SIFAT MEKANIS BETON DENGAN SUBSTITUSI PARSIAL SERBUK BATU BATA PADA SEMEN.

(1)

i

TESIS

SIFAT MEKANIS BETON DENGAN SUBSTITUSI

PARSIAL SERBUK BATU BATA PADA SEMEN

I MADE SUPARTA NIM 1291561053

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

(2)

ii

TESIS

SIFAT MEKANIS BETON DENGAN SUBSTITUSI

PARSIAL SERBUK BATU BATA PADA SEMEN

PROGRAM MAGISTER

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

(3)

iii

SIFAT MEKANIS BETON DENGAN SUBSTITUSI

PARSIAL SERBUK BATU BATA PADA SEMEN

Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Teknik Sipil

Program Pascasarjana Universitas Udayana

PROGRAM MAGISTER

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

(4)

(5)

iii

Lembar Penetapan Panitia Penguji Tesis

Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 30 Agustus 2016

Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, Nomor : 4387/UN14.4/HK/2016, Tanggal : 29 Agustus 2016

Ketua : Prof. Dr. Ir. I Made Alit Karyawan Salain, DEA

Anggota :

1. Dr. Ir. Ngakan Made Anom Wiryasa, MT 2. Dr. Ir. I Nyoman Sutarja, MS

(6)

iv

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Nama : I MADE SUPARTA

NIM : 1291561053

Program Studi : TEKNIK SIPIL KONSENTRASI STRUKTUR

Judul Tesis : SIFAT MEKANIS BETON DENGAN SUBSTITUSI PARSIAL

SERBUK BATU BATA PADA SEMEN

Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat. Apabila di

kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam tesis ini, maka saya bersedia

menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2016 dan

Peraturan Perundang-udangan yang berlaku.

Denpasar, 30 Agustus 2016

(7)

v

UCAPAN TERIMA KASIH

Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa, karena atas asung wara nugraha-Nya tesis ini dapat diselesaikan.

Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarnya kepada Prof. Dr. Ir. I Made Ali Karyawan Salain, DEA, Pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program pascasarjana, khususnya dalam penyelesaian tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya pula penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Ngakan Made Anom Wiryasa, MT, Pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis.

Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD. KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terimakasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S (K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Program Magister. Pada kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada Prof. Putu Alit Suthanaya, ST, MEngSc, PhD, Ketua Program Magister Teknik Sipil Program Pascasarjana Universitas Udayana dan Ida Bagus Rai Widiarsa, ST, MASc, Ph.D Kepala Laboratorium Struktur dan Bahan pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Udayana. Ungkapan terima kasih penulis sampaikam pula kepada para penguji tesis, yaitu Dr. Ir. I Nyoman Sutarja, MS, Ida Bagus Rai Widiarsa, ST, MASc, Ph.D, dan I Gede Adi Susila, ST, MSc, Ph.D, yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q, Menteri Pendidikan Nasional yang telah memberikan bantuan finansial dalam bentuk BPPS sehingga meringankan beban penulis dalam menyelesaikan studi ini.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada seluruh guru-guru yang telah membimbing penulis, mulai dari sekolah dasar sampai perguruan tinggi. Juga penulis ucapkan terima kasih kepada mendiang ibu dan ayah yang telah mengasuh dan membesarkan penulis. Akhirnya penulis sampaikan terima kasih kepada isteri tercinta Ni Nyoman Arniti, serta anak-anak Putu Saras dan Made Putra yang telah memberikan kepada penulis kesempatan untuk lebih berkonsentrasi menyelesaikan tesis ini.

Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Mahaesa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini, serta kepada penulis sekeluarga.

Denpasar, 30 Agustus 2016

(8)

vi

ABSTRAK

SIFAT MEKANIS BETON DENGAN SUBSTITUSI PARSIAL SERBUK BATU BATA PADA SEMEN

Limbah batu bata dalam bentuk serbuk adalah salah satu material yang besifat pozzolan yang mengandung silika dan alumina aktif yang dapat bereaksi dengan semen. Kandungan senyawa SiO2+Al2O3+Fe2O3 pada serbuk batu bata dari Desa

Oebelo sebesar 91%. Kondisi ini, memenuhi persyaratan mutu material pozzolan menurut ASTM C618 dimana jumlah senyawa SiO2+Al2O3+Fe2O3 minimal 70%.

Berdasarkan informasi tersebut, penelitian ini dilakukan untuk memanfaatkan limbah batu bata dalam bentuk serbuk sebagai material yang bersifat pozzolan dalam campuran beton. Penelitian tentang sifat mekanis beton dengan substitusi parsial serbuk batu bata (SBB) pada semen porland tipe I (SPI) dilakukan dengan menggunakan benda uji beton silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Benda uji dibuat menggunakan perbandingan perekat : pasir : batu pecah dengan perbandingan berat 1 : 2 : 3 dan faktor air perekat 0,5. Variasi persentase substitusi SBB pada SPI: 0%, 10%, 20%, dan 30%. Gradasi butir pasir dan batu pecah dirancang menurut SNI 03-2834-2000, gradasi agregat halus pada zone 2 dan gradasi agregat kasar ukuran butir maksimum 20 mm. Pengujian sifat mekanis beton meliputi uji kuat tekan, modulus elastisitas dan kuat tarik belah pada umur 28, 56, dan 90 hari masing-masing menggunakan 3 buah benda uji. Hasil penelitian menunjukkan bahwa reaksi positip serbuk batu bata sebagai material yang bersifat pozzolanik baru tampak jelas pada umur 90 hari. Perkembangan kuat tekan, modulus elastisitas, dan kuat tarik belah ditentukan oleh persentase subtitusi parsial SBB pada SPI yang digunakan pada perekat. Penggunaan SBB dengan persentase substitusi parsial 10% pada SPI dalam campuran beton, kuat tekan, modulus elastisitas, dan kuat tarik belah mencapai berturut-turut sebesar 97%, 94%, dan 98% terhadap beton dengan SPI 100%. Efek pozzolanik SBB pada umur hidrasi yang panjang mampu menghasilkan kinerja beton mendekati kinerja beton tanpa campuran serbuk batu bata

(9)

vii

ABSTRACT

MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE WITH BRICK POWDER AS A PARTIAL SUBSTITUTION OF PORTLAND CEMENT

Waste bricks powder is pozzolan a material which contain silica and alumina activated that could react with the Portland cement (SPI). Compounds content SiO2+Al2O3+Fe2O3 bricks powders from Desa Oebelo of 91%. The pozzolan

materials pass quality specifications according to ASTM C618 where the amount of compounds SiO2+Al2O3+Fe2O3 at least 70%. This research is to use of waste

brick powder as a pozzolan material in concrete mixtures. Research on the mechanical properties of concrete with brick powder (SBB) as a partial substitution on the Portland cement (SPI) has been realized using cylindrical specimens of diameter = 150 mm and height = 300 mm. The specimens were made by using a proportion, by weight, of 1.0 binder : 2.0 sand : 3.0 crushed stone and water binder ratio of 0.5. The binder was made by a mixture of SPI and SBB. The percentage of SBB in the binder varied: 0%, 10%, 20% and 30% by total weight of the binder. The grain distribution of sand and crushed stone were designed according to SNI 03-2834-2000 to meet respectively the gradation zone 2 for fine aggregate and the granules with a maximum diameter of 20 mm for coarse aggregate. The test of concrete mechanical properties included compressive strength, modulus of elasticity and split tensile strength and realized atthe specimen’s age of 28, 56, and 90 days respectively using three specimens for each test. The test result shows that the positive reaction of brick powderas a pozzolanic material can only be noted after the hydration age of 90 days. The development of compressive strength, modulus of elasticity and split tensile strength depend on the percentage of SBB used in the binder. In fact, the use of 10% SBB in the binder produce compressive strength, modulus of elasticity and split tensile strength respectively about 97%, 94%, and 98% compared to those produced using 100% SPI. This interesting performance could be strongly related to the pozzolanic effect of SBB on the long term of hydration.

Keyword: brick powder, compressive strength, modulus of elasticity, split tensile

(10)

viii

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL DALAM ………. PERSYARATAN GELAR ……….. LEMBAR PERSETUJUAN ……… PENETAPAN PANITIA PENGUJI ……… PERNYATAAN KEASLIAN ……… UCAPAN TERIMA KASIH……… ABSTRAK……… ABSTRACT ……… DAFTAR ISI ……… DAFTAR TABEL ……… DAFTAR GAMBAR ……….. LAMPIRAN ………

BAB I PENDAHULUAN ……… 1.1 Latar Belakang ………. 1.2 Rumusan Masalah ……… 1.3 Tujuan Penelitian ……….. 1.4 Manfaat Penelitian ……….... 1.5 Batasan Masalah ………...

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ……… 2.2.1 Produksi Batu Bata ……….. 2.2.2 Pemanfaatan Limbah Batu-Bata Dalam Campuran

Beton ……… 2.3 Pozzolan ………... 2.4 Uji Slump ………. 2.5 Kuat Tekan ………... 2.6 Modulus Elastis ……… 2.7 Kuat Tarik Belah ………... 2.8 Analisis Statistik ………... 2.7.1 Statistik deskriptif ……… 2.7.2 Uji normalitas ………... 2.7.3 Analisis korelasi dan regresi ………

BAB III METODE PENELITIAN ……… 3.1 Rancangan Penelitian ……… 3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ………...

(11)

ix

3.3 Ruang Lingkup Penelitian ……… 3.4 Bahan Penelitian ………. 3.5 Instrumen Penelitian ……… 3.6 Prosedur Penelitian ………... 3.6.1 Persiapan ………. 3.6.2 Pemeriksaan Bahan/Material ………... 3.6.3 Pembuatan Campuran Beton ………... 3.6.4 Pengujian Sifat Mekanis Beton ……… 3.6.5 Analisa Data ……….

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ……… 4.1 Pemeriksaan Bahan-Bahan Beton ……… 4.1.1 Agregat Halus ……… 4.1.2 Agregat Kasar ……… 4.1.3 Serbuk Batu Bata ……… 4.1.4 Semen ……… 4.2 Campuran Beton ………...

4.2.1 Rancangan Campuran Beton ………. 4.2.2 Pengerjaan Beton ………... 4.3 Pengujian Beton ………...

4.3.1 Nilai Slump ………... 4.3.2 Kuat Tekan ……… 4.3.3 Modulus Elastisitas ……….. 4.3.4 Kuat Tarik Belah ……….. 4.4 Analisis Statistik ………...

4.4.1 Uji Deskriptif ………. 4.4.2 Uji Normalitas ………... 4.4.3 Uji Regresi ………. 4.5 Pembahasan ……….. 4.5.1 Hubungan Persentase Serbuk Batu Bata dan Nilai Slump ……… 4.5.2 Hubungan Persentase Serbuk Batu Bata dan Sifat

Mekanis Beton ………... 4.5.3 Hubungan Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas ……... 4.5.4 Hubungan Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah ………..

(12)

x

DAFTAR TABEL

Halaman

2.1 Senyawa Utama Semen Portland ……… 2.2 Komposisi Oksida Semen Portland ……… 2.3 Tipe Semen berdasarkan Komposisi Senyawa Utama ……….. 2.4 Panas Hidrasi Senyawa Semen ………... 2.5 Type dan Kehalusan Semen ……… 2.6 Standar Ayakan Agregat Beton ……….. 2.7 Syarat Gradasi Agregat Halus ……… 2.8 Syarat Gradasi Agregat Kasar ……… 2.9 Mutu Batu Bata/Bata Merah ……….. 2.10 Komposisi Kimia Serbuk Batu Bata Lokasi Turki ………. 2.11 Senyawa Kimia Serbuk Batu Bata Lokasi Taiwan ………. 2.12 Senyawa Kimia Serbuk Batu Bata Selangor Malaysia ………. 2.13 Senyawa kimia Serbuk Batu Bata Perusahaan Gachsaran Iran ……….. 2.14 Syarat Mutu Pozzolan menurut ASTM C618 ………. 3.1 Jumlah Benda Uji Beton……….. 4.1 Komposisi Kimia Serbuk Batu Bata Desa Oebelo ………. 4.2 Komposisi Bahan Campuran Beton ……… 4.3 Nilai Slump dengan Persentase Serbuk Batu Bata ………. 4.4 Kuat Tekan Rata-Rata Beton………... 4.5 Tegangan dan Regangan Benda Uji Beton BK0.2 pada Umur 28 Hari.. 4.6 Perhitungan Modulus Elastisitas Benda Uji Beton BK0.2 Pada Umur 28 Hari ……… 4.7 Modulus Elastisitas Rata-Rata dengan Variasi Serbuk Batu Bata…….. 4.8 Kuat Tarik Belah Rata-Rata Benda Uji Beton ……… 4.9 Hasil Uji Deskriptif Data Pengujian Beton Umur 28, 56, dan 90 Hari.. 4.10 Hasil Uji Normalitas Data Pengujian Beton Umur 28, 56, dan 90 Hari. 4.11 Analisis Regresi Persentase Serbuk Batu Bata (X) dengan Kuat Tekan Beton (Y) ………... 4.12 Analisis Regresi Persentase Serbuk Batu Bata (X) dengan Modulus Elastisitas Beton (Y) ……….. 4.13 Analisis Regresi Persentase Serbuk Batu Bata (X) dengan Kuat Tarik Belah Beton (Y) ………. 4.14 Perkiraan Komposisi Oksida Perekat Campuran ……… 4.15 Hubungan Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Dinyatakan Dengan

Persamaan (Ec) = α√_f_c_{’ Pada Berbagai Variasi Substitusi Serbuk Batu}

Bata ………... 4.16 Hubungan Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton Dinyatakan dalam

(13)

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

2.1 Unsur-Unsur Beton ………. 2.2 Perkembangan Kekuatan Senyawa Semen ……… 2.3 Hubungan Faktor Air Semen dengan Kuat Tekan Beton ……….. 2.4 Penggunaan Batu Bata Pada Struktur Dinding Gedung ……... 2.5 Produksi Batu Bata Di Desa Oebelo ……… 2.6 Produksi Batu Bata Di Desa Tablolong ………. 2.7 Produksi Batu Bata Di Di Desa Oelneke ………... 2.8 Limbah Produksi Batu Bata di Desa Oebelo ………... 2.9 Pengujian Slump ……… 2.10 Pengujian Kuat Tekan Beton ………... 2.11 Pengujian Perpendekan Silinder Beton ……….. 2.12 Kurva Hubungan Pengukuran Tegangan – Regangan ………... 2.13 Uji Kuat Tarik Belah Silinder Beton ………... 2.14 Paradigma Sederhana Penelitian ……… 2.15 Garis Regresi Y karena pengaruh X, persamaan Regresi ………... 3.1 Kerangka Rancangan Penelitian ………. 3.2 Bagan Alir Penelitian ………. 4.1 Rancangan Gradasi Agregat Halus Zone 2 ……… 4.2 Rancangan Gradasi Agregat Kasar Diameter Butir Maks. 20 mm……. 4.3 Hubungan Antara Nilai Slump dengan Persentase Serbuk Batu Bata… 4.4 Diagram Pencar Persentase Serbuk Batu Bata dengan Kuat Tekan …... 4.5 Pengukuran Perpendekan Beton ………. 4.6 Diagram Tegangan Regangan Benda Uji BK0.2 Pada Umur 28 Hari … 4.7 Diagram Pencar Persentase Serbuk Batu Bata dengan Modulus Elastisitas Beton………... 4.8 Pengujian Kuat Tarik Belah Beton ………. 4.9 Diagram Pencar Persentase Serbuk Batu Bata dengan Kuat Tarik

Belah Beton………. 4.10 Diagram Hubungan Persentase Serbuk Batu Bata dengan Kuat Tekan

Beton ………... 4.11 Diagram Hubungan Persentase Serbuk Batu Bata dengan Modulus Elastisitas Beton ……….. 4.12 Diagram Hubungan Persentase Serbuk Batu Bata Dengan Kuat Tarik Belah Beton ……… 4.13 Reaksi Hidrasi Semen dan Reaksi Pozolanik ………. 4.14 Tekstur Beton dengan Campuran Serbuk Batu Bata dan Tanpa

(14)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Pengujian Agregat Halus (Pasir)………... 2 Pengujian Agregat Kasar ………... 3 Pengujian Serbuk Batu Bata ……….. 4 Pengujian Semen ……... 5 Rancangan Campuran Beton ………... 6 Pengujian Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari ………... 7 Pengujian Kuat Tekan Beton Umur 56 Hari ………... 8 Pengujian Kuat Tekan Beton Umur 90 Hari ………... 9 Regangan Beton Umur 28 Hari (Serbuk Batu Bata 0%) ………... 10 Regangan Beton Umur 28 Hari (Serbuk Batu Bata 10%) ………. 11 Regangan Beton Umur 28 Hari (Serbuk Batu Bata 20%) ………. 12 Regangan Beton Umur 28 Hari (Serbuk Batu Bata 30%) ………. 13 Regangan Beton Umur 56 Hari (Serbuk Batu Bata 0%) ………... 14 Regangan Beton Umur 56 Hari (Serbuk Batu Bata 10%) ………. 15 Regangan Beton Umur 56 Hari (Serbuk Batu Bata 20%) ………. 16 Regangan Beton Umur 56 Hari (Serbuk Batu Bata 30%) …... 17 Regangan Beton Umur 90 Hari (Serbuk Batu Bata 0%) ………... 18 Regangan Beton Umur 90 Hari (Serbuk Batu Bata 10%) ………. 19 Regangan Beton Umur 90 Hari (Serbuk Batu Bata 20%) ………. 20 Regangan Beton Umur 90 Hari (Serbuk Batu Bata 30%) ………. 21 Kuat Tarik Belah Beton Umur 28 Hari ………... 22 Kuat Tarik Belah Beton Umur 56 Hari ………... ……….. 23 Kuat Tarik Belah Beton Umur 90 Hari ………... 24 Analisis Deskriptif Umur 28 Hari ………... 25 Analisis Deskriptif Umur 56 Hari ……….. 26 Analisis Deskriptif Umur 90 Hari ……….. 27 Analisis Normalitas Data Penelitian Umur 28 Hari …………... 28 Analisis Normalitas Data Penelitian Umur 56 Hari …………... 29 Analisis Normalitas Data Penelitian Umur 90 Hari …………... 30 Analisis Regresi Linear Antara Kuat Tekan Beton Terhadap Persentase

Serbuk Batu Bata Umur 28 Hari ……… 31 Analisis Regresi Linear Antara Kuat Tekan Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 56 Hari ……… 32 Analisis Regresi Kuadratik Antara Kuat Tekan Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 90 Hari ……….. 33 Analisis Regresi Linear Antara Modulus Elastisitas Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 28 Hari ……….. 34 Analisis Regresi Linear Antara Modulus Elastisitas Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 56 Hari ………..

(15)

xiii

35 Analisis Regresi Kuadratik Antara Modulus Elastisitas Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 90 Hari ……….. 36 Analisis Regresi Linear Antara Kuat Tarik Belah Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 28 Hari ……….. 37 Analisis Regresi Linear Antara Kuat Tarik Belah Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 56 Hari ……….. 38 Analisis Regresi Kuadratik Antara Kuat Tarik Belah Beton Terhadap Persentase Serbuk Batu Bata Umur 90 Hari ………. 39 Perhitungan Persamaan Regresi Tanpa Konstanta Data Hasil Pengujian

Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas, serta SNI 03-2847-2002…………. 40 Perhitungan Persamaan Regresi Tanpa Konstanta Data Hasil Pengujian Kuat Tekan dan dan Kuat Tarik Belah, serta SNI 03-2847-2002 ………. 41 Dokumentasi Pelaksanaan Penelitian ………

141

143

145

147

149