commit to user i
KAJIAN KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS BETON NORMAL DENGAN BAHAN TAMBAH METAKAOLIN DAN SERAT GALVALUM AZ150
Study Compressive Strength and Modulus Elasticity of Normal Concrete with ingredient added Metakaolin and Galvalum AZ150 Fibre
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
Arif Fajar Nugroho NIM. I 0107046
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
SI
KAJIAN KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS BETONNORMAL DENGAN BAHAN TAMBAH METAKAOLIN DANSERAT GALVALUM AZ150A R IF F A J A R N U G R OHO I 0 1 0 7 0 4 6 2 0 1 2
commit to user ii
HALAMAN PERSETUJUAN
KAJIAN KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS BETON NORMAL DENGAN BAHAN TAMBAH METAKAOLIN DAN SERAT GALVALUM AZ150
Study Compressive Strength and Modulus Elasticity of Normal Concrete with ingredient added Metakaolin and Galvalum AZ150 Fibre
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
Arif Fajar Nugroho NIM. I 0107046
Telah disetujui dan dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Persetujuan Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing I
Ir. A. Mediyanto, MT NIP. 19620118 199512 1 001
Dosen Pembimbing II
Ir. Endang Rismunarsi, MT NIP. 19570917 198601 2 001
commit to user iii
HALAMAN PENGESAHAN
KAJIAN KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTISITAS BETON NORMAL DENGAN BAHAN TAMBAH METAKAOLIN DAN SERAT GALVALUM AZ150
Study of Modulus Elasticity and Compressive Strength of Normal Concrete with ingredient added Metakaolin and Galvalum AZ150 Fibre
SKRIPSI
Disusun Oleh :
Arif Fajar Nugroho NIM. I 0107046
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Pada Hari Selasa, 19 Juni 2012 Tim Penguji:
Ir. A. Mediyanto, MT
NIP. 19620118 199512 1 001 Ir. Endang Rismunarsi, MT NIP. 19570917 198601 2 001 Purnawan Gunawan, ST, MT NIP. 19731209 199802 1 001 Endah Safitri, ST, MT
NIP. 19701212 200003 2 001
Mengesahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001
commit to user iv
commit to user viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
HALAMAN PERSETUJUAN ii
HALAMAN PENGESAHAN iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv
ABSTRAK v
KATA PENGANTAR vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xiii
DAFTAR PERSAMAAN xiv
DAFTAR LAMPIRAN xv
BAB 1. PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Rumusan Masalah 2
1.3. Batasan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 3
1.5. Manfaat Penelitian 3
1.6. Keaslian Penelitian 4
BAB 2. LANDASAN TEORI 6
2.1. Tinjauan Pustaka 6
2.2. Landasan Teori 8
2.2.1. Pengertian Beton 8
2.2.2. Beton Serat 8
2.2.3. Material Penyusun Beton 9
2.2.3.1. Semen Portland 9
2.2.3.2. Agregat 10
2.2.3.3. Air 14
commit to user ix
2.2.3.4. Bahan Tambah 15
2.2.4. Berat Volume Beton 18
2.2.5. Kuat Tekan Beton 18
2.2.6. Modulus Elastisitas Beton 20
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 23
3.1. Benda Uji Penelitian 23
3.2. Tahap dan Prosedur Penelitian 25
3.3. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar 28
3.3.1. Standar Pengujian Agregat Halus 28
3.3.2. Standar Pengujian Agregat Kasar 28
3.4. Alat-Alat yang Digunakan 29
3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton 29
3.5.1. Pengujian Agregat Halus 29
a. Pengujian Kandungan Zat Organik 29
b. Pengujian Kadar Lumpur 30
c. Pengujian Spesific Gravity 32
d. Pengujian Gradasi 33
3.5.2. Pengujian Agregat Kasar 35
a. Pengujian Spesific Gravity 35
b. Pengujian Gradasi 36
c. Pengujian Abrasi 37
3.6. Perencanaan Campuran Beton 38
3.7. Pembuatan Benda Uji 38
3.8. Pengujian Nilai Slump 40
3.9. Perawatan Benda Uji 41
3.10. Prngujian Berat Volume Beton 41
3.11. Pengujian Kuat Tekan Beton 41
3.12. Pengujian Modulus Elastisitas Beton 42
3.13. Analisis Data dan Pembahasan 43
commit to user x
BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 45
4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar 45
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus 45
4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar 47
4.1.3. Hasil Pengujian Metakaolin 49
4.2. Rencana Campuran 50
4.3. Hasil Pengujian Nilai Slump 51
4.4. Hasil Pengujia Berat Volume Beton 52
4.5. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton 56
4.6. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas Beton 58
4.7. Analisis Data Hasil Pengujian 63
4.7.1. Analisis Hasil Pengujian Nilai Slump 63
4.7.2. Analisis Hasil Pengujian Berat Volume 64
4.7.3. Analisis Hasil Pengujian Nilai Kuat Tekan 64 4.7.4. Analisis Hasil Pengujian Nilai Modulus Elastisitas 65 4.7.5. Mekanisme Penambahan Metakaolin dan Serat 66
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 68
5.1. Kesimpulan 68
5.2. Saran 68
DAFTAR PUSTAKA xvi
LAMPIRAN xvii
commit to user v
ABSTRAK
Arif Fajar Nugroho, 2012, Kajian Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton Normal dengan Bahan Tambah Metakaolin dan Serat Galvalum AZ150, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Patahan atau retakan pada jalan banyak disebabkan karena jalan dibuat diatas lapisan tanah labil, sehingga membuat fondasi tanah tidak bekerja dengan baik.
Solusinya adalah dengan perkerasan dengan beton karena beton mempunyai sifat kaku sehingga diharapkan ketika tanah bergeser atau amblas sebagian, jalan tersebut tidak patah. Beton memeliki kekurangan yaitu kuat tarik yang kecil, sehingga perlu adanya perbaikan salah satunya dengan penambahan tulangan mikro galvalum AZ150 dan metakaolin. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penggunaan serat galvalum dan metakaolin terhadap kapasitas kuat tekan dan modulus elastisitas beton yang dihasilkan.
Metode yang digunakan adalah metode eksperimen. Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah silinder beton berdiameter 15 cm tinggi 30 cm dengan diberi bahan tambah serat galvalum dengan prosentase 0%,; 0,25%; 0,50%;
0,75%; 1% terhadap volume beton dan penambahan metakaolin sebesar 7,5%
terhadap berat semen. Pengujian kuat tekan dan modulus elastisitas dilakukan pada umur beton 28 hari.
Hasil dari penelitian ini memperlihatkan nilai maksimal didapat pada variasi serat galvalum 0,50% dan metakaolin 7,5% dengan nilai kuat tekan sebesar 36,59 Mpa meningkat sebesar 15,46% dan nilai modulus elastisitas sebesar 29,37 x 103 Mpa meningkatan sebesar 33,12% dibanding beton normal dan masing mungkin diaplikasikan untuk perkerasan jalan.
Kata kunci : beton normal, Kuat tekan, metakaolin, modulus elastisitas, serat galvalum.
commit to user 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkerasan jalan dengan menggunakan beton saat ini sangat sering digunakan.
Kasus-kasus yang terjadi dilapangan adalah terjadinya retakan ataupun patahan yang terjadi pada jalan. Patahan atau retakan pada jalan banyak disebabkan karena jalan dibuat diatas lapisan tanah yang labil atau pada patahan tanah, sehingga membuat fondasi tanah tidak bekerja dengan baik. Perkerasan jalan menggunakan beton sering digunakan pada tanah labil atau patahan tanah karena beton memiliki sifat yang kaku sehingga diharapkan ketika tanah bergeser atau amblas sebagian, jalan tersebut tidak patah. Beton mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan bahan-bahan lain yaitu:
a. Harga beton relatif murah.
b. Kuat desak yang tinggi.
c. Kemampuanya untuk dicetak menjadi bentuk yang sangat beragam.
d. Ketahanannya yang baik terhadap cuaca dan lingkungan sekitar.
e. Memiliki durability atau tingkat keawetan yang tinggi dibanding bahan material lain.
Disamping kelebihan yang dimiliki, beton juga memiliki kekurangan. Beton memeliki kekurangan yaitu kuat tarik yang kecil, sehingga perlu adanya perbaikan pada kuat tariknya.
Metode yang sering digunakan untuk memperbaiki kuat tarik beton adalah dengan pemberian tulangan atau dapat juga menggunakan micro reinforcement misal beton serat. Beton dengan tulangan biasanya memakai tulangan polos ataupun ulir yang tersedia di pasaran, sedangkan untuk micro reinforcement didapat dari pasaran ataupun bahan lain yang berupa serat. Beton serat memiliki beberapa kelebihan dari beton tanpa serat dalam beberapa sifat strukturnya, yaitu keliatan (ductility), ketahanan terhadap beban kejut (impact resistance), kekuatan terhadap
commit to user
pengaruh susut (shrinkage), ketahanan terhadap keausan (abrasi) dan kuat tarik dan kuat lentur.
Disamping penambahan serat, juga ditambah metakaolin berguna sebagai pereaksi hasil sampingan campuran semen dan air yaitu kalsium hidroksida. Kalsium hidroksida akan mengeras saat bereaksi dengan metakaolin sehingga dapat menambah kekuatan beton (The Concrete Countertop Institute, 2007).
Parameter kualitas kekuatan beton dapat ditinjau antara lain dari kuat tekan modulus elastisitas. Kuat tekan beton adalah kemampuan luasan permukaan beton dalam menahan gaya tekan yang dibebankan secara aksial terhadap sumbu penampang. Pembebanan dilakukan hingga beton pecah/hancur.
Modulus elatisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Semakin besar nilai modulus elastisitas, maka dengan tegangan yang sama, regangan (lendutan) yang terjadi akan semakin kecil.
Penelitian ini akan membahas mengenai pengaruh penambahan serat galvalum AZ150 dan metakaolin terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas pada beton normal sehingga diharapkan dapat menjawab beberapa permasalahan- permasalahan di atas.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang masalah di atas, maka dapat dirumuskan suatu masalah yaitu bagaimana pengaruh penambahan metakaolin dan serat galvalum AZ150 terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas pada beton normal.
commit to user 1.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut:
a. Semen yang digunakan adalah semen tipe I .
b. Mix Design rencana menggunakan metode sesuai SNI .T-15-1990-03.
c. Beton akan diaplikasikan untuk perkerasan jalan dengan fc 29,05 MPa.
d. Volume serat galvalum yang ditambahkan adalah 0 % ; 0,25 % ; 0,50 %;
0,75 % ; dan 1 % dari volume total beton.
e. Serat galvalum yang dipakai berdimensi panjang 5 cm, lebar 2 cm.
f. Berat metakaolin yang ditambahkan adalah 0 % ; dan 7,5 % dari berat semen.
g. Umur Beton pengujian untuk beton adalah umur 28 hari.
h. Penelitian ini tidak membahas reaksi kimia yang terjadi.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh penambahan metakaolin dan serat galvalum AZ150 terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas pada beton normal.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain pengetahuan tentang penambahan metakaolin dan penggunaan material serat nonfabrikasi galvalum AZ150 sebagai serat pada beton normal.
commit to user 1.6. Keaslian Penelitian
Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya tentang penggunaan bahan tambah metakaolin dan serat galvalum AZ150 dalam pengembangan teknologi beton antara lain :
a. Uji Daktilitas dan Toughness Balok Beton Ringan – Metakaolin Berserat Galvalum AZ150 (Bayu Budi Atmojo, 2007).
b. Kajian Kuat Tarik Belah dan Modulus of Rupture Beton Ringan – Metakaolin Berserat Galvalum AZ150 (Arif Adhian, 2007).
c. Kuat Desak dan Modulus Elastisitas Beton Ringan – Metakaolin Berserat Galvalum AZ150 (Agus Budi R. , 2008).
d. Kuat Lentur Beton Ringan – Metakaolin Berserat Galvalum AZ150 (Denie Previardhi, 2009).
e. Kajian Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton Normal Berserat Galvalum AZ150 (Yodhit Imam M. , 2009).
f. Kajian Kuat Kejut (Impact) Beton Normal Berserat Galvalum AZ150 (Arif Nur Hidayat, 2012).
g. Kajian Serapan dan Penetrasi Beton Normal Berserat Galvalum AZ150 (Fauzan Al Hakim, 2012).
h. Kajian Kuat Tarik Belah dan MOR Beton Normal Berserat Galvalum AZ150 (Agus S, 2012).
i. Kajian Stiffness (Kekakuan) dan Toughness (Keuletan) Beton Normal Berserat Galvalum AZ150 (Faisal Firmansyah, 2012).
j. Kajian Kuat Kejut (Impact) Beton Normal dengan Bahan Tambah Metakaolin dan Serat Galvalum AZ150 (Januar Awal Prianto, 2012).
k. Kajian Serapan dan Penetrasi Beton Normal dengan Bahan Tambah Metakaolin dan Serat Galvalum AZ150 (Fitri Ekasari, 2012).
l. Kajian Kuat Tarik Belah dan MOR Beton Normal dengan Bahan Tambah Metakaolin dan Serat Galvalum AZ150 (Arif Suryo P. , 2012).
m. Stiffness (Kekakuan) dan Toughness (Keuletan) Beton Normal Dengan Bahan Tambah Metakaolin dan Serat Galvalum AZ150 (Agung mardiyanto, 2012).
commit to user
Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya, maka penelitian tentang kuat tekan dan modulus elastisitas beton normal dengan bahan tambah metakaolin dan serat galvalum AZ150 belum pernah diteliti.
commit to user 6
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Beton normal adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat (SNI 03-2847-2002).
Bahan bangunan yang terkenal dengan nama beton ini dibentuk oleh pengerasan campuran semen, air, agregat halus, agregat kasar, udara dan kadang – kadang campuran bahan tambahan lainnya dengan perbandingan tertentu (Murdock dan Brook, 1999).
Profesor Talbot menegaskan kembali bahwa terjadi hubungan lansung antara kekuatan dengan kandungan pori agregat. Semakin tinggi angka pori dalam agregat berarti semakin tinggi angka pori dalam beton yang pada akhirnya akan menyebabakan turunnya kekuatan beton (Mulyono, 2003).
Menurut Tjokrodumuljo (1996) mengartikan bahwa beton serat (fiber concrete) ialah bahan komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lainnya yang berupa serat. Serat pada umumnya berupa batang-batang dengan diameter antara 5 sampai 500 mikro meter, dan panjang sekitar 25 mm samapi 100 mm. bahan serat dapat berupa : serat asbeston, serat tumbuh-tumbuhan (rami, bambu, ijuk), serat plastic (polypropylene), atau potongan kawat baja.
Beton serat merupakan campuran beton ditambah serat, umumnya berupa batang – batang dengan ukuran 5 – 500 µm, dengan panjang sekitar 25 mm (Mulyono, 2003).
commit to user
Dosis penggunaan beton serat, fraksi volume rendah (volume serat <1% dari volume beton), fraksi volume sedang (volume serat 1% - 2% dari volume beton), fraksi volume tinngi (volume serat >2% dari volume beton) (As’ad, 2007).
Metakaolin ditambahkan berguna sebagai pereaksi hasil sampingan campuran semen dan air yaitu kalsium hidroksida. Kalsium hidroksida akan mengeras saat bereaksi dengan metakaolin sehingga dapat menambah kekuatan beton (The Concrete Countertop Institute, 2007).
Menurut Mediyanto dkk (2010) pada penelitian kuat tekan beton ringan metakaolin berserat alumunium pascabakar menyimpulkan bahwa terjadi peningkatan kuat tekan pada umur 28 hari sebesar 12,33 %, pada beton ringan beserat aluminimum dan 23,54 % pada beton ringan metakaolin berserat aluminium.
Menurut Sudarmoko (1993) menyatakan bahwa beton normal yang ditambahkan serat dari bendrat kadar volume tetap 1% dengan variasi panjang serat 60 mm, 80 mm, 100 mm, menujukan nilai optimal pada panjang serat 80 mm yaitu dengan nilai kuat tekan 42,85 MPa terjadi peningkatan sebesar 25,2% dari beton normal tanpa serat.
Penambahan metakaolin pada campuran beton ringan berserat alumunium dengan kadar 10% dan 7,5% dari berat semen mengakibatkan penurunan nilai KIC, namun penurunan nilai KIC lebih kecil didapat dari penambahan metakaolin dengan kadar 7,5% dari berat semen (Hikmawati, 2007).
Menurut Yodhit (2009) menyatakan bahwa beton normal yang ditambah galvalum memperlihatkan peningkatan nilai kuat tekan dan modulus elastisitasnya. Nilai maksimal didapat pada variasi serat galvalum 0,35% dengan nilai kuat tekan sebesar 35,37 MPa dan nilai modulus elastisitas sebesar 25,83 x 103 MPa.
commit to user 2.2. Landasan Teori
2.2.1. Pengertian Beton
Beton normal adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat (SNI 03-2847-2002).
Beton normal merupakan beton yang cukup berat, dengan berat 2400 kg/m3 dan menghantarkan panas. Beton normal mempunyai kuat tekan kurang dari 40 MPa Pada beton normal biasanya digunakan agregat yang berat jenisnya antara 2,5 sampai 2,7 kg/m3, seperti granit, basalt, kuarsa dan sebagainya (Tjokrodimuljo, 1996)
2.2.2. Beton Serat
Beton serat adalah campuran beton yang ditambah serat pada beton segar.
Tujuannya penambahan serat yaitu meningkatkan kualitas beton seperti meningkatkan kuat tekan, keliatan (ductility), ketahanan terhadap beban kejut (impact resistance), kekuatan terhadap pengaruh susut (shrinkage), ketahanan terhadap keausan (abrasi) dan kuat tarik dan kuat lentur. Penambahan serat itu sendiri dapat mereduksi retak-retak yang mungkin timbul akibat perubahan cuaca tersebut.
Menurut Nguyen mendefinisikan beton serat adalah material komposit yang dibuat dari semen, agregat, air dan potongan serat.
Bermacam serat direkomendasikan untuk digunakan sebagai perkuatan beton, namun tipe serat secara umum dapat diklasifikasikan menjadi 4 menurut ACI yaitu:
a. SFRC ( Steel Fiber Reinforced Concrete) b. GFRC ( Glass Fiber Reinforced Concrete) c. SNFRC ( Synthetic Fiber Reinforced Concrete)
commit to user
Penambahan serat ini mempunyai fungsi yaitu untuk mereduksi terjadinya keretakan pada beton, menambah kuat tarik pada beton. Serat yang dicampurkan pada beton hampir sama dengan penambahan tulangan pada beton hanya saja tulangan disini berukuran mikro dan tersebar di semua bagian beton sehingga daya ikat antar komponen beton akan bertambah.
Serat untuk campuran nonpabrikasi (bahan yang diproduksi bukan untuk difungsikan sebagai serat) terbukti dapat difungsikan sebagai pengganti bahan serat untuk beton, sebagai contoh penggunaan kawat bendrat seperti penelitian yang dilakukan oleh Suhendro (1997) dan Sudarmoko (1993).
Dengan merujuk pada hasil penelitian sebelumnya maka digunakan serat galvalum AZ150.
Metakaolin ditambahkan pada beton selain untuk filler juga sebagai pereaksi dari hasil sampingan pada proses hidrasi semen yaitu kalsium hidroksida. Kalsium hidroksida akan mengeras saat bereaksi dengan metakaolin sehingga dapat menambah kekuatan beton.
2.2.3. Material Penyusun Beton
2.2.3.1. Semen Portland
Semen Portland ialah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan dasar pembentuk semen portland terdiri dari bahan-bahan yang mengandung kapur, silika, alumina, dan oksida besi. Semen portland memiliki sifat-sifat yang dapat meningkatkan kekuatan. Sifat yang paling penting dari semen portland ini adalah mengeras melalui suatu reaksi kimia dengan air yang disebut hidrasi, dimana hidrasi ini akan menghasilkan panas.
Hidrasi ini menghasilkan pengikatan yang terjadi pada permukaan butir Trikalsium Aluminat, sehingga akan terjadi rekatan yang kuat antara agregat dalam campuran mortar.
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
Menurut Standart Nasional Indonesia jenis semen di Indonesia digolongkan dalam 5 jenis ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Jenis semen portland di Indonesia
Jenis Semen Karakteristik Umum
Jenis I Penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti disyaratkan pada jenis-jenis lain
Jenis II Penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang
Jenis III Penggunaannya menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi
Jenis IV Penggunaannya menuntut persyaratan panas hidrasi yang rendah
Jenis V Penggunaannya menuntut persyaratan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
2.2.3.2. Agregat
Agregat merupakan butiran mineral alami atau buatan yang berfungsi sebagai bahan pengisi campuran beton. Agregat sangat berpengaruh terhadap sifat ataupun kualitas beton, sehingga pemilihan agregat merupakan bagian penting dalam pembuatan beton. Beton tersusun sekitar 70% dari agregat sehingga pemilihan agregat yang baik sangat berpengaruh terhadap kualitas beton.
Agregat umum dapat digolomgkan menjadi 3 jenis:
a. Batu, untuk ukurat butiran lebih dari 40 mm.
b. Kerikil, untuk ukurat butiran antara 5 – 40 mm.
commit to user
Terdapat 2 agregat yang dibutuhkan sebagai bahan penyusun beton yaitu:
a. Agregat halus
Dalam pemilihannya agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Hal tersebut sangat berpangaruh pada kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu pasir harus dikendalikan.
Menurut SNI – 03 – 2847 – 2002, syarat-syarat agregat halus (pasir) adalah sebagai berikut :
1) Modulus halus butir 2,3 – 3,12.
2) Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,074 mm atau No.200) dalam persen berat maksimum
a) Untuk beton yang mengalami abrasi sebesar 3%.
b) Untuk beton jenis lainnya sebesar 5%.
3) Kadar gumpalan tanah liat dan partikel yang mudah dirapikan maksumum 3%.
4) Kandungan arang dan lignit
a) Bila tampak permukaan beton dipandang penting (beton untuk diekspos) maksimum 0,5%.
b) Beton jenis lainnya maksimum 1 - 0,5%.
5) Kadar zat organik yang ditentukan dengan mencampur agregat halus dengan natrium sulfat (NaSO4) 3% tidak menghasilkan warna yang lebih tua dibanding warna standar. Jika warnanya lebih tua, maka ditolak kecuali : a) Warna lebih tua timbul karena sedikit adanya arang lignit atau yang
sejenis.
b) Ketika diuji dengan uji perbandingan kuat tekan beton yang dibuat dengan pasir standar silika hasilnya menunjukkan nilai lebih besar dari 95%.
6) Tidak boleh bersifat reaktif terhadap alkali jika dipakai untuk beton yang berhubungan dengan basah dan lembab atau yang berhubungan dengan bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali semen, dimana penggunaan semen yang mengandung natrium oksida tidak lebih dari 0,6%.
7) Kekekalan jika diuji dengan natrium sulfat bagian yang hancur maksimum 10%, dan jika dipakai magnesium sulfat maksimum 15%.
Agregat halus 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 2.2.
Tabel 2.2. 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 Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
Keterangan:
Daerah 1 : Pasir kasar Daerah 2 : Pasir agak kasar Daerah 3 : Pasir agak halus Daerah 4 : Pasir halus
commit to user b. Agregat Kasar
Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4,80 mm (British Standard) atau 4,75 mm (Standar ASTM).
Agregat dengan ukuran lebih besar dari 4,80 mm dibagi lagi menjadi dua: yang diameter antara 4,80-40 mm disebut kerikil beton dan yang lebih besar dari 40 mm disebut kerikil kasar (Mulyono, 2003).
Menurut SNI – 03 – 2847 – 2002 syarat-syarat agregat kasar (kerikil) adalah sebagai berikut :
1) Tidak boleh bersifat reaktif terhadap alkali jika dipakai untuk beton yang berhubungan dengan basah dan lembab atau yang berhubungan dengan bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali semen, dimana penggunaan semen yang mengandung natrium oksida tidak lebih dari 0,6%.
2) Sifat fisika yang mencakup kekerasan agregat diuji dengan bejana Los Angeles. Batas ijin partikel yang berpengaruh buruk terhadap beton dan sifat fisika yang diijinkan untuk agregat kasar (Limits for Agregat Deleterious Substances and Physical Requirement of Coarse Aggregates for Concrete) 3) Ukuran maksimum nominal agregat kasar harus tidak melebihi :
a) 1/5 jarak terkecil antara sisi-sisi cetakan, ataupun b) 1/3 ketebalan pelat lantai,ataupun
c) 3/4 jarak bersih minimum antara tulangan-tulangan atau kawat-kawat, bundel tulangan, atau tendon-tendon prategang, atau selongsong- selongsong.
Sifat-sifat material beton sangat perlu untuk diketahui, karena dengan mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan tersebut, kita dapat menentukan langkah-langkah yang diambil dalam menangani material beton 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 (spesific gravity), ikatan agregat kasar (bonding), modulus halus butir (finenes modulus), dan gradasi agregat (grading).
Batasan susunan butiran agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. 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)
2.2.3.3. Air
Air merupakan bahan dasar penyusun mortar yang paling penting. Air yang digunakan dalam campuran mortar mempunyai fungsi sebagai peningkat kelecakan dalam pembuatan mortar dan berperan penting dalam reaksi kimia yang disebut juga reaksi hidrasi. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen dan menyebabkan terjadinya pengikatan antara pasta semen dengan agregat, sedangkan fungsi lain sebagai bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Jumlah air dalam pembuatan mortar harus cukup supaya terjadi rekatan yang benar-benar kuat antara partikel di dalam campuran mortar, tetapi jumlahnya tidak boleh berlebih karena akan menimbulkan rongga-rongga pada mortar dan kekuatannya akan menurun. Secara umum air yang dapat digunakan dalam campuran adukan mortar adalah air yang apabila dipakai akan menghasilkan mortar dengan kekuatan lebih dari 90 % dari mortar yang memakai air suling.
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.
commit to user 2.2.3.4. Bahan Tambah
a. Pengertian Bahan Tambah
Bahan selain air, agregat dan semen yang digunakan sebagai bahan campuran untuk memodifikasi sifat beton segar, waktu pengerasan, dan kinerja beton saat keras dan ditambahkan ke dalam adukan sebelum atau selama proses pencampuran (mixing) (ASTM C 125, 2003)
b. Galvalum
Galvalum berupa lembaran logam baja yang yang dilapisi (coating) dengan silikon seng dan alununium sehingga selain kekuatanya yang baik galvalun juga tahan terhadap korosi, sehingga beton hasil campuran akan mempunyai durabilitas yang baik. Gambar galvalum dalam keadaan lembaran ditunjukkan pada Gambar 2.1, dan gambar galvalum setelah dipotong-potong dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.1. Galvalum lembaran
Gambar 2.2. Galvalum setelah di potong – potong 1) Properti mekanis baja (Steel Mechanical Properties)
Mutu baja : G 550 (kuat tarik 550 MPa / 5500 kg/cm2) 2) Lapisan pelindung terhadap korosi (Protective Coating)
Lapisan pelindung seng dan aluminium (Zincalume / AZ) dengan komposisi sebagai berikut:
a) Alumunium (AL) sebesar 55%
b) Seng (Zinc) sebesar 43,5 % c) Silicon ( Si ) sebesar 1,5 %
(http://www.supertruss.com/spesifikasi-supertruss%C2%AE/ )
Campuran serat beton dengan bahan nonfabrikasi (bahan di produksi bukan untuk difungsikan sebagai serat) terbukti dapat difungsikan sebagai pengganti bahan serat untuk beton. Dalam penelitian ini serat yang digunakan terbuat dari bahan galvalum. Serat galvalum digunakan karena memiliki berbagai kelebihan.
Mediyanto (2001) menyebutkan kelebihan serat galvalum antara lain:
1) Galvalum memiliki berat jenis lebih rendah dari pada serat baja (sehingga berat jenis beton tetap ringan).
2) Galvalum memiliki sifat mekanis (tidak mudah berkarat) yang cukup baik karena galvalum dilapisi dengan alumunium-zeng.
commit to user
Dalam penelitian ini dicoba penggunaan serat galvalum merupakan galvalum dengan pelapisan alumunium-zeng yang tidak terlalu tebal, sehingga masih memungkinkan untuk dilakukan pemotongan.
c. Metakaolin
Metakaolin adalah pozzolan yang terbentuk dari pembakaran mineral kaolin yaitu salah satu jenis lempung yang sering digunakan untuk membuat keramik.
Metakaolin akan terbentuk secara sempurna pada kisaran suhu 7000 - 8000C (RMC Group, 1996).
Proses kalsinasi yang terjadi pada kaolin menjadi metakaolin dapat dilihat pada Persamaan 2.1.
panas
Al2 Si O3 (OH)4 Al2O3 . SiO2 + 2H2O (2.1)
Pada proses hidrasi semen, semen yang bereaksi dengan air akan menghasilkan kalsium hidroksida yang tidak memberikan kontribusi terhadap kuat tekan atau durabilitas beton. Metakaolin yang ditambahkan akan bereaksi terhadap kalsium hidroksida menbentuk kalsium silika hidrat yang mempunyai sifat perekat sehingga beton semakin kuat (The Concrete Countertop Institute, 2007).
Proses yang terjadi akibat penabahan metakaolin dapat dilihat pada Persamaan 2.2.
SiO2 + Ca(OH)2 + H2O CaO . SiO2 . 2H2O ... (2.2)
Penambahan metakaolin bertujuan agar metakaolin bereaksi dengan kalsium hidroksida yaitu hasil reaksi hidrasi semen akan menghasilkan kalsium silikat yang memiliki sifat pozolan (Huat, 2006).
Hasil pengujian kandungan metakaolin yang dilakukan di Laboraturium Kimia Analitik UGM dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Kandungan metakaolin
No Sampel Parameter Hasil Pengukuran Metode
I II III
Atomic Absorption
Spect.
1.
Metakaolin
Al2O3 16,2659 16,1357 16,6566
2. CaO 1,2370 1,1857 1,1601
3. Fe2O3 3,6202 3,5431 3,5817
3. MgO 0,2556 0,2556 0,2568
4. Na2O 1,5485 1,5726 1,5485
5. K2O 1,3086 1,3086 1,3086
6. SiO2 74,0785 73,2948 72,5111
8. MnO2 0,0258 0,0240 0,0264
9. H2O 1,0425 - - Gravimetry
Sumber: Arif Fajar Nugroho (2012)
2.2.4. Berat Volume Beton
Berat volume beton adalah hasil bagi antara berat beton dengan volume beton.
Beton normal memiliki berat volume sebesar ±2400 kg/m3. Berat volume beton dipengaruhi oleh berbagai hal antara lain berat jenis agregat, kadar air, pori beton, dan bahan tambah yang dipakai.
Berat volume beton dapat dihitung dengan Persamaan 2.3.
Berat volume =
(2.3)
Dimana : W = Berat beton (kg) V = Volume beton (m3)
2.2.5. Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton adalah kemapuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan juga dapat diartikan sebagai besarnya gaya yang menyebabkan benda uji hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu pada mesin uji. Kuat
commit to user
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.
Pengujian kuat tekan beton sangat penting karena salah satu keunggulan beton adalah mempunyai kuat tekan yang tinggi, sehingga dalam perancangan beton sering digunakan spesifikasi berdasarkan kuat tekan.
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.
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 dengan kuat tekan yang lebih besar daripada agregat alami.
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,
mendekati kuat hancur semen portland biasa pada 28 hari. Pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa tahun.
Kuat tekan beton dapat dihitung dengan Persamaan 2.4 fc’ =
A Pmax
... (2.4) dengan :
fc’ = kuat tekan beton yang didapat dari benda uji (MPa) Pmax = beban tekan maksimum (N)
A = luas permukaan benda uji (mm2)
Kuat tekan beton yang disyaratkan fc adalah kuat tekan beton yang ditetapkan oleh perencana struktur (benda uji berbentuk silinder diameter 150 mm dan tinggi 300 mm), pada umur 28 hari dipakai dalam perencanaan struktur beton, dinyatakan dalam Mega Paskal atau MPa.
2.2.6. Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas adalah rasio dari tegangan normal tarik atau tekan terhadap regangan yang bersangkutan, dibawah batas proposional dari material (SNI 03 – 2002).
Modulus elastisitas erat hubungannya dengan perubahan bentuk beton yang diakibatkan oleh gaya yang di terima yang nantinya sangat berguna pada perancangan deformasi suatu bangunan.
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
commit to user
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 daripada kekuatan.
d. Mix Design beton
Jenis beton memberikan nilai modulus elastisitas yang berbeda pada umur dan kekuatan yang sama.
Menurut Nawy (1990), nilai modulus elastisitas beton didapat dari kemiringan suatu garis lurus (linier) yang menghubungkan titik pusat dengan suatu harga tegangan (sekitar 40 % f’c).
Hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan persamaan analisis dan perencanaan suatu bagian struktur. Grafik hubungan tegangan dan regangan yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Kurva tegangan-regangan
Menurut Murdock dan Brook (1991), modulus elastisitas yang sebenarnya atau modulus pada suatu waktu tertentu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.5 – 2.7.
䁐o
σ
maxTegangan beton (σ) α
Regangan beton (䁐)
Modulus elastisitas (E) e
=s ... (2.5) (2.4)
Dimana : Tegangan (σ)
A
= P ... (2.6) (2.5)
Regangan (ε) l Dl
= ... (2.7) Dengan : P = beban yang diberikan (ton)
A = luas tampang melintang (mm2)
Δl = perubahan panjang akibat beban P (mm) l = panjang semula (mm)
Karena kurva pada beton membentuk lengkung maka nilai regangan berbanding lurus dengan nilai tegangannya berarti bahan beton tidak sepenuhnya tidak bersifat elastis, sedangkan nilai modulus elastisitas berubah – ubah sesuai dengan kekuatannya dan tidak dapat ditetapkan melalui kemiringan kurva. Bahan beton bersifat elasto plastis dimana akibat dari beban tetap yang sangat kecil sekalipun beton akan mengalami regangan.
commit to user 23
BAB 3
METODE PENELITIAN
Metode yang diterapkan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen di laboratorium, yaitu penelitian yang bertujuan untuk menyelidiki hubungan sebab akibat antara satu sama lain dan membandingkan hasilnya. Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi pengujian bahan dan pengujian kuat lentur. Langkah – langkah metodologi yang akan dilaksanakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
3.1 Benda Uji Penelitian
Benda uji yang digunakan dalam penelitian kuat tekan dan modulus elastisitas menggunakan benda uji silinder berdiameter 15 cm dengan tinggi 30 cm.
Dalam pembuatan benda uji, dilakukan untuk variasi jumlah serat yang dipakai terhadap volume total adalah sebesar 0%; 0,25%; 0,50%; 0,75% dan 1%, sedangkan untuk presentase metakolin yang ditambahkan adalah 0%; 7,5%
terhadap berat semen.
Pada penelitian ini dilakukan curing menggunakan air biasa (direndam).
Pengujian benda uji dilakukan setelah benda uji berumur 28 hari. Perincian sampel benda uji dapat dilihat di Tabel 3.1 - 3. 2 dan Gambar 3.1.
Tabel 3.1. Rincian sampel kuat tekan beton.
Penambahan metakaolin
Persentase serat terhadap volume
total beton
Kode Benda Uji
Umur
Pengujian Jumlah
0 %
0% KT-0
28 hari
3 buah
0,25% KT-0,25 3 buah
0,50% KT-0,50 3 buah
0,75% KT-0,75 3 buah
1% KT-1 3 buah
7,5 %
0% KTM-0 3 buah
0,25% KTM-0,25 3 buah
0,50% KTM-0,50 3 buah
0,75% KTM-0,75 3 buah
1% KTM-1 3 buah
Jumlah Total Benda Uji 30 buah
Tabel 3.2. Rincian sampel modulus elastisitas beton.
Penambahan metakaolin
Persentase serat terhadap volume
total beton
Kode Benda Uji
Umur
Pengujian Jumlah
0 %
0% MOE-0
28 hari
3 buah
0,25% MOE-0,25 3 buah
0,50% MOE-0,50 3 buah
0,75% MOE-0,75 3 buah
1% MOE-1 3 buah
7,5 %
0% MOEM-0 3 buah
0,25% MOEM-0,25 3 buah
0,50% MOEM-0,50 3 buah
0,75% MOEM-0,75 3 buah
1% MOEM-1 3 buah
Jumlah Total Benda Uji 30 buah
commit to user
Gambar 3.1. Benda uji tekan dan modulus elastisitas beton.
3.2 Tahap dan Prosedur Penelitian
Tahapan – tahapan pelaksanaan penelitian sebagai berikut : a. Tahap I
Studi literatur serta mempersiapkan bahan dan alat uji penelitian.
b. Tahap II
Bahan yang akan digunakan diuji dengan tujuan untuk mengetahui sifat dan karakterstik bahan.
c. Tahap III
Pada tahap ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut :
1. Campuran mix design yang akan dibuat ditentukan sesuai SNI.
2. Agregat, semen, air dan bahan tambah dicampur menjadi adukan beton.
3. Nilai slump yang terjadi dicatat.
4. Benda uji yang dibuat berupa silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
d. Tahap IV
Benda uji dilakukan perawatan dengan cara merendam benda uji pada hari ke-2 selama 2 minggu, kemudian beton dikeluarkan dari air dan diangin- anginkan mencapai umur 28 hari.
30 cm
e. Tahap V
Kuat tekan dan modulus elastisitas diuji ketika beton pada umur 28 hari.
Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
f. Tahap VI
Data hasil pengujian dianalisis untuk mendapatkan kesimpulan hubungan antara variabel – variabel yang diteliti dalam penelitian.
g. Tahap VII
Kesimpulan diambil dari hasil analisis pengujian yang berhubungan dengan tujuan penelitian.
Tahapan penelitian secara skematis dalam bentuk bagan alir ditunjukkan dalam Gambar 3.2
commit to user
Gambar 3.2. Diagram alir tahapan penelitian Ya
Tidak
Pengujian Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas
Analisis Data dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tahap V
Tahap VI
Tahap VII Pembuatan Benda Uji
Silinder d: 15 cm, t: 30 cm
Perawatan (Curing) Tahap IV
Tahap I
Tahap II Uji Bahan:
- kadar lumpur - kadar organik
- specific gravity - gradasi
- absorbsi
Uji Bahan:
- abrasi
- specific gravity - gradasi
- absorbsi Persiapan
Agregat Kasar
Air Agregat Halus Semen Galvalum Metakaolin
Mulai
Pembuatan Adukan Beton
Tahap III
Uji Nilai Slump 25 mm – 76 mm
Perhitungan Rancang Campur (Mix Design)
Uji kandungan unsur
3.3. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar
Untuk memenuhi sifat dan karakteristik dari bahan dasar penyusun beton maka perlu dilakukan pengujian. Pengujian ini dilakukan dengan mengacu pada standar ASTM & SK SNI.
3.3.1. Standar Pengujian Agregat Halus
Pengujian agregat halus dilakukan berdasarkan ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM. Standar pengujian agregat halus adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-23 :Standar penelitian pengujian berat isi agregat halus.
b. ASTM C-40 :Standar penelitian untuk tes kotoran organik dalam agregat halus.
c. ASTM C-117 :Standar penelitian untuk agregat lolos saringan no. 200 dengan pencucian.
d. ASTM C-128 :Standar penelitian untuk menentukan spesific gravity agregat halus.
e. ASTM C-136 :Standar penelitian untik analisis saringan agregat halus.
3.3.2. Standar Pengujian Agregat Kasar
Pengujian agregat kasar dilakukan berdasarkan ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM. Standar pengujian agregat halus adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-29 : Standar penelitian untuk pengujian berat isi agrgat kasar.
b. ASTM C-127 : Standar penelitian untuk menentukan spesific gravity agregat kasar.
c. ASTM C-131 : Standar penelitian untuk pengujian abrasai agregat kasar.
d. ASTM C-136 : Standar pengujian untuk analisis ayakan agregat kasar.
commit to user 3.4. Alat Uji Penelitian
Penelitian ini menggunakan alat uji sebagai berikut :
a. Neraca/timbangan dengan kapasitas 2 kg dan 50 kg untuk menimbang bahan.
b. Ayakan dengan ukuran diameter saringan 38 mm; 25 mm; 19 mm; 12,5 mm;
9,5 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 0,85 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; 0 mm (pan) dan mesin penggetar ayakan yang digunakan untuk pengujian gradasi agregat.
c. Oven dengan kapasitas temperatur 100 °C untuk mengeringkan material.
d. Conical Mould dan alat penumbuk untuk mengukur SSD agregat halus.
e. Kerucut Abrams yang terbuat dari baja untuk mengukur nilai slump.
f. Cetakan benda uji untuk uji kuat tekan berupa silinder diameter 15 cm, tinggi 30 cm.
g. Alat uji kuat tekan (Compressive Testing Machine), compressometer dan dial gadget.
h. Alat bantu lain yaitu gelas ukur, pipet, cangkul, ember, meteran, dll.
3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton
Untuk mengetahui sifat dan karakteristik dari material pembentuk beton maka dalam penelitian ini dilakukan pengujian terhadap bahan – bahan pembentuk beton. Pengujian ini hanya dilakukan terhadap agregat halus agregat kasar sedangkan air dan semen yang digunakan telah sesuai dengan spesifikasi standar dalam SNI dan ASTM.
3.5.1. Pengujian Agregat Halus
a. Pengujian Kandungan Zat Organik
Pasir sebagai agregat halus dalam campuran beton tidak boleh mengandung zat organik terlalu banyak karena akan mengakibatkan penurunan kekuatan beton
commit to user
yang dihasilkan. Kandungan zat organik ini dapat dilihat dari percobaan warna dari Abrams Harder dengan menggunakan larutan NaOH 3%.
a. Tujuan :
Kadar zat organik dalam pasir dapat diketahui.
b. Alat dan bahan antara lain : 1) Pasir kering oven 2) Larutan NaOH 3%
3) Gelas ukur 250 cc c. Cara Kerja :
1) Pasir kering oven sebanyak 130 cc dan dimasukan ke dalam gelas ukur.
2) Larutan NaOH 3% dituangkan dalam gelas ukur hingga volume mencapai 200 cc.
3) Gelas ukur dikocok selama 10 menit.
4) Gelas ukur diletakkan di tempat yang terlindung selama 24 jam.
5) Warna air yang ada pada gelas ukur diamati.
6) Warna air dicocokanya dengan tabel Prof. Ir. Rooseno.
Hubungan antara kadar kadungan zat organik dan warna air pada percobaan dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Hubungan Perubahan Warna NaOH dengan Prosentase Kandungan Zat Organik
Warna campuran air + NaOH Kandungan Zat Organik Jernih
Kuning Muda Kuning Tua
Kuning Kemerahan Coklat Kemerahan Coklat Tua
0 % 0 - 10%
10 - 20%
20 - 30%
30 - 50%
50 - 100%
Sumber : Prof. Ir. Rooseno
b. Pengujian Kadar Lumpur
Kualitas pasir sudah tentu akan mempengaruhi kualitas beton yang dihasilkan.
Untuk dapat digunakan sebagai agregat halus dalam pembuatan beton, pasir harus
commit to user
berat keringnya. Lumpur adalah bagian pasir yang lolos ayakan 0,063 mm.
Apabila kadar lumpur lebih dari 5% maka pasir harus dicuci terlebih dahulu agar memenuhi syarat dan dapat digunakan sebagai agregat halus.
Tujuan :
Kadar lumpur yang terkandung dalam pasir dapat diketahui.
a. Alat dan bahan antara lain : 1) Pasir kering oven 2) Air bersih
3) Gelas ukur 250 cc
4) Oven yang dilengkapi pengatur suhu 5) Timbangan
b. Cara Kerja :
1) Pasir sebanyak 250 gram
2) Pasir dikeringkan dalam oven dengan temperature 110o C selama 24 jam 3) Pasir kering oven sebanyak 100 gram lalu di masukkan ke dalam gelas
ukur 250 cc.
4) Air diisikan ke dalam gelas ukur hingga setinggi 12 cm di atas permukaan pasir.
5) Air dan pasir dalam gelas ukur dikocok minimal 10 kali lalu membuang airnya.
6) Langkah (e) diulangi hingga air dalam gelas ukur tampak jernih.
7) Air dan pasir dituang ke dalam cawan lalu dikeringkan dalam oven dengan temperatur 110o C selama 24 jam.
8) Cawan setelah 24 jam dioven lalu dikeluarkan dan diangin-anginkan hingga mencapai suhu kamar.
9) Pasir dalam cawan ditimbang.
10) Berat pasir awal = G0 = 100 gram, berat pasir akhir = G1
11) Kadar lumpur dihitung dengan Persamaan 3.1 berikut ini : Kadar lumpur = - 1´100%
O O
G G
G (3.1)
12) Persyaratan PBI NI-2 1971, yaitu kadar lumpur maksimum 5%. Bila lebih dari 5% maka pasir harus dicuci terlebih dahulu agar dapat digunakan.
c. Pengujian Spesific Gravity
Mengetahui sifat-sifat bahan penyusun campuran beton mutlak diperlukan dalam pelaksanaan konstruksi. Salah satunya adalah berat jenis agregat penyusun yang merupakan variabel yang sangat penting dalam merencanakan volume kebutuhan dalam campuran beton.
a. Tujuan :
1) Bulk specific gravity agregat, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi kering dengan volume pasir total.
2) Bulk specific gravity SSD (Saturated Surface Dry) agregat, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh kondisi kering permukaan dengan volume pasir total.
3) Apparent specific gravity agregat, yaitu perbandingan antara berat pasir kering dengan volume butir pasir.
4) Daya serap air (absorbtion) agregat, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat pasir kering.
b. Alat dan bahan antara lain:
1) Cawan
2) Volumetric flash.
3) Conical mould 4) Neraca
5) Pasir kering oven ±1000 gram.
c. Cara Kerja :
1) Pasir dibuat agar SSD dengan cara : a) Pasir yang telah disediakan.
b) Pasir dimasukan dalam conical mould sampai 1/3 tinggi, kemudian ditumbuk dengan temper sebanyak 15 kali.
c) Pasir dimasukan lagi ke dalam conical mould sampai 2/3 tinggi,
commit to user
d) Pasir dimakukan lagi sampai penuh dan ditumbuk lagi sebanyak 15 kali.
e) Conical mould diangkat sehingga pasir akan merosot. Bila penurunan pasir mencapai 1/3 tinggi atau 2,5 cm maka pasir tersebut sudah dalam keadaan kering permukaan (SSD).
f) Pasir dalam keadaan SSD diambil sebanyak 500 gram.
2) Pasir tersebut dimasukan ke dalam volumetric flash kemudian tambahkan air samai penuh dan diamkan selama 24 jam.
3) Volumetric flash yang berisi pasir dan air tersebut setelah 24 jam ditimbang (e).
4) Pasir dikeluarkan dari volumetric flash dan dimasukkan ke cawan dengan membuang air terlebih dahulu. Jika dalam cawan masih ada air keluarkan dengan menggunakan pipet.
5) Pasir dimasukan dalam cawan ke dalam oven dengan suhu 110o C selama 24 jam.
6) Volumetric flash yang telah kosong dan bersih diisi dengan air sampai penuh dan ditimbang (d).
7) Pasir yang telah dioven didiamkan sampai mencapai suhu ruang kemudian menimbang pasir tersebut (c).
8) Hasil pengujian dianalisa dengan Persamaan 3.3 - 3.6 sebagai berikut : Bulk specific gravity =
e d
c -
+ 500 (3.2)
Bulk specific gravity SSD =
e d + 500-
500 (3.3)
Apparent specific gravity =
e c d
c -
+ (3.4)
Absorbtion = 500- ´100% c
c (3.5)
d. Pengujian Gradasi
Gradasi agregat halus adalah distribusi dari ukuran butiran agregat halus. Bila butiran agregat seragam maka akan tebentuk volume pori yang besar. Sebaliknya bila butiran agregat bervariasi maka akan tebentuk volume pori yang kecil dalam beton karena butiran yang kecil akan mengisi pori di antara butiran yang besar.
Hal ini dapat diartikan kemampatannya tinggi. Dengan kemampatannya yang tinggi maka akan mengurangi bahan pengikat sebab volume porinya sedikit.
a. Tujuan :
Variasi ukuran butiran pasir dan presentase modulus kehalusannya dapat diketahui.
b. Alat dan bahan antara lain :
1) Satu set ayakan dengan susunan diameter lubang 9.5 mm; 4.75 mm; 2.36 mm; 1.18 mm; 0.60 mm; 0.30 mm; 0.15 mm dan pan.
2) Mesin penggetar.
3) Neraca.
4) Pasir kering oven 3000 gram.
c. Cara Kerja :
1) Pasir yang telah dioven sebanyak 3000 gram.
2) Ayakan disusunan sesuai urutan besar lubang dan yang terbawah adalah pan.
3) Pasir dimasukan ke dalam ayakan teratas kemudian ditutup rapat.
4) Ayakan terisi tersebut diletakkan pada mesin penggetar.
5) Pasir yang tertinggal dalam masing-masing ayakan dipindahkan ke dalam cawan lalu ditimbang.
6) Persentase berat pasir tertinggal dihitung untuk masing-masing ayakan.
7) Modulus kehalusan pasir dihitung dengan Persamaan 3.6 berikut ini : Modulus kehalusan pasir =
b
a (3.6)
Dimana :
a = ∑ persentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan.
b = ∑ persentase kumulatif berat pasir yang tertinggal
commit to user 3.5.2. Pengujian Agregat Kasar
a. Pengujian Pengujian Spesific Gravity Agregat Kasar
Sifat-sifat bahan penyusun campuran beton mutlak diperlukan dalam pelaksanaan konstruksi. Salah satunya adalah berat jenis agregat penyusun yang merupakan variabel yang sangat penting dalam merencanakan campuran beton. Dengan diketahuinya variabel tersebut maka dapat dihitung volume agregat yang diperlukan.
a. Tujuan :
1) Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat agregat kasar dalam kondisi kering dengan volume agregat kasar total.
2) Bulk specific gravity SSD (Saturated Surface Dry), yaitu perbandingan antara berat agregat kasar jenuh kondisi kering permukaan dengan volume agregat kasar total.
3) Apparent specific gravity, yaitu pebandingan antara berat agregat kasar kering degnan volume butir agregat kaar.
4) Daya serap air (absorbtion), yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat agregat kasar kering.
b. Alat dan bahan antara lain : 1) Oven
2) Bejana dan container 3) Air
4) Neraca.
5) Agregat kasar c. Cara Kerja :
1) Agregat dicuci lalu dimasukkan dalam oven dengan suhu 110o C selama 24 jam.
2) Agregat kasar kering diambil lalu ditimbang sebanyak 3000 gram dan didiamkan hingga mencapai suhu ruang (h).
3) Agregat kasar direndam dalam air selama 24 jam, lalu dikeringkan dengan kain lap agar permukaan agregat kering, kemudian menimbang agregat tersebut (i).
commit to user
4) Container dipasang pada neraca, lalu container dimasukan dalam bejana hingga container terendam seluruhnya dan mengatur posisi agar neraca seimbang.
5) Agregat kasar dimasukkan dalam container hingga terendam air.
6) Agregat kasar tersebut ditimbang (j).
7) Hasil pengujian dianalisa dengan Persamaan 3.7 s.d 3.10 berikut:
Bulk specific gravity = j i
h
- (3.7)
Bulk specific gravity SSD = j i
i
- (3.8)
Apparent specific gravity =
j h i
h -
+ (3.9)
Absorbtion = - ´100%
h h
i (3.10)
b. Pengujian Gradasi Agregat Kasar
Agregat kasar dapat berupa kerikil kasar hasil disintegrasi alami berupa batu pecah (split) yang dipecah dengan alat pemecah batu. Bila butiran agregat kasar seragam maka akan terbentuk volume pori yang besar. Sebaliknya bila butiran agregat bervariasi maka akan terbentuk volume pori yang kecil dalam beton karena butiran yang kecil akan mengisi pori diantara butiran yang besar.
Hal ini dapat diartikan kemampatannya tinggi. Dengan kemampatannya yang tinggi maka akan mengurangi bahan pengikat sebab volume porinya sedikit.
a. Tujuan :
Variasi ukuran butiran kerikil dan presentase modulus kehalusannya dapat diketahui.
b. Alat dan bahan antara lain :
1) Satu set ayakan dengan susunan diameter lubang 50 mm; 38.1 mm; 25.4 mm; 19.0 mm; 12.5 mm; 9.5 mm; 4.75 mm; 2.36 mm; 1.18 mm; 0.85 mm dan pan.
2) Mesin penggetar.
3) Neraca.
commit to user c. Cara Kerja :
1) Agregat kasar yang telah dioven sebanyak 3000 gram.
2) Ayakan disusun sesuai urutan besar lubang dan yang terbawah adalah pan.
3) Agregat kasar dimasukkan ke dalam ayakan teratas kemudian ditutup rapat.
4) Ayakan yang terisi tersebut dipasang pada mesin penggetar dan digetarkan selama 5 menit, kemudian susunan ayakan diambil dari mesin penggetar 5) Agregat kasar yang tertinggal dalam masing-masing ayakan dipindahkan
ke dalam cawan lalu ditimbang.
6) Berat agregat kasar tertinggal pada masing-masing ayakan dihitung persentasenya.
7) Modulus kehalusan agregat kasar dihitung dengan Persamaan 3.11 : Modulus kehalusan kerikil =
g
f (3.11)
Dimana : f = ∑ persentase kumulatif berat kerikil yang tertinggal selain di dalam pan.
g = ∑ persentase berat kerikil yang tertinggal
c. Pengujian Abrasi Agregat Kasar
Agregat kasar harus tahan terhadap gaya aus, bagian yang hilang karena aus tidak boleh dari 50%.
a. Tujuan :
Daya tahan agregat kasar terhadap keausan dapat diketahui.
b. Alat dan bahan antara lain :
1) Mesin Los Angeles dan bola baja 2) Ayakan
3) Neraca.
4) Agregat kasar c. Cara Kerja :
1) Agregat kasar dicuci dari kotoran dan debu yang melekat, kemudian dikeringkan dengan oven bersuhu 110o C selama 24 jam.
2) Agregat kasar diambil dari oven dan membiarkannya hingga suhu kamar kemudian mengayak dengan ayakan 12.5 mm; 9.5 mm; 4.75 mm.
Dengan ketentuan : lolos ayakan 12.5 mm dan tertampung 9.5 mm sebanyak 2.5 kg. Lolos ayakan 9.5 mm dan tertampung 4.75 mm sebanyak 2.5 kg.
3) Agregat kasar yang sudah diayak sebanyak 5 kg dimasukkan ke mesin Los Angeles (k).
4) Lubang mesin Los Angeles dikunci rapat-rapat lalu menghidupkan mesin dan mengatur perputaran mesin sampai 500 kali putaran.
5) Aagregat kasar dikeluarkan lalu disaring menggunakan saringan 2.36 mm (l).
6) Persentase berat benda uji yang hilang dihitung dengan Persamaan 3.12 : Persentase berat yang hilang = ( - )´100%
k l
k (3.12)
3.6. Perencanaan Campuran Beton
Perencanaan campuran beton yang tepat dan sesuai dengan proporsi campuran adukan beton sangat diperlukan untuk mendapatkan kualitas beton yang baik.
Dalam penelitian ini digunakan rancang campur beton diaplikasikan untuk perkerasan jalan raya dengan kekuatan yang akan dicapai pada umur 28 hari K350 atau f’c = 29,05 MPa yang mengacu peraturan SNI T-15-1990-03.
3.7. Pembuatan Benda Uji
Langkah-langkah pembuatan benda uji dalam penelitian ini dapat diuraikan sebagai berikut :
a. Material (semen, agregat halus, agregat kasar, air, metakaolin dan serat galvalum AZ150) dan peralatan yang akan digunakan untuk campuran beton disiapkan.
commit to user
b. Cetakan berupa silinder dengan diameter 15 cm tinggi 30 cm.
c. Material ditimbang sesuai dengan perhitungan mix design beton.
d. Adukan beton dibuat dengan cara manual, mengaduk material yang telah ditimbang menggunakan cangkul atau cetok semen dan serat galvalum disebar secara random.
e. Nilai slump dari adukan beton dicatat.
f. Beton segar dituang ke dalam cetakan dan dipadatkan setelah penuh kemudian permukaanyan diratakan.
g. Beton dibiarkan selama 24 jam agar mengeras kemudian cetakan dibuka dan diberi kode untuk identifikasi pada masing – masing sampel.
h. Beton dilakukan perawatan dengan cara merendamnya dalam air selama 2 minggu dan diangin – anginkan sampai waktu pengujian umur beton 28 hari.
Gambar prosedur pembuatan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Pembuatan benda uji
3.8. Pengujian Nilai Slump
Slump beton adalah besaran kekentalan (viscocity) atau plastisitas dan kohesif beton segar.
Menurut SK SNI 03 – 1972 – 1990, cara pengujian nilai slump adalah sebagai berikut :
1. Cetakan dan pelat dibasahi dengan kain basah 2. Cetakan diletakkan diatas pelat dengan kokoh
3. Cetakan diisi sampai penuh dalam 3 lapisan dimana tiap lapisan berisi kira- kira ⅓ isi cetakan, kemudian setiap lapis ditusuk dengan tongkat pemadat sebanyak 25 x tusukan
4. Segera setelah selesai penusukan, ratakan permukaan benda uji dengan tongkat dan semua sisa benda uji yang ada di sekitar cetakan harus disingkirkan
5. Cetakan diangkat perlahan-lahan tegak lurus keatas
6. Tinggi jatuh beton segar yang terjadi diukur setelah cetakan diangkat.
Proses pengujian nilai slump dapat dilihat pada Gambar 3.4.
commit to user 3.9. Perawatan (curing) Benda Uji
Perawatan beton adalah suatu pekerjaan menjaga agar permukaan beton segar selalu lembab sejak adukan beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras.
Hal ini di maksudkan untuk menjamin agar proses hidrasi dapat berlangsung dengan baik dan proses pengerasan terjadi dengan sempurna sehingga tidak terjadi retak-retak pada beton dan mutu beton dapat terjamin.
Perawatan ini dilakukan dengan cara merendam beton ke dalam bak selama 2 minggu kemudian beton diangin-anginkan sampai benda uji berumur 28 hari dan diadakan pengujian beton.
3.10. Pengujian Berat Volume Beton
Pengujian berat volume beton dilakukat setelah beton berumur 28 hari, dilakukan dengan menggunakan timbangan dengan kapasitas 20 kg. langkah kerja yang dilakukan.
a. Benda uji yang ingin diuji disiapkan
b. Benda uji diukur ketinggian dan diameternya
c. Benda uji diletakkan pada alat timbangan, mencatat hasilnya.
d. Hasil pencatatan digunakan untuk menghitung berat volume beton dengan menggunakan Persamaan 2.3.
3.11. Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada saat beton berumur 28 hari. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya beban maksimum (P) pada saat beban hancur menggunakan alat uji Compressive Testing Machine.
a. Benda uji silinder beton diletakkan pada alat uji kuat tekan (CTM).
b. Jarum Compression Testing Machine diatur tepat pada posisi nol.
commit to user
c. Compression Testing Machine dinyalakan kemudian membaca jarum penunjuk beban sampai silinder beton hancur.
d. Besarnya nilai beban tekan maksimum dicatat dan kemudian digunakan untuk menghitung nilai kuat tekan silinder beton.
Gambar alat uji kuat tekan yaitu Compression Testing Machine dapat dilihat pada Gambar 3.5
Gambar 3.5. Alat uji kuat tekan.
3.12. Pengujian Modulus Elastisitas Beton
Pengujian modulus elastisitas dilakukan setelah beton berumur 28 hari. Benda uji yang digunakan adalah silinder beton berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm sebanyak 3 buah untuk setiap jenis variasi.
Benda uji pada pengujian modulus elastisitas mengalami perlakuan arah beban yang sama dengan pengujian kuat tekan beton, tapi disini kecepatan tekan diperlambat guna pembacaan dial compressometer dan dial gadget untuk mengukur regangan.
Pengujian modulus elastisitas bertujuan untuk mengamati besarnya perubahan panjang (regangan) arah longitudinal (aksial) silinder beton akibat pembebanan serta besarnya beban (P) pada saat beton mulai retak dengan menggunakan alat uji kuat tekan (Compression Testing Machine).
