commit to user
PENGARUH BAHAN TAMBAH BERBASIS GULA
TERHADAP KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS
BETON
(Influence of Sugar-Based Admixture on Concrete’s Compressive Strength and
Elasticity Modulus)
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Oleh :
HAFNI PERTIWI
NIM. I 0107083
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PENGARUH BAHAN TAMBAH BERBASIS GULA
TERHADAP KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS
BETON
(Influence of Sugar-Based Admixture on Concrete’s Compressive Strength and
Elasticity Modulus)
Disusun Oleh :
HAFNI PERTIWI
NIM. I 0107083
Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2011
Dosen Pembimbing I
Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD NIP. 19691026 199503 1 002
Dosen Pembimbing II
commit to user
iii
PENGARUH BAHAN TAMBAH BERBASIS GULA
TERHADAP KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS
BETON
(Influence of Sugar-Based Admixture on Concrete’s Compressive Strength and
Elasticity Modulus)
SKRIPSI
Disusun oleh:
HAFNI PERTIWI
NIM. I 0107083
Dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk mendapatkan gelar sarjana teknik
Pada Hari : Jum’at
Tanggal : 28 Januari 2011 Tim Penguji Pendadaran :
1. Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD ……… N I P . 19691026 199503 1 002
2. Dr.techn.Ir.Sholihin As’ad, MT ……… N I P . 19671001 199702 1 001
3. Ir. Agus Supriyadi, MT ………
N I P . 19600322 198803 1 001
4. Wibowo, ST, DEA ………
N I P . 19681007 199502 1 001
Mengetahui, Disahkan
a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik sipil
Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS
commit to user
iv
PENGARUH BAHAN TAMBAH BERBASIS GULA
TERHADAP KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS
BETON
(Influence of Sugar-Based Admixture on Concrete’s Compressive Strength and
Elasticity Modulus)
SKRIPSI
Disusun oleh:
HAFNI PERTIWI
NIM. I 0107083
Pembimbing :
1. Kusno Adi Sambowo, ST, PhD ………
N I P . 19691026 199503 1 002
commit to user iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
Kesuksesan Tidak Datang dengan Sendirinya
Tanpa Kita yang Menjemput
Kesalahan Lebih Berarti Dibanding Tidak
Melakukan Apapun Jika Kita Mau
commit to user v
PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah saya panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT. Terima kasih ya Allah, Tuhan Yang Maha Segalanya.
Skripsi ini saya persembahkan sebagai ucapan terima kasih juga kepada:
Ibu dan Ayah yang selalu mendukung, mendo’akan, membimbing, juga mendengarkan segala keluh kesah ami selama ini. Makasih banyak ya Bu, Yah. Pokoknya makasih sebanyak-banyaknya.. Ami ga tau hrs gmn caranya berterimakasih sama ibu dan ayah.. Mudah2an ami bisa bikin ibu sm ayah bangga. Ami sayang Ayah, ami sayang Ibu.. Devy Prima Lestari. Kakak yg selalu jd inspirasi ami buat terus berusaha supaya bisa sukses. Veni Alma Hanifi. Kakakyg bisa jd ibu “ke-dua” buat ami klo lg ga bareng ibu. Rikhalmi Kadrial a.k.a Ikko. Kakak yg selalu jd pelindung buat ami, yg mengajarkan ami untuk selalu hati-hati. Fauzi Azimi a.k.a Uji (alm). Kakak yg selalu ada di hati ami. Semoga Uji tenang di sisi Allah SWT. U are my “bestfriend”. Ami kangen Uji.. Rahma Yunis Zen. Adik yg juga selalu jd temen yg bisa diajak
share. Makasih banyak kakak-kakak dan adikku.. Makasih jg buat kakak-kakak iparku (A
Tatang n A Sami). Ayah besar M. Zen (alm) dan Umi Nur Syam. Meskipun kita blm pernah ketemu, ami ingin persembahin skripsi ini untuk “Kakek” dan “Nenek”. Semoga kakek n nenek tenang di sisi Allah SWT dan bisa tersenyum melihat ami sukses suatu saat nanti. Emah E.Marwati dan Apah Sudja’i Danapura (alm). Emah…makasih banyak untuk doanya selama ini. Alhamdulillah doa emah terkabul. Buat apah,, semoga apah juga bisa senyum liat ami lulus S1. Sayang dan kangen dari cucu emah n apah.
My Lover, Muammar Chumaidi a.k.a Bang Win. Makasih banyak ya pacarku yang selalu kasih semangat.. Makasih jg udh sabar ngadepin aku yang sering nyebelin.. J
Alhamdulillah,, dengan dukungan dan do’a kamu (dari jauh) selama ini, akunya bisa lulus sesuai target. 1 step closer yank..hehe.. Buat keluarga BapakRidwan AM & Ibu Dewi, terima kasih buat dukungannya selama ini.
Shita Prabawati a.k.a Tata.. Saudara gw selama di Solo 3,5 taun ke belakang. Yg brg terus pindah2 kos.. J Makasih ya darla uda jd sahabat terbaik gw.. Maap2 klo lg nugas gw suka mendadak gila…haha.. Sukses selalu buat lo.. Klo udh lulus,, jng sombong sombong lu sm gw.. Keep contact ya darl..
commit to user vi
hafni. IbuRetno.. Makasih banyak Ibuku yg selalu bersedia direpotin.. Makasih jg udh jadi “pembimbing” hafni selama ini.. J Sukses dan sehat selalu Bu.. GBU..
Tim “Gula dan Nylon”..
Rakhmita temen seperjuangan gw selama bimbingan.. yg hobi makan, yg klo janjian ga bisa on time.. rajin berantakin kamarku :p (canda mit..) thx buat kebersamaannya ya mit.. Alhamdulillah.. perjuangan kita udh ada hasilnya.. J 1 kejadian “unforgetable moment” yg
bakal jd cerita buat anak2 qta nanti (20022011). Terima kasih Argo Wilis.. Terima kasih TIM PROTON (Aar, Kunia, Bahtiar) yg gak nyadar kalo 2 temennya kebawa di belakang.hehe..
Erlina yg idupnya tenang bgt..yg baik hati dan tdk sombong..hehe.. Semoga lancar buat semua urusan yg lainnya jg ya lin.. Semangaaat!! Yuwono a.k.a Aanyg sngnya nyuruh2 pacar (Rahma_red)..hehe..
Temaaaaaans,, tanpa kalian, aku blm tentu bisa lulus skr. Makasih banyak yaaaa.. Akhirnya TA kita selesai..selesai jg dech nge-labnya.. Semoga kebersamaan kita ga smpe sini ya.. Mas Budi yg udah baik hati meminjamkan modemnya di kala modemku sdg tdk bs dipakai..hehe.. BliKetut dengan teman baiknya “Oreo”.. Makasih banyak yaaaa… Makasih jg kalian berdua udh sering nraktir.. J
Selamat bekerja kembaliiiiiii.. Seneng ketemu kakak-kakak dr S2 UNS.. Keep in touch!!
Pak Pardi.. Makasih Pak buat bantuannya selama nge-lab.. Maaf selalu merepotkan..
Tim tetangga sebelah.. Rahma yg baik bgt..yg khawatir klo hpku ga aktif n YM-ku offline.
Yanuar a.k.a Aar yg udh bnyk bantu selama Ne-A. Semoga mimpi2mu tercapai.. Sukses selalu kawan!!! Rasanya kurang klo ga ada kalian..hehe..
Burhan a.k.a Bubur.Makasih banyak ya bubuuuur... seneng pnya sahabat sepertimu. Maaf teteh banyak merepotkan. Khairiyah a.k.a Butet. Tengs 4 everything ya tet.. Kabar2an lo..jng ngilang.. Anak-anak ROTRING yang selalu bikin gw ketawa ngakak kalo lg ngumpul.. Erni, ayo cari kerja bareng er. Juwita,Dita, Dwi, Fitri, Lia Ceha, anak-anak MARKADO. Sukses yaaa buat kalian semua..
Temen2Teknik Sipil 2007 yg ga bisa disebutin satu2 yg udh banyak bantu hafni selama kuliah d UNS.. Sukses buat kita semua sodara2ku..
Para sahabat.. Dokter Yuli, mbak Ratna, Laksita, Titin, Ruth, Saut, Hamdan, Aldo, Buzkin, Syndi, Ardita, Indah, Indie, Nadia, Sasa uncal, Fitria, Yusshy, Rida, Icha, Imel, Wiwit, Tery, Krisna, Oky, Epul, Devy, Peni, Willy, Sarah, Erna.. Tetep jd sahabat hafni yaaaaa..
commit to user
vii
ABSTRAK
Hafni Pertiwi, 2011. Pengaruh Bahan Tambah Berbasis Gula Terhadap Kuat tekan dan Modulus Elastisitas Beton. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Material lokal sebagai bahan penyusun beton dibutuhkan untuk dapat menciptakan beton ramah lingkungan dengan mutu tinggi. Struktur bangunan beton yang mampu menahan serangan asam dan korosi banyak dibutuhkan di wilayah perairan atau industri pada lingkungan agresif. Kandungan lignin dan glukosa di dalam gula pasir, sari tebu, dan sukrosa dengan dosis yang memadai mampu meningkatkan kinerja beton. Hal ini karena perbaikan ikatan antara C-S-H pada beton yang diberikan oleh lignin dan glukosa menjadi semakin kuat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kadar optimum bahan tambah berbasis gula terhadap perbaikan kuat tekan dan modulus elastisitas beton.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen di laboratorium dengan total benda uji 36 buah. Benda uji terdiri atas beton tanpa bahan tambah sebagai rujukan, dengan bahan tambah berbasis gula 0.015%, 0.030%, dan 0.045% terhadap berat semen. Setiap jenis campuran beton dibuat 3 benda uji. Benda uji yang digunakan adalah silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Mutu beton yang direncanakan adalah f’c = 40 MPa. Uji tekan dilakukan pada umur 3 hari, 14 hari, dan 28 hari, sedangkan modulus elastisitas pada umur 28 hari.
Dari hasil uji didapatkan bahwa penggunaan bahan tambah berbasis gula 0.030% dapat meningkatkan kuat tekan beton sebesar 55.54% (pada umur 3 hari), 7.62% (umur beton 14 hari), dan 5.67% (umur 28 hari), dengan nilai modulus elastisitas yang meningkat sebesar 3.70% pada umur 28 hari. Beton dengan kadar bahan tambah berbasis gula 0.015% dan 0.045% meningkatkan kuat tekan beton antara 32.21% sampai 42.17% pada umur 3 hari, dan menghasilkan nilai yang lebih rendah dari beton tanpa bahan tambah pada umur 14 hari dan 28 hari, dengan selisih nilai modulus elastisitas antara 32.57% sampai 34.44%. Dengan demikian, nilai optimum dari bahan tambah berbasis gula yaitu pada kadar 0.030% terhadap berat semen.
commit to user
viii
ABSTRACT
Hafni Pertiwi, 2011. Influence of Sugar-Based Admixture on Concrete’s Compressive Strength and Elasticity Modulus. Final Task of Civil Engineering. Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University. Surakarta.
The local material as the concrete structure material is required to be able to create high quality environmental friendly concrete. The concrete structure, which can resist acid and corrosion, is much needed to stand in the coastal environment and industrial areas with an aggressive environment. The lignin and glucose in crystallized sugar, sugar cane extract, and sucrose with a proper dosage can increase the hardened concrete performance. In this case, the improvement between C-S-H within the concrete even stronger when lignin and glucose participate well. This research identify the optimum variety of the sugar based admixture towards the compression strength and the concrete elasticity modulus.
This research applied an experimental method in the laboratory with a total of 36 specimens. Those were concrete without sugar based admixture as a reference, and the concrete with the sugar based admixture 0.015%, 0.030%, and 0.045% of the weight of cement. The tested specimen used is a cylindrical concrete 15 cm in diameter and 30 cm in height. The quality of concrete was f’c=40 MPa. The compressive strength tested was in a period of 3 days, 14 days, and 28 days, while the modulus of concrete elasticity is in a period of 28 days.
The result shows that the admixture of 0.030% increases the compressive strength up to 55.54%, 7.62%, and 5.67% in a period of 3, 14, and 28 days respectively. The modulus of elasticity reaches up to 3.70% in a period of 28 days. The concrete with the sugar based admixture, which is as much as 0.015% and 0.045%, increases the compressive strength of concrete to 32.21% and 42.17% in a period of 3 days, however it decreases in period of 14 days and 28 days, with lower modulus of elasticity 32.57% to 34.44%. It means that the optimum of sugar based admixture is on 0.030% of the weight of cement.
commit to user
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul
“Pengaruh Bahan Tambah Berbasis Gula terhadap Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton” guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penelitian ini merupakan bagian dan mendapat pendanaan dari Direktorat Jendral
Pendidikan Tinggi (DIKTI) melalui hibah kepada para peneliti di bidang teknik
sipil dengan judul “Pemanfaatan Material Lokal Untuk Teknologi Beton Ramah
Lingkungan yang Berkelanjutan” yang diketuai oleh Ibu Dr.Rr.M.I. Retno
Susilorini, ST, MT. (dekan FT-UNIKA Soegijapranata Semarang) dan Bapak
Kusno Adi Sambowo, ST, Ph.D (dosen FT-Universitas Sebelas Maret Surakarta)
sebagai anggota.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka
banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya
penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan
terimakasih kepada :
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta,
3. Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD selaku dosen pembimbing I,
4. Dr.techn.Ir.Sholihin As’ad, MT selaku dosen pembimbing II sekaligus sebagai
pembimbing akademik,
5. Dr.Rr.M.I. Retno Susilorini, ST, MT,
6. Tim Dosen Penguji Pendadaran,
7. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret,
8. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2007 dan semua pihak yang
telah membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung yang tidak
commit to user
x
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,
saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan
skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang
membutuhkan, khususnya bagi penulis sendiri.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Januari 2011
commit to user
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... iv
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ... xvii
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
1.5.1. Manfaat Teoritis ... 4
1.5.2. Manfaat Praktis ... 4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.1. Landasan Teori ... 8
2.2.1. Beton ... 8
2.2.2. Semen Portland Pozzolan ... 10
2.2.3. Agregat ... 12
2.2.4. Air ... 16
2.2.5. Bahan Tambah ... 17
2.2.6. Kuat Tekan ... 21
commit to user
xii BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Bahan dan Benda Uji Penelitian ... 26
3.1.1. Pengujian Bahan Pembentuk Beton ... 26
3.1.1.1. Agregat Halus ... 27
3.1.1.2. Agregat Kasar ... 30
3.1.2. Pengujian Komponen Bahan Tambah Berbasis Gula ... 32
3.1.3. Benda Uji ... 32
3.1.4. Pengujian Kuat Tekan ... 35
3.1.5. Pengujian Modulus Elastisitas ... 36
3.2. Rancang Campur (Mix Design)... 38
3.2.1. Pembuatan Benda Uji... 38
3.2.2. Pengujian Nilai Slump ... 39
3.2.3. Perawatan Benda Uji (Curing) ... 40
3.3. Alat Uji Penelitian ... 41
3.4. Variabel Penelitian ... 42
3.5. Tahap Penelitian ... 42
BAB 4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Bahan ... 45
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ... 45
4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 47
4.1.3. Hasil Pengujian Bahan Tambah Berbasis Gula ... 49
4.2. Rencana Campuran Adukan Beton ... 50
4.3. Hasil Pengujian ... 51
4.3.1. Hasil Pengujian Slump ... 51
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan ... 52
4.3.3. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas ... 56
4.4. Pembahasan ... 62
4.4.1. Uji Slump... 62
4.4.2. Kuat Tekan ... 62
4.4.3. Modulus Elastisitas ... 64
4.4.4. Hubungan Antara Modulus Elastisitas dan Kuat Tekan Hasil Pengujian 65
commit to user
xiii
5.1. Kesimpulan ... 68
5.2. Saran... 69
DAFTAR PUSTAKA ... 70
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan manusia terus bertambah. Salah
satunya adalah kebutuhan akan bangunan-bangunan konstruksi, baik berupa
sarana umum maupun bangunan pribadi. Ada yang sifatnya primer, sekunder, dan
tersier. Hal ini membuat para investor bekerja sama dengan pelaku konstruksi
dalam berusaha untuk menjawab tantangan tersebut.
Beton merupakan konstruksi yang sudah tidak asing lagi dalam bidang Teknik
Sipil. Hampir setiap bangunan sipil baik itu gedung, jembatan, maupun bangunan
air, menggunakan beton sebagai struktur utama maupun struktur pelengkap.
Suatu struktur beton terdiri dari elemen-elemen yang membentuk satu kesatuan
struktur. Elemen-elemen struktur terdiri dari pondasi, kolom, balok, plat lantai,
dan lain-lain.
Selama ini telah diketahui bahwa beton memiliki berbagai kelebihan sebagai
bahan konstruksi dibandingkan dengan bahan yang lain. Salah satu kelebihannya
yaitu bahwa bahan pembentuk beton dapat diperoleh dengan mudah baik secara
alami atau dapat dicari alternatif bahan lain, sehingga harga relatif murah, mudah
dalam pengerjaannya, dapat dibentuk sesuai dengan keinginan, tahan terhadap
cuaca, serta perawatan bangunan yang relatif murah.
Kuat tekan dan modulus elastisitas merupakan parameter utama mutu beton. Kuat
tekan adalah besarnya beban persatuan luas, yang menyebabkan benda uji hancur
bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin uji. Kuat
tekan beton ditentukan oleh perbandingan semen dengan agregat halus, agregat
commit to user
hubungannya dengan kekakuan suatu bahan dalam menerima beban. Semakin
tinggi modulus elastisitas, semakin kecil lendutan yang mungkin terjadi. Modulus
elastisitas besar menunjukkan kemampuan beton untuk menahan suatu beban
yang besar dengan kondisi regangan yang kecil. Semakin tinggi nilai kuat tekan
beton, akan semakin tinggi pula modulus elastisitasnya.
Pemakaian beton di dalam industri konstruksi semakin meningkat seiring dengan
usaha untuk membuatnya lebih baik dan semakin ekonomis, misalnya upaya
pembuatan beton dengan mutu yang tinggi serta biaya yang murah. Salah satunya
adalah dengan memanfaatkan material lokal sebagai bahan penyusun beton ramah
lingkungan.
Bahan tambah berbasis gula sebagai material lokal untuk teknologi beton ramah
lingkungan akan dikaji pada penelitian ini. Adapun bahan tambah berbasis gula
tersebut terdiri dari tiga komponen, yaitu sukrosa, gula pasir, dan sari tebu.
Bahan tambah berbasis gula merupakan bahan terpilih karena kemampuannya
mengikat C-S-H sehingga dapat meningkatkan kekuatan beton dan lebih awet
(durable). Tebu mengandung 30-50% selulosa dan lignin 20-24% (Viera, et al,
2007.). Tebu juga mengandung lignoselulosa (Ferrari, et al, 2001), sehingga dapat
digunakan sebagai bahan pozzolan untuk produksi beton. Gula dikategorikan
sebagai disakarida dan beberapa karbohidrat yang disakarida (Ophardt, 2003).
Selain itu, sukrosa, gula dan sari tebu sebagai bahan tambah berbasis gula
merupakan bahan yang mudah dicari.
Pada penelitian sebelumnya (Susilorini,2009) telah didapat bahwa beton dengan
bahan tambah berbasis gula sebesar 0.03% dapat meningkatkan kuat tekan pada
mutu beton K300 dengan perbandingan sukrosa:tebu:gula = 0.5:1:1,5 dari berat
semen. Untuk itu dilakukan penelitian selanjutnya yaitu dengan membandingkan
penggunaan bahan tambah berbasis gula pada beton antara 0.030% dengan
0.015% dan 0.045% dari berat semen dengan kandungan sukrosa (16.67%) + gula
commit to user
Penggunaan bahan tambah pada beton dapat meningkatkan kualitas beton. Bahan
tambah berbasis gula yang terdiri dari sukrosa, gula dan sari tebu merupakan salah
satu inovasi bahan tambah yang mampu meningkatkan kekuatan beton pada dosis
tertentu. Beton berbasis gula mengalami kenaikan kekuatan pada dosis 0.03% dari
berat semen (Susilorini, 2009)
Penelitian ini merupakan penelitian dimana bahan tambah berbasis gula akan
ditambahkan terhadap beton dengan harapan dapat meningkatkan mutu dan
kualitas beton. Selanjutnya beton normal atau beton konvensional akan
dibandingkan dengan beton yang diberi bahan tambah berbasis gula, ditinjau dari
kuat tekan dan modulus elastisitasnya.
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, dirumuskan permasalahannya
adalah berapa besar pengaruh bahan tambah berbasis gula pada beton ditinjau dari
kuat tekan dan modulus elastisitasnya.
1.3.
Batasan Masalah
Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas
maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut:
a. Mutu Beton yang disyaratkan memiliki f’c = 40 MPa pada umur 28 hari
b. Bahan tambah berbasis gula terdiri dari sari tebu murni yang masih segar, gula
pasir merk “Gulaku” dengan kemasan berwarna hijau yaitu gula yang
berwarna putih, serta sukrosa dengan takaran yang sudah ditentukan (yaitu
0.015% ; 0.03% ; dan 0.045% dari berat semen).
c. Semen yang digunakan adalah semen PPC.
d. Benda uji untuk pengujian kuat tekan berupa silinder dengan diameter 150
commit to user
e. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai optimum kadar bahan
tambah berbasis gula terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas beton.
1.5.
Manfaat Penelitian
1.5.1. Manfaat Teoritis
a. Memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu bahan dan struktur.
b. Menambah pengetahuan tentang penggunaan bahan tambah berbasis gula
pada beton tahan korosi ditinjau dari kuat tekan dan modulus elastisitas
beton.
1.5.2. Manfaat Praktis
Penelitian tentang penggunaan bahan tambah berbasis gula diharapkan
akan menunjukkan hasil yang nyata terhadap perbaikan karakteristik beton
(kuat tekan dan modulus elastisitas), sehingga dengan karakteristik
commit to user
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Nilai kekuatan dan daya tahan (durability) beton merupakan fungsi dari banyak
faktor, diantaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode
pelaksanaan pembuatan adukan beton, temperatur dan kondisi perawatan
pengerasannya. Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibanding kuat tariknya, dan
merupakan bahan getas. Nilai kuat tariknya berkisar antara 9%-15% dari kuat
tekannya. Pada penggunaan sebagai komponen struktural bangunan, umumnya
beton diperkuat dengan batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat
bekerjasama dan mampu membantu kelemahannya, terutama pada bagian yang
bekerja menahan tarik (Dipohusodo, 1994).
Telah diketahui bersama bahwa sifat beton pada umumnya lebih baik jika kuat
tekannya lebih tinggi. Dengan demikian untuk meninjau mutu beton biasanya
secara kasar hanya ditinjau kuat tekannya saja (Tjokrodimulyo, 1996).
Suatu bangunan struktur beton diberi beban dari berbagai arah, termasuk vertikal
dan horizontal. Oleh karena itu beton dirancang untuk mampu menahan desak dari
arah manapun, termasuk berat sendiri beton karena pengaruh gravitasi. Nilai kuat
tekan yang tinggi diperlukan oleh beton dalam menahan beban di atasnya. Adapun
mutu beton dapat ditingkatkan dengan berbagai cara, salah satunya yaitu dengan
memberikan bahan campuran tambahan pada saat pencampuran beton (mix
design).
Bahan campuran tambahan (admixture) adalah bahan yang bukan air, agregat
maupun semen yang ditambahkan ke dalam campuran sesaat atau selama
commit to user
menjadi cocok untuk pekerjaan tertentu, ekonomis atau untuk tujuan lain seperti
menghemat energi (Nawy, 1990).
Bahan tambah diaplikasikan pada campuran beton dengan tujuan meningkatkan
beberapa sifat dan kinerja beton. Bahan tambah pemercepat (accelerator) menurut
ASTM tipe C, maupun pemerlambat (retarder) menurut ASTM tipe D. Bahan
tambah pemercepat digunakan untuk mempercepat waktu pengikatan semen dan
pengerasan beton sedangkan bahan tambah pemerlambat digunakan untuk tujuan
sebaliknya. Dosis bahan tambah retarder yang umum digunakan dalam campuran
beton berkisar antara 0.03% - 0.15% dari berat semen (Jayakumaranma, 2005).
Pengaruh penambahan material berbasis gula yang berupa sukrosa, gula pasir, dan
sari tebu pada campuran beton sangat signifikan, yaitu mempercepat maupun
memperlambat waktu pengerasan beton, serta meningkatkan kuat tekan beton
(Susilorini, 2009; Susilorini, et. al., 2008; Etmawati dan Armelia, 2008;
Nikodemus dan Setiawan, 2008; Neville, 1999). Perlu dicatat bahwa ampas tebu
mengandung 30-50% selulosa dan 20-24% lignin (Viera, et.al., 2007). Adanya
lignin dalam ampas tebu dan air perasannya diindikasikan memberikan kontribusi
lekatan (bonding) bila larutan tebu dicampurkan ke dalam adukan beton. Bahan
tambah berbasis gula dalam campuran beton bersifat meningkatkan ikatan C-S-H
sehingga akan meningkatkan nilai kuat tekannya seiring waktu hingga dicapai
nilai optimal dari kuat tekan tersebut.
Pada dosis tertentu, gula dapat mempercepat atau memperlambat waktu
pengikatan semen dan pengerasan beton serta meningkatkan kinerja kuat tekan
mortar dan beton. Beton berbasis gula mengalami penaikan kekuatan pada dosis
0.03 % dan 0.3% dari berat semen (Susilorini, 2009).
Pada penelitiannya, Retno Susilorini (2009) mencampurkan bahan tambah
berbasis gula terhadap beton dengan mutu 30 MPa dengan kadar sukrosa, gula
commit to user
yang digunakan pada penelitian tersebut yaitu 0.03% dari berat semen. Variasi
campuran bahan tambah berbasis gula dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Variasi campuran mortar Susilorini (2009)
No. Kode benda uji % bahan tambah dari berat semen Bagian sukrosa dalam bahan tambah Bagian gula pasir dalam bahan tambah Bagian larutan tebu dalam bahan tambah
1 M-I-A-01 0.03% 0 1.5 1.5
2 M-I-A-02 0.03% 0.5 1.5 1
3 M-I-A-03 0.03% 1 0.5 1.5
4 M-I-A-04 0.03% 1.5 1 0.5
5 M-I-B-01 0.03% 0.5 1.5 1
6 M-I-B-02 0.03% 1 1.5 0.5
7 M-I-B-03 0.03% 1.5 0.5 1.5
8 M-I-B-04 0.03% 0 1 0.5
Adapun hasil pengujian kuat tekan pada beton pada mutu beton 30 MPa dari
penelitian Susilorini (2009) terlihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Kuat tekan beton pada umur 7, 14, dan 28 hari dari komposisi optimal bahan tambah beton berbasis gula Susilorini (2009)
No. Kode benda uji
Kuat tekan
7 hari 14 hari 28 hari (MPa) (MPa) (MPa)
1 Silinder Kontrol 27 28 33.57
2 M-I-A-01 15.53 30.12 49.02
3 M-I-A-02 20.46 25.39 49.66
4 M-I-A-03 21.12 23.24 43.54
5 M-I-B-04 22.89 21.89 42.02
6 M-II-A-03 42.02 19.46 43.80
commit to user
Dari penelitian tersebut, didapatkan dosis bahan tambah berbasis gula yang paling
optimum dalam meningkatkan kuat tekan mortar yaitu mortar dengan kode benda
uji M-I-A-02. Dosis bahan tambah tersebut telah didaftarkan menjadi proses paten
dengan nomor Reg.No. P00201000309.
Sementara itu, modulus elastisitas menentukan hubungan tegangan-regangan
beton kondisi elastis. Tolak ukur yang umum dari sifat elastis suatu bahan adalah
modulus elastisitas, yang merupakan perbandingan dari tekanan yang diberikan
dengan perubahan bentuk per-satuan panjang, sebagai akibat dari tekanan yang
diberikan itu (Murdok & Brook, 1991).
Hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan
persamaan analisis dan desain pada struktur beton. kurva hubungan
tegangan-regangan diperoleh dari pengujian terhadap benda uji silinder beton selama
beberapa menit.
Modulus elastisitas sangat berguna ketika akan menghitung suatu perubahan
berupa lendutan atau tegangan akibat beban kerja normal (Amri, 2005).
Diketahui bahwa nilai modulus elastisitas meningkat bersama dengan
meningkatnya kuat tekan beton, tetapi tidak ada kesepakatan yang mutlak
mengenai hubungan antara keduanya. Bagaimanapun, hal itu dapat dijadikan
suatu acuan untuk memperkirakan nilai modulus elastisitas dilihat dari nilai kuat
tekan yang diperoleh (Sambowo, 2001).
2
.2. Landasan Teori
2.2.1. Beton
Beton adalah pencampuran semen portland, air, dan agregat dengan atau tanpa
commit to user
dicampur merata dengan komposisi tertentu menghasilkan suatu campuran yang
homogen sehingga dapat dituang dalam cetakan untuk dibentuk sesuai keinginan.
Campuran tersebut bila dibiarkan akan mengalami pengerasan sebagai akibat
reaksi kimia antara semen dan air yang berlangsung selama jangka waktu panjang
atau dengan kata lain campuran beton akan bertambah keras sejalan dengan
umurnya.
Bahan tambah ialah bahan selain unsur pokok beton (air, semen dan agregat) yang
ditambahkan pada adukan beton, sebelum, segera atau selama pengadukan beton.
Tujuannya ialah mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam
keadaan segar atau setelah mengeras, misalnya mempercepat pengerasan,
menambah encer adukan, menambah kuat tekan, menambah daktilitas,
mengurangi sifat getas, mengurangi retak-retak pengerasan dan sebagainya
(Tjokrodimuljo, 1995).
Beton yang paling padat dan kuat diperoleh dengan menggunakan jumlah air yang
minimal konsisten dengan derajad workabilitas yang dibutuhkan untuk
memberikan kepadatan maksimal. Derajat kepadatan harus dipertimbangkan
dalam hubungannya dengan cara pemadatan dan jenis konstruksi, agar terhindar
dari kebutuhan akan pekerjaan yang berlebihan dalam mencapai kepadatan
maksimal (Murdock & Brook 1991).
Beton dibentuk dari pencampuran bahan batuan yang diikat dengan bahan perekat
semen. Bahan batuan yang digunakan untuk menyusun beton umumnya
dibedakan menjadi agregat kasar atau kerikil dan agregat halus atau pasir. Agregat
halus dan agregat kasar disebut sebagai bahan susun kasar campuran dan
merupakan komponen utama beton, jumlahnya ± 70%-75% dari volume beton.
Selain tidak mampu menahan kuat tarik, beton juga berpotensi mengalami
keropos yaitu kerusakan yang disebabkan salah satunya karena umur beton yang
terlalu lama. Kerusakan ini biasanya kurang diperhatikan karena kerusakan terjadi
commit to user
jembatan. Untuk itu agar tidak terjadi keropos dini karena reaksi kimia atau yang
lain maka perlu diperhatikan pada saat pembuatan bangunan.
Beton secara alami terlindungi dari korosi oleh lapisan tipis akibat passive
alkaline dari bahan dasar semen. Namun akibat serangan agresif dari senyawa luar
berinfitrasi, maka beton dapat mengalami korosi. Bangunan beton yang dibangun
di sekitar pantai, dapat lebih cepat rusak akibat serangan garam chloride. Gas CO2
pun dapat masuk secara agresif melalui pori-pori beton dan bereaksi dengan
Ca(OH)2 dan menghasilkan CaCO3 + H2O yang menyebabkan pH dari beton
turun. Salah satu pengendaliannya yaitu dengan penggunaan bahan tambah
berbasis gula yang bersifat dapat mengurangi korosi pada beton walaupun beton
tersebut tidak bertulang.
2.2.2. Semen Portland Pozzolan
Empat unsur yang paling penting dalam semen adalah:
a. Trikalsium silikat (C3S) atau 3CaO.SiO3
b. Dikalsium silikat (C2S) atau 2CaO.SiO2
c. Trikalsium aluminat (C3A) atau 3CaO.Al2O3
d. Tetrakalsium aluminoferit (C4AF) atau 4CaO.Al2O3.FeO2
Fungsi semen ialah untuk merekatkan butir–butir agregat agar terjadi suatu massa
yang kompak atau padat, selain itu juga untuk mengisi rongga di antara butiran
agregat.
Semen portland merupakan bubuk halus yang diperoleh dengan menggiling
klinker, yang didapat dari pembakaran suatu campuran yang baik dan merata
antara kapur dan bahan-bahan yang mengandung silika, aluminia, dan oxid besi,
dengan batu gips sebagai bahan tambah dalam jumlah yang cukup. Bubuk halus
ini bila dicampur dengan air, selang beberapa waktu dapat menjadi keras dan
digunakan sebagai bahan ikat hidrolis. Semen jika dicampur dengan air akan
commit to user
(pasir) dan air, maka akan terbentuk adukan yang disebut mortar, jika ditambah
lagi dengan agregat kasar (kerikil) akan terbentuk adukan yang biasa disebut
beton. Dalam campuran beton, semen bersama air sebagai kelompok aktif
sedangkan pasir dan kerikil sebagai kelompok pasif adalah kelompok yang
berfungsi sebagai pengisi (Tjokrodimulyo, 1995).
Jenis-jenis semen Portland yang sering digunakan dalam konstruksi serta
penggunaannya dicantumkan dalam Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Jenis semen Portland di Indonesia sesuai SII 0013-81
Jenis semen Karakteristik umum
Jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan
persyaratan khusus seperti disyaratkan pada jenis-jenis lain
Jenis II Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang
Jenis III Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan
kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi
Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan
panas hidrasi yang rendah
Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan
ketahanan yang tinggi terhadap sulfat
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
Jika semen Portland dicampur dengan air, maka komponen kapur dilepaskan dari
senyawanya. Banyaknya kapur yang dilepas ini sekitar 20% dari berat semen.
Kondisi terburuknya adalah terjadi pemisahan struktur yang disebabkan oleh
lepasnya kapur dari semen. Situasi ini dapat dicegah dengan suatu mineral silika
seperti pozzolan. Mineral yang ditambahkan ini bereaksi dengan kapur bila ada
uap air membentuk bahan padat yang kuat yaitu kalsium silikat(Nawy, 1990).
Pozzolan adalah bahan yang mengandung silika atau senyawanya dan alumina
yang tidak mempunyai sifat mengikat seperti semen, tetapi dalam bentuknya yang
commit to user
kalsium hidroksida pada suhu kamar membentuk senyawa yang mempunyai sifat
seperti semen (SNI 15-0302-2004).
Fungsi pozzolan yaitu memberikan panas hidrasi yang rendah (mengurangi
kenaikan temperature) dan meningkatkan ketahanan terhadap sulfat. Panas hidrasi
rendah berarti hardening atau pengerasan lambat. Dengan perlambatan
pengerasan beton, maka bahan tambah berbasis gula dan semen akan memberikan
ikatan (bond) yang lebih kuat, sehingga beton lebih padat (kompak), sehingga
kinerja kuat tekan beton lebih tinggi.
2.2.3. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini menempati sebanyak 60% - 80%
dari volume mortar atau beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu
bagian penting dalam pembuatan mortar atau beton. Berdasarkan ukuran besar
butirnya, agregat yang dipakai dalam adukan beton dapat dibedakan menjadi dua
jenis, yaitu agregat halus dan agregat kasar.
a. Agregat Halus
Agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil (antara 0.15 mm dan 5 mm).
Dalam pemilihan agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang
telah ditentukan. Karena sangat menentukan dalam hal kemudahan pengerjaan
(workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton
yang dihasilkan. Pasir sebagai bahan pembentuk mortar bersama semen dan air,
berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu kesatuan yang kuat dan padat.
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 33, syarat-syarat agregat halus (pasir) adalah
commit to user
1) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran tajam dan keras, bersifat kekal dalam
arti tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti panas matahari dan
hujan.
2) Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% terhadap jumlah
berat agregat kering. Apabila kandungan lumpur lebih dari 5%, agregat halus
harus dicuci terlebih dahulu.
3) Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak.
Hal demikian dapat dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams Header
dengan menggunakan larutan NaOH.
4) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran yang beranekaragam besarnya dan
apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat 1
(PBI 1971), harus memenuhi syarat sebagai berikut :
(a) Sisa di atas ayakan 4 mm, harus minimum 2% berat.
(b) Sisa di atas ayakan 1 mm, harus minimum 10% berat.
(c) Sisa di atas ayakan 0.25 mm, harus berkisar antara 80% - 90% berat.
Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan dalam hal kemudahan
pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability)
dari beton yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu
pasir harus dikendalikan. Oleh karena itu pasir sebagai agregat halus harus
memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan. Batasan susunan butiran
agregat halus dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Batasan susunan butiran agregat halus Ukuran saringan
(mm)
Persentase lolos saringan
Daerah 1 Daerah 2 Daerah 3 Daerah 4
10.00 4.80 2.40 1.20 0.60 0.30 0.15 100 90-100 60-95 30-70 15-34 5-20 0-10 100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10 100 90-100 85-100 75-100 60-79 12-40 0-10 100 95-100 95-100 90-100 80-100 15-50 0-15
commit to user Keterangan:
Daerah 1 : Pasir kasar
Daerah 2 : Pasir agak kasar
Daerah 3 : Pasir agak halus
Daerah 4 : Pasir halus
b. Agregat Kasar
Menurut Tjokrodimuljo (1996) disebutkan bahwa agregat kasar adalah agregat
yang mempunyai ukuran butir-butir besar (antara 5 mm dan 40 mm). Sifat dari
agregat kasar mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya
terhadap disintegrasi beton, cuaca dan efek-efek perusak lainnya. Agregat kasar
mineral ini harus bersih dari bahan-bahan organik dan harus mempunyai ikatan
yang baik dengan semen.
Sifat-sifat bahan bangunan sangat perlu untuk diketahui, karena dengan
mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan tersebut, kita dapat menentukan
langkah-langkah yang diambil dalam menangani bahan bangunan tersebut.
Sifat-sifat dari agregat kasar yang perlu untuk diketahui antara lain ketahanan
(hardness), bentuk dan tekstur permukaan (shape and texture surface), berat jenis
agregat (specific gravity), ikatan agregat kasar (bonding), modulus halus butir
(fines modulus), dan gradasi agregat (grading).
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 3.4 syarat-syarat agregat kasar (kerikil) adalah
sebagai berikut :
1) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir keras dan tidak berpori. Agregat
kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya dapat dipakai apabila jumlah
butir-butir pipih tersebut tidak melebihi 20% dari berat agregat seluruhnya.
Butir-butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur
commit to user
2) Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1% yang ditentukan
terhadap berat kering. Apabila kadar lumpur melampaui 1% maka agregat
kasar harus dicuci.
3) Agergat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak beton,
seperti zat-zat yang reaktif alkali.
4) Kekerasan butir-butir agregat kasar yang diperiksa dengan bejana penguji dari
Rudelof dengan bola pejal sebanyak 12 buah, yang harus memenuhi
syarat-syarat :
(a) Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9.5-19 mm lebih dari 24% berat.
(b) Tidak terjadi pembubukan sampai 19-30 mm lebih dari 22% berat.
Kekerasan ini dapat juga diperiksa dengan mesin Los Angeles. Dalam hal
ini tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50%.
5) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beranekaragam besarnya dan
apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat 1
PBI 1971, harus memenuhi syarat sebagai berikut :
(a) Sisa diatas ayakan 31.5 mm harus 0% berat .
(b) Sisa diatas ayakan 4 mm harus berkisar antara 90% dan 98% berat.
(c) Selisih antara sisa-sisa kumulatif diatas dua ayakan yang berurutan,
maksimum 60% dan minimum 10% berat.
Batasan susunan butiran agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Persyaratan gradasi agregat kasar
Ukuran saringan (mm) Persentase lolos saringan
40 mm 20 mm
40
20
10
4.8
95-100
30-70
10-35
0-5
100
95 – 100
22-55
0-10
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
Susunan untuk butiran (gradasi) yang baik akan dapat menghasilkan kepadatan
(density) maksimum dan porositas (voids) minimum. Sifat penting dari suatu
commit to user
benturan yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan
karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap proses
pembekuan waktu musim dingin dan agresi kimia, serta ketahanan terhadap
penyusutan.
2.2.4. Air
Dalam pembuatan beton, air merupakan salah satu faktor penting, karena air dapat
bereaksi dengan semen, yang akan menjadi pasta pengikat agregat. Air juga
berpengaruh terhadap kuat desak beton, karena kelebihan air akan menyebabkan
penurunan pada kekuatan beton itu sendiri. Selain itu kelebihan air akan
mengakibatkan beton menjadi bleeding, yaitu air bersama-sama semen akan
bergerak ke atas permukaan adukan beton segar yang baru saja dituang. Hal ini
akan menyebabkan kurangnya lekatan antara lapis-lapis beton dan merupakan
yang lemah.
Menurut Tjokrodimuljo (1996), 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 merusak beton (asam, zat organik, dll)
lebih dari 15 gram/liter.
c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0.5 gram/liter.
d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
Menurut Tjokrodimuljo (1996) kekuatan beton dan daya tahannya berkurang jika
air mengandung kotoran. Pengaruh pada beton diantaranya pada lamanya waktu
ikatan awal serta kekuatan beton setelah mengeras. Adanya lumpur dalam air di
atas 2 gram/liter dapat mengurangi kekuatan beton. Air dapat memperlambat
ikatan awal beton sehingga beton belum mempunyai kekuatan dalam umur 2-3
hari. Sodium karbonat dan potasium dapat menyebabkan ikatan awal sangat cepat
commit to user
2.2.5. Bahan Tambah
Bahan tambah didefinisikan sebagai material selain air, agregat, dan semen yang
dicampurkan ke dalam beton atau mortar yang ditambahkan sebelum atau selama
pengadukan berlangsung. Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan
karakterisik dari beton atau mortar misalnya untuk dapat dengan mudah
dikerjakan, penghematan, atau untuk tujuan lain. (ASTM C.125-1995)
Secara umum bahan tambah dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah
kimia (chemical admixture) dan bahan tambah mineral. Bahan tambah
(admixture) tersebut ditambahkan saat pengadukan atau pada saat dilakukan
pengecoran. Bahan ini biasanya dimaksudkan untuk memperbaiki kinerja beton
atau mortar saat pelaksanaan pekerjaan.
Contoh bahan tambah pada beton yaitu accelerator yang berfungsi untuk
mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton maupun mortar. Bahan ini
digunakan untuk mengurangi lamanya waktu pengeringan dan mempercepat
pencapaian kekuatan pada beton maupun mortar. Bahan ini digunakan jika
penuangan adukan dilakukan dibawah air, atau pada struktur beton yang
memerlukan pengerasan segera.
Bahan tambah lain yang biasa digunakan di dalam beton yaitu serat. Penambahan
serat ke dalam beton akan meningkatkan kuat tarik beton yang pada umumnya
sangat rendah. Pertambahan kuat tarik akan memperbaiki kinerja komposit beton
serat dengan kualitas yang lebih bagus dibandingkan dengan beton konvesional
(As’ad, 2008).
Dari banyak jenis bahan tambahan yang digunakan dalam campuran beton, dipilih
bahan tambah berbasis gula pada penelitian ini, karena selain dapat menambah
kuat tekan beton, bahan tambah berbasis gula juga mudah didapat. Bahan tambah
commit to user
Campuran beton terdiri atas semen, air, agregat kasar (split, kerikil) dan agregat
halus (pasir). Adanya bahan tambah yang dimasukkan ke dalam campuran beton
menjadi satu faktor penting lain yang turut menentukan kinerja beton secara
keseluruhan. ASTM C125 mendefinisikan bahan tambah (admixture) sebagai
bahan selain air, agregat, semen hidrolis, dan serat, yang digunakan dalam beton
atau mortar dan ditambahkan dalam campuran segera sebelum atau selama
pengadukan. Bahan tambah kimiawi maupun alami telah banyak diproduksi.
Beberapa penelitian terdahulu (Medjo Eko, dan Riwoski, 2001; Chandler, et.al.,
2002; Peschard, 2004; Frias, et.al., 2007; Jayakumaran, 2005; Collepardi, 2005)
telah mengkaji peranan dan kinerja bahan tambah alami berbasis gula dalam
campuran beton yang ternyata dapat meningkatkan kinerja beton.
Bahan tambah berbasis gula terdiri dari sukrosa, larutan tebu dan gula.
Kandungan lignin yang terdapat pada larutan tebu dapat meningkatkan ikatan
antar partikel pada beton. Bahan tambah berbasis gula memiliki kemampuan
mengikat C-S-H sehingga beton dengan bahan tambah tersebut dapat memiliki
kekuatan yang lebih tinggi.
Sukrosa adalah senyawa disakarida dengan rumus molekul C12H22O11. Sukrosa
terbentuk melalui proses fotosintesis yang ada pada tumbuh-tumbuhan. Pada
proses tersebut terjadi interaksi antara karbon dioksida dengan air di dalam sel
yang mengandung klorofil. Bentuk sederhana dari persamaan tersebut adalah :
[image:32.595.111.516.212.484.2]6 CO2 + 6 H2O —–> C6H12O6 + 6 O2 ... (2.1)
Gambar 2.1. Sukrosa
Tanaman tebu (genus saccharum) dikenal sebagai bahan utama produksi gula
pasir di Indonesia. Secara umum, batang tebu masak mengandung 67-75% air,
commit to user
senyawa anorganik, 0.5-1% senyawa nitrogenik, 0.3-0.8% abu, dan 10-16% serat
(Mathur, 1990 dalam Farmani, et. al., 2008). Tebu juga mengandung 30-50%
[image:33.595.114.515.154.491.2]selulosa dan 20-24% lignin (Viera, et. al., 2007).
Gambar 2.2. Sari tebu murni
Gula tebu adalah disakarida, gula tersebut dapat dibuat dari gabungan dua gula
yang sederhana yaitu glukosa dan fruktosa (monosakarida). Penggabungan dari
dobel unit karbon monosakarida menjadi : C12H22O11 yang selanjutnya dinamakan
sukrosa atau saccharose.
Disakarida meliputi juga karbohidrat kompleks yang terdiri dari satu atau dua gula
sederhana yang terjalin menjadi satu ikatan. Sebagai contoh adalah sukrosa yang
terdiri atas jalinan glukosa dan fruktosa, yang dihubungkan oleh ‘jembatan’ asetal
oksigen dalam arah alfa (Ophardt, 2003). Struktur sukrosa terdiri atas 6 rantai
commit to user
Gambar 2.3. Struktur sukrosa(Ophardt, 2003)
Penambahan gula ke dalam campuran beton akan menyebabkan interaksi antara
gula dan C3A (tricalsium aluminat) (Young, 1968). Dalam kasus pemerlambatan
pengerasan beton, interaksi ini akan menghambat pembentukan secara cepat fase
kubik C3AH6 dan menyebabkan pembentukan fase heksagonal C4AH13
(Collepardi, et. al., 1984, 1985).
Gambar 2.4. Gula pasir
Sukrosa yang terdapat dalam gula pasir merupakan gabungan satu molekul
glukosa dengan satu molekul fruktosa. Gula mengandung sukrosa, disakarida
yang tersusun atas satuan-satuan glukosa dan fruktosa. Adanya kandungan
glukosa, glukonat, dan lignosulfonat akan menstabilkan ettringite dalam sistem
C3A–gypsum. Glukosa akan menghambat konsumsi gypsum dan pembentukan
ettringite (Susilorini 2009). Untuk kasus pemercepatan pengerasan beton, terjadi
peningkatan kecepatan hidrasi kalsium silikat. Senyawa yang biasa digunakan
untuk mempercepat hidrasi C3A dengan sedikit perubahan alkalinitas pada
commit to user
gula pada dosis tertentu dalam campuran beton juga dapat mempercepat
pengerasan beton.
2.2.6. Kuat Tekan
Kuat tekan adalah besarnya beban persatuan luas, yang menyebabkan benda uji
hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu pada mesin uji. Kuat tekan beton
ditentukan oleh perbandingan semen dan agregat halus, agregat kasar dan air dari
berbagai jenis campuran. Perbandingan air terhadap semen merupakan faktor
utama dalam penentuan kuat tekan beton.
Kuat tekan beton biasanya berhubungan dengan sifat-sifat lain, maksudnya
apabila kuat tekan beton tinggi, sifat-sifat lainnya juga cenderung baik, misalnya
kuat lentur, modulus elastisitas, dll. Kekuatan tekan beton dapat dicapai sampai
2000 kg/cm2 atau lebih, tergantung pada jenis campuran, sifat-sifat agregat, serta
kualitas perawatan. Kekuatan tekan beton yang paling umum digunakan di
Indonesia adalah sekitar 200 kg/cm2 sampai 500 kg/cm2.
Beton relatif kuat menahan tekan. Keruntuhan beton sebagian disebabkan karena
rusaknya ikatan pasta dan agregat. Besarnya kuat tekan beton dipengaruhi oleh
sejumlah faktor antara lain:
a. Faktor air semen. Hubungan faktor air semen dan kuat tekan beton secara
umum adalah bahwa semakin rendah nilai faktor air semen, semakin tinggi
kuat tekan betonnya. Namun kenyataannya, pada suatu nilai faktor air semen
semakin rendah, maka beton semakin sulit dipadatkan. Dengan demikian, ada
suatu nilai faktor air semen yang optimal dan menghasilkan kuat tekan yang
maksimal.
b. Jenis semen dan kualitasnya mempengaruhi kekuatan rata-rata dan kuat batas
beton.
c. Jenis dan lekuk-lekuk (relief) bidang permukaan agregat. Kenyataan
menunjukkan bahwa penggunaan agregat batu pecah akan menghasilkan beton
commit to user
d. Efisiensi dari perawatan (curing). Kehilangan kekuatan sampai 40% dapat
terjadi bila pengeringan terjadi sebelum waktunya. Perawatan adalah hal yang
sangat penting pada pekerjaan di lapangan dan pada pembuatan benda uji.
e. Suhu. Pada umumnya kecepatan pengerasan beton bertambah dengan
bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat tekan akan tetap rendah untuk waktu
yang lama.
f. Umur pada keadaan yang normal. Kekuatan beton bertambah dengan
bertambahnya umur, tergantung pada jenis semen. Misalnya semen dengan
kadar alumina tinggi menghasilkan beton yang kuat hancurnya pada 24 jam,
sama dengan semen portland biasa pada 28 hari. Pengerasan berlangsung terus
secara lambat sampai beberapa tahun.
Nilai kuat tekan beton didapat melalui pengujian standar menggunakan mesin uji
dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan
beban tertentu atas benda uji silinder beton (diameter 150 mm, tinggi 300 mm)
sampai hancur.
Kuat tekan beton dapat dihitung dengan Persamaan (2.2).
f’c
=
A Pmax………..………… (2.2)
dengan :
f’c = kuat tekan beton yang didapat dari benda uji (MPa)
Pmax = beban tekan maksimum (N)
A = luas permukaan benda uji (mm2)
2.2.7. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas merupakan suatu ukuran yang menunjukkan kekakuan dan
ketahanan beton untuk menahan deformasi (perubahan bentuk). Suatu bahan
apabila dibebani maka akan mengalami deformasi. Perbandingan nilai deformasi
dengan ukuran awal benda uji disebut regangan. Modulus elastisitas merupakan
commit to user
modulus elastisitas suatu bahan maka bahan tersebut semakin kuat menahan
tegangan aksial akibat pembebanan dengan regangan yang sekecil mungkin.
Biasanya sruktur yang mempunyai nilai modulus elastisitas yang besar akan
bersifat getas atau kaku, umumnya material itu akan memiliki kuat tekan yang
tinggi. Parameter ini sangat penting karena menunjukkan kemampuan beton untuk
menahan beban maksimal sebelum struktur mengalami regangan atau lendutan.
Pada umumnya bahan, termasuk beton, memiliki daerah awal pada diagram
tegangan-regangannya dimana bahan berkelakuan secara elastis dan linier.
Kemiringan diagram tegangan-regangan dalam daerah elastis linier itulah yang
dinamakan Modulus Elastisitas (E) atau Modulus Young (Timosenko dan Gere,
1987).
Kajian tentang hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk
menurunkan persamaan analisis dan perencanaan suatu bagian struktur.
Kemampuan bahan untuk menahan beban yang didukungnya dan perubahan
bentuk yang terjadi pada bahan itu amat tergantung pada sifat tegangan dan
regangan tersebut.
Pada baja terjadi perubahan bentuk secara elastis pada pembebanan di bawah
elastis, sehingga beban uji kembali pada bentuk semula bila pembebanan
ditiadakan. Beton berubah bentuk mengikuti regangan elastis dan sebagian
mengalami regangan plastis. Hal ini digambarkan pada Gambar 2.5. yang
memperlihatkan kurva tegangan-regangan tipikal yang diperoleh dari percobaan
commit to user
Gambar 2.5. Kurva tegangan regangan beton yang diberi tekanan (Nawy, 1990: 44)
Bagian kurva ini (sampai sekitar 40% f’c) pada umumnya dapat dianggap linier
untuk tujuan praktis. Setelah mendekati 70% tegangan hancur, material banyak
kehilangan kekakuannya sehingga kurva tidak linier lagi.
Modulus elastisitas yang besar menunjukkan kemampuan menahan tegangan
yang cukup besar dalam kondisi regangan yang masih kecil, artinya bahwa
beton tersebut mempunyai kemampuan menahan tegangan yang cukup besar
akibat beban-beban yang terjadi pada suatu regangan (kemungkinan terjadi
retak) yang kecil.
Faktor yang mempengaruhi modulus elastisitas :
a. Kelembaban
Beton dengan kandungan air yang lebih tinggi mempunyai modulus
elastisitas yang lebih tinggi daripada beton dengan spesifikasi yang sama.
b. Agregat
Nilai modulus dan proporsi volume agregat dalam campuran mempengaruhi
modulus elastisitas beton. Semakin tinggi modulus agregat dan semakin besar
proporsi agregat dalam beton, semakin tinggi pula modulus elastisitas beton
tersebut.
c. Umur beton
Modulus elastisitas semakin besar seiring dengan bertambahnya umur beton
seperti kuat tekannya, namun modulus elastisitas bertambah lebih cepat
commit to user d. Mix Design beton
Jenis beton memberikan nilai modulus elastisitas yang berbeda pada umur
dan kekuatan yang sama.
Murdock dan Brook (1991), modulus elastisitas yang sebenarnya modulus pada
suatu waktu tertentu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3) – (2.5).
Modulus elastisitas (E)
e s
= ...
(2.3)
Dimana :
Tegangan (σ)
A P
= ……….………..
(2.4)
Regangan (ε) l
l D
= ……….………. (2.5)
Dengan : P = beban yang diberikan (ton)
A = luas tampang melintang (mm2)
Δl = perubahan panjang akibat beban P (mm) l = panjang semula (mm)
Berdasarkan rekomendasi ASTM C 469-02, perhitungan modulus elastisitas beton
yang digunakan adalah modulus chord, adapun perhitungan modulus elastisitas
chord (Ec) dapat dilihat pada Persamaan (2.5).
Modulus elastisitas (Ec)
00005 , 0 2 1 2 -= e S S ……….……….…………..……… (2.6) Dengan:
Ec = modulus elastisitas (MPa)
S2 = tegangan sebesar 40% x f’c (MPa)
S1 = tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal akibat
commit to user
commit to user
26
BAB 3
METODE PENELITIAN
Metode yang diterapkan pada penelitian ini adalah metode eksperimen. Metode
eksperimen yang dimaksud yaitu penelitian dengan tujuan menyelidiki hubungan
sebab akibat antara satu sama lain dan membandingkan hasilnya. Pengujian yang
dilakukan dalam penelitian ini meliputi pengujian bahan dasar pembentuk beton
termasuk bahan tambah berbasis gula, pengujian kuat tekan beton, dan pengujian
modulus elastisitas beton. Langkah-langkah yang akan dilaksanakan dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut.
3.1. Bahan dan Benda Uji Penelitian
Bahan pembentuk beton harus diuji terlebih dahulu untuk mengetahui kelayakan
penggunaan bahan tersebut di dalam beton yang akan dibuat. Apabila terdapat
material yang tidak layak digunakan, maka akan ada tindakan sebagai solusi dari
ketidaklayakan tersebut. Pengujian ini disebut pengujian pendahuluan. Hal ini
dimaksudkan agar beton dapat mencapai mutu yang diinginkan sesuai
perencanaan, f’c= 40 MPa.
Uji pendahuluan dari bahan tambah berbasis gula yang digunakan sebagai bahan
tambah (admixture) pada penelitian ini juga penting dilakukan. Hal ini
dimaksudkan untuk megetahui kandungan kimia dari bahan tambah, baik itu gula
pasir, sari tebu, maupun sukrosa.
3.1.1. Pengujian Bahan Pembentuk Beton
Pengujian bahan pembentuk beton dimaksudkan untuk mengetahui kelayakan
commit to user
campur (mix design) terhadap satu target tertentu. Pengujian bahan dasar beton
hanya dilakukan terhadap agregat halus, agregat kasar, dan bahan tambah berbasis
gula.
3.1.1.1. Agregat Halus
a) Pengujian Kadar Lumpur
Pada penelitian ini, pasir digunakan sebagai agregat halus. Pasir berfungsi sebagai
pengisi rongga-rongga yang terbentuk dari campuran pasta semen dan agregat
kasar. Salah satu spesifikasi pasir yang dapat digunakan dalam campuran beton
yaitu kandungan lumpurnya tidak melebihi 5% dari berat keringnya.
Sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM), pasir yang mengandung lumpur 5%
dari berat keringnya harus dicuci, karena kandungan lumpur yang berlebihan
dalam pasir dapat mengganggu lekatan antara partikel dalam pencampuran beton
sehingga dapat menurunkan kekuatan beton.
Kadar lumpur pasir dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut :
ɢnȖnϜ ǰǴƼΒǴϜ= Ò Ò
Ò 100% ...(3.1)
dengan :
G0 = berat pasir awal (100 gram)
G1 = berat pasir akhir (gram)
b) Pengujian Kadar Zat Organik
Kandungan zat organik pada pasir umumnya besar. Hal ini terjadi karena pasir
sebagai bahan dasar pembentuk beton biasanya diambil dari sungai dan sangat
kotor. Aliran air sungai yang membuat zat organik atau semacamnya dapat
terbawa dan mengendap pada pasir. Kandungan zat organik dapat membahayakan
commit to user
terurai membuatnya cepat membusuk sehingga menimbulkan pori pada beton.
Kandungan zat organik pada pasir dapat diuji menggunakan larutan NaOH 3%
pada percobaan perubahan warna Abrams Harder sesuai dengan PBI 1971 (N-20
atau ASTM). Pada Tabel 3.1 dapat dilihat kadar zat organik pada pasir
[image:43.595.112.512.213.565.2]berdasarkan prubahan warnanya.
Tabel 3.1. Tabel perubahan warna
Warna Prosentase kandungan zat organik (%)
Jernih Kuning muda Kuning tua Kuning kemerahan Coklat kemerahan Coklat 0
0 – 10
10 – 20
20 – 30
30 – 50
50 – 100
c) Pengujian Specific Gravity
Pengujian specific gravity agregat halus dengan berpedoman pada ASTM C 128
ditujukan agar mendapatkan :
i. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi
kering dengan volume pasir total
ii. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam
kondisi kering permukaan dengan volume pasir total
iii. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam
kondisi kering dengan volume butir pasir
iv. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat
pasir kering
Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:
Bulk Specific Gravity
c d b a -+
= ... (3.2)
Bulk Specific Gravity SSD
c d b d -+
commit to user Apparent Specific Gravity
c a b
a -+
= ... (3.4)
Absorbtion = - ´100% a
a d
... (3.5)
dengan :
a = berat pasir kering oven (gram)
b = berat volumetricflash berisi air (gram)
c = berat volumetricflash berisi pasir dan air (gram)
d = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (500 gram)
d) Pengujian Gradasi
Gradasi pada pasir sebagai agregat halus menentukan sifat workability dan kohesi
dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat halus sangat diperhatikan.
Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian ASTM C 136.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran
pasir, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka
yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehausan butir pasir.
Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan persamaan 3.6 sebagai berikut :
ôoȖǴgǴa V)ngǴanĖ Βna Ϝ=î ... (3.6)
dengan :
d = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan
e = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal
commit to user
3.1.1.2. Agregat Kasar
a) Pengujian Specific Gravity
Agregat kasar yang digunakan dalam penelitian adalah kerikil atau batu pecah
dengan diameter maksimum 20 mm. Standar pengujian yang digunakan pada
pengujian specific gravity agregat kasar adalah ASTM C 127. Pengujian ini
ditujukan untuk mengetahui :
a. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam kondisi
kering dengan volume kerikil total
b. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat kerikil jenuh
dalam kondisi kering permukaan dengan volume kerikil total
c. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam
kondisi kering dengan volume butir kerikil
d. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat
kerikil kering
Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.7 s/d 3.10 sebagai
berikut:
Bulk Specific Gravity
h g
f
-= ... (3.7)
Bulk Specific Gravity SSD
h g
g
-= ... (3.8)
Apparent Specific Gravity
h f
f
-= ... (3.9)
Absorbsion = - ´100% h
h g
... (3.10)
dengan :
f = berat agregat kasar (3000 gram)
g = berat agregat kasar setelah direndam 24 jam dan dilap (gram)
commit to user b) Pengujian Gradasi
Gradasi pada pasir sebagai agregat kasar menentukan sifat pengerjaan dan sifat
kohesi dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat kasar sangatlah
diperhatikan. Pengujian gradasi agregat kasar menggunakan standar pengujian
ASTM C 136. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi
diameter butiran kerikil, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus
kehalusan adalah angka yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehalusan
butir pasir.
Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan persamaan 3.11 sebagai berikut :
ôoȖǴgǴa V)ngǴanĖ V)Ϝ V g= ... (3.11)
dengan :
m = Σ prosentase kumulatif berat kerikilr yang tertinggal selain dalam pan
n = Σ prosentase kumulatif berat kerikil yang tertinggal
c) Pengujian Abrasi
Agregat kasar harus memiliki ketahanan terhadap keausan akibat gesekan. Standar
pengujian abrasi pada agregat kasar menggunakan ASTM C 131, dengan
menggunakan mesin Los Angeles. Bagian yang hilang akibat gesekan tidak boleh
lebih dari 50%. Prosentase berat yang hilang dihitung dengan menggunakan
persamaan 3.12 sebagai berikut :
ŗϜoa)Ė na) )Ϝn nĖ gnĖ= 100% ... (3.12)
dengan:
i = berat agregat kasar kering oven yang telah dicuci, sebelum pengausan (gram)
j = berat agregat kasar kering oven<
