PENGARUH PENAMBAHAN STYROFOAM DENGAN PELARUT TOLUENA TERHADAP KUAT TEKAN DAN MODULUS
ELASTISIT AS BE TON RINGAN
Oleh : Nenni Simamora
NIM 4113240020 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala rahmat dan berkatNya yang memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian yang berjudul “ Pengaruh Penambahan Styrofoam dengan Pelarut Toluena Terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton Ringan” ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan.
Dalam proses penyelesaian skripsi ini, penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis dengan segala kerendahan hati mengucapkan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada Bapak Rahmatsyah, M.Si selaku dosen pembimbing akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan dan yang telah banyak membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini. Bapak Mukti Hamzah Harahap, S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing skripsi penulis yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini serta kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D selaku dosen penguji I, Bapak Drs. Eidi Sihombing, MS selaku dosen penguji II, Bapak Drs. Usler Simarmata, M.S selaku dosen penguji III, yang telah memberi banyak saran demi penyempurnaan skripsi ini. Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc.Ph.D selaku dekan FMIPA UNIMED, Bapak Prof. Dr. Herbert Sipahutar, MS, M.Sc selaku PD I FMIPA UNIMED, Bapak Alkhafi Maas Siregar, S.Si, M.Si selaku ketua jurusan Fisika, Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si selaku ketua Prodi Fisika dan seluruh Bapak dan Ibu Dosen serta staf pegawai jurusan Fisika FMIPA Unimed yang sudah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Dan secara khusus skripsi ini penulis persembahkan kepada kedua orangtua tercinta Tua Simamora, SE dan Marice Nababan serta menyampaikan penghargaan dan rasa cinta kasih yang tak terhingga atas doa, dukungan, dan perhatian yang diberikan kepada penulis semasa hidup. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada kakak dan adek saya Efriyanti, Wiwi, Uli dan Bg Mancen dan teman-teman semuanya atas doa, perhatian, serta dukungan baik materi maupun moril yang diberikan kepada penulis.
Terimakasih buat teman-teman seperjuangan Fisika Nondik ’11 terkhusus buat Ekasari, Debora, Mersya, Ervina, Evi, Deslina, Riris, Christine atas kebersamaan kita selama menjalani masa perkuliahan dan juga dalam penelitian serta teman-teman yang telah memberikan semangat kepada penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa isi maupun cara penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran pembaca demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih, semoga skripsi dapat bermanfaat bagi pengembangan penelitian selanjutnya.
Medan, Maret 2015
iii
PENGARUH PENAMBAHAN STYROFOAM DENGAN PELARUT TOLUENA TERHADAP KUAT TEKAN DAN MODULUS
ELASTISITAS BETON RINGAN
Nenni Simamora (NIM 4113240020)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan styrofoam dengan pelarut toluena terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas beton ringan. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium teknik sipil USU mulai dari bulan Januari sampai dengan Februari.
Metode pembuatan yang dilakukan adalah beton dibuat berbentuk silinder 15 x 30 cm. Campuran beton yang digunakan mengacu pada beton mutu rendah K175 dengan semen : pasir : kerikil adalah 1 : 2 : 3 dengan FAS 0,5. Pada penelitian ini dibuat variasi komposisi styrofoam sebesar 0%, 12%, 14%, 16%, 18% dan 20% dengan pelarut toluena dari berat kerikil yang digunakan. Setelah beton berumur 24 jam cetakan dibuka dan diberi nomor kode sesuai yang diinginkan dan dirawat dalam bak air. Setelah melalui masa perendaman 28 hari kemudian beton diuji dengan metode uji kuat tekan, dan modulus elastisitas.
Dari hasil pengujian diperoleh sifat mekanik yaitu kuat tekan beton minimumnya yaitu pada penambahan styrofoam 20% dengan pelarut Toluena yaitu 16,6 MPa, sedangkan kuat tekan beton maksimum pada penambahan styrofoam 12% dengan pelarut Toluena yaitu 23,1 MPa. Dari hasil pengujian modulus elastisitas diperoleh yaitu peningkatan maksimum terjadi pada beton dengan penambahan styrofoam 20 % yaitu sebesar 4672 MPa, atau meningkat sebesar 21,2309 % dari beton dengan styrofoam 0%. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kuat tekannya maka modulus elastisitasnya juga semakin besar
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar ix
Daftar Tabel x
Daftar Lampiran xi
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2. Batasan Masalah 3
1.3. Rumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1.Semen 5
2.1.1. Semen Portland 5
2.1.2. Sifat Fisik dan Sifat Kimia Semen Portland 7
2.2.Pasir 8
2.3.Agregat 9
2.3.1. Agregat Kasar 10
2.3.2. Agregat Halus 11
2.4. Styrofoam 12
2.5.Toluena 14
2.5.1. Sifat Fisik dan Sifat Kimia Toluena 15
2.5.2. Kegunaan dari Toluena 16
vii
2.7.Faktor Air Semen 17
2.8.Beton 18
2.8.1. Sifat Umum Beton 19
2.8.2. Kelebihan dan Kekurangan Beton 20 2.8.3. Parameter-parameter yang Mempengaruhi Kualitas Beton 21
2.8.4. Beton Ringan 21
2.8.5. Sifat-Sifat Beton Ringan 23
2.9.Karakterisasi Beton 27
2.9.1. Tekanan 27
2.9.2. Modulus Elastisitas 29
BAB III. METODE PENELITIAN 31
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian 31
3.2.Alat dan Bahan 31
3.2.1. Alat 31
3.2.2. Bahan 31
3.3.Prosedur Penelitian 32
3.3.1. Prosedur Pembuatan Sampel 34
3.4.Pengujian Sampel 35
3.5.Diagram Alir Penelitian 37
3.6.Teknik Analisa Data 38
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 39
4.1.Hasil Penelitian 39
4.1.1. Tekanan 39
4.1.2. Modulus Elastisitas 41
4.2.Pembahasan 45
4.2.1. Tekanan 45
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 50
5.1.Kesimpulan 50
5.2.Saran 51
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pemakaian beton dalam bidang konstruksi dewasa ini memang sering kali dijumpai. Beton diminati karena mempunyai banyak kelebihan dibandingkan bahan yang lain. Berat jenis beton merupakan salah satu unsur yang diperhitungkan karena sangat berpengaruh terhadap perhitungan pembebanan struktur.
Salah satu material alternatif untuk mengurangi berat beton dengan menggunakan expanded polystyrene atau biasa disebut styrofoam. Butiran expandend polystyrene (EPS) memiliki massa jenis 16-27 kg/m3 dimana saat dicampur dengan beton akan menghasilkan massa jenis beton antara 1700-2000 kg/m3 (Zaher Kuhail, 2001).
2 Penelitian lain yang dilakukan oleh Putra (2013) menguji beton ringan foam silinder pada kondisi normal dengan kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas mencapai 15,19 MPa, 2,1 MPa, dan 14991 MPa, setelah diberi serat kawat bendrat kekuatan beton meningkat secara signifikan menjadi berturut-turut : kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas sebesar : 23,58 MPa, 3,4 MPa, dan 18383 MPa atau jika dilihat prosentasenya meningkat 55,26%, 61,90%, dan 22,63% dari beton ringan foam tanpa serat.
Giri, dkk (2008) melakukan penelitian untuk mengetahui kuat tekan dan modulus elastisitas beton dengan penambahan butiran styrofoam serta hubungan antara kuat tekan dan modulus elastisitas beton dengan persentase penambahan butiran styrofoam. Butiran styrofoam ini digunakan dengan pertimbangan menjadikan beton lebih ringan namun memiliki kekuatan yang cukup untuk memikul beban beban yang bekerja. Komposisi campuran bahan yaitu semen, pasir dan batu pecah. Variasi penambahan sebanyak styrofoam sebanyak 0%, 10%, 20%, 30% dan 40% terhadap volume campuran beton. Butiran styrofoam yang dipakai memiliki diameter antara 3-10 mm dengan berat satuan 22,89 kg/m3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tekan beton dan modulus elastisitas yang dihasilkan mengalami penurunan dengan bertambahnya persentase butiran styrofoam dimana nilai kuat tekan dengan variasi persentasi butiran styrofoam sebesar 0%, 10%, 20%, 30% dan 40% berturut-turut 26,42 MPa, 24,144 MPa, 17,994 MPa, 13,411 MPa, 9,995 MPa. Penurunan nilai modulus elastisitas dengan penambahan 10%, 20%, 30% dan 40% berdasarkan ASTM C 469 berturut-turut 0,278%, 5,797%, 16,555%, dan 32,553%.
3 beton menjadi lebih ringan. Dari keseluruhan sampel, untuk komposisi terbaik beton ringan diperoleh pada penambahan styrofoam 16% dengan kuat tekan 14,16×106N/m2atau sekitar 14,16 MPa dan massa jenis 1890 kg/m3. Beton ini dapat digolongkan ke dalam beton struktural ringan sesuai dengan SNI 03-2847-2002. Penambahan styrofoam ke dalam campuran beton tidak berarti membuat styrofoam menjadi berikatan dengan semen karena styrofoam itu sendiri bersifat nonpolar. Jadi styrofoam hanya terperangkap di dalam campuran beton yang akhirnya menghasilkan ruang di dalam beton yang membuat beton menjadi lebih ringan.
Sehingga peneliti ingin melakukan penelitian tentang beton ringan dengan penambahan styrofoam yang telah dilarutkan dengan bahan pelarut toluena, penambahan tersebut berfungsi membuat styrofoam menjadi berikatan dengan semen. Dalam penelitian ini, pasir yang digunakan adalah pasir merah Yang 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.
Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki atau meningkatkan sifat mekanik beton. Sifat mekanik beton yang dimaksud adalah kuat tekan dan modulus elastisitas. Penambahan styrofoam, diharapkan akan dapat membuat styrofoam menjadi berikatan dengan semen yaitu dengan penambahan pelarut toluena pada styrofoam untuk membuat beton pasir merah yang unggul baik dari segi kuat tekan maupun dari berat elemen struktur beton. Berdasarkan permasalahan di atas maka adapun yang menjadi judul dari penelitian ini ialah “Pengaruh Penambahan Styrofoam dengan Pelarut Toluen Terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton Ringan”.
1.2. Batasan Masalah
1. Volume pasir merah yang digunakan adalah 50% dari komposisi agregat halus yang digunakan.
4 3. Karakteristik yang diuji adalah kuat tekan dan modulus elastisitas. 4. Agregat ringan yang digunakan adalah pasir merah, pasir biasa dan
styrofoam.
5. Agregat kasar yang digunakan adalah kerikil. 6. Bahan pelarut toulena untuk styrofoam.
1.3. Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah pengaruh penambahan styrofoam dengan pelarut toluena terhadap kuat tekan beton ringan?
2. Bagaimanakah pengaruh penambahan styrofoam dengan pelarut toluena terhadap modulus elastisitas beton ringan?
1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh penambahan styrofoam dengan pelarut toluena terhadap kuat tekan beton ringan.
2. Mengetahui pengaruh penambahan styrofoam dengan pelarut toluena terhadap modulus elastisitas beton ringan.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi mengenai penggunaan styrofoam dengan pelarut toluena dalam pembuatan beton ringan yang memenuhi persyaratan material struktur.
50 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Dari penelitian mengenai pengaruh penambahan styrofoam dengan pelarut toluena terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas beton ringan dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Berdasarkan sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian beton, dapat disimpulkan bahwa bahan pelarut toluena tergolong surfaktan sebagai pengontrol jumlah udara di dalam beton. Butiran styrofoam yang bersifat hidrofobik, sedangkan surfaktan (toluena) adalah wetting agents (pelarut) yang menyebabkan pemurunan tegangan antarmuka sehingga persebaran styrofoam pada pasta campuran lebih tersebar merata dan dapat memperbaiki sifat daya ikat pada beton.
2. Dari keseluruhan sampel komposisi terbaik diperoleh pada penambahan styrofoam 12% dengan pelarut toluena dengan tekanan 23,1 MPa disebabkan karena styrofoam dengan pelarut toluena (styrofoam bersurfaktan) juga berpengaruh terhadap kuat tekan, penambahan surfaktan pelarut toluena yang melapisi styrofoam juga memberikan pengaruh terhadap penambahan kuat tekan beton. Kuat tekan yang bertambah terjadi oleh karena pengaruh dari surfaktan yang mengikat styrofoam, sehingga butiran styrofoam menjadi lebih keras. Semakin bertambahnya kuat tekan beton maka semakin bertambah juga berat jenisnya.
3. Nilai modulus elastisitas meningkat seiring dengan penambahan styrofoam dengan pelarut toluena. Peningkatan maksimum terjadi pada beton dengan penambahan styrofoam 20 % yaitu sebesar 4672 MPa atau meningkat sebesar 21,2309 % dari beton dengan styrofoam 0%.
51 Semakin tinggi nilai dari kuat tekan beton itu maka akan semakin tinggi pula nilai Modulus Elastisitasnya.
5.2. Saran
Dari penelitian yang telah dilakukan dengan mengacu pada hasil penelitian yang diperoleh, maka ada beberapa saran yang dikemukakan oleh penulis diantaranya
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut bagaimana pengaruh banyaknya konsentrasi bahan pelarut toluena pada styrofoam terhadap sifat beton. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk karakterisasi ikatan senyawa
kimia antara toluena dan styrofoam pada beton.
52 DAFTAR PUSTAKA
Andrew, S. and William, K., (1978), Lightweight Concrete, Applied Science Publishers Ltd, London.
Anggarawal, (2010), Pengaruh Faktor Air Semen Dengan Campuran Batu Apung Terhadap Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Belah Beton, Skripsi, Fakultas Teknik, UM, Mataram.
Anonim, (1971), Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI 1971), Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik, Bandung.
Anonim, (2002), Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002, Jakarta.
Badan Standarisasi Nasional, (1990), SNI 03-1974-1990, Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Jakarta, BSN.
Billmeyer, F.W., Textbook of Polymer Science, John Wiley & Sons, Newyork. Cahyadi,W.D., (2012), Studi Kuat Tekan Beton Normal Mutu Rendah yang
Mengandung Abu Sekam Padi (RHA) dan Limbah Adukan Beton (CSW), Skripsi, FT, UI, Depok.
Cowd, M.A., (1991), Kimia Polimer. ITB, Bandung.
Crawford, R.J., (1998), Plastic Engginering, Third Edition, John Wiley & Sons Inc, Singapura.
Dipohusodo, I., (1994), Struktur Beton Bertulang, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Giri, I.B.D., Sudarsana,K. danTutarani, N.M., (2008), Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton dengan Penambahan Styrofoam (Styrocon), Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol. 12 No. 1.
Gunawan,P., Wibowo, dan Nurmantian,S., (2014), Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Pada Beton Ringan dengan Teknologi Foam Terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah dan Modulus Elastisitas, Jurnal Matriks Teknik Sipil Vol. 2 No. 2/Juli 2014/206.
Mulyono, T., (2005), Teknologi Beton, Penerbit Andi, Yogyakarta.
53 Mutiawati, I., (2010), Kajian Eksperimental Pada Beton Dengan Menggunakan Agregat Kasar Buatan Dari Lumpur Lapindo, Skripsi, FMIPA, UNDIP, Semarang.
Nawy, E.G., (1998), Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, PT. Refika Aditama, Bandung.
Neville, A.M., (1981), Properties of Concrete, 3rd Edition, Pitman Books Ltd, London.
Othmer, K., (1994), Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed, Wiley Interscience, Singapore.
Putra, S.A., Slamet, P., dan Purnawan, G., (2013), Pengaruh Penambahan Serat Kawat Bendrat Pada Beton Ringan dengan Teknologi Foam Terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik dan Modulus Elastisitas. Jurnal Matriks Teknik Sipil/September 2013/235.
Riangendarto,M. dan Zulfiarheri,M., (2010). Kajian Eksperimen Kuat Tekan Beton Ringan Menggunakan Agregat Bambu dan Bahan Tambah Beton. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika Vol. 13, No. 1.
Sagel, R. dan Kole,P., (1993), Pedoman Pengerjaan Beton. Erlangga, Jakarta. Simanjuntak, T., (2010), Pemanfaatan Batu Apung dalam Pembuatan Beton
Ringan dengan Sikament-NN dan Sika Fume, Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Sitindaon, D., (2014), Pengaruh Penambahan Styrofoampada Pembuatan Beton Ringan Menggunakan Pasir Merah Labuhan Batu Selatan, Skripsi, FMIPA, Universitas Negeri Medan, Medan.
Supatmi, (2011), Analisis Kualitas Genteng Beton Dengan Bahan Tambah Serat Ijuk Dan Pengurangan Pasir, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta.
Suseno,H,Wahyuni,E. dan Hariono, B., (2008), Pengaruh Variasi Proporsi
Campuran dan Penambahan Superplasticizer Terhadap Slump, Berat Isi dan Kuat Tekan Beton Ringan Struktural Beragregat Batuan Andesit Piroksin, Jurnal Rekayasa Sipil Vol. 2 No.3.
Syaram, Z., (2010), Pembuatan dan Karakterisasi Beton Ringan dengan Memanfaatkan Batu Apung, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.
Tjokrodimuljo, K., (1996), Teknologi Beton, Nafiri, Yogyakarta.
