ANALISA EKSPERIMENTAL KUAT TARIK BELAH
BETON PASCA PEMBAKARAN
JURNAL TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana Strata 1 (S1) pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Siliwangi
Oleh
JULIANA DWI FERRARI NPM 087011001
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SILIWANGI
TASIKMALAYA
2013
ABSTRAK
Beton adalah suatu bahan bangunan dan konstruksi yang sifatnya dapat ditentukan lebih dahulu dengan mengadakan perencanaan dan pengawasan yang teliti terhadap bahan-bahan yang dipilih. Beton merupakan bahan yang penyusunnya terdiri dari semen hidrolik (Portland Cement), agregat kasar, agregat halus dan air.
Kebakaran merupakan suatu bencana yang tidak diinginkan, serta perlu diwaspadai dan diperhatikan dalam suatu pembangunan baik berupa sarana maupun prasarana. Adanya pengaruh siklus pemanasan dari temperatur yang cukup tinggi menyebabkan struktur beton akan mengalami proses perubahan fase fisik dan kimiawi secara kompleks. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder ukuran d = ø 15 cm dan t = 30 cm dengan kuat rencana K 225. Panas temperatur
100°C dan 250°C dan lama durasi 1, 2 dan 3 jam.
Hasil pengujian kuat tarik belah beton pada umur 28 hari didapat nilai rata-rata, pada beton normal sebesar 0,43 kN/cm2 penurunan dianggap 0%. Beton dibakar pada suhu 1000C selama 1 jam sebesar 0,39 kN/cm2 mengalami penurunan sebesar 9,3%, 2 jam sebesar 0,37 kN/cm2 penurunan 13,95%, 3 jam sebesar0,31 kN/cm2 penurunan 27,91%. Beton dibakar pada suhu 2500C selama 1 jam sebesar 0,33 kN/cm2 mengalami penurunan sebesar 23,25%, 2 jam sebesar 0,28 kN/cm2 penurunan 14,88%, 3 jam sebesar0,27 kN/cm2 penurunan 37,21%. Hasil penelitian menunjukan bahwa kuat tarik belah beton rata-rata menurun dengan adanya kenaikan temperatur dan lamanya durasi pembakaran. Pada tiap suhu pembakaran, beton mengalami kerusakan yang berbeda-beda seperti retak rambut, terkelupas, rapuh dan muncul pori. Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini berupa rekomendasi dan perlu diperkuat dengan penelitian yang berhubungan dengan beton terbakar.
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sifat karakteristik beton yang khas yaitu mempunyai kuat tekan yang sangat tinggi, tetapi nilai kuat tariknya relatif lebih kecil menyebabkan kekuatan tarik beton cenderung diabaikan dalam perencanaan konstruksi dikarenakan nilanya yang relatif kecil yang dapat diatasi dengan pemakaian tulangan untuk menahan tarik. Namun nilai perbandingan tersebut bisa saja berubah ketika beton mengalami kebakaran.
Dengan adanya pengaruh temperatur tinggi saat terjadi pembakaran pada beton, diduga akan terjadi penurunan kekuatan pada beton. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kekuatan beton pasca pembakaran antara lain suhu pembakaran, durasi pembakaran, jenis bahan bakar, mutu beton, jenis material penyusun beton, dll. Metode pengujian yang digunakan adalah dengan metode
inderect test yaitu Splitting Test Methode. Karena metode ini diyakini dapat menghasilkan nilai kuat tarik belah beton yang lebih akurat.
1.2. Tujuan Dan Manfaat Penelitian
Berdasarkan uraian pada latar belakang di atas tujuan dari penelitian adalah: 1. Memberikan gambaran tentang perilaku beton yang terbakar pada suhu
tertentu.
2. Mengetahui perilaku kuat tarik belah beton pada kondisi beton normal dan pasca pembakaran.
Sedangkan manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai langkah awal terhadap penelitian kuat tarik belah beton pasca pembakaran lainnya, seperti penggunaan variasi waktu dan temperatur pembakaran.
2. Memberikan masukan dalam pelaksanaan rehabilitasi struktur beton pasca kebakaran.
1.3. Rumusan Masalah
1. Analisa terhadap perubahan kuat tarik belah beton pasca pembakaran pada suhu, kondisi, dan durasi pembakaran tertentu.
1.4. Batasan Masalah
Agar tidak terjadi perluasan masalah pada penelitian Tugas Akhir ini, maka diberikan suatu batasan permasalahan yang akan ditinjau. Antara lain :
1. Benda uji
Mutu beton rencana K 225/19,3 Mpa, silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm terdiri 3 sampel beton normal diuji tarik belah, dan 18 sampel dibakar kemudian diuji tarik belah.
2. Material
Agregat halus / pasir (sand) : Pasir Galunggung Agregat kasar / kerikil (split) : Split Galunggung Semen Portland : Semen Gresik
Air : Air dari sumur
3. Pemeliharaan benda uji
4. Pembakaran
Suhu pembakaran yang direncanakan lebih dari 100°C dan 250°C dan durasi waktu 1, 2 dan 3 jam dengan usia beton 28 hari.
5. Pengujian
Menggunakan alat uji kuat tekan dengan metode splitting test .
1.5. Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Dalam bab ini membahas tentang latar belakang penelitian, tujuan penelitian, batasan pokok permasalahan penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini menjelaskan tentang landasan teori mengenai material penyusun beton, kuat tarik belah beton normal, dan sifat beton pasca pembakaran.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang urutan pelaksanaan penelitian yang dilakukan di laboratorium, meliputi pemeriksaan material sampai dengan pengujian benda uji disertai standard peraturan yang digunakan sebagai dasar pelaksanaan penelitian.
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA
Bab ini menjelaskan tentang hasil penelitian yang dilakukan di laboratorium disertai dengan analisa data hasil penelitian tersebut.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan akhir dari hasil yang didapat dalam penelitian serta saran bagi penelitian-penelitian berikutnya.
II. LANDASAN TEORI
2.1. Uraian Umum
Beton merupakan bahan konstruksi yang diperoleh dengan cara mencampurkan semen Portland, air dan agregat (dan kadang-kadang bahan tambahan, yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia tambahan, serat, sampai bahan buangan non kimia) pada perbandingan tertentu.
Kekuatan beton sangat dipengaruhi oleh jenis dan komposisi dari material penyusun beton itu sendiri. Pada temperatur tinggi, beton akan mengalami perubahan mikrostruktur yang disebabkan oleh reaksi fisik maupun reaksi kimia yang bervariasi sesuai tingkat pemanasannya. Perubahan-perubahan yang terjadi pada struktur material penyusun beton ini dipengaruhi oleh tinggi temperatur pembakaran, durasi pembakaraan, dan sifat thermal dari material beton itu sendiri. Sifat thermal itu adalah : koefisien muai thermal, penghantar panas (konduktivitas thermal), dan panas jenis.
2.2. Sifat-sifat Beton Pada Temperatur Tinggi
Perilaku bahan bangunan akibat pembakaran tergantung pada pemilihan dan penggunaan jenis bahan, namun secara umum bahan bangunan yang terkena panas sampai 300°C dapat dipastikan akan mengalami degradasi berupa pengurangan kekuatan, yang mungkin tidak akan kembali setelah dingin. Tingginya kehilangan kekuatan tergantung pada jenis material, tingkat keparahan bakar, dan lamanya waktu pembakaran.
Menurut kompilasi Al-Mutairi dan Al-Shaleh (1997), beton dalam temperatur yang sangat tinggi akan mengalami hal-hal sebagai berikut :
1. Pada temperatur antara 300°C beton akan mengalami pengurangan kandungan air, yang mengakibatkan pengurangan terhadap kemampuan menahan tekan. Pengurangan kekuatan disebabkan perbedaan sifat thermal antara semen dan agregat yang menimbulkan tegangan geser internal.
2. Kekuatan tarik akan langsung berkurang dan berangsur-angsur berkurang dengan semakin meningkatnya temperatur.
3. Perubahan panas dalam inti beton yang terpanaskan mengakibatkan kerusakan pada adhesi antara agregat dan semen, dalam bentuk retakan, yang kemudian diikuti dengan fenomena disintegrasi struktur beton. Fenomena disintegrasi ini diantaranya adalah : pelepasan elemen beton
(spalling), pelepasan dengan peledakan (explosive spalling), pengelupasan
(sloughing-off).
4. Pada temperatur di atas 300°C, warna beton mengalami perubahan menjadi merah jambu, beton telah mengalami penurunan kekuatan yang cukup berarti yang ditandai adanya spalling, dan bila hal tersebut tidak terjadi akan terlihat retak-retak berjarak dekat.
5. Retakan pada beton, ini terbagi dalam retakan ringan atau retak rambut dan retakan lebar atau besar.
Beton tidak dapat diharapkan mampu bertahan tanpa terjadi retak atau kehilangan kekuatan bila sampai dipanaskan temperatur di atas 250°C. Hal ini karena terjadinya kerusakan secara bertahap pasta agregat dan pasta semen.
Akibat pertama dari pemanasan beton adalah menguapnya air bebas ke permukaan melalui saluran kapiler jika pemanasan lebih dari 100°C. Pada tahap
awal pemansan seringkali terjadi spalling jika kenaikan temperatur amat curam. Jenis spalling yang terjadi antara lain :
1. Agregat spalling, yaitu pecahnya agregat akibat tegangan dan perubahan struktur kristal pada temperatur tinggi. Hal ini terjadi pada elemen struktur yang menggunakan agregat dengan kadar silica yang tinggi. 2. Eksplosive spalling, yaitu meledaknya beton yang ditandai dengan suara
letusan. Ledakan ini disebabkan oleh kandungan silikat dalam agregat, sehingga saat terbakar agregat akan mengalami perubahan pada struktur kristalnya, akibat yang lebih serius adalah hancurnya lapis permukaan akibat adanya pemuaian thermal ditambah lagi dengan adanya tekanan uap air dalam pori-pori agregat. Biasanya terjadi pada 30 menit pertama. 3. Slouging off, adalah pengelupasan yang terjadi jika lapisan permukaan
beton karena berkurangnya kekuatan menahan temperatur tinggi dalam waktu yang lama sehingga tidak mampu menahan menjalarnya retak-retak beton.
2.3. Pengujian Kuat Tarik Belah
Pengujian kuat tarik beton belah dapat dilakukan dengan splitting test cara ini diyakini memberikan hasil yang lebih akurat. Dengan SK SNI 03-2491-2002, kekuatan tarik beton dengan splitting test dirumuskan sebagai berikut :
2 ct P f LD ………...(2.1)
P = beban uji maksimum (benda belah/hancur) dalam kilo Newton (kN) yang ditunjukan mesin uji tekan
L = panjang benda uji (cm) D = diameter benda uji (cm).
Gambar berikut menunjukan cara penempatan benda uji splitting test,
sedangkan gambar menunjukan distribusi tegangan pada uji belah.
Gambar 2.1. Penempatan benda uji metode Splitting Test
III. PROSES KEGIATAN PENELITIAN
3.1.Tinjauan Umum
Kuat tarik belah beton benda uji silinder beton ialah nilai kuat tarik tidak langsung dari benda uji beton berbentuk silinder yang diperoleh dari hasil pembebanan benda uji tersebut yang diletakkan mendatar sejajar dengan permukaan meja penekan mesin uji. Kuat tarik belah seperti inilah yang diperoleh melalui metode pengujian kuat tarik belah (Splitting Test).
3.2. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Siliwangi, mulai tanggal 23 - 25 Januari 2013.
3.3. Metode Penelitian
Metode yang dilakukan dalam penelitian ini mencakup: 1) Persiapan peralatan atau fasilitas di laboratorium.
2) Persiapan atau pengadaan bahan – bahan pembentuk beton meliputi agregat halus, agregat kasar, semen tipe I merk Gresik.
3) Pengujian dan pemeriksaan bahan – bahan pembentuk beton.
4) Pembuatan benda uji beton berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
5) Perawatan benda uji umur 28 hari.
6) Pembakaran benda uji menggunakan kayu bakar dengan suhu 100°C dan
250°C dengan variasi waktu selama 1, 2 dan 3 jam. 7) Pengujian kuat tarik belah.
Proses penelitian dalam pekerjaan beton meliputi semua tahapan yang dimulai dari persiapan, penyiapan bahan dan alat, pengujian bahan-bahan penyusun beton, perancangan komposisi campuran, pembuatan adukan beton, pengambilan contoh dan pengujian beton segar (slump test), pembuatan benda uji, perawatan , pembakaran dan pengujian beton keras.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton
Contoh analisa kuat tarik belah beton umur 28 hari benda uji silinder beton normal diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Massa 11,8 kg/m2, ukuran 450 cm2 dan beban maksimum 22,7 kN. Hitung kuat tarik belah beton tersebut.
P = 22,7 kN 2 2 2 2(22, 7) 15 30 45, 4 450 0,101 / ct ct ct ct P f LD kN f cmx cm kN f cm f kN cm
Ukuran (cm2) Kuat Tarik Rata-rata
Sebelum dibakar Setelah dibakar L x D (kN/cm2) (kN/cm2)
1 B-0 (normal) 11,03 - 450 80 0,36 2 B-0 (normal) 11,81 - 450 90 0,40 3 B-0 (normal) 11,57 - 450 120 0,53 4 B1-100 11,79 11,59 450 70 0,31 5 B1-100 12,01 11,81 450 90 0,40 6 B1-100 11,7 11,5 450 100 0,44 7 B2-100 11,72 11,47 450 70 0,31 8 B2-100 11,65 11,4 450 90 0,40 9 B2-100 11,4 11,15 450 90 0,40 10 B3-100 10,87 10,47 450 80 0,36 11 B3-100 10,95 10,55 450 50 0,22 12 B3-100 11,04 10,64 450 80 0,36 Tekanan (kN) 0,43 0,39 0,37
N0 Benda Uji Berat (kg)
0,31
Gambar 4.1. Grafik kuat tarik belah pada umur 28 hari dibakar suhu 100°C
Tabel 4.1. Hasil pengujian kuat tarik belah pada umur 28 hari suhu 100°C
Ukuran (cm2) Kuat Tarik Rata-rata
Sebelum dibakar Setelah dibakar L x D (kN/cm2) (kN/cm2)
1 B-0 (normal) 11,03 - 450 80 0,36 2 B-0 (normal) 11,81 - 450 90 0,40 3 B-0 (normal) 11,57 - 450 120 0,53 4 B1-250 11,31 11,01 450 60 0,27 5 B1-250 10,02 9,72 450 80 0,36 6 B1-250 10,36 10,06 450 80 0,36 7 B2-250 11,1 10,75 450 60 0,27 8 B2-250 9,98 9,63 450 70 0,31 9 B2-250 10,5 10,15 450 60 0,27 10 B3-250 11,55 11,15 450 65 0,29 11 B3-250 11,57 11,17 450 60 0,27 12 B3-250 11,39 10,99 450 60 0,27 0,43 0,33 0,28 0,27
N0 Benda Uji Berat (kg) Tekanan (kN)
Gambar 4.2. Grafik kuat tarik belah pada umur 28 hari dibakar suhu 250°C
Tabel 4.2. Hasil pengujian kuat tarik belah pada umur 28 hari suhu 2500C
Ukuran (cm2) Kuat Tarik Rata-rata
Sebelum dibakar Setelah dibakar L x D (kN/cm2) (kN/cm2)
1 B-0 (normal) 11,03 - 450 80 0,36 2 B-0 (normal) 11,81 - 450 90 0,40 3 B-0 (normal) 11,57 - 450 120 0,53 4 B1-100 11,79 11,59 450 70 0,31 5 B1-100 12,01 11,81 450 90 0,40 6 B1-100 11,7 11,5 450 100 0,44 7 B2-100 11,72 11,47 450 70 0,31 8 B2-100 11,65 11,4 450 90 0,40 9 B2-100 11,4 11,15 450 90 0,40 10 B3-100 10,87 10,47 450 80 0,36 11 B3-100 10,95 10,55 450 50 0,22 12 B3-100 11,04 10,64 450 80 0,36 13 B1-250 11,31 11,01 450 60 0,27 14 B1-250 10,02 9,72 450 80 0,36 15 B1-250 10,36 10,06 450 80 0,36 16 B2-250 11,1 10,75 450 60 0,27 17 B2-250 9,98 9,63 450 70 0,31 18 B2-250 10,5 10,15 450 60 0,27 19 B3-250 11,55 11,15 450 65 0,29 20 B3-250 11,57 11,17 450 60 0,27 21 B3-250 11,39 10,99 450 60 0,27 0,28 0,27 Tekanan (kN) 0,43 0,39 0,37 0,31 0,33
N0 Benda Uji Berat (kg)
Gambar 4.3. Grafik kuat tarik belah beton umur 28 hari
Tabel 4.3. Hasil pengujian kuat tarik belah beton umur 28 hari
4.2. Pembahasan Hasil Penelitian
Berdasarkan tabel diatas, maka beton sesudah dibakar mengalami penurunan kuat tarik rata-rata pada suhu 1000C dan 2500C dimulai dari 1 jam, 2 jam dan 3 jam terhadap beton normal dimana semakin lama durasi dan semakin temperatur tinggi semakin lemah kuat tarik beton itu sendiri.
Berat benda uji mengalami penyusutan setelah dibakar karena hilangnya air dari beton, susut ini menyebabkan bertambahnya porositas pasta dan tidak tercermin pada ukuran volumenya. Susut didefinisikan sebagai perubahan volume ketika air masuk atau keluar dari gel semen, atau ketika air mengubah keadaan kimiwinya di dalam pasta.
4.3. Pembahasan pencampuran bahan-bahan penyusun beton
Pada pelaksanaan pencampuran komposisi beton tidak mengalami perubahan apapun, misalnya penambahan jumlah air yang dapat mempengaruhi terhadap nilai slump yang direncanakan yaitu 60-180 mm.
4.4. Pembahasan hasil pengujian kuat tarik beton
1. Beton Normal (0)
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,43 kN/cm2, penurunan dianggap 0%. 2. Beton terbakar suhu 100°C selama 1 jam
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,39 kN/cm2, mengalami penurunan sebesar 9,3% terhadap beton normal.
3. Beton terbakar suhu 100°C selama 2 jam
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,37 kN/cm2, mengalami penurunan sebesar 13,95% terhadap beton normal.
4. Beton terbakar suhu 100°C selama 3 jam
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,31 kN/cm2, mengalami penurunan sebesar 27,91% terhadap beton normal.
5. Beton terbakar suhu 250°C selama 1 jam
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,33 kN/cm2, mengalami penurunan sebesar 23,25% terhadap beton normal.
6. Beton terbakar suhu 250°C selama 2 jam
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,28 kN/cm2, mengalami penurunan sebesar 34,88% terhadap beton normal.
7. Beton terbakar suhu 250°C selama 3 jam
Kuat tarik rata-rata sebesar 0,27 kN/cm2, mengalami penurunan sebesar 37,21% terhadap beton normal.
4.5. Penurunan Kuat Tarik Belah Beton
Penurunan kekuatan beton pasca pembakaran disebabkan ketika temperatur mencapai diatas 250°C terjadi perubahan komposisi kimia secara bertahap pada pasta semen dimana dekomposisi unsur C-S-H (calsium silikat hidrat) terurai menjadi kapur bebas CaO yang tidak memiliki kekuatan sama sekali. Karena unsur C-S-H merupakan unsur utama yang menopang kekuatan beton, maka pengurangan C-S-H yang jumlahnya cukup banyak akan sangat mengurangi kekuatan beton.
Selain itu dengan munculnya senyawa-senyawa baru seperti Potasium Hidroxide Hidrate, Anathase, Kilalaite dan Andhesine merupakan senyawa-senyawa yang menyebabkan beton menjadi sangat rapuh. Ini semua menunjukan bahwa memang pada beton yang mengalami perubahan temperatur yang cukup tinggi seperti yang terjadi pada proses pembakaran, maka akan terjadi perubahan susunan senyawa-senyawa kimia pembentuk beton tersebut yang akhirnya akan mempengaruhi sifat-sifat fisik dan mekanik beton tersebut.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil dan pembahasan penelitian laboratorium dapat diketahui hasil kuat tarik belah beton pasca pembakaran dibuat dari campuran K-225/19,3 Mpa dapat disimpulkan bahwa penurunan kuat tarik belah beton akibat pembakaran disebabkan oleh beberapa hal diantaranya :
1. Melemahnya lekatan antara pasta semen dan agregat karena terjadinya proses hidrasi pada saat menerima temperatur tinggi.
2. Pemuaian yang terjadi pada agregat beton. 3. Rongga udara yang ada dalam beton.
4. Pada tiap suhu pembakaran, beton mengalami kerusakan yang berbeda-beda seperti retak rambut, terkelupas, rapuh dan muncul pori.
5. Penyusutan juga terjadi pada berat beton karena dari air yang menguap keluar dari gel semen, volume beton dapat berkurang karena naiknya air (bleeding), kebocoran dan penyrapan air oleh bekisting.
5.2. Saran
Setelah melakukan penelitian terhadap kuat tarik belah beton pasca pembakaran , berikut saran yang dapat penyusun sampaikan :
1. Perlu penelitian lebih lanjut tentang kuat tarik belah pada beton terbakar dengan memperbanyak variasi mutu, durasi pembakaran dan suhu pembakaran, sehingga bisa dikembangkan suatu fungsi terhadap kuat tarik pada beton terbakar.
2. Dalam proses pembakaran dengan kayu bakar diperlukan ketelitian dalam pengukur suhu, karena panas kayu bakar yang tidak stabil dapat berubah sewaktu-waktu.
3. Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini berupa rekomendasi dan perlu diperkuat dengan penelitian yang berhubungan dengan beton terbakar.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1993. SK SNI 03-2834-1993 “Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran
Beton Normal”. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum.
Anonim. 2002. SK SNI 03-2492-2002 “Metode Pengujian Kuat tarik belah
Beton”. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum.
Nugraha Paul dan Antoni. 2007. Teknologi Beton. Yogyakarta: Penerbit Andi. Nurdin. 2012. Tugas Akhir “ Pengaruh Penggunaan Damdex Terhadap Kuat
Tekan Dan Kuat Tarik Belah Beton”. Tasikmalaya: Jurusan Teknik Sipil Universitas Siliwangi Tasikmalaya.
Suprayitno Hadi dan Priyanto. 2005. Tugas Akhir “Analisa Experimentak Kuat
Tarik Beton Terhadap Kuat Tekan Beton Paska kebakaran Dengan Metode Spilt Silinder”. Semarang: Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik unversitas Diponegoro.
