EKSPERIMEN PENGARUH SUBSITUSI SEMEN DENGAN
ABU VULKANIK SINABUNG TERHADAP SIFAT MEKANIS
BETON
TUGAS AKHIR
ERIC SANDY MARBUN
08 0404 074
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Ketika Gunung Merapi Sinabung meletus salah satu material yang dimuntahkan adalah abu vulkanik. Abu vulkanik merupakan salah satu mineral bumi yang mempunyai karakter pozzolan yang dapat digunakan dalam dunia konstruksi seperti dalam pembuatan beton.
Eksperimen ini meneliti sifat fisik dan kimia Abu Vulkanik gunung Sinabung sebagai salah satu mineral bumi yang mempunyai mempunyai karakter pozzolan. Abu vulkanik Sinabung ini dicoba digunakan untuk mengurangi jumlah pemakaian semen dalam campuran beton dengan mutu beton strukturil f`c 20 MPa atau mutu beton K-175. Eksperimen ini direncanakan membuat Mix Design dengan mutu f`c 20 MPa yang nantinya digunakan sebagai patokan untuk mengurangi pemakaian jumlah semen dari 10%, 20% dan 25%.
Dilakukan analisa perkembangan efek pozolan Abu vulkanik Sinabung pada proses hidrasi dengan uji tekan, uji tarik dan resapan pada campuran beton di Laboratorium masing-masing pada umur 28 hari. Benda uji mempunyai dimensi silinder 15 cm x 30cm.
Hasil dari percobaan menunjukkan peningkatan kekuatan tekan dan tarik pada penggunaan abu vulkanik 10% berturut-turut sebesar 4,072% dan 24,87%. Sementara untuk uji resapan menunjukkan peningkatan pada semua variasi dimana semakin besar penggunaan abu vulkanik, semakin besar pula resapan yang terjadi. Penelitian ini memberi kesimpulan bahwa Abu Vulkanik Sinabung efektif sebagai bahan subtitusi semen pada campuran beton mutu f`c 20 MPa. Perlunya diadakan penelitian lebih lanjut tentang kandungan sifat fisis maupun kimiwai dari abu vulkanik.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan atas kebaikan Tuhan Yesus Kristus karena anugrah, berkat dan karunia-Nya yang saya terima sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “EKSPERIMEN PENGARUH SUBSITUSI SEMEN DENGAN ABU VULKANIK SINABUNG TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON”.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Ibu Nursyamsi ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapak E.Marbun dan R.Hutabarat yang saya cintai yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doanya yang tiada batas untuk saya. Kakak-kakak saya tercinta Junyanita, Erni Tania dan Diana terimaksih untuk doa dan dukungan yang kalian berikan, serta adik-adik saya Epryanto, Erbi, Erlin terimakasih atas doanya. Dan keluarga besar yang turut mendoakan pengerjaan skripsi ini.
7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Fauzi dan kawan-kawan.
8. Terimakasih saya untuk Vio Marito Siahaan yang saya cintai yang telah banyak membantu saya sampai selesai skripsi ini.
9. Buat teman-teman seperjuangan 08 terimakasih atas bantuannya, Luhut The Kop, Agi, Hermanto, Novandi, Sandro, Riko, Tito olong, Aris, dan mahasiswa sipil 2008 lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Adek-adek 2011 dan 2013, Candra, Tryboy, Defrin, Peter.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, November 2014
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ……….. .. i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR NOTASI ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian ... 3
1.3 Pembatasan Masalah ... 3
1.4 Metodologi Penelitian ... 4
1.5 Percobaan ... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum ... 7
2.2 Karakteristik Abu Vulkanik ... 9
2.3 Jenis-Jenis Beton ... 11
2.4 Bahan Penyusun Beton ... 13
2.4.1 Semen ... 13
2.4.1.1 Umum ... 13
2.4.1.2 Semen Portland ... 14
Jenis-jenis Semen Portland ... 14
Bahan Dasar Semen Portland ... 15
2.4.2 Agregat ... 19
2.4.2.1 Umum ... 19
2.4.2.2 Jenis-jenis Agregat ... 20
a.Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk ... 20
b.Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan ... 23
c.Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal 24 2.4.3 Air ... 28
2.4.4 Bahan Mineral Pembantu ... 29
2.4.4.1 Umum ... 29
2.4.4.2 alasan penggunaan bahan pembantu ... 32
2.4.4.3 Perhatian penting dalam penggunaan bahan pembantu .. 33
2.4.4.4 Jenis-jenis bahan mineral pembantu ... 34
a.Kerak tanur tinggi ... 34
b.uap silika ... 34
c.Abu terbang ... 35
2.5 Beton segar dan Beton keras ... 26
2.5.1 Beton Segar (fresh concrete) ... 37
a.Kemudahan Pekerjaan (Workability) ... 38
b.Pemisahan Kerikil (Segregation) ... 39
c.Pemisahan Air (Bleeding) ... 40
d.Kelecakan dan Kepadatan ... 40
2.5.2 Beton Keras (Hardened Concrete) ... 41
a. Kuat Tekan Beton... 41
b. Modulus Elasitisitas ... 45
c.Kuat Tarik Beton ... 46
2.6 Klasifikasi Retak ... 47
a. Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage) ... 47
b. Plastic Shrinkage Crack ... 48
c. Drying Shrinkage Beton ... 49
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Umum ... 52
3.2 Bahan-bahan penyusun beton ... 53
3.2.1. Semen Portland ... 53
3.2.2. Agregat Halus ... 53
3.2.3. Agregat Kasar ... 56
3.2.4. Air ... 58
3.2.5. Pengujian komposisi Kimia abu Vulkanik ... 59
3.6.1 PerencanaanCampuranBeton (Mix Design) ... 59
3.6.2 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ... 60
3.6.3 Pembuatan Benda Uji ... 60
3.6.4 Penggunaan Abu vulkanik sinabung ... 61
3.6.5 Pengujian Sampel ... 62
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Komposisi Kimia Abu Vulkanik Sinabung ... 63
4.2 Komposisi Kimia Semen ... 63
4.3 Uji Kuat Tekan Beton ... 63
4.4 Uji Kuat Tarik Belah ... 65
4.5 Absorbsi Beton ... 66
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 68
5.2 Saran ... 69
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Karakteristik abu vulkanik ... 2
Tabel 1.2 Distribusi Pengujian Benda UjiSilinder ... 6
Tabel 2.1 empat senyawa utama semen portland ... 16
Tabel 2.2 komposisi oksida Semen Portland ... 17
Tabel 2.3 batasan gradasi untuk agregat halus ... 25
Tabel 2.4 susnan besar butiran agregat kasar ... 27
Tabel 2.5 material pozolan ... 31
Tabel 2.6 perkiraan kuat tekan pada tiap umur ... 44
Tabel 2.7 toleransi lebar retak untuk struktur ... 51
Tabel 3.1 komposisi campuran beton untuk benda uji ... 62
Tabel 4.1 komposisi kimia abu vulkanik ... 63
Tabel 4.2 komposisi kimia semen ... 63
Tabel 4.3 kuat kokoh tekan ... 64
Tabel 4.4 Tarik belah beton ... 65
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ... 6
Gambar 2.1 Perbedaan reaksi hidrasi dan pozolanik ... 30
Gambar 3.1 Diagram AlirPembuatan Beton Normal ... 52
Gambar 3.2 Abu vulkanik sinabung ... 59
Gambar 4.1 Grafik kuat tekan ... 64
Gambar 4.2 Grafik kuat tarik ... 65
DAFTAR NOTASI
SSD: saturated surface d
n : jumlahsampel
f'c : kuat tekan beton karakteristik (MPa) fc’ : kekuatantekan (kg/cm2)
P : beban tekan (kg) A : luas penampang (cm2)
S : devias istandar (kg/cm2)
σ’b : kekuatan masing – masing bendauji (kg/cm2)
σ’bm : kekuatan Beton rata –rata (kg/cm2)
N : jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan
Fct : tegangan rekah beton (kg/cm)
P : beban maksimum (kg)
L : panjang sampel (cm)
D : diameter (cm)
F : beban yang diberikan (kg)
s m
: massa sample kering (kg)
b m
DAFTAR LAMPIRAN
LampiranI Concrete Mix Design
Lampiran II Pemeriksaan Bahan
Lampiran III Data Pengujian
LampiranIV Hasil Analisa Sampel Lab. Kimia F-MIPA USU
ABSTRAK
Ketika Gunung Merapi Sinabung meletus salah satu material yang dimuntahkan adalah abu vulkanik. Abu vulkanik merupakan salah satu mineral bumi yang mempunyai karakter pozzolan yang dapat digunakan dalam dunia konstruksi seperti dalam pembuatan beton.
Eksperimen ini meneliti sifat fisik dan kimia Abu Vulkanik gunung Sinabung sebagai salah satu mineral bumi yang mempunyai mempunyai karakter pozzolan. Abu vulkanik Sinabung ini dicoba digunakan untuk mengurangi jumlah pemakaian semen dalam campuran beton dengan mutu beton strukturil f`c 20 MPa atau mutu beton K-175. Eksperimen ini direncanakan membuat Mix Design dengan mutu f`c 20 MPa yang nantinya digunakan sebagai patokan untuk mengurangi pemakaian jumlah semen dari 10%, 20% dan 25%.
Dilakukan analisa perkembangan efek pozolan Abu vulkanik Sinabung pada proses hidrasi dengan uji tekan, uji tarik dan resapan pada campuran beton di Laboratorium masing-masing pada umur 28 hari. Benda uji mempunyai dimensi silinder 15 cm x 30cm.
Hasil dari percobaan menunjukkan peningkatan kekuatan tekan dan tarik pada penggunaan abu vulkanik 10% berturut-turut sebesar 4,072% dan 24,87%. Sementara untuk uji resapan menunjukkan peningkatan pada semua variasi dimana semakin besar penggunaan abu vulkanik, semakin besar pula resapan yang terjadi. Penelitian ini memberi kesimpulan bahwa Abu Vulkanik Sinabung efektif sebagai bahan subtitusi semen pada campuran beton mutu f`c 20 MPa. Perlunya diadakan penelitian lebih lanjut tentang kandungan sifat fisis maupun kimiwai dari abu vulkanik.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada tahun 2010 hingga 2014 kabupaten karo dilanda bencana meletusnya gunung sinabung yang mengakibatkan kerusakan sektor pertanian, pemukiman warga, bahkan letusan gunung merapi yang berada di daerah laukawar ini telah memakan korban jiwa manusia. Ini telah menjadi berita nasional di negara kita dan indonesia berkabung atas peristiwa tersebut. Dalam kurun waktu tersebut daerah disekitar gunung sinabung dipenuhi oleh abu yang cukup tebal. Pernah tercatat letusan gunung sinabung mengeluarkan abu yang mencapai ketinggian 6000 m, akibatnya abu mencapai daerah dalam jarak yang cukup luas. Dapat terbayangkan betapa besarnya jumlah material yang dimuntahkan oleh gunung tersebut dan belum termanfaatkan dengan baik. Berawal dari latar belakang ini saya mencoba untuk mengambil hikmah dari bencana tersebut dengan cara memanfaatkan material yang dimuntahkan oleh gunung sinabung yaitu abu gunung sinabung untuk mengurangi pemakaian jumlah semen dalam campuran beton.
Abu vulkanik termasuk kedalam bahan pozzolan alami karena mengandung unsur silika (SiO2) dan alumina (Al2O3) sehingga dapat mengurangi pemakaian jumlah semen portland dalam satu adukan beton. Di bawah ini disajikan persentase unsur-unsur kimia yang terdapat dalam abu vulkanik .
Tabel 1.1 Karakteristik abu vulkanik
Nama unsur Sampel 1 Sampel 2
SiO2 54,56 54,61
Al2O3 18,37 18,68
Fe2O3 8,59 8,43
CaO 8,33 8,31
MgO 2,45 2,17
Na2O 3,62 3,82
K2O 2,32 2,23
MnO 0,17 0,17
TiO2 0,92 0,91
P2O5 0,32 0,3
H2O 0,11 0,12
HD 0,2 0,18
Sumber : Candra Kurniawan, Perdamean Sebayang, Dan Muljdi 2011
Hingga pada saat ini bahan muntahan akibat letusan gunung berapi yang banyak digunakan dalam dunia konstruksi adalah pasir dan batuan yang kemudian diolah lagi untuk mendapatkan campuran beton. Padahal akibat aktivitas vulkanik tersebut juga menghasilkan material yang dalam jumlah relatif besar yaitu abu vulkanik. Untuk itu perlu dikaji lebih banyak penilitian lagi untuk mengkaji pemanfaatan abu vulkanik sebagai campuran semen agar penggunaan semen bisa ditekan dan tentunya tanpa mengurangi mutu beton.
1.2 Rumusan Masalah
Letusan gunung sinabung yang banyak mengeluarkan abu vulkanik selain material yang lain, maka saya akan mencoba memanfaatkan abu vulkanik tersebut digunakan sebagai bahan hidraulik (semen) beton. Penelitian ini menitikberatkan pada pemakain abu vulkanik untuk mengurangi jumlah berat semen sebesar 0%, 10%, 20% dan menggantinya dengan abu vulkanik. Dengan mengurangi pemakain semen yang digantikan oleh abu vulaknik diharapkan campuran beton yang terdri dari agregat halus berupa pasir, agrergat kasar berupa batu pecah split 1-2, semen portlan masih dalam katergori yang mempunyai kekuatan sesuai beton strukturil.
1.3 Batasan Masalah
Untuk mempersempit ruang lingkup, dibuat pembatasan masalah meliputi : 1. Mutu beton yang digunakan adalah f’c 20 Mpa.
3. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
4. Semen yang dipakai adalah semen padang tipe I atau semen merek lain tipe I.
5. Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi. 6. Pengujian kuat tarik dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi.
1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian
Penelitian ini merupakan kajian material alam berupa abu vulkanik sinabung dalam campuran beton maksudnya adalah untuk mengetahui kelayakan abu vulkanik sebagai campuran beton ditinjau dari kuat tekan beton yang direncanakan. Sehingga diharapkan material abu vulkanik dapat dimanfaatkan sebagai campuran beton, untuk berbagai konstruksi sesuai standard .
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh pengurangan semen terhadap kuat tekan , kuat tarik dan absorbsi beton dan menggantinya denga material abu vulkanik sebesar 0%, 10%, 20%,25% dari berat semen.
Manfaat :
1. Bagi peneliti sendiri adalah mengaplikasikan ilmu yang didapat dalam perkuliahan.
2. Bagi dunia konstruksi merupakan penelitian awal yang dapat dijadikan sebagai acuan untuk penelitian lebih lanjut.
3. Memberikan sumbangan informasi untuk dunia konstruksi mengenai abu
1.5 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut :
1. Penyediaan bahan penyusun beton seperti batu pecah, pasir, semen dan bahan subsitusi abu gunung sinabung
2. Pemeriksaan bahan penyusun beton :
Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar.
Pemeriksaan abu vulkanik sinabung lolos ayakan no.200
Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus dan agregat kasar.
Pemeriksaan berat isi agregat halus dan agregat kasar.
Pemeriksaan kadar Lumpur ( pencucian agregat kasar dan halus lewat
ayakan no.200 ).
Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat halus.
Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat halus
(terutama silika dan alumina).
Pemeriksaan keausan agregat kasar melalui percobaan Los Angeles.
3. Mix design (perancangan campuran)
4. Pengujian kuat tekan beton, kuat tarik belah, dan absorbsi menggunakan benda uji silinder .
1.6 Percobaan
Pembuatan benda uji : Pembuatan beton dengan menggunakan
subsitusi abu gunung sinabung untuk setiap variasi. Benda uji yang dibuat adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
Adapun variasi yang digunakan adalah :
a. Variasi 1, tanpa subsitusi abu vulkanik sinabung (beton normal). b. Variasi 2, subsitusi abu vulkanik sinabung sebesar 10% dari
volume semen.
c. Variasi 3, subsitusi abu vulkanik sinabung sebesar 20% dari volume semen.
d. Variasi 4, subsitusi abu vulkanik sinabung sebesar 25% dari volume semen.
Pengujian kekuatan tarik beton pada umur 28 hari.
Pengujian kekuatan tekan beton (ASTM C39-86) pada umur 28
hari.
Tabel 1.2 Distribusi pengujian benda uji silinder untuk 28 hari
Fas Variasi subsitusi Vulkanik sinabung
Banyak benda uji
Sub total Kuat tekan Kuat tarik
D15 X 30 D15 X 30
0,5 0% 5 5 10
0,5 10% 5 5 10
0,5 20% 5 5 10
0,5 25% 5 5 10
Total Sampel 40
Untuk uji absorbsi benda uji yang digunakan adalah benda uji yang digunakan untuk kuat tekan ataupun tarik, sehingga total benda uji yang diperlukan adalah 40 benda uji.
Gambar 1.1 benda uji
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Beton adalah bahan yang diperoleh dengan mencampurkan agregat halus, agregat kasar, semen portland dan air (PBI 1971:hal 20). Menurut SK SNI T–15– 1990 –03, beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan campuran tambahan membentuk massa padat. Agregat halus untuk beton dapat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami dari batu-batuan atau berupa pasir buatan yang dihasilkan oleh alat-alat pemecah batu. Beton terdiri atas agregat, semen dan air yang dicampur bersama sama dalam keadaan plastis dan mudah untuk dikerjakan. Karena sifat ini menyebabkan beton mudah untuk dibentuk sesuai dengan keinginan pengguna. Sesaat setelah pencampuran, pada adukan terjadi reaksi kimia yang pada umumnya bersifat hidrasi dan menghasilkan suatu pengerasan dan pertambahan kekuatan.
Jika kita ingin membuat beton berkualitas baik, dalam arti memenuhi persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi, maka harus diperhitungkan dengan seksama bagaimana cara-cara untuk memperoleh adukan beton(beton segar/fresh concrete) yang baik dan beton (beton keras / hardened concrete) yang dihasilkan juga baik. Beton yang baik ialah beton yang kuat, tahan lama/awet, kedap air, tahan aus, dan sedikit mengalami perubahan volume (kembang susutnya kecil).
Dari pemakaiannya yang begitu luas maka dapat diduga sejak dini bahwa struktur beton mempunyai banyak keunggulan dibanding struktur yang lain. Secara lebih rinci sifatnya demikian:
a. Ketersediaan (availability) material dasar. b. Kemudahan untuk digunakan (versatility). c. Kemampuan beradaptasi (adaptability). d. Kebutuhan pemeliharaan yang minimal.
Di samping segala keunggulan diatas, beton sebagai struktur juga mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan seperti:
a. Kekuatan tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar.
b. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
d. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan. Beton yang baik maupun yang buruk dapat terbentuk dari rumus dan campuran yang sama.
2.2. Karakteristik Abu Vulkanik
Abu vulkanik adalah salah satu jenis tephra (ekstrusi vulkanik udara), yang biasanya merusak (destruktif) pada awalnya tetapi dalam waktu tertentu dapat berguna. Material vulkanik terdiri dari batuan yang berukuran besar hingga berukuran halus, yang berukuran besar biasanya jatuh disekitar kawah dalam radius 5-7 km, sedangkan yang berukuran halus sampai ratusan bahkan ribuan km dari kawah disebabkan oleh adanya hembusan angin (Sudaryo, 2009). Ukuran partikel pasir dan lumpur berkisar 0,001 mm hingga 2 mm, abu vulkanik tidak larut dalam air, sangat kasar dan agak korosif (Johnston, 1997). Material tersebut didapat hanya pada saat terjadinya letusan gunung berapi kendati setiap terjadi letusan, materia-material vulkanik yang dimuntahkan seperti pasir umumnya bisa termanfaatkan hingga puluhan tahun, terkecuali material vulkanik yang berupa abu.
Abu vulkanik terbentuk selama erupsi vulkanik secara eksplosif gunung berapi. Erupsi explosif terjadi ketika gas larut didalam batuan cair (magma) yang mengalami ekspansi dan melepaskan secara ledakan kedalam udara, dan juga ketika air dipanaskan oleh magma dan melepas secara tiba-tiba kedalam uap. Gaya pelepasan gas bersuara keras mematahkan batuan padat. Sementara gas yang berekspansi juga mendesak magma dan meledak keudara, selanjutnya ketika dia membeku terbentuk kedalam pecahan-pecahan batuan kecil vulkanik dan gelas.
Pada saat diudara angin akan menghembus butiran abu kecil tersebut sejauh beberapa kilometer dari pusat erupsi.
Telah bertahun-tahun dipahami bahwa campuran abu vulkanik dan batuan serbuk (siliceous) dengan kapur akan menghasilkan semen hidraulik. Sebuah penelitian pada struktur bangunan Romawi dan Mesir kuno memberikan bukti effectif dan ketahanan semen ini. Bukti lapisan semen hidraulik pada sebuah penampung air (cistern) di Kamiros, Rhodes (230 km selatan Santorini) pada abad ke 6 atau 7 sebelum masehi masih ada. Semen alami pozzolan merupakan bahan mellinium yang masih ada untuk lapisan tangki penampung air dan kanal sebagai pengikat batuan maupun struktur tahan air dan bangunan monumen.
rendah dan tahanan korosinya), tuff sering kali ditanam dan digunakan sebagai batuan gedung.
Secara umum komposisi abu vulkanik terdiri atas Silika dan Kuarsa, sehingga abu vulkanik digolongkan kedalam bahan yang bersifat pozolan. Bahan pozolan didefinisikan bahan bukan semen yang mengandung silika dan alumina. Karakter butiran yang halus akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida (CH), pada suhu normal dan dengan adanya air akan membentuk produk yang tidak larut, yaitu Calsium Silikat Hidrat (CSH)yang mempunyai sifat seperti semen. Sementara klasifikasi bahan pozolan terbagi menjadi dua bagian, pozolan alam (natural) dan buatan (sintetis), contoh pozolan alam adalah: tufa, abu vulkanis, tanah diatomae dan trass adalah sebutan pozolan alam yang terkenal di Indonesia. Selanjutnya contoh pozolan buatan adalah hasil pembakaran tanah liat, abu sekam padi, abu ampas tebu dan hasil pembakaran batu bara (fly ash).
2.3. Jenis-Jenis Beton
2.3.1 Beton Ringan
Beton ringan adalah beton yang diproduksi dengan menggunakan agregat ringan dalam pembuatannya. Menurut SNI, berat jenis agregat ringan dibatasi sebesar 1900 kg/m3. Agregat yang dipakai umumnya adalah batu apung (pumice), expanded atau hasil pembakaran lempung, shale, residu batubara,
menghasilkan pori yang tinggi pada beton. Hal ini mengakibatkan beton dengan banyak pori memiliki berat jenis lebih rendah dari beton biasa.
2.3.2 Beton Berat
Beton berat adalah beton yang dihasilkan dari agregat yang mempunyai berat isi lebih besar dari beton normal atau lebih dari 2400 kg/m3. Beton yang mempunyai berat yang tinggi ini biasanya digunakan untuk kepentingan tertentu seperti menahan radiasi, menahan benturan dan lainnya.
2.3.3 Beton Massa
Beton masaa adalah beton yang dituang dalam skala besar, yaitu perbandingan antara volume dan luas permukaannya besar. Beton massa digunakan untuk pekerjaan beton yang besar, seperti bendungan, kanal, pondasi jembatan, pilar, dan lain-lain.
2.3.4 Ferosemen
Ferosemen adalah bahan gabungan yang diperoleh dari campuran beton dengan
tulangan kawat ayam/kawat yang dianyam. Beton jenis ini akan mempunyai kekuatan
tarik yang tinggi dan daktail. Ketebalannya biasanya antara 10-60 mm dengan volume
tulangan 6%-8% satu lapis atau dua lapis. Karen keraptannya yang tinggi dari
tulangan maka volum eagregat halus sekitar 60%-75% volume mortarnya.
2.3.5 Beton Serat
Beton serat (fibre concrete) adalah campuran beton ditambah dengan serat,
umumnya berupa batang-batang dengan ukuran 5-500 µm, dengan panjang sekitar 25
mm. Bahan serat dapat berupa serat asbestos, serat plastic (poly-propylene), potongan
Kelemahannya sulit dikerjakan, namun lebih banyak kelebihannya, antara lain
kemungkinan terjadi segresi kecil dan lebih daktail.
2.3.6 Beton Non Pasir
Beton non pasir adalah suatu bentuk sederhana dari jenis beton ringan yang
diperoleh dengan cara menghilangkan bagian agregat halus pada pembuatan beton.
Dengan tidak adanya agregat halus dalam campuran beton dapat menghasilkan suatu
sistem keseragaman rongga yang terdistribusi di dalam massa beton, serta akan
mengurangi berat jenis beton.
2.3.7 Beton Siklop
Beton siklop adalah beton yang menggunakan agregat dengan ukuran relatif
besar. Ukuran agregat kasar dapat sampai sebear 20 cm, namun proporsi agregat yang
lebih besar dari biasanya ini sebaiknyatidak lebih dari 20 persen agregat seluruhnya.
2.3.8 Beton Hampa
Beton hampa adalah beton yang air sisa dari proses hidrasinya (sekitar 50%),
disedot keluar setelah beton mengeras. Penyedotan ini dinamakan vacuum method. Air
yang tertinggal hanya air yang dipakai untuk reaksi dengan semen sehingga beton
yang diperoleh sangat kuat.
2.4. Bahan Penyusun Beton 2.4.1 Semen
2.4.1.1 Umum
menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).
Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat.
Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : 1). Semen non-hidrolik dan 2). Semen hidrolik.
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain : kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, semen portland pozolland dan semen alumina.
2.4.1.2 Semen Portland
Jenis – Jenis Semen Portland
Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat maka dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain:
a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.
b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat).
c. Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi. Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.
e. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.
Bahan Dasar Semen Portland
Ada 4 kelompok bahan mentah: - Oksida kapur
- Oksida silika - Oksida alumina - Oksida besi
Semen portland dibuat dari 4 bahan di atas, dipilih secara selektif dan proses dikontrol ketat. Setelah pembakaran ditambah dengan gipsum untuk mengatur waktu set mortar atau beton.
Untuk membuat 1 ton semen portland, diperlukan bahan dasar kurang lebih:
1,3 ton batu kapur (limestone) / kapur (chalk): CaCO3 0,3 Pasir silika / tanah liat : SiO2 & Al2O3 0,03 Pasir / kerak besi : Fe2O3
0,04 Gypsum : CaSO4.H2O
Senyawa Kimia Semen Portland
Senyawa utama semen portland
Empat senyawa kimia yang utama dari semen portland antara lain trikalsium
Silikat (C3S), Dikalsium Silikat (C2S), Trikalsium Aluminat (C3A), Tetrakalsium
Aluminoferrit (C4AF). Keempat senyawa utama tersebut disebut komposisi
bogue. Rumus kimia senyawa ini secara tradisional ditulis dalam notasi oksida
yang biasa dipakai pada kimia keramik, notasi pendek secara umum dipakai oleh
para ahli semen.
Nama Oksida Utama
Rumus Empiris Rumus Oksida Notasi Pendek Kadar Rata-rata (%)
Trikalsium silikat CaSiO5 3CaO.SiO2 C3S 50
Dikalsium Silikat CaSiO4 2CaO.SiO2 C2S 25
Trikalsium Aluminat Ca3Al2O6 3CaO.Al2O3 C3A 12
Tetrakalsium
Aluminoferrit
2Ca2AlFe5 4CaO.Al2O3.
Fe2O3
C4AF 8
Gypsum CaSO4.2H2O CŜH2 3,5
[image:31.595.171.455.594.739.2]Sumber : Nugraha, P. dan Antoni, 2007
Table 2. 1 Empat Senyawa Utama Semen Portland
Sedangkan komposisi oksida semen portland tipe I disajikan dalam tabel di bawah ini:
Oksida Notasi Pendek Nama Umum %
Berat
CaO C Kapur 63
SiO2 S Silika 22
Al2O3 A Alumina 6
MgO M Magnesia 2.6
K2O K Alkalis 0.6
Na2O N Disodium oksida 0.3
SO2 S Sulfur dioksia 2
CO2 C Karbon dioksida -
H2O H Air -
[image:32.595.170.454.84.244.2]Sumber : Nugraha, P. dan Antoni, 2007
Tabel 2.2 Komposisi Oksida Semen Portland Tipe I
Sifat-Sifat Semen Portland
Sifat-sifat semen portland yang penting antara lain : 1. Kehalusan butiran (fineness)
Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan (setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang. Kehalusan butiran semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya
bleeding atau naiknya air kepermukaan, tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut. Menurut ASTM, butiran
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku untuk menerima tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua :
a. Waktu ikat awal (initial setting time), yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan.
b. Waktu ikat akhir (final setting time), yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.
Pada semen portland initial setting time berkisar 1.0-2.0 jam, tetapi tidak boleh kurang dari 1.0 jam, sedangkan final setting time tidak boleh lebih dari 8.0 jam. Untuk kasus-kasus tertentu, diperlukan initial setting time lebih dari 2.0 jam agar waktu terjadinya ikata awal lebih panjang. Waktu yang panjang ini diperlukan untuk transportasi (hauling), penuangan (dumping/pouring), pemadatan (vibrating), dan perataan permukaan.
3. Panas hidrasi
Oleh karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.
4. Perubahan volume (kekalan)
Kekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi. Pengembangan volume dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beton, karena itu pengembangan beton dibatasi 0.8%. Pengembangan semen ini disebabkan karena adanya CaO bebas, yang tidak sempat bereaksi denganoksida-oksida lain. Selanjutnya CaO ini akan bereaksi dengan air membentuk Ca(OH)2 dan pada saat kristalisasi volumenya akan membesar. Akibat pembesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan timbul retak-retak.
2.4.2 Agregat 2.4.2.1. Umum
Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi, yaitu berkisar 60%-70% dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton.
dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus. Ukuran antara agregat halus dengan agregat kasar yaitu 4.80 mm (British Standard) atau 4.75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4.80 mm (4.75 mm) dan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil dari 4.80 mm (4.75 mm). Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari 40 mm.
2.4.2.2 Jenis Agregat
Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat
buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan
bentuknya, tekstur permukaannya, dan ukuran butir nominal (gradasi). Berikut
penjelasan mengenai pembagian jenis-jenis agregat yang digunakan pada
pencampuran beton.
a. Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk
Bentuk agregat dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya
dipengaruhi oleh proses geologi batuan yang terbentuk secara alamiah.
Setelah dilakukannya penambangan, bentuk agregat dipengaruhi oleh mesin
pemecah batu maupun cara peledakan yang digunakan.
Jika dikonsolidasikan butiran yang bulat akan menghasilkan campuran
beton yang lebih baik bila dibandingkan dengan butiran yang pipih dan lebih
Klasifikasi agregat berdasarkan bentuknya adalah:
1. Agregat bulat
Agregat ini terbentuk karena terjadinya pengikisan oleh air atau
keseluruhannya terbentuk karena pengeseran. Rongga udaranya minimum
33%, sehingga rasio luas permukaannya kecil. Beton yang dihasilkan dari
agregat ini kurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan,
sebab ikatan antar agregat kurang kuat.
2. Agregat bulat sebagian atau tidak teratur
Agregat ini secara alamiah berbentuk tidak teratur. Sebagian terbentuk
karena pergeseran sehingga permukaan atau sudut-sudutnya berbentuk bulat.
Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35%-38%, sehingga
membutuhkan lebih banyak pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang
dihasilkan dari agregat ini belum cukup baik untuk beton mutu tinggi, karena
ikatan antara agregat belum cukup baik (masih kurang kuat).
3. Agregat bersudut
Agregat ini mempunyai sudut-sudut yang tampak jelas, yang terbentuk di
tempat-tempat perpotongan bidang-bidang dengan permukaan kasar. Rongga
udara pada agregat ini sekitar 38% - 40%, sehingga membutuhkan lebih
banyak lagi pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari
agregat ini cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan karena
4. Agregat panjang
Agregat ini panjangnya jauh lebih besar dari pada lebarnya dan lebarnya
jauh lebih besar dari pada tebalnya. Agregat ini disebut panjang jika ukuran
terbesarnya lebih dari 9/5 dari ukuran rata-rata. Ukuran rata-rata ialah ukuran
ayakan yang meloloskan dan menahan butiran agregat. Sebagai contoh,
agregat dengan ukuran rata-rata 15 mm akan lolos ayakan 19 mm dan
tertahan oleh ayakan 10 mm. Agregat ini dinamakan panjang jika ukuran
terkecil butirannya lebih kecil dari 27 mm (9/5 x 15 mm). Agregat jenis ini
akan berpengaruh buruk pada mutu beton yang akan dibuat. Kekuatan tekan
beton yang dihasilkan agregat ini adalah buruk.
5. Agregat pipih
Agregat disebut pipih jika perbandingan tebal agregat terhadap
ukuran-ukuran lebar dan tebalnya lebih kecil. Agregat pipih sama dengan agregat
panjang, tidak baik untuk campuran beton mutu tinggi. Dinamakan pipih jika
ukuran terkecilnya kurang dari 3/5 ukuran rata-ratanya.
6. Agregat pipih dan panjang
Pada agregat ini mempunyai panjang yang jauh lebih besar daripada
lebarnya, sedangkan lebarnya jauh lebih besar dari tebalnya.
b. Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan
Umumnya jenis agregat dengan permukaan kasar lebih disukai. Karena
permukaan yang kasar akan menghasilkan ikatan yang lebih baik jika
dibandingkan dengan permukaan agregat yang licin. Jenis agregat
1. Kasar
Agregat ini dapat terdiri dari batuan berbutir halus atau kasar yang
mengandung bahan-bahan berkristal yang tidak dapat terlihat dengan jelas
melalui pemeriksaan visual.
2. Berbutir (granular)
Pecahan agregat jenis ini memiliki bentuk bulat dan seragam.
3. Agregat licin/halus (glassy)
Agregat jenis ini lebih sedikit membutuhkan air dibandingkan dengan
agregat dengan permukaan kasar. Agregat licin terbentuk akibat dari
pengikisan oleh air, atau akibat patahnya batuan (rocks) berbutir halus atau
batuan yang berlapis-lapis. Dari hasil penelitian, kekasaran agregat akan
menambah kekuatan gesekan antara pasta semen dengan permukaaan butir
agregat sehingga beton yang menggunakan agregat ini cenderung mutunya
akan lebih rendah.
4. Kristalin (cristalline)
Agregat jenis ini mengandung kristal-kristal tampak dengan jelas melalui
pemeriksaan visual.
5. Berbentuk sarang labah (honeycombs)
Agregat ini tampak dengan jelas pori – porinya dan rongga – rongganya.
Melalui pemeriksaan visual kita dapat melihat lubang – lubang pada
batuannya.
c. Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal
dibedakan berdasarkan beratnya, asalnya, diameter butirnya (gradasi), dan tekstur permukaannya.
Dari ukuran butirannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus.
1. Agregat Halus
Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus (pasir) berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher).
Agregat halus yang akan digunakan harus memenuhi spesifikasi yang
telah ditetapkan oleh ASTM. Jika seluruh spesifikasi yang ada telah
terpenuhi maka barulah dapat dikatakan agregat tersebut bermutu baik.
Adapun spesifikasi tersebut adalah :
i. Susunan Butiran ( Gradasi )
Agregat halus yang digunakan harus mempunyai gradasi yang baik,
karena akan mengisi ruang-ruang kosong yang tidak dapat diisi oleh material
lain sehingga menghasilkan beton yang padat disamping untuk mengurangi
penyusutan.Analisa saringan akan memperlihatkan jenis dari agregat halus
tersebut. Melalui analisa saringan maka akan diperoleh angka Fine Modulus.
Melalui Fine Modulus ini dapat digolongkan 3 jenis pasir yaitu :
Pasir Kasar : 2.9 < FM < 3.2
Pasir Sedang : 2.6 < FM < 2.9
Selain itu ada juga batasan gradasi untuk agregat halus, sesuai dengan
[image:40.595.147.504.190.450.2]ASTM C 33 – 74 a. Batasan tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus
Ukuran Saringan ASTM Persentase berat yang lolos pada tiap
saringan
9.5 mm (3/8 in) 100
4.76 mm (No. 4) 95 – 100
2.36 mm ( No.8) 80 – 100
1.19 mm (No.16) 50 – 85
0.595 mm ( No.30 ) 25 – 60
0.300 mm (No.50) 10 – 30
0.150 mm (No.100) 2 – 10
ii. Kadar Lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan
no.200), tidak boleh melebihi 5 % ( ternadap berat kering ). Apabila kadar
Lumpur melampaui 5 % maka agragat harus dicuci.
iii. Kadar Liat tidak boleh melebihi 1 % ( terhadap berat kering )
iv. Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat organic yang akan
merugikan beton, atau kadar organic jika diuji di laboratorium tidak
menghasilkan warna yang lebih tua dari standart percobaan Abrams – Harder
dengan batas standarnya pada acuan No 3.
v. Agregat halus yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan
alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian
yang berlebihan di dalam mortar atau beton dengan semen kadar alkalinya
tidak lebih dari 0,60% atau dengan penambahan yang bahannya dapat
mencegah pemuaian.
vi. Sifat kekal ( keawetan ) diuji dengan larutan garam sulfat :
Jika dipakai Natrium – Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10 %.
Jika dipakai Magnesium – Sulfat, bagiam yang hancur maksimum 15%.
2. Agregat Kasar
Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau penggunaan semen yang minimal.
Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi
persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
i. Susunan butiran (gradasi)
Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam batas-batas
Tabel 2.4 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991)
Ukuran Lubang Ayakan
(mm)
Persentase Lolos Kumulatif
(%)
38,10 95 – 100
19,10 35 – 70
9,52 10 – 30
4,75 0 – 5
ii. Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan
mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan
dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap
alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian
yang berklebihan di dalam mortar atau beton. Agregat yang reaktif terhadap
alkali dapat dipakai untuk pembuatan beton dengan semen yang kadar
alkalinya tidak lebih dari 0,06% atau dengan penambahan bahan yang dapat
mencegah terjadinya pemuaian.
iii. Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak
berpori atau tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruk cuaca seperti terik
matahari atau hujan.
iv. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan
no.200), tidak boleh melebihi 1% (terhadap berat kering). Apabila kadar
lumpur melebihi 1% maka agregat harus dicuci.
v. Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan
beban penguji 20 ton dimana harus dipenuhi syarat berikut:
Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19,1 - 30 mm lebih dari 22%
berat.
vi. Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los
Angeles dimana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50%.
2.4.3. Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta sebagai bahan pelumas antar butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan beton sulit dikerjakan (tidak mudah mengalir), dan kandungan air yang tinggi menyebabkan kekuatan beton akan rendah serta betonnya porous. Air yang digunakan sebagai campuran harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton.
Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut :
a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.
b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.
c. Tidak mengandungf klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter. d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
sebagai penyebab utama pengotoran atau perubahan warna, terutama jika perawatan cukup lama.
Sumber air pada penelitian ini adalah jaringan PDAM Tirtanadi yang terdapat di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2.4.4. Bahan Mineral Pembantu 2.4.4.1. Umum
Bahan mineral pembantu saat ini banyak ditambahkan ke dalam campuran beton dengan berbagai tujuan, antara lain untuk mengurangi pemakaian semen, mengurangi temperatur akibat reaksi hidrasi, mengurangi bleeding atau menambah kelecakan beton segar. Cara pemakaiannya pun berbeda-beda, sebagai bahan pengganti semen atau sebagai bahan tambahan pada campuran untuk mengurangi pemakaian agregat.
Admixture atau bahan tambah yang didefenisikan dalam Standard Definitions of terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates
(ASTM C.125-1995:61) dan dalam Cement and Concrete Terminology
Mineral pembantu yang digunakan umumnya mempunyai komponen aktif yang bersifat pozzolanik (material pozzolan), yaitu dapat bereaksi dengan kapur bebas (kalsium hidroksida) yang dilepaskan semen saat proses hidrasi dan membentuk senyawa yang bersifat mengikat pada temperatur normal dengan adanya air.
Semen Portland
cepat
C3S + H C-S-H + CH
Material Pozzolan
lambat
Pozzolan + CH C-S-H
Gambar2.1 Perbedaan reaksi hidrasi dan reaksi poozolanik
Berlawanan dengan reaksi hidrasi dari semen dengan air yang berlangsung cepat dan kemudian membentuk gel kalsium silikat hidrat dan kalsium hidroksida, reaksi pozzolanik ini berlangsung dengan lambat sehingga pengaruhnya lebih kepada kekuatan akhir beton.
Tabel berikut menunjukkan komponen aktif mineral pembantu yang berasal dari material alami dan material sisa proses industri.
kategori Material umum Komponen aktif
Material alami
Abu vulkanis murni Aluminosilicate glass Abu vulkanis terkena cuaca
(tuff,trass dll)
Aluminosilicate glass zeolite
Batu apung (pumice) Aluminosilicate glass Fosil kerang (diatomaceus
earth) Amorphous hydrated silica Opaline chert dan shales
(batu sedimen) hydrated silica gel Material sisa
industri
Fly ash – tipe F Aluminosilicate glass
Fly ash – tipe C
Calcium aluminosilicate glass
Silika fume Amorphous silica
Rice husk ash Amorphous silica
Calcined clay
Amorphous alumino silicate (metakaolin)
[image:46.595.143.519.163.684.2]Sumber : Paul nugraha dan Antoni
2.4.4.2 Alasan Penggunaan Bahan Pembantu
Bahan mineral pembantu saat ini banyak ditambahkan ke dalam campuran beton dengan berbagai tujuan, antara lain untuk mengurangi pemakaian semen, mengurangi temperatur akibat reaksi hidrasi, mengurangi bleeding atau menambah kelecakan beton segar
Penggunaan bahan mineral pembantu harus didasarkan pada alasan-alasan yang tepat misalnya untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu pada beton. Pencapaian kekuatan awal yang tinggi, kemudahan pekerjaan, menghemat harga beton, memperpanjang waktu pengerasan dan pengikatan, mencegah retak dan lain sebagainya. Para pemakai harus menyadari hasil yang diperoleh tidak akan sesuai dengan yang diharapkan pada kondisi pembuatan beton dan bahan yang kurang baik.
Keuntungan – keuntungan lain penggunaan bahan mineral pembantu pada sifat beton, antara lain :
a. Pada beton segar (fresh concrete)
Memperkecil faktor air semen
Mengurangi penggunaan air.
Mengurangi penggunaan semen.
Memudahkan dalam pengecoran.
Memudahkan finishing.
b. Pada beton keras (hardened concrete)
Meningkatkan mutu beton
Kedap terhadap air (low permeability).
2.4.4.3. Perhatian Penting dalam Penggunaan Bahan Tambahan Penggunaan bahan tambah di lapangan sering menimbulkan masalah-masalah tidak terduga yang tidak mengguntungkan, karena kurangnya pengetahuan tentang interaksi antara bahan tambahan dengan beton. Untuk mengurangi dan mencegah hal yang tidak terduga dalam penggunaan bahan tambah tersebut, maka penggunaan bahan tambah dalam sebuah campuran beton harus dikonfirmasikan dengan standar yang berlaku dan yang terpenting adalahmemperhatikan dan mengikuti petunjuk dalam manualnya jika menggunakan bahan “paten” yang diperdagangkan.
a. Mempergunakan bahan tambahan sesuai dengan spesifikasi ASTM (American Society for Testing and Materials) dan ACI (American Concrete International).
Parameter yang ditinjau adalah :
Pengaruh pentingnya bahan tambahan pada penampilan beton.
Pengaruh samping (side effect) yang diakibatkan oleh bahan tambahan.
Banyak bahan tambahan mengubah lebih dari satu sifat beton, sehingga kadang-kadang merugikan.
Sifat-sifat fisik bahan tambahan.
Konsentrasi dari komposisi bahan yang aktif, yaitu ada tidaknya
komposisi bahan yang merjiusak seperti klorida, sulfat, sulfide, phosfat, juga nitrat dan amoniak dalam bahan tambahan.
Bahaya yang terjadi terhadap pemakai bahan tambahan.
Persiapan dan prosedur pencampuran bahan tambahan pada beton
segar.
Jumlah dosis bahan tambahan yang dianjurkan tergantung dari kondisi
struktural dan akibatnya bila dosis berlebihan.
Efek bahan tambah sangat nyata untuk mengubah karakteristik beton
misalnya FAS, tipe dan gradasi agregat, tipe dan lama pengadukan.
b. Mengikuti petunjuk yang berhubungan dengan dosis pada brosur dan melakukan pengujian untuk mengontrol pengaruh yang didapat.
Biasanya percampuran bahan tambahan dilakukan pada saat percampuran beton. Karena kompleksnya sifat bahan tambahan beton terhadap beton, maka interaksi pengaruh bahan tambahan pada beton, khususnya interaksi pengaruh bahan tambahan pada semen sulit diprediksi. Sehingga diperlukan percobaan pendahuluan untuk menentukan pengaruhnya terhadap beton secara keseluruhan.
2.4.4.4. Jenis – jenis Bahan Mineral Pembantu a. Kerak Tanur Tinggi (Slag)
Slag merupakan hasil residu pembakaran tanur tinggi, yang dihasilkan oleh industri peleburan baja yang secara fisik menyerupai agregat kasar. Material penyusun slag adalah kapur, silika dan alumina yang bereaksi pada temperatur 1600°C dan berbentuk cairan. Bila cairan ini didinginkan secara lambat maka akan terjadi kristal yang tak berguna sebagai campuran semen dan dapat dipakai sebagai pengganti agregat.
Uap silika terpadatkan (Condensed Silica Fume, CSF) adalah produk samping dari proses fusi (smelting) dalam produksi silikon metal dan amalgam ferrosilikon (pada pabrik pembuatan mikrochip untuk komputer. SF bisa dipakai sebagai pengganti sebagian semen, meskipun tidak ekonomis. SF biasanya dipakai bersama super plastisizer.
c. Abu Terbang (Fly Ash)
Abu terbang (fly ash) batubara adalah bahan yang berbutir halus yang
bersifat apozzolanic yang merupakan bahan alami atau buatan yang
diperoleh dari sisa pembakaran batubara dan pabrik pembangkit panas.
Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya
semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus,
oksida silika yang dikandung oleh fly ash akan bereaksi secara kimia
dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan
menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. Pada proses
hidrasi yang terjadi antara semen portland dengan semen yang dicampur
dengan material pozzolan atau yang digunakan adalah fly ash (semen
pozzolan terdapat perbedaan reaksi, sebagai berikut (Nugraha, 2007):
Pada awalnya abu terbang ini digunakan sebagai bahan penambah
semendengan kadar 5%-20% dengan maksud untuk menambah plastisitas
adukan beton dan menambah kekedapan beton (Surya, 2006). Karena
kehalusan dan bentuk bulat butirannya maka pemakaian abu terbang pada
adukan beton dapat menambah kelecakan pada adukan beton. Pemikiran
hidrolik pada kapur mati yang dihasilkan dari hidrasi.Pada intinya fly ash
mengandung unsur kimia antara lain silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero
oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur
tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2),
alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), pospor oksida (P2O5)
dan carbon. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan
teknis dari fly ash adalah tipe batubara, kemurnian batubara, tingkat
penghancuran, tipe pemanasan dan operasi, metoda penyimpanan dan
penimbunan.
Menurut ASTM C.618 abu terbang (fly ash) didefinisikan sebagai
bubuk batubara. Fly ash dapat dibedakan menjadi dua, yaitu abu terbang
yang normal yang dihasilkan dari pembakaran batubara antrasit atau
batubara bitomius dan abu terbang kelas C yang dihasilkan dari batubara
jenis lignite atau subbitumeus. Abu terbang kelas C kemungkinan
mengandung kapur (lime) lebih dari 10% beratnya (Mulyono, 2004).
Fly ash kelas F merupakan fly ash yang diproduksi dari pembakaran
batubara anthracite atau bituminous, mempunyai sifat pozzolanic dan
untuk mendapatkan sifat cementitious harus diberi penambahan quick
lime, hydrated lime, atau semen. Fly ash kelas F ini kadar kapurnya
rendah (CaO < 10%).
Kalsium hidroksida yang terdapat dalam beton selama ini ditengarai
sebagai sumber perusak beton sebelum waktunya. Karenanya,
penambahan atau penggantian sejumlah semen dengan abu terbang
berpotensi menambah keawetan beton tersebut. Beton yang dihasilkan
tinggi serta memiliki sifat keawetan (durability) lebih baik dibanding
beton biasa yang sepenuhnya menggunakan semen Portland (Sumarno,
2010).
2.5. Beton Segar dan Beton Keras 2.5.1. Beton segar (Fresh Concrete)
Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut, dituang, dipadatkan, tidak ada kecenderungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) maupun bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Hal ini karena segregasi maupun bleeding mengakibatkan beton yang diperoleh akan jelek.
Butir agregat umumnya tersebar dalam sebuah matriks yang yang terdiri dari pasta dan udara. Pasta terdiri dari semen dan air, kadang – kadang mengandung material tambahan seperti admixture.
Di dalam beton segar matiks mempunyai dua peran. Pertama memisahkan butir agregat sendiri, mencegah kontak langsung, tetapi tetap memegang mereka menjadi satu dalam keadaan terpisah. Kedua bertindak sebagai bahan pelumas antar butir agregat, memperbaiki kemampuan beton segar untuk deformasi plastis.
Beberapa hal penting yang perlu diketahui dari sifat-sifat beton segar, yaitu : kemudahan pengerjaan (workabilitas), pemisahan kerikil (segregation), pemisahan air (bleeding), kelecakan dan kepadatan.
a. Kemudahan Pengerjaan (Workability)
Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan atau kesulitan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan. Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu :
1. Jumlah air pencampur.
Semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar itu dikerjakan (namun jumlahnya tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi)
2. Kandungan semen.
Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan adukan betonnya, karena pasti diikuti dengan penambahan aircampuran untuk memperoleh nilai f.a.s (faktor air semen) tetap.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil.
Bila campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton akan mudah dikerjakan. Gradasi adalah distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan.
4. Bentuk butiran agregat kasar
Bila cara pemadatan dilakukan dengan alat getar maka diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan jumlah air lebih sedikit daripada jika dipadatkan dengan tangan.
b. Pemisahan Kerikil (Segregation)
Segregasi dapat terjadi karena turunnya butiran kebagian bawah dari beton segar, atau terpisahnya agregat kasar dari campuran, akibat cara penuangan dan pemadatan yang salah. Segregasi tidak bisa diujikan sebelumnya, hanya dapat dilihat setelah semuanya terjadi.
Campuran beton yang tersegregasi adalah sukar atau tidak mungkin dituang, tidak seragam, sehingga kualitasnya jelek.
Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : 1. Ukuran material yang lebih besar dari 25 mm,
2. Campuran yang terlalu basah atau kering,
3. Kurangnya jumlah material halus dalam campuran,
4. Berat jenis agregat kasar yang berbeda dengan agregat halus, 5. Bentuk butir yang tidak rata dan tidak bulat.
c. Pemisahan Air (Bleeding)
Kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang baru dipadatkan dinamakan bleeding. Bleeding sering terjadi setelah beton dituang dalam acuan. Bisa dilihat dari terbebtuknya lapisan air pada permukaan beton. Butir semen dalam pasta terutama yang cair cenderung turun akibat berat jenis semen lebih dari 3 kali berat jenis air. Air yang naik ini membawa semen dan butir-butir pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput (laitence).
Bleeding dapat dikurangi dengan cara memberi lebih banyak semen, memakai semen dengan butir halus, atau menambah pengisi halus (filler) seperti pozzolan. Namun semua upaya diatas akan menambah susut pengeringan dan retak. Yang paling efektif adalah dengan mengurangi air sambil mempertahankan kelecakan memakai air-entrainment.
d. Kelecakan dan Kepadatan
Kelecakan adalah kemudahan mengerjakan beton, dimana menuang (placing) dan memadatkan (compacting) tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan dan bleeding.
Kelecakan terutama dipengaruhi oleh faktor kadar air. Dari air yang diperlukan untuk membuat semen menjadi pasta dan menjadikannya lecak, hanya sebagian yang betul-betul bereaksi dengan semen selama proses hidrasi. Kelebihan air tetap terbagi rata di dalam pasta.
3) Diameter maksimum, 4) Absorbsi.
Kelecakan untuk suatu pengecoran tertentu tergantung pada: 1) Alat pemadat yang dipakai (pakai vibrator atau tidak) 2) Jenis struktur
3) Fasilitas yang ada
2.5.2. Beton Keras (Hardened Concrete)
Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam memikul
beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditunjukkan oleh kuat
tekan beton yang tinggi, kuat tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih daktail,
kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dan klorida, penyusutan rendah
dan keawetan jangka panjang.
a. Kuat Tekan Beton
Beberapa faktor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), usia beton ukuran dan bentuk sampel, dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton. Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :
� ′ = �
�
dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2)
P : beban tekan (kg)
A : luas permukaan benda uji (cm2)
Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :
�
=
�
(
�
′
− �
′
�)
2
� −
1
dengan: S : deviasi standar (kg/cm2)
σ’b : Kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2)
σ’bm : Kekuatan Beton rata –rata ( kg/cm2 )
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :
1. Faktor air semen
Air yang terlalu banyak akan menempati ruang di mana pada waktu beton sudah mengeras dan terjadi penguapan, ruang itu akan menjadi pori.
Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton maksimum.
D.A. Abrams pada tahun 1918 menyatakan bahwa “untuk material
yang diberikan, kekuatan beton hanya tergantung pada satu faktor saja, yaitu faktor air semen” . Dinyatakan dengan rumus:
A f`c=
B(w/c)
Dengan f`c = kuat tekan pada umur tertentu A = konstanta empiris
B = konstanta tergantung sifat semen
w/c = faktor air semen
L. Lyse pada tahun 1932 menyatakan: “kekuatan beton adalah fungsi
linier dari rasio semen/air” :
f`c = aX + b
X = rasio semen/air
2. Umur beton
Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Biasanya nilai kuat tekan ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari. Kekuatan beton akan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya tidak terlalu signifikan. Umumnya pada umur 7 hari kuat tekan mencapai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% -90% dari kuat tekan umur 28 hari.
Tabel 2.6. Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur
Umur beton (hari) 3 7 14 21 28 90 365
PC Type 1 0.44 0.65 0.88 0.95 1.0 - -
3. Jenis semen
Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas
tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif.Jenis Portland
semen yang digunakan ada 5 jenis yaitu : I, II, III, IV, V. Jenis-jenis semen
tersebutmempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda.
4. Jumlah semen
sehingga beton mengandung banyak pori yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Jika nilai slump sama (fas berubah), beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai kuat tekan lebih tinggi.
5. Sifat agregat
Gambar 2.2 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton (Mindess, 1981)
Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan jumlah pasta lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan pastanya kurang kuat sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pada beton kuat tekan tinggi dianjurkan memakai agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20mm.
b. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas beton merupakan kemiringan garis singgung (slope dari
garis lurus yang ditarik) dari kondisi tegangan nol ke kondisi tegangan 0,45 f’c
[image:60.595.153.419.195.385.2]temperaturnya. Secara umum, peningkatan kuat tekan beton seiring dengan
peningkatan modulus elastisitasnya. Menurut pasal 10.5 SNI-03 2847 (2002)
hubungan antara nilai modulus elastisitas beton normal dengan kuat tekan beton
adalah � = 4700 �′ .
c. Kuat Tarik Beton
Konstruksi beton yang dipasang mendatar sering menerima beban tegak lurus sumbu bahannya dan sering mengalami rekahan (splitting). Hal ini terjadi karena daya dukung beton terhadap gaya lentur tergantung pada jarak dari garis berat beton, makin jauh dari garis berat makin kecil daya dukungnya.
Kekuatan tarik relatif rendah untuk beton normal berkisar antara 9%-15% dari kuat tekan. Penggujian kuat tarik beton dilakukan melalui pengujian split cilinder. Nilai pendekatan yang diperolehDipohusodo (1994) dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0,50-0,60 kali √fc’, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 √fc’. Pengujian
L D
π Ρ
2
Fct
di mana : Fct : Tegangan rekah beton (kg/cm) P :Beban maksimum (kg)
L : Panjang silinder (cm) D : Diameter (cm)
2.6. Klasifikasi Retak
Klasifikasi Retak bervariasi yaitu:
a) Umum yang terdiri dari retak akibat rangkak (creep) dan retak akibat susut(shrinkage)
b) Lebar retak yang terdiri dari retak mikro, retak makro dan retak mayor c) Bentuk dan pola retak yang terdiri dari retak tunggal, retak ganda, retak bercabang.
Retak yang diperbolehkan harus sesuai dengan factor keamanan, perawatan (perlakuan) dan kekuatan bahan pada beton itu sendiri meskipun retak tidak dapat ditentukan bentuk dan pola yang terjadi, hal ini dikarenakan retak berhubungan dengan permukaan yang bebas (tidak diberikan beban).
a. Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage)
Definisi shrinkage secara umum adalah perubahan volume yang tidak berhubungan dengan pembebanan dan lebih dipengaruhi oleh suhu, kelemnbaban, aliran angin dan factor lingkungan lainnya. Saat beton masih bersifat plastis maka partikel agregat akan turun kebawah sedangkan air dan udara akan naik keatas akibatnya dapat terjadi retak retak. Retak akibat penyusutan volume pada beton plastis disebut plastic shrinkage crack
sedangkan raetak akibat penyusutan yang terus terjadi karena panas hidrasi pada beton keras (hardened concrete) disebut drying shrinkage crack.
b. Plastic Shrinkag
