KARAKTE RISTI K BETON DARI PAS I R MERAH LABUH AN BAT U S ELATAN PAS CA B AKAR
Oleh:
Lorentina Limbong NIM 4103240019 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Adapun judul skripsi ini adalah “Karakteristik Beton Dari Pasir Merah Labuhan BatuSelatan Pasca Bakar”.
Ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada kedua orangtua tercinta Bapak Lomo Limbong dan Ibunda Ngiahken Sembiring yang telah membesarkan, mencurahkan kasih sayang, mengajarkan untuk tetap mandiri dan selalu memberikan dorongan, dukungan, materi kepada penulis serta tidak putus-putusnya berdoa kepada Tuhan. Terima kasih telah menjadi orangtua terindah dalam hidup penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang dalam kepada kakak Elita Wanthi Limbong, Sri Hartati Limbong serta adik Adven Limbong sebagai saudara yang telah memberikan semangat, do’a, materi serta dukungan pada penulis.
v
Ucapan terima kasih juga penulis hanturkan kepada Kepala Laboratorium Beton Departemen Teknik Sipil USU Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc, Ir. Terunajaya, M.Si, asisten Laboratorium beton USU bang Fauzy, Ananda, Agus, Rahmad yang telah membantu dan membimbing dalam penelitian.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada sahabat Denria Sitindaon, Roy Toberson Simamora, Hengki Sinulaki, Muhammad Affan Siregar, Ondo Raja Damanik, Norma Septiani Harahap, Yusuf Junior, kepada teman satu kos Dame Hotmaria, Nurhalimah Simamora, Gusty Simatupang, Herta Rumintha, Debora Eloisa Sihombing dan teman-teman Nondik Fisika 2010 lainnya yang telah banyak membantu dan memotivasi penulis. Terima kasih juga penulis ucapkan pada kakak-kakak Nondik Fisika 2009, adik-adik Nondik 2011, serta seluruh staff pegawai jurusan fisika.
Dalam penulisan skripsi ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin. Akan tetapi penulis juga manusia yang tak pernah lepas dari khilaf dan salah baik dalam penulisan maupun kekurangan yang lainnya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun bagi penulis. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih, semoga skripsi dapat bermanfaat bagi pengembangan penelitian selanjutnya.
Medan, 10 September 2014 Penulis,
iii
KARAKTE RISTI K BETON DARI PAS I R MERAH LABUH AN BAT U S ELATAN PAS CA B AKAR
Lorentina Limbong ( NIM 4103240019)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian karakteristik beton dari pasir merah Labuhan Batu Selatan pasca bakar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu pembakaran terhadap beton dengan menggunakan pasir merah terhadap kuat tekan, kuat lentur dan pola keretakan beton. Metode pembuatan yang dilakukan adalah beton dibuat berbentuk kubus 15 x 15 x 15 cm. Campuran beton yang digunakan mengacu pada beton mutu rendah K175 dengan semen : pasir : kerikil adalah 1 : 2 : 3 dengan FAS 0,5. Beton normal sebagai pembanding dengan beton normal yang mengalami proses pembakaran. Pada penelitian ini dibuat variasi komposisi pasir merah sebesar 25%, 37,5, 50%, 62,5, dan 75% dari berat agregat halus yang digunakan. Setelah melalui masa peredaman 28 hari, kemudian dilakukan pembakaran pada mesin furnance pada suhu 190⁰C, 195⁰C, dan 200⁰C dengan waktu penahanan selama 1 jam. Setelah itu, proses pembakaran dihentikan lalu direndam ke dalam air selama ± 4 menit, kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur ruangan kemudian beton diuji dengan metode uji kuat tekan dan kuat lentur dengan prosedur yang ada.
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh hasil nilai kuat tekan beton normal pasca bakar pada tiga variasi suhu dengan komposisi 25%-75% di dapatkan hasil paling optimal pada campuran 50% sekitar 25,0 MPa. Sedangkan komposisi campuran dibawah 50% dan di atas 50% mengalami penurunan. Hasil untuk kuat lentur diperoleh hasil optimal pada campuran komposisi 50% pasir merah sebesar 17,6 MPa. Pola keretakan beton dengan komposisi penambahan pasir merah 25%-62,5% menunjukkan tidak adanya retakan dan pada komposisi tertinggi campuran pasir merah 75% tampak terlihat retakan sedikit. Dari hasil penelitian ini terlihat bahwa suhu berpengaruh dalam menentukan sifat mekanik beton dan nilai keoptimalan ditunjukkan pada benda uji suhu 190⁰C pada penggunaan komposisi pasir merah 50% yang memenuhi syarat kekuatan tekan beton normal sekitar 15 MPa.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Batasan Masalah 4
1.3. Rumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1. Kerangka Teori 6
2.1.1. Beton 6
2.1.1.1. Pengertian Beton 6
2.1.1.2. Beton Normal 7
2.1.1.3. Kelebihan dan Kekurangan Beton 8 2.1.1.4. Perencanaan Campuran Beton 8
2.1.2. Semen 9
2.1.2.1.Semen Portland 10
2.1.2.2. Kandungan Kimia dan Sifat Fisika Semen 13
2.1.3. Agregat 15
2.1.3.1. Agregat Kasar 16
2.1.3.2. Agregat Halus 17
2.1.4. Faktor Air-semen 21
2.1.5. Air 21
2.1.6. Mutu Beton dan Penggunaannya 22
2.1.7. Beton Pasca Bakar 22
2.1.7.1. Sifat Beton Pada Temperatur Tinggi 24
2.1.8. Karakterisasi Beton 25
2.1.8.1. Uji Kuat Lentur UFS 25
2.1.8.2. Uji Kuat Tekan 26
2.1.8.3. Standar Pengujian 27
vii
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 29
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 29
3.2. Alat dan Bahan 30
3.2.1. Alat-Alat 30
3.2.2. Bahan-Bahan 30
3.3. Prosedur Penelitian 30
3.3.1. Perencanaan Campuran Beton 30
3.3.2. Prosedur Pembuatan Sampel 33
3.3.3. Pengujian Kuat Tekan 34
3.3.4. Pengujian Kuat Lentur 36
3.5. Diagram Alir Penelitian 38
3.4. Teknik Analisa Data 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 40
4.1. Hasil Penelitian 40
4.1.1. Kuat Tekan Beton 40
4.1.2. Kuat Lentur Beton 42
4.1.3. Pengujian Pola Retakan Beton 44
4.2. Pembahasan 45
4.2.1. Kekuatan Tekan Beton Pasca Bakar 45 4.2.2. Kekuatan Lentur Beton Pasca Bakar 46
4.2.3. Pola Keretakan Beton 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 49
5.1. Kesimpulan 49
5.2. Saran 49
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Komposisi Pencampuran Bahan Baku Beton 52 Lampiran 2. Perhitungan Kuat Tekan Beton 54 Lampiran 3. Perhitungan Kuat Lentur Beton 59
Lampiran 4. Pola Keretakan Beton 64
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi dan kemajuan industri yang semakin berkembang pesat memacu peningkatan pembangunan disegala sektor kehidupan, seiring dengan peningkatan jumlah populasi penduduk kebutuhan akan rumah juga meningkat. Rumah sebagai tempat tinggal merupakan kebutuhan primer setelah makanan dan pakaian. Secara fisik rumah memiliki bagian dinding, atap, pintu, jendela, dan lantai yang didesain sesuai iklim di negara tropis seperti Indonesia (Aryadi, 2010)
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki jumlah penduduk yang sangat padat. Secara kuantitas jumlah dan pertumbuhan penduduk di Indonesia masih cukup tinggi, bahkan terbesar ke empat di dunia. Hal ini menyebabkan meningkatnya kebutuhan untuk konstruksi bangunan, seperti: perumahan, gedung, jalan raya, lapangan terbang, jembatan, pelabuhan, bangunan lepas pantai, dan lain-lain. Salah satu material konstruksi bangunan yang sering digunakan adalah beton.
2
Selain itu, beton pada dasarnya tidak mampu menahan panas sampai di atas 250°C. Beton yang dipanaskan hingga di atas 800°C, mengalami degradasi berupa pengurangan kekuatan yang cukup signifikan yang mungkin tidak akan kembali lagi setelah proses pendinginan. Beton tidak menghasilkan titk api namun beton mampu menyerap dan menyimpan panas sehingga terjadi siklus pemanasan dan pendinginan yang bergantian dan mengakibatkan kerusakan struktur karena terjadi perubahan komposisi kimia pada beton. Untuk itu perlu untuk mengetahui sejauh mana kualitas beton yang terbakar (Sirait, 2008).
Kualitas beton yang terbakar akan berkurang pada batas suhu tertentu, beton akan menyerap panas akan menyebabkan stabilitas ikatan jel semen pada beton menjadi hilang, lepasnya ikatan semen, serta pemuaian butiran kerikil, hal ini akan mengakibatkan penurunan stabilitas kesatuan beton itu sendiri. Perubahan atau kerusakan pada beton akibat kebakaran dipengaruhi oleh ketinggian suhu, jenis bahan pembentuk campuran beton dan perilaku pembebanan.
Ada berbagai keuntungan jika dapat menaksir kekuatan sisa bangunan pasca kebakaran, selama ini bangunan yang telah mengalami kebakaran langsung dibongkar atau dihancurkan ternyata elemen struktur bangunan yang terbakar masih memiliki kekuatan. Selain itu, bangunan yang telah mengalami kebakaran dapat difungsikan kembali dan menghemat biaya dari aspek ekonomi terutama bagi masyarakat.
Anwar (2006) melakukan penelitian pengaruh penggunaan pasir laut sebagai agregat halus beton terhadap kekuatan beton pasca bakar. Hasil yang diperoleh dari beberapa data kuat tekan beton menunjukkan bahwa pada suhu 200 kuat tekan meningkat 11,52 % dan pada suhu 500 dan800 menurun tajam masing-masing 36,168 % dan 65,356%.
3
memberikan nilai kuat tekan sebesar 194,90 kgf/cm2, 188,54 kgf/cm2 dan 182,17 kgf/cm2.
Kemudian selanjutnya oleh Harahap (2013) dan hasil penelitian diketahui pengaruh karakteristik pasir merah Labuhan Batu Selatan terhadap sifat mekanik (Uji sem, difraksi sinar- X, uji impak) dari beton. Sebagai hasil yang diperoleh dari beberapa data yang menunjukkan pada pengujian impak sebelumnya, diperoleh hasil kuat lentur beton pasir merah 25%, beton pasir merah 50%, dan beton pasir merah 75% berturut-turut adalah 16,4 Mpa; 18,6 Mpa; dan 16,2 Mpa. Komposisi beton dengan agregat halus 50% pasir biasa dan 50 % pasir merah yang memiliki kekuatan lentur terbesar sebesar 18,6 Mpa.
Maka ada baiknya mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap beton untuk kelayakan pakai menggunakan agregat halus pasir merah dan pasir biasa. Temperatur pembakaran yang digunakan dalam penelitian ini adalah 190⁰C hingga 210⁰C dengan interval kenaikan suhu 5⁰C. Hal tersebut didasari karena pada suhu 200⁰C kuat tekan beton pasca bakar meningkat.
Jadi, dalam penelitian ini digunakan beton dengan mutu K-175, yakni beton normal karena penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran beton pasca bakar untuk bangunan rumah. Pasir merah yang digunakan dalam penelitian ini sendiri merupakan pasir galian yang berasal dari Desa Padang Bulan Kecamatan Kota Pinang Kabupaten Labuhan Batu Selatan memiliki butiran yang sangat halus serta bobot yang lebih ringan dari pasir galian biasa. Pasir merah ini sering dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai badan jalan. Pada tahun 1972 PT. AIR BAH menggunakan pasir merah ini sebagai badan jalan dengan menimbun pasir merah ini dan melakukan pemadatan dengan truk silinder. Hingga sekarang jalan tersebut masih kuat dan hanya terkikis sedikit demi sedikit pertahunnya. Dan sebagaimana pada penelitian sebelumnya oleh Harahap (2013) dengan jelas menunjukkan bahwa kualitas kekuatan lentur beton normal dengan penambahan pasir merah.
4
pembuatan beton normal dan beton tersebut mengalami pembakaran dengan furnance pada perlakuan suhu yang berbeda. Berdasarkan permasalahan di atas maka adapun yang menjadi judul dari penelitian ini ialah “Karakteristik Beton dari Pasir Merah Labuhan Batu Selatan Pasca Bakar “.
1.2.Batasan Masalah
1) Variasi volume pasir merah yang digunakan adalah 25%, 37,5%, 50%,62,5% dan 75% dari komposisi agregat halus yang digunakan.
2) Sampel beton akan mengalami proses pembakaran pada suhu 190 C,0 195 C,0 0
200 C selama 1 jam.
3) Karakteristik yang diuji adalah uji kuat tekan, uji kuat lentur dan uji pola keretakan beton.
4) Agregat halus yang digunakan adalah pasir merah dan pasir biasa.
1.3. Rumusan Masalah
1) Bagaimana pengaruh suhu terhadap uji kekuatan tekan beton pasca bakar ? 2) Bagaimana pengaruh suhu terhadap uji kuat lentur beton pasca bakar ? 3) Bagaimana pengaruh suhu terhadap pola keretakan beton pasca bakar ? 4) Berapa komposisi pasir merah yang terbaik pada pembakaran beton dengan
suhu yang berbeda?
1.4. Tujuan Penelitian
1) Mengetahui pengaruh suhu terhadap uji kekuatan tekan beton pasca bakar. 2) Mengetahui pengaruh suhu terhadap uji kuat lentur beton pasca bakar. 3) Mengetahui pengaruh suhu terhadap pola keretakan beton pasca bakar.
5
1.5. Manfaat Penelitian
1) Memberikan informasi tentang pengaruh perlakuan suhu terhadap kuat tekan, kuat lentur dan pola keretakan beton.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
1. Nilai kuat tekan beton normal pasca bakar pada tiga variasi suhu dengan komposisi 25%-75% di dapatkan hasil paling optimal pada campuran 50% sekitar 25,0 MPa. Sedangkan komposisi campuran dibawah 50% dan di atas 50% mengalami penurunan.
2. Hasil untuk kuat lentur diperoleh hasil optimal pada campuran komposisi 50% pasir merah sebesar 17,6 MPa.
3. Pada pengujian pola retakan beton pasca kebakaran dengan suhu 5000C dengan lama pembakaran selama 3 jam menunjukkan tidak adanya retakan yang terjadi pada beton dengan komposisi penambahan pasir merah 25%-62,5% dan pada komposisi tertinggi yakni campuran pasir merah 75% tampak terlihat retakan sedikit. Retakan ini disebabkan oleh penyusutan beton pada saat terjadi proses pembakaran.
4. Suhu berpengaruh dalam menentukan sifat mekanik beton dan nilai keoptimalan ditunjukkan pada benda uji suhu 190⁰C pada penggunaan komposisi pasir merah 50% yang memenuhi syarat kekuatan tekan beton normal sekitar 15 MPa.
5.2. Saran
1. Hasil penelitian tentang kuat tekan setelah pembakaran dalam penelitian ini menunjukkan kriteria beton normal dan masih layak dipakai.
2. Beton yang menggunakan pasir merah dapat diaplikasikan untuk beton normal karena nilai yang diperoleh berada pada standar K-175, namun tergantung suhu yang digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
Aditya, Frederica , (2008), Campuran Semen Agar Beton Berkualitas http://www.scribd.com/doc/78250973/Edisi-145-Rubrik-Campuran-Semen/diakses tanggal 22 desember 2013.
Ariyadi, Y., 2010. Pengujian Karakteristik Mekanik Genteng. Program Studi Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Surakarta. http://etd.eprints.ums.ac.id/10073/2/D200020067.pdf diakses tanggal 4 April 2011.
Ali, J.C., (2009), Pembuatan Panel Beton Ringan Berbasis Perlit Dan Efek Komposisi Terhadap Karakteristiknya, TESIS, FMIPA, Universitas
Sumatera Utara (USU), Medan.
Agustina, (2012), Pengaruh Penambahan Volume Pasir Merah Labuhan Batu Selatan Terhadap Massa Jneis, Daya Serap Air, serta Kuat Tekan Beton, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.
Anggarawal, (2010), Pengaruha Faktor Air Semen Dengan Campuran Batu Apung Terhadap Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Belah Beton, Skripsi, Fakultas Teknik, UM, Mataram
Anwar, S.N.R.., (2006), Pengaruh Penggunaan Pasir Laut Sebagai Agregat Halus Beton Terhadap Kekuatan Beton Pasca Kebakaran, Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, Vol.2.No.2
Cahyadi, W.D., (2012), Studi Kuat Tekan Beton Normal Mutu Rendah Yang Mengandungabu Sekam Padi (RHA) Dan Limbah Adukan Beton
(CSW), Skripsi, Fakultas Teknik, UI, Depok.
Corsika, Y., (2013), Analisis Perilaku Mekanis Dan Fisis Beton Pasca Bakar Skripsi, Fakultas Teknik, USU, Medan.
Febrina, F., (2010), Pengaruh Suhu Dan Waktu Pembakaran Pada Struktur Beton Terhadap Kuat Tekan Beton, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.
Harahap, F., (2013), Pengaruh Karakteristik Pasir Merah Labuhan Batu Selatan Terhadap Sifat Mekanik (Uji Sem, Difraksi Sinar X, Uji Impak) Dari Beton, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.
Jumiati, E., (2009), Pembuatan Beton Semen Polimer Berbasis Sampah Rumah Tangga dan Karakterisasinya,Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Laintarawan, A., (2009), Pengaruh Serbuk Cangkang Kerang sebagai FillerTerhadap Sifat-Sifat Dari Mortar, Skripsi, Fakultas Teknik,
FMIPA, USU.
51
Maidayani, (2009), Pengaruh Aditif Lateks dan Komposisi terhadap Karakteristik Beton dengan Menggunakan Limbah Padat (Sludge) Industry Kertas, Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Mulyono, T., (2005), Teknologi Beton, Yogyakarta, Penerbit Andi.
Nasution, H., (2008), Pengujian Keretakan Dan Kuat Tekan Beton K-225 Pasca Kebakaran, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.
Nugraha, P., dan Antoni, (2007), Teknologi Beton dari Material Pembuatan Beton Kinerja Tinggi, Yogyakarta, Andi.
Pambudi, W., (2005), Pengaruh Penambahan Serat Ijuk Dan Pengurangan Pasir Terhadap Beban Lentur Dan Berat Jenis Genteng Beton, Skripsi,
Fakultas Teknik, UNS, Semarang.
Prawito, E., 2010, Analisa Perbandingan Berat Jenis Dan Kuat Tekan Antara Beton Ringan Dan Beton Normal Dengan Mutu Beton 200, Skripsi,
Fakultas Teknik, USU, Medan.
Sagel, R., (1994). Pedoman Pengerjaan Beton Berdasarkan SK SNI T-15- 1991-03, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sirait, K.B., (2000), Kajian Beton Bertulang Pasca Bakar, Tesis, Fakultas Teknik, USU, Medan.
Siregar, S.M., (2010), Pemanfaatan Kulit Kerang Dan Resin Epoksi Terhadap Karakteristik Beton Polimer, FMIPA, USU, Medan.
Surdia, T, dan Saito,S., (1985), Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta:PT Pradnya Paramita
