KAJIAN PENGARUH VARIASI FAKTOR AIR SEMEN DAN METAKAOLIN TERHADAP KINERJA KUAT TEKAN BETON MEMADAT MANDIRI MUTU TINGGI SKRIPSI

(1)

i

KAJIAN PENGARUH VARIASI FAKTOR AIR SEMEN DAN METAKAOLIN TERHADAP KINERJA KUAT TEKAN

BETON MEMADAT MANDIRI MUTU TINGGI

STUDY ON THE INFLUENCE OF WATER-CEMENT RATIO AND METAKAOLIN VARIATION ON COMPRESSIVE STRENGTH OF HIGH STRENGTH SELF

COMPACTING CONCRETE

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Oleh :

CLAUDIA HIDAYAT NIM. I0114028

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2018

(2)

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

KAJIAN PENGARUH VARIASI FAKTOR AIR SEMEN DAN METAKAOLIN TERHADAP KINERJA KUAT TEKAN

BETON MEMADAT MANDIRI MUTU TINGGI

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

CLAUDIA HIDAYAT NIM. I0114028

Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

HALAMAN PERSETUJUAN Persetujuan :

Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,

Wibowo, S.T., D.E.A. Dr. Endah Safitri, S.T., M.T.

NIP. 19681007 199502 1 001 NIP. 19701212 200003 2 001

(3)

iii

HALAMAN PENGESAHAN

KAJIAN PENGARUH VARIASI FAKTOR AIR SEMEN DAN METAKAOLIN TERHADAP KINERJA KUAT TEKAN

BETON MEMADAT MANDIRI MUTU TINGGI

Oleh :

CLAUDIA HIDAYAT NIM. I0114028

Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada hari Rabu, 6 Juni 2018.

Tim Penguji

Nama/NIP Tanda Tangan

1. Wibowo, S.T., D.E.A.

NIP. 19681007 199502 1 001 ...

2. Dr. Endah Safitri, S.T., M.T.

NIP. 19701212 200003 2 001 ...

3. Ir. Sunarmasto, M.T.

NIP. 19560717 198703 1 003 ...

4. Ir. Supardi, M.T.

NIP. 19550504 198003 1 003 ...

Disahkan,

Tanggal : ...

Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Wibowo, S.T., D.E.A.

NIP. 19681007 199502 1 001

(4)

iv

ABSTRAK

Claudia Hidayat, 2018. Kajian Pengaruh Variasi Faktor Air Semen dan Bubuk Metakaolin terhadap Kinerja Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi Memadat Mandiri. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Beton mutu tinggi memadat mandiri adalah beton yang dapat memadat tanpa bantuan alat penggetar serta memiliki kualitas yang tinggi. Beton ini memiliki karakteristik faktor air semen yang rendah, sehingga jarak antar partikel semen dan air semakin kecil. Superplasticizer digunakan untuk memodifikasi permukaan partikel-partikel semen menjadi lebih tersebar dan tidak menggumpal sehingga dapat meningkatkan fungsi air 25%-35% sehingga meningkatkan workability campuran beton dan mempertahankan parameter SCC.

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah eksperimental dan parameter yang dikaji adalah kuat tekan beton. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm berjumlah 45 buah. Dilakukan variasi pada faktor air semen (0,27; 029 dan 0,31) dan bubuk metakaolin (0%; 12,5%; 17,5%;

22,5% dan 27,5%) untuk mengetahui pengaruh variabel-variabel tersebut terhadap kuat tekan beton.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar faktor air semen maka kuat tekan akan semakin menurun tetapi meningkatkan workabilitas, begitu pula sebaliknya. Kadar metakaolin yang menghasilkan kuat tekan maksimum yaitu pada kadar 17,5% dari berat semen.

Kata kunci: beton mutu tinggi memadat mandiri, metakaolin, faktor air semen, kuat tekan, workabilitas

(5)

v

ABSTRACT

High strength self compacting concrete (HSSCC) is concrete that can compact without tools and has high compressive strength. This concrete has a low water cement factor characteristic, so the distance between cement and water particles is getting smaller. The superplasticizer is used to modify the surface of the cement particles to be more dispersed and not agglomerate which can increase the water function by 25% -35% thus increasing the workability of the concrete mix and maintaining SCC parameters.

The method used in this research is experimental and the parameter studied is compressive strength of concrete. The test specimens are 45 cylinders, 15 cm in diameter and 30 cm in height. Variations that perfomed are water cement ratio (0,27; 0,29 and 0,31) and metakaolin powder (0%; 12,5%; 17,5%; 22,5% dan 27,5%) to determine the effect of the variables against the compressive strength of the concrete.

The result showed that the higher water cement ratio is, the compressive strength will decrease but increase the workability, and vice versa. Metakaolin level that produce a maximum compressive strength is at 17,5% of the weight of cement.

Keywords: high strength self compacting concrete, metakaolin, water cement ratio, compressive strength, workability

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Kajian Pengaruh Variasi Faktor Air Semen dan Bubuk Metakaolin terhadap Kinerja Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi Memadat Mandiri” ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak dalam penulisan skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan lancar. Oleh karena itu Penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Segenap dosen dan staff Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Wibowo, S.T., D.E.A., selaku dosen pembimbing 1.

3. Ibu Dr. Endah Safitri, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing 2.

4. Bapak Prima Yustana, S.Sn., M.A., dan Bapak Sudarto dari Institut Seni Indonesia Surakarta yang telah membantu dalam pembuatan metakaolin.

5. Keluarga Penulis yang telah memberikan dukungan dalam penulisan skripsi.

6. Rekan-rekan penelitian Skripsi.

7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil UNS 2014 yang terus memberikan semangat dan bantuan dalam penulisan skripsi.

8. Semua pihak yang telah membantu terselesainya skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya mahasiswa Teknik Sipil.

Surakarta, Juni 2018

Penulis

(7)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 4

1.4 Tujuan Penelitian... 5

1.5 Masalah Penelitian ... 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Tinjauan Pustaka ... 6

2.2 Landasan Teori ... 8

2.2.1 Beton ... 8

2.2.1.1 Sifat ... 8

2.2.1.2 Kelebihan dan Kekurangan Beton... 9

2.2.2 Beton Mutu Tinggi (High Strength Concrete) ... 10

2.2.3 Beton Memadat Tinggi (Self Compacting Concrete) ... 10

2.2.3.1 Sifat Beton Memadat Mandiri ... 11

(8)

viii

2.2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan SCC... 12

2.2.4 Bahan Penyusun Beton Mutu Tinggi Memadat Mandiri ... 12

2.2.4.1 Semen Portland ... 12

2.2.4.2 Agregat Kasar ... 14

2.2.4.3 Agregat Halus ... 16

2.2.4.4 Air... 17

2.2.4.5 Superplasticizer ... 17

2.2.4.6 Metakaolin ... 18

2.2.5 Faktor Air Semen ... 21

2.2.6 Rancang Campur HSSCC ... 22

2.2.7 Pengujian Beton HSSCC ... 23

2.2.7.1 Fillingability ... 24

2.2.7.2 Passingability ... 24

2.2.7.3 Segregation Resistance ... 25

2.2.7.4 Kuat Tekan ... 25

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 27

3.1 Tinjauan Umum... 27

3.2 Benda UJi ... 27

3.3 Alat Uji ... 28

3.4 Bahan Uji... 36

3.5 Tahap Penelitian ... 39

3.6 Diagram Alir Penelitian ... 42

3.7 Standarisasi Pengujian Bahan Dasar Beton ... 46

3.7.1 Agregat Halus ... 46

(9)

ix

3.7.2 Agregat Kasar ... 46

3.7.3 Semen ... 46

3.7.4 Self Compacting Concrete ... 47

3.8 Pengujian Bahan Dasar Beton ... 47

3.8.1 Agregat Halus ... 47

3.8.1.1 Pengujian Specific Gravity ... 47

3.8.1.2 Pengujian Gradasi ... 48

3.8.1.3 Pengujian Kadar Lumpur ... 48

3.8.1.4 Pengujian Kadar Zat Organik ... 48

3.8.2 Agregat Kasar ... 49

3.8.2.1 Pengujian Specific Gravity ... 49

3.8.2.2 Pengujian Gradasi ... 50

3.8.2.3 Pengujian Abrasi ... 50

3.9 Pembuatan dan Pengujian Metakaolin ... 51

3.9.1 Pembuatan Metakaolin ... 51

3.9.2 Pengujian Metakaolin ... 52

3.10 Perancangan Campuran Beton SCC ... 52

3.11 Pembuatan Benda Uji ... 52

3.12 Pengujian Beton Segar untuk SCC ... 53

3.12.1 Pengujian Flow Table... 53

3.12.2 Pengujian L-Box ... 55

3.12.3 Pengujian V-funnel ... 56

3.12.4 Pengujian V-funnel T-5 menit ... 57

3.13 Perawatan Benda Uji ... 58

(10)

x

3.14 Pengujian Kuat Tekan Benda Uji ... 59

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN... 61

4.1 Pengujian Bahan Penyusun Beton... 61

4.1.1 Pengujian Agregat Halus ... 61

4.1.2 Pengujian Agregat Kasar ... 62

4.1.3 Pengujian Metakaolin ... 63

4.2 Rancang Campur (Mix Design) ... 64

4.3 Hasil Pengujian Flow Table Beton Segar ... 65

4.4 Hasil Pengujian Beton Keras... 70

4.4.1 Hasil Pengujian Berat Volume ... 70

4.4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ... 71

4.5 Pembahasan ... 76

4.5.1 Workabilitas ... 76

4.5.2 Kuat Tekan Beton... 76

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 80

5.1 Kesimpulan... 80

5.2 Saran ... 81

DAFTAR PUSTAKA ... 82 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

(11)

xi

Gambar 2.1 Grafik Hubungan Kuat Tekan dengan Faktor Air Semen ... 22

Gambar 2.2 Flow Table dan Abrams Cone ... 24

Gambar 2.3 L-Box ... 25

Gambar 2.4 V-funnel ... 25

Gambar 2.5 Compression Testing Machine ... 26

Gambar 3.1 Timbangan 3 kg ... 29

Gambar 3.4 Sieve Shaker... 30

Gambar 3.5 Saringan ... 30

Gambar 3.6 Oven ... 31

Gambar 3.7 Mesin Los Angeles ... 31

Gambar 3.8 Conical Mould ... 32

Gambar 3.9 Vicat ... 32

Gambar 3.10 Mould Silinder ... 33

Gambar 3.11 Compression Testing Machine (CTM) ... 33

Gambar 3.12 Kerucut Abrams... 34

Gambar 3.13 Flow Table ... 34

Gambar 3.14 L-Box ... 35

Gambar 3.15 V-funnel ... 35

Gambar 3.16 Concrete Mixer ... 36

Gambar 3.17 Semen OPC ... 37

Gambar 3.18 Agregat Kasar ... 37

Gambar 3.19 Agregat Halus ... 38

(12)

xii

Gambar 3.20 Kaolin ... 38

Gambar 3.21 Metakaolin ... 39

Gambar 3.22 Superplasticizer SIKA Viscocrete-1003 ... 39

Gambar 3.23 Diagram Alir Penelitian ... 44

Gambar 3.24 Diagram Alir Analisis Data dan Pembahasan ... 45

Gambar 3.25 Setup Pengujian Flow Table ... 54

Gambar 3.26 Pengujian Flow Table ... 54

Gambar 3.27 Setup Pengujian L-box ... 55

Gambar 3.28 Pengujian L-box ... 56

Gambar 3.29 Setup Pengujian V-funnel ... 57

Gambar 3.30 Pengujian V-funnel ... 57

Gambar 3.31 Test V-funnel T-5 menit ... 58

Gambar 3.32 Proses Perawatan Benda Uji ... 59

Gambar 3.33 Setup Pengujian Kuat Tekan ... 60

Gambar 3.34 Uji Kuat Tekan Beton ... 60

Gambar 4.1 Grafik Diameter Sebaran Flow Table ... 68

Gambar 4.2 Grafik Waktu Aliran (T500) Flow Table ... 69

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kuat Tekan dengan Kadar Metakaolin ... 74

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kuat Tekan dengan Variasi FAS ... 75

Gambar 4.5 Filler Effect ... 78

Gambar 4.6 Ball Bearing Effect ... 79

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Susunan Unsur Semen Portland ... 13

Tabel 2.2 Jenis-jenis Semen Portland... 14

Tabel 2.3 Syarat Gradasi Agregat Kasar ... 15

Tabel 2.4 Syarat Gradasi Agregat Halus ... 16

Tabel 2.5 Hasil Pengujian Kandungan Senyawa Kimia Metakaolin ... 20

Tabel 2.6 Mix Design Range yang Disarankan oleh The European Guidelines for Self Compacting Concrete (2005) ... 23

Tabel 2.7 Kriteria Range Nilai SCC ... 23

Tabel 3.1 Kode dan Jumlah Kebutuhan Benda Uji Kuat Tekan ... 28

Tabel 3.2 Perubahan Warna pada Uji Kadar Zat Organik Pasir ... 49

Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus ... 61

Tabel 4.2 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 62

Tabel 4.3 Analisis Kuantitatif Pengujian XRF Metakaolin ... 63

Tabel 4.4 Rekapitulasi Rancang Campur Adukan Beton ... 64

Tabel 4.5 Hasil Pengujian T500 Flow Table ... 65

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Diameter Sebaran (d) Flow Table ... 67

Tabel 4.7 Rekapitulasi Hasil Pengujian Berat Volume ... 71

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan FAS 0,27 ... 72