2.2.2. Beton Precast
Pracetak merupakan suatu proses produksi elemen struktur bangunan pada suatu
tempat yang berbeda dengan tempat dimana elemen struktur tersebut akan
digunakan.Teknologi pracetak ini dapat diterapkan pada berbagai jenis material,
yang salah satunya adalah material beton. Pemakaian beton precast dalam proyek
konstruksi dapat mempersingkat durasi proyek, mereduksi biaya konstruksi, dapat
diproduksi secara masal, mengurangi biaya pengawasan, mengurangi kebisingan,
menghasilkan kualitas beton yang lebih baik, dan pelaksanaan konstruksi hampir
tidak terpengaruh oleh cuaca. (Wulfram, 2006)
2.2.3. Beton Serat
Beton serat merupakan campuran beton ditambah serat, yang umumnya berupa
batang-batang dengan ukuran 5-500m, dengan panjang sekitar 25mm. Bahan
serat dapat berupa serat asbestos, serat plastik, atau potongan kawat baja.
Kelemahannya sulit dikerjakan, namun lebih banyak kelebihan antara lain
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
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.
Material ini di kenal dalam banyak jenis seperti acrylic , aramid, carbon, nylon,
polyethilene, polypropylene. Serat sintetik umumnya cocok digunakan untuk
ketahaan terhadap retak, khususnya di umur dini (Braunch, J et.al, 2002).
2.2.4. Beton Agregat Daur Ulang
Beton agregat daur ulang adalah suatu rancangan campuran beton dengan
menggunakan bahan hasil dari penghancuran beton jadi yang kemudian digunakan
sebagai bahan agregat. Tentunya dalam pembentukan agregat hasil daur ulang ini
mempunyai karakteristik yang berbeda dengan agregat aslinya. Beton yang
terbuat dari daur ulang agregat kasar dan memiliki kekuatan yang lebih kecil
daripada beton biasa. Dalam menahan tarik setelah terjadi retak, beton agregat
daur ulang juga menunjukkan kemampuan yang lebih kecil bila dibandingkan
dengan beton biasa.Hal ini disebabkan sudah adanya bahan pencampur lain yang
terkandung pada butiran agregat tersebut, yaitu lapisan mortar yang melekat pada
agregat. Lapisan mortar itu sendiri terdiri dari agregat dan pasta semen yang
digunakan dalam campuran beton sebelumnya.
2.2.5. Material Penyusun Beton Serat
Komponen pembentuk beton serat adalah semen, agregat kasar, agregat halus air
dan bahan tambahan lain yaitu serat baja limbah ban.
2.2.5.1. Semen
Semen berfungsi sebagai perekat butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang
padat dan mengisi rongga-rongga diantara butir-butir agregat. Semen yang
dimaksud di dalam konstruksi beton adalah bahan yang akan mengeras jika
commit to user
cement) 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
penggunaannya dicantumkan dalam Tabel 2.1.
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)
2.2.5.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran mortar atau beton.
a. Agregat halus
Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil
(antara 0,15 mm dan 5 mm). Dalam pemilihan agregat halus harus benar-benar
memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Karena 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan dalam hal 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 dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Syarat Mutu Agregat Halus Menurut ASTM C-33
Ukuran saringan (mm) Persen Lolos Kumulatif
9,50
4,75
2,36
1,18
0,60
0,30
0,15
100
95-100
80-100
50-85
25-60
10-30
2-10
Sumber : Tri Mulyono (2005)
b. Agregat Kasar Daur Ulang
Menurut Tjokrodimuljo (1996) disebutkan bahwa agregat kasar adalah agregat
yang mempunyai ukuran butir-butir besar (antara 5 mm dan 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.
commit to user
Tabel 2.3. Persyaratan gradasi agregat kasar menurut B.S
Ukuran saringan (mm)
Persentase lolos saringan (%)
40 mm 20 mm 12,5 mm
40 20 12,5 10 4,8 95-100 30-70 - 10-35 0-5 100 95 – 100
- 22-55 0-10 100 100 90-100 40-85 0-10
Sumber : Tri Mulyono (2005)
Suharwanto (2005) telah melakukan sejumlah pengamatan terhadap kinerja
material dan kinerja struktur beton dengan agregat daur ulang. Kinerja material
dan kinerja struktur beton agregat daur ulang cenderung berbeda dibandingkan
kinerja beton beragregat normal. Berdasarkan hasil studi eksperimental, agregat
daur ulang mengandung mortar sebesar 25 % hingga 45 % untuk agregat kasar,
dan 70 % hingga 100 % untuk agregat halus. Kandungan mortar tersebut
mengakibatkan berat jenis agregat menjadi lebih kecil, lebih poros atau berpori,
sehingga kekerasannya berkurang, bidang temu (interface) yang bertambah, dan
unsur-unsur kimia agresif lebih mudah masuk dan merusak. Disamping itu, pada
agregat daur ulang juga terdapat retak mikro, dimana retak tersebut dapat
ditimbulkan oleh tumbukan mesin pemecah batu (stone crusher) pada saat proses
produksi agregat daur ulang, yang tidak dapat membelah daerah lempengan atau
patahan pada agregat alam. Retak tersebut tertahan oleh kekangan mortar yang
menyelimuti agregat alam
Beberapa perbedaan kualitas, sifat-sifat fisik dan kimia agregat daur ulang
tersebut menyebabkan perbedaan sifat-sifat (properties) pada material beton yang
dihasilkan (Suharwanto, 2005). Perbedaan yang diamati diantaranya adalah
menurunnya kuat tekan, kuat tarik, dan modulus elastisitasnya.
Limbah beton dan limbah yang sudah diolah dapat dilihat pada Gambar 2.1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Gambar 2.1 Limbah beton dan limbah yang sudah diolah
2.2.5.3. Air
Air merupakan bahan dasar pembuat dan perawatan beton, penting namun
harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk
menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan
dipadatkan. 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. Kandungan lumpur (benda melayang lainnya) maksimum 2 gram/liter.
b. Kandungan garam-garam yang merusak beton (asam, zat organik, dll)
maksimum15 gram/liter.
c. Kandungan klorida (Cl) maksimum 0,5 gram/liter.
d. Kandungan senyawa sulfat maksimum 1 gram/liter.
2.2.5.4. Bahan Tambah
a. Pengertian Bahan Tambah
Bahan tambah merupakan bahan selain unsur pokok bahan penyusun beton
(semen, air, dan agregat) yang ditambahkan ke dalam adukan material penyusun
commit to user
kedalam beton apabila diinginkan untuk mengubah sifat-sifat beton, baik itu
dalam keadaan segar maupun setelah beton itu mengeras. Hal ini juga dilakukan
mengingat berbagai persoalan yang ada di lapangan sangat kompleks, sehingga
dibutuhkan cara-cara khusus untuk menanggulanginya.
b. Accelellator
Accelerator adalah bahan tambah yang berfungsi untuk untuk mempercepat
proses ikatan dan pengerasan beton maupun mortar, bahan ini digunakan untuk
mengurangi lamanya waktu pengeringan dan mempercepat pencapaian kekuatan
pada beton maupun mortar. Bahan ini digunakan jika penuangan adukan
dilakukan dibawah air, atau pada struktur beton yang memerlukan pengerasan
segera.
2.2.5.5. Serat Baja Ban Bekas
Dewasa ini, serat yang paling populer yang dipakai di luar negeri adalah serat baja
( steel fiber). Salah satu penyebab pemakaian konsep beton serat belum banyak
dikenal di Indonesia adalah belum tersedianya serat baja secara murah dalam
jumlah banyak karena harus mendatangkannya dari luar negeri. Untuk mengatasi
hal tersebut, telah ditemukan solusi alternatif dengan menggunakan serat baja ban
bekas.
Dari penelitian sebelumnya membuktikan bahwa sifat – sifat beton yang kurang
baik dapat diperbaiki dengan menambahkan serat yang terbuat dari potongan
kawat ban bekas.
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Penambahan serat dalam beton dapat memperbaiki kekuatan tarik beton dan sifat
getasnya (Soroushian dan Bayashi, 1987). Untuk beton berserat, serat akan
berfungsi dengan baik jika ukuran (panjang) serat lebih besar dari ukuran
agregatnya. Apabila agregatnya yang lebih besar dapat meyebabkan
penggumpalan serat, serat tidak mampu mengikat antar agregat. Hal ini
memungkinkan munculnya efek negatif pada sifat beton yang dihasilkan.
Ketika beton dibiarkan mengering pada tempat yang terbuka maka beton tersebut
akan menyusut. Hal ini disebabkan karena pada beton terjadi proses penguapan
atau evaporasi sehingga tegangan pori pada beton meningkat akibat berkurangnya
kadar air. Pada saat beton mengeras dan menyusut, retak yang sangat kecil akan
berkembang. Bila retak kecil tersebut terpotong oleh batangan-batangan serat
maka retak tersebut akan tecegah untuk berkembang menjadi retak yang lebih
besar.
Penelitian ini menggunakan serat dari limbah industri yaitu kawat baja ban bekas..
Serat yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai ukuran panjang 50 mm
dengan prosentase campuran 0%, 0.5%, 1%, 1.5% dari volume adukan beton.
[image:30.595.195.442.526.634.2]Limbah industri ban bekas dan serat baja dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.
Gambar 2.2 Limbah industri ban bekas dan serat baja
2.2.6. Sifat Struktural Beton Serat
Peningkatan sifat struktural yang diperlihatkan oleh beton serat dipengaruhi oeh
commit to user
a. Orientasi penyebaran ( Dispersion Short Fiber) yang acak.
Arah penyebaran serat yang acak dan terdistribusi secara merata dan baik
akan menyebabkan peningkatan sifat struktural yang optimal. Untuk
mencapai hal ini maka faktor yang perlu diperhatikan adalah metode
penyebaran dan pencampuran serat ke dalam adukan, konsentrasi dan aspek
rasio 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 dari kuat tarik serat, maka
kekuatan beton serat akan ditentukan oleh kuat lekat serat / bond strength.
c. Panjang tertanam serat yang tidak teratur ( acak)
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 juga tidak teratur.
2.2.7. Penyusutan pada Beton (Shrinkage)
2.2.7.1. Definisi Shrinkage
Pada awal pengerasan beton selalu terjadi penyusutan pada beton. Penyusutan
volume beton yang tidak dipengaruhi oleh perubahan beban disebut Shrinkage.
Shrinkage yang berlebih pada beton mengakibatkan terjadinya deformasi seiring
bertambahnya umur beton. Besarnya susut pada beton akan tergantung pada
keterbukaan beton itu sendiri. Keterbukaan terhadap angin akan mempercepat
kecepatan susut beton, sedangkan atmosfir yang lembab akan mengurangi
kecepatan susut.Biasanya regangan susut berkisar antara 0,0002 sampai 0,0006.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
[image:32.595.115.499.101.513.2]Sumber : R.Park and T.Paulay (1974)
Gambar 2.3. Penyusutan Terhadap Waktu
2.2.7.2. Macam-macam Shrinkage
Saat ini sudah dikenal 5 macam shrinkage yaitu sebagai berikut :
a. Drying shrinkage
Drying shrinkage adalah penyusutan yang terjadi karena penguapan air pori dan
penguapan permukaan (evaporasi). Ketika beton berada di lingkungan kering
maka akan terjadi penguapan dan terjadi kehilangan uap air, yang dikenal sebagai
drying shrinkage pada beton tersebut.
b. Autogenus Shrinkage
Autogenus shrinkage adalah penyusutan yang terjadi karena berkurangnya air pori
karena dikonsumsi semen untuk proses hidrasi sehingga menyebabkan naiknya
tegangan pori. Autogenus shrinkage dimulai beberapa jam setelah beton dituang
dalam cetakan.
c. Chemical Shrinkage
Chemical shrinkage adalah suatu reaksi kimia antara semen dan air dimana
volume hasil hidrasi (pasta semen) lebih kecil dari volume mula-mula.
d. Carbonation Shrinkage
Seiring dengan proses karbonasi yang berarti reaksi antara CO2 dengan hasil
commit to user
Proses ini berlangsung sangat lambat dan tergantung pada permeabilitas beton,
moisture content, CO2 dan kelembaban relatif dari lingkungan.
e. Plastic Shrinkage
Plastic Shrinkage adalah perubahan volume akibat berkurangnya air dalam beton
segar (fresh concrete) pada proses hidrasi. Berkurangnya air tersebut akibat
adanya penguapan air pada permukaan beton (evaporasi) dan penyerapan
(absorbsi). Penyusutan ini besarnya kira-kira 1% dari volume sebenarnya dari
semen saat kering. Faktor-faktor yang mempengaruhi plastic shrinkage antra lain
suhu udara, kelembaban relatif dan kecepatan angin.
2.2.7.3. Drying Shrinkage Beton
Hilangnya air pori pada drying shrinkage akan menyebabkan terjadinya tegangan
kapiler yang menyebabkan dinding-dinding kapiler tertarik sehingga beton akan
menyusut. Beton akan mengalami drying shrinkage selama berbulan-bulan
bahkan bertahun-tahun sampai kandungan air dalam beton tersebut telah habis
menguap.
Dengan adanya perawatan yang baik pada beton yaitu dengan cara disiram air
pada umur awal maka drying shrinkage beton akan tertunda karena adanya
penyediaan kelembaban dari siraman air tersebut. Setelah beton mencapai
kekuatan yang dinginkan maka perawatan boleh dihentikan, jadi drying shrinkage
yang terjadi tidak akan mengurangi kekuatan beton. Tetapi dalam penelitian ini
yang diselidiki adalah besarnya drying shrinkage, maka tidak dilakukan
perawatan agar drying shrinkage bisa segera diketahui.
2.2.7.4. Mekanisme Terjadinya Drying Shrinkage
Berikut ini akan dijelaskan mekanisme terjadinya drying shrinkage dalam suatu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
a. Sifat dasar yang tidak stabil dari pembentukan kalsium silikat hidrat pada
proses penyusutan saat terjadi pengeringan. Sifat yang tepat dari mekanisme
ini sukar dimengerti dan merupakan sesuatu yang bersifat permanen.
b. Dalam pasta semen terdapat pori-pori besar dan kecil. Mula-mula pori-pori
yang terdapat dalam beton terisi penuh oleh air, tetapi dengan bertambahnya
umur beton maka air tersebut secara perlahan-lahan akan menguap dari beton.
Air yang pertama menguap adalah air dari pori yang besar, berlangsung
sampai air pada pori yang besar habis. Berkurangnya air dari pori yang besar
ini belum cukup menimbulkan tegangan kapiler yang akan mengakibatkan
shrinkage. Selanjutnya setelah air dari pori yang besar habis menguap maka
air dari kapiler yang lebih kecil dan lebih halus secara berangsur-angsur akan
mulai menguap. Kehilangan air dari kapiler kecil inilah yang akan
menyebabkan terjadinya tegangan pori yang signifikan dan menyebabkan
terjadinya shrinkage. Mekanisme ini akan dijelaskan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Mekanisme Shrinkage
c. Luas permukaan dari sistem koloid pasta semen cukup luas sehingga air yang
[image:34.595.128.524.57.654.2]commit to user
tersebut. Ketika air menguap maka akan terjadi perubahan energi di dalam
koloid silikat hidrat. Perubahan energi ini akan menyebabkan penyusutan.
d. Pada saat semen bercampur sengan air maka akan terjadi reaksi kimia, hal ini
yang disebut dengan proses hidrasi. Proses ini menghasilkan produk berupa
kalsium silikat gel (C-S-H gel) dan kalsium hidroksida. Air yang ada pada
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 habis, air yang terikat secara fisik keluar, sehingga hal inilah yang
signifikan menimbulkan terjadinya penyusutan. Proses hidrasi pada pasta
semen dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Proses hidrasi pada pasta semen
Proses-proses tersebut di atas berperan secara terpisah dan atau berkombinasi
sehingga menyebabkan terjadinya drying shrinkage.
air agregat
semen
hidrasi Fase CSH
[image:35.595.122.513.85.640.2]perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
2.2.7.5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Drying Shrinkage
Penyusutan akan terjadi apabila ada faktor-faktor penyebab berikut :
a. Jumlah agregat
Agregat kasar khususnya berfungsi sebagai penahan susut pasta semen, jadi
semakin banyak jumlah agregat yang terdapat dalam beton maka susut yang
terjadi akan semakin kecil. Kayali et al (1999) menyatakan bahwa agregat yang
mengisi antara 65% sampai 75% dari total volume beton, berpengaruh besar
dalam mengurangi penyusutan. Pengaruhnya adalah untuk menahan jumlah
drying shrinkage pada beton sebab pori yang terisi oleh pasta semen menjadi
kecil. Gradasi dari agregat tidak berpengaruh terhadap besarnya penyusutan,
tetapi dengan memasukkan agregat dengan gradasi yang besar akan memperkecil
penggunaan semen sehingga penyusutan menjadi kecil.
b. Ukuran dan bentuk beton
Kecepatan penyusutan akan terpengaruh oleh ukuran dan betuk beton. Pada
umumnya kecepatan penyusutan akan menurun sejalan dengan naiknya ukuran
benda uji, karena beton memerlukan waktu lama agar air pori didalam beton yang
besar berpindah dan menjangkau permukaan beton selama proses pengeringan.
c. Faktor air semen
Peningkatan besar faktor air semen (f.a.s.) akan mengakibatkan semakin besar
pula efek susut yang terjadi. Semakin besar f.a.s. maka akan mempertinggi dan
mempercepat perkembangan drying shrinkage pasta semen, sehingga akan
menyediakan lebih banyak ruang untuk air bebas berdifusi dan memperkecil nilai
kekakuan dari susunan yang padat untuk menahan deformasi, pengaruh ini juga
diduga terjadi pada beton.
d. Jumlah dan kehalusan semen
Bennet dan Loat meneliti pengaruh dari kehalusan semen Portland pada
penyusutan beton dan mereka menyimpulkan bahwa penggunaan semen Portland
yang lebih halus pada faktor air semen yang sama dengan workabilitas yang sama
akan mempengaruhi penyusutan. Kristiawan (2002) menyatakan kehalusan semen
juga menjadi faktor pada penyusutan. Semen dengan ukuran partikel lebih kasar
commit to user
setara dengan efek dari agregat. Namun begitu, ada peningkatan signifikan dari
penyusutan beton yang terbuat dari semen yang lebih halus. Semakin banyak
kandungan pasta semen dalam beton maka semakin tinggi drying shrinkage yang
terjadi.
e. Bahan tambahan mineral
Dengan menambahkan mineral tertentu dalam beton maka dapat mengurangi
besarnya nilai drying shrinkage. Dalam Kristiawan (2002) menyebutkan bahwa
beberap ahli seperti Fattuhi dan Al Khaiat menyatakan bahwa penyusutan benda
uji prisma berukuran 75 x 75 x 285 mm dengan variasi kelembaban, dengan
penambahan silica fume pada takaran 10% dari berat semen, akan mengurangi
nilai penyusutan. Hal ini juga dinyatakan oleh Alsayed ketika meneliti benda uji
berbentuk prisma berukuran 76 x 76 x 286 mm, benda uji tersebut dikondisikan
pada laboratorium terkontrol (suhu 25°C dan kelembaban relatif 30%).
Pengurangan nilai drying shrinkage ini berhubungan dengan pengaruh silica
fume dalam mengurangi ukuran dan pori kapiler yang kecil dalam beton. Kondisi
tersebut akan mengurangi penyebaran dan kapilaritas air dalam beton.
Penambahan flyash, tidak signifikan mempengaruhi shrinkage beton. Justru
beton yang terbuat dari penambahan 20% flyash atau bijih terak tanur tinggi akan
meningkatkan penyusutan.
f. Kelembaban udara (Relative humidity)
Beton mungkin mengalami perubahan kelembaban relatif karena cuaca disekitar
beton bervariasi. Dalam hal ini beton akan menyusut jika ditempatkan di
lingkungan luar, tetapi saat terjadi hujan maka beton akan mengembang karena
pembasahan. Drying shrinkage yang terjadi pada benda uji yang dikondisikan
berada pada kelembaban relatif dan temperatur yang konstan, akan
memperlihatkan bahwa drying shrinkage benda uji pada kelembaban yang
konstan lebih tinggi daripada drying shrinkage pada kelembaban bervariasi.
Semakin lembab tempat di sekitar beton maka akan semakin kecil laju
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
2.2.7.6. Efek Drying Shrinkage pada Struktur
Struktur yang baik dan aman harus memperhitungkan semua parameter yang bisa
mempengaruhi kondisi bangunan tersebut. Begitu juga dengan drying shrinkage,
harus diperhitungkan secara teliti. Walaupun perkembangan penyusutan sangat
lambat, tetapi jika diabaikan maka dalam jangka waktu lama akan menyebabkan
deformasi material yang mempengaruhi deformasi struktur. Efek lain yang
ditimbulkan oleh shrinkage adalah terjadinya keretakan pada dinding atau pada
beton karena beton menjadi sangat lemah dalam menahan peningkatan tegangan
air pori pada beton. Oleh karena itu perhitungan yang teliti menyangkut susut
beton sangat penting agar dihasilkan suatu struktur yang layak dan kuat.
2.2.7.7.Pengukuran Drying Shrinkage pada Beton Berserat
Pengukuran shrinkage pada beton berserat dilakukan dengan cara
membandingkan antara selisih panjang awal dan panjang akhir dengan panjang
mula-mula benda uji. Berikut ini Gambar 2.6 dan Tabel 2.4 yang menjelaskan
hubungan penyusutan terhadap waktu.
[image:38.595.113.511.239.612.2]Gambar 2.6. Hubungan penyusutan terhadap waktu
Tabel 2.4 Hubungan penyusutan terhadap waktu
waktu panjang Perub pjg dr t0 shrinkage
t0 L0s 0 0
t1 L1 L0s- L1 (L0s- L1)/ L0
t2 L2 L0s- L2 (L0s- L2)/ L0
Dari gambar diatas dapat diambil rumus sebagai berikut : waktu Los
L1
L2
[image:38.595.108.518.664.726.2]commit to user ) 1 . 2 ....( ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... L ΔL 0 sh
ε
Dengan : εsh = Besar nilai shrinkage
ΔL = Perubahan Panjang setelah t waktu (mm)
L0 = Panjang mula-mula (mm)
2.2.7.8. Prediksi Drying Shrinkage Jangka Panjang
Perkiraan nilai drying shrinkage pada masa mendatang sangat penting digunakan
untuk merencanakan umur dan daya tahan struktur bangunan sehingga perlu
diadakan pengukuran drying shrinkage dalam jangka pendek. Ekstrapolasi nilai
ultimate shrinkage dari pengukuran shrinkage jangka pendek adalah metode
paling tepat untuk memprediksi penyusutan jangka panjang.
Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk memperkirakan nilai drying
shrinkage beton. Beberapa diantaranya adalah ACI 209 R-92 (12), Almudaiheem
dan Wil Hansen, serta Bazant dan Panula. Kemajuan dalam perkiraan dapat
dicapai dengan penggunaan nilai penyusutan yang diteliti dari penyusutan jangka
pendek (28 hari) untuk memperkirakan penyusutan jangka panjang.
ACI Committee 209 merekomendasikan untuk memprediksi penyusutan beton
jangka panjang dari data-data jangka pendek yang dihitung dengan menggunakan
Persamaan 2.1.
) ( (t)
35 sh u
sh
t
t
………....(2.2.)dimana: t = umur pengeringan (hari)
sh(t)=
shrinkage umur t (selama pengujian)) (u sh
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
Uraian Umum
Metode penelitian yang dipakai pada penelitian ini adalah metode eksperimental
laboratorium, yaitu mengadakan suatu percobaan untuk mendapatkan data-data
sebagai hasil penelitian. Penelitian ini dilakukan di dalam Laboratorium Bahan
dan Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pengujian terhadap shrinkage beton serat dengan agregat daur ulang dilakukan
dengan percobaan 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 shrinkage.
Pengamatan dimulai saat beton berumur satu hari selama 56 hari. Data yang
diperoleh berupa nilai-nilai pengurangan dimensi benda uji. Dari data tersebut
dilakukan analisis untuk mengetahui pengaruh yang ditimbulkan oleh serat dan
agregat kasar daur ulang terhadap drying shrinkage yang terjadi. Selanjutnya
dibuat grafik hubungan antara variasi prosentase serat dengan nilai drying
shrinkage yang terjadi, sehingga dapat diketahui seberapa besar kontribusi
penggunaan variasi prosentase serat terhadap pengurangan nilai drying shrinkage
beton serat. Selain itu juga dilakukan analisis untuk memperkirakan drying
shrinkage jangka panjang dengan menggunakan data-data drying shrinkage
jangka pendek.
3.2.
Benda Uji
Benda uji pada penelitian ini berupa balok beton dengan ukuran panjang 30 cm,
.T-15-1990-commit to user
03. Penelitian ini menggunakan agregat kasar daur ulang. Serat yang dipakai
adalah serat baja ban bekas dengan kadar serat sebesar 0%, 0.5%, 1%, 1.5%
terhadap volume beton. Jumlah benda uji keseluruhan sebanyak 16 buah.
Perincian benda uji dapat dilihat pada Tabel 3.1, sedangkan gambar benda uji
[image:41.595.115.513.206.568.2]dapat dilihat pada Gambar 3.1
Tabel 3.1 Perincian Benda Uji
Agregat Jenis Serat
Kadar
Serat Kode Jumlah Umur
( % Volume )
Benda Uji (Sampel) (Hari)
Agregat Daur Ulang
Tanpa Serat 0 DTS 4 56
Serat Kawat Baja Ban Bekas
0,5 DSB 0,5% 4
56
1 DSB 1% 4
1,5 DSB 1,5% 4
Jumlah 16 -
Gambar 3.1 Benda uji balok beton
3.3.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini anatara lain:
a. Timbangan dengan kapasitas 2 kg dan 50 kg yang digunakan untuk mengukur
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
b. Ayakan dengan ukuran diameter saringan 25 mm; 19 mm; 12,5 mm; 9,5 mm;
4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 0,6 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; pan dan mesin
penggetar ayakan (vibrator) yang digunakan untuk pengujian gradasi agregat.
c. Oven dengan temperatur 220 oC dan daya listrik 1500 W yang digunakan
untuk mengeringkan agregat
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 agregat halus
e. Kerucut Abrams yang terbuat dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm,
diameter bawah 20 cm, tinggi 30 cm, lengkap dengan tongkat baja penusuk
yang ujungnya ditumpulkan dengan panjang 60 cm dan dimeter 16 mm. alat
ini digunakan untuk mengukur nilai slump adukan beton
f. Cetakan benda uji berupa balok beton dengan dengan panjang 6 cm, tinggi 30
cm, dan lebar 6cm
g. Mesin aduk beton (molen) berkapasitas 0,25 m3 yang digunakan untuk
mengaduk bahan-bahan pembentuk beton
h. 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
i. Alat bantu lain:
1) Gelas ukur 250 ml untuk pengujia kadar Lumpur dan kandungan zat
organic dalam pasir
2) Gelas ukur 2000 ml untuk menakar air
3) Cetok semen
4) Ember
5) Alat tulis
6) Penggaris
7) Formulir penelitian
commit to user
9) Stopwatch, dll
j. Agregat halus ( fine agregat )
k. Agregat kasar daur ulang ( recycle aggregate )
l. Semen
m. Accelerator
Accelerator yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sika Set yang
berbentuk cairan sebanyak 1,2 % dari volume air.
n. Serat
Digunakan serat kawat baja ban bekas sepanjang 5 cm dengan variasi kadar
serat 0%, 0,5%, 1% dan 1,5% dari volume adukan beton.
3.4.
Tahap PenelitianTahapan-tahapan pelaksanaan penelitian selengkapnya adalah sebagai berikut :
a. Tahap I, Persiapan
Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan dipersiapkan
terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan lancar. Pembuatan
cetakan atau bekisting benda uji juga dilakukan pada tahap ini.
b. Tahap II, Uji bahan
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan yang digunakan. Dari
pengujian-pengujian tersebut dapat diketahui apakah bahan yang akan
digunakan untuk penelitian tersebut memenuhi syarat atau tidak bila
digunakan sebagai data rancang campur adukan beton. Tahap ini dilakukan
pengujian terhadap :
1) Agregat halus, antara lain dilakukan uji :
1. Kadar lumpur
2. Kadar organik
3. Spesific grafity
4. Gradasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
1. Abrasi
2. Spesific grafity
3. Gradasi
c. Tahap III, Pembuatan mix design
Pada tahap ini dilakukan pembuatan mix design dengan kuat tekan rencana 30
MPa. Hasil mix design tersebut dipakai untuk pembuatan balok beton.
d. Tahap IV, Pembuatan benda uji
Pada tahap ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut:
1) Pembuatan adukan beton.
2) Pengecoran ke dalam bekisting.
3) Pelepasan benda uji dari cetakan
e. Tahap V, Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian susut (shrinkage) dengan cara mengamati
susut yang terjadi saat beton berumur satu hari dan selama 56 hari. Pengujian
ini dilakukan di Laboratorium Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
UNS.
f. Tahap VI, Analisis data
Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil pegujian dianalisis untuk
mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti
dalam penelitian.
g. Tahap VII, Pengambilan kesimpulan
Pada tahap ini, data yang telah dianalisa dibuat suatu kesimpulan yang
berhubungan dengan tujuan penelitian.
Tahapan dalam penelitian ini disajikan secara skematis dalam bentuk bagan alir
commit to user
Gambar 3.2 Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian Perhitungan Rancang Campur
(Mix Design)
Pelepasan benda uji dari cetakan Pembuatan Adukan Beton (penambahan serat 0,5%,1%,1,5%)
Pengecoran ke dalam bekisting.
Pengujian Susut Kering (Drying Shrinkage)
Analisis Data dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tahap I
Tahap II
Tahap III
Tahap IV
Tahap V
Tahap VI
Tahap VII Uji Bahan:
- kadar lumpur - kadar organik - spesific gravity
- gradasi
Uji Bahan: - abrasi - spesific gravity
- gradasi Mulai
Persiapan
Agregat Kasar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
3.5.
Pengujian Bahan Dasar Beton
Pengujian bahan dasar beton sangat penting, hal ini untuk mengetahui kelayakan
karakteristik bahan penyusun beton yang nantinya dipakai sebagai mix design
dalam penentuan mutu beton. Pengujian bahan dasar beton hanya dilakukan
terhadap agregat halus dan agregat kasar (daur ulang).
3.6.
Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)
Perencanaan campuran beton yang tepat dan sesuai dengan proporsi campuran
adukan beton diperlukan untuk mendapatkan kualitas beton yang baik. Dalam
penelitian ini digunakan rancang campur beton yang mengacu pada peraturan
SK.SNI .T-15-1990-03. Kuat tekan (fc’) yang terjadi diharapkan memenuhi target
sebesar 30 MPa.
3.7.
Pembuatan Benda Uji
Pembuatan benda uji dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Menyiapkan dan menimbang bahan-bahan campuran adukan beton sesuai
dengan rancang campur adukan beton (mix design)
b. Mencampur dan mengaduk bahan-bahan campuran beton tersebut sampai
benar-benar homogen.
c. Memasukkan adukan ke dalam cetakan balok kayu dengan ukuran panjang 6
cm, lebar 6 cm, dan tinggi 30 cm hingga penuh sambil dipadatkan.
d. Setelah cetakan penuh dan padat, permukaannya diratakan dan diberi kode
benda uji di atasnya, kemudian didiamkan selama 24 jam.
commit to user
3.8.
Pengujian Nilai Slump
Slump beton adalah besaran kekentalan (viscosity)/plastisitas dan kohesif dari
beton segar. Menurut SK-SNI M-12-1989-F, cara pengujian nilai slump adalah
sebagai berikut :
a. Membasahi cetakan dan pelat.
b. Meletakkan cetakan diatas pelat dengan kokoh.
c. Mengisi cetakan sampai penuh dengan 3 lapisan, tiap lapis berisi kira-kira 1/3
isi cetakan, kemudian setiap lapis ditusuk dengan tongkat pemadat sebanyak
25 kali tusukan secara merata.
d. Segera setelah selesai penusukan, meratakan permukaan benda uji dengan
tongkat dan menyingkirkan semua sisa benda uji yang ada disekitar cetakan.
e. Mengangkat cetakan perlahan-lahan tegak lurus keatas.
[image:47.595.113.511.190.549.2]f. Mengukur slump yang terjadi.
Gambar 3.3 Pengujian nilai slump
3.8.
