ANALISA SIFAT MEKANIS BETON MUTU TINGGI DENGAN PEMAKAIAN FLY ASH LEBIH DARI 50% SEBAGAI
PENGGANTI SEMEN DAN SUPERPLASTICIZER
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh : EKO WIDIYANTO NIM : D 100 120 111
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
v MOTTO
“ Dan boleh jadi kamu membenci sesuatu tetapi ia baik bagimu, dan boleh jadi
kamu menyukai sesuatu tetapi buruk bagimu, dan Allah mengetahui dan kamu
tidak mengetahui “
(Q.S. Al-Baqarah:216)
“Dan Allah tidak membebani seseorang itu melainkan sesuai dengan
kesanggupannya”
( Q.S. Al-Baqarah:286)
“Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya
bersama kesulitan itu ada kemudahan”
(Q.S. Al-Insyirah:5-6)
“Barang siapa bertakwa kepada Allah maka Dia akan menjadikan jalan keluar
baginya, dan memberikan rizki dari jalan yang tidak ia sangka, dan barang siapa bertawakkal kepada Allah maka cukuplah Allah baginya, Sesungguhnya Allah
melaksanakan kehendak-Nya, Dia telah menjadikan untuk setiap sesuatu
kadarnya”
(Q.S. Ath-Thalaq:2-3)
“Dialah yang menjadikan bumi itu mudah bagi kamu, maka berjalanlah di segala
penjurunya dan makanlah sebahagian dari rezeki-Nya. Dan hanya kepada-Nya-lah
kamu (kembali setelah) dibangkitkan”
(Q.S. Al-Mulk:15)
“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar”
vi
PERSEMBAHAN
Segala Puji bagi Allah SWT atas Rahmat dan Karunia-Nya sehingga karya ini dapat selesai tanpa suatu halangan yang berarti dan dapat selesai sesuai dengan yang telah direncanakan. Dengan selesainya karya ini maka selesai pula studi saya di Program Studi Teknik Sipil untuk gelar Sarjana S-1 Teknik Sipil. Karya ini saya persembahkan kepada :
1. Kedua orang tua saya (Wiyanto dan Yatemi), terimakasih atas segala bimbingan, didikan, dan kasih sayang yang engkau berikan. Terimakasih untuk bapak yang selalu berusaha dengan sangat keras untuk membiayai kuliahku hingga selesai, InsyaAllah keringat yang telah engkau cucurkan tidak akan pernah sia-sia. Untuk ibu, terimakasih atas perhatian yang selalu kau berikan kepadaku hingga terkadang air matamu tak kuasa menetes karenaku. Kalian berdua merupakan orang tua terhebat yang ku miliki, bagamanapun usahaku tka kan mungkin bisa membalas jsa atas apa yang telah kau berikan. Tetapi aku akan selalu berusaha dengan segenap hati dan tenaga untuk membahagiakan kalian berdua.
2. Pakde Pur, Bude Kus, Pakde Bono, Bude Tuk, Pakde Yono, Bude Rum, Lek Gio, Lek Yanto, Lek Bagong, Bibik Dewik, Bibik Emi, Bibik Tini, Paman Seri, Paman Salim, Paman Juni dan semua mbah yang ada di Sragen dan di Lampung yang selalu memberikan semangat dan selalu menyayangiku. 3. Adiku tercinta dan tersayang (Rensi Indah Pratiwi) yang memberikan
semangat lebih walaupun kita jarang bertemu. Mbak Ayuk, Mba Arum, ndok Anggun, ndok Anggi, ndok Deli dan ndok Yeni yang selalu menemani adikku tersayang. Ndok Ayu Avit W yang katanya mau nikah duluan.
vii
5. Teman-temanku tersayang, teman-teman sekolah di Kalbar Ahmad RI, Randy S, Arda MD, M. F. Rozi, Fendi S, Mia A, Yuni K, Fenny Amy, Widya Naon, Ela, Yuni K, Rizky A, Nunung Ndeng, Syifa A, Dini H, Fitri H, Adek Kurniawan dan lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu-satu. Teman-teman seperjuangan di Solo di Universitas Muhammadiyah Surakarta, Erwin Mahaningtyas (Teman paling tersayang di Kampus, yang hampir selalu satu kelompok dan satu kelas dari semester 1, sampai kerja praktek dan penelitian tugas akhir, teman yang paling galak, teman paling hitzz dan sebagainya), Lana Fatma Sari, Yogik Hardian P, Dessy Dwi U, Annas, Laila U, Mareni, Ai Anisa P, Rondi Mocha, Rizal Bonek, Mas Ipin, Mas Yudha, Tomy, Ikhwan, Wahyu, Awang, Giring, Heru, Imam, Iwan, Cita ncit, Mia, Nella, Slamet, Permadi, Banteng, Damar, Latif, Wasiti, Defit, Kresna, Rina, Sas, Omen, Bany, Tria, Fian dan Fakhry (yang selalu mewarnai dunia perkuliahanku), Alvi, Dian, Ilma, Pia, Rizal dan Panda (Temen dikos erwin), mas Kiki dan mas Doni (teman penelitian TA), mas Ardian dan mas Agung, mas Andi, mas Anan, mas Rosyid (Asdos tugas kuliah dan praktikum), Kim (teman dari sosmed yang nemenin cari referensi untuk Tugas Akhir di Jakarta). Pokoknya semua teman teknik sipil angkatan 2012.
6. Semua Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil dan Pengurusnya. Organisasi KMTS yang memberikan banyak pengalaman berorganisasi dari menjadi anggota departemen hingga koordinator departemen. Lab. PT Pionir Beton (khususnya Pak Wito) dan Lab. Teknik Sipil (khususnya Pak Heri).
viii PRAKATA
Assalamu’alaikum wr.wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur selalu dipanjatkan atas kehadirat Allah SWT yang melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “Analisa Sifat Mekanis Beton Mutu
Tinggi dengan Pemakaian Semen Lebih Dari 50% sebagai Pengganti Semen dan Penambahan 0,4% Superplasticizer”. Penulisan Tugas Akhir in disusun untuk
memenuhi dan melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta guna memperoleh gelar Sarjana Teknik jenjang Strata satu (S1).
Dalam penulisan ini, penulis menyadari banyak sekali bantuan, bimbingan, dorongan dan dukungan serta kerja sama dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala hormat pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimaksih kepada:
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Mochamad Solikin, S.T., M.T., PhD. Selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan selaku dosen pembimbing I yang dengan penuh kesabaran dan kebijaksanaan dalam memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan dorongan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Muhammad Ujianto, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II yang dengan kesabaran dan kebijaksanaan dalam memberikan pengarahan dan bimbingannya.
ix
5. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang selama ini telah memberikan arahan, bimbingan dan nasihat dengan penuh kesabaran.
6. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan dengan penuh keikhlasan dan kesabaran selama penulis menuntut ilmu di kampus tercinta.
7. PT. Pionir Beton Kartosuro yang telah memberikan kesempatan untuk dapat melakukan penelitian di Laboratorium dengan segala fasilitas yang ada. 8. Laboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta dan seluruh
jajaran pengurusnya.
9. Teman-teman seperjuangan angkatan 2012 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, terimakasih atas doa, bantuan dan dukungannya.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak sekali kekurangan baik pada isi maupun penyajiannya. Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk memperluas dan meningkatkan serta sebagai pembelajaran bagi penulis. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan bagi pembaca.
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Surakarta, Agustus 2016
x DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... iv
MOTTO ... v
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... xvi
ABSTRAKSI ... xvii
ABSTRACT ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 2
C. Tujuan Penelitian ... 3
D. Manfaat Penelitian ... 3
E. Batasan Masalah... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
A. Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi dengan Pemakaian Fly Ash ... 5
B. Kondisi Beton Segar ... 6
C. Beton Keras ... 7
BAB III LANDASAN TEORI ... 10
A. Beton ... 10
B. Beton Mutu Tinggi ... 10
C. Beton High Volume Fly Ash ... 11
xi
E. Bahan Penyusun Beton ... 12
1. Semen Portland ... 12
2. Air ... 15
3. Agregat ... 16
F. Faktor yang Mempengaruhi Mutu dan Keawetan Beton ... 18
1. Faktor Air Semen ... 18
2. Kualitas Agregat Halus (pasir) ... 19
3. Kualitas Agregat Kasar (batu pecah/koral) ... 19
4. Pengaruh Admixture dan Aditif Mineral ... 20
5. Prosedur yang Benar dan Cermat ... 20
G. Bahan Tambah ... 20
1. Bahan Tambah Kimia ... 21
2. Bahan Tambah Mineral ... 21
BAB IV METODE PENELITIAN ... 24
A. Bahan dan Ketentuan dalam Penelitian... 24
B. Peralatan Penelitian ... 26
C. Pengujian dalam Penelitian ... 35
1. Pengujian Slump ... 35
2. Kuat Tekan Beton ... 35
3. Kuat Tarik belah ... 36
4. Serapan Air... 37
D. Tahapan Penelitian ... 37
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 41
A. Hasil Pengujian Bahan ... 41
1. Agregat Halus... 41
2. Agregat Kasar... 42
3. Fly Ash ... 43
B. Proporsi Campuran Beton Mutu Tinggi ... 44
C. Hasil Pengujian Slump ... 45
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan... 47
xii
F. Hasil Pengujian Serapan Air ... 58
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 60
A. Kesimpulan ... 60
B. Saran ... 61 DAFTAR PUSTAKA
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel III.1.Komposisi semen portland ... 15
Tabel III.2. Batas gradasi agregat halus ... 17
Tabel III.3. Gradasi agregat kasar menurut B.S ... 18
Tabel IV.1. Standar acuan dalam pengujian ... 38
Tabel IV.2. Matrik rincian benda uji ... 39
Tabel V.1. Hasil pengujian agregat halus ... 41
Tabel V.2. Hasil pengujian agregat kasar ... 42
Tabel V.3. Hasil pengujian fly ash ... 43
Tabel V.4. Proporsi campuran adukan beton per 1m3... 44
Tabel V.5. Proporsi campuran adukan beton dalam 1 kali pencampuran ... 45
Tabel V.6. Hasil pengujian nilai slump ... 46
Tabel V.7. Hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 28 hari ... 48
Tabel V.8. Persentase kuat tekan terhadap beton non fly ash (umur 28 hari). 49 Tabel V.9. Hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 56 hari ... 50
Tabel V.10.Persentase kuat tekan terhadap beton non fly ash(umur 56 hari) .. 51
Tabel V.11.Proporsi agregat berdasarkan mutu beton ... 54
Tabel V.12.Hasil pengujian kuat tarik belah beton pada umur 56 hari... 55
Tabel V.13.Perbandingan nilai kuat tarik belah dan kuat tekan ... 57
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar IV.1. Semen Portland ...24
Gambar IV.2. Pasir ...24
Gambar IV.3. Batu Pecah ...25
GambarIV.4. Superplasticizer ...25
GambarIV.5. Fly Ash ...25
GambarIV.6. Ayakan ...26
GambarIV.7. Mesin Penggetar Ayakan (Vibrator) ...27
GambarIV.8. Timbangan ...28
GambarIV.9. Gelas Ukur ...28
GambarIV.10. Oven Laboratorium ...29
GambarIV.11. Desicator ...29
GambarIV.12. Dial Pengukur Tekanan ...29
GambarIV.13. Ember Penampung Air ...30
GambarIV.14. Kerucut Abram’s ...30
GambarIV.15. Tongkat Baja ...30
GambarIV.16. Mesin Pengaduk (Concrete Molen) ...31
GambarIV.17. Cetakan Beton ...31
GambarIV.18. Bak Perendaman ...31
GambarIV.19. Alat Uji Tekan ...32
Gambar IV.20.Alat Uji Kuat Tarik Belah ...32
Gambar IV.21.Mesin Los Angeles ...33
Gambar IV.22.Alat Pengangkut dan Penuang Material ...33
Gambar IV.23.Kunci dan Sekrap ...34
Gambar IV.24.Palu...34
Gambar IV.25.Angkong ...34
Gambar IV.26.Cetok dan Sekop ...35
Gambar IV.27.Skema Pengujian Kuat Tekan Beton ...36
xv
Gambar IV.29.Uji Serapan Air ...37
Gambar IV.30.Skema Tahapan Penelitian ...40
Gambar V.1. Diagram Nilai Slump ...46
Gambar V.2. Contoh Pengujian Slump ...47
Gambar V.3. Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Beton (MPa) Pada Umur 28 Hari dengan Persentase Fly Ash dan 0,4%... Superplasticizer ...48
Gambar V.4. Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Beton (MPa) Pada Umur…… 56 Hari dengan Persentase Fly Ash dan 0,4%Superplasticizer ..50
Gambar V.5. Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Beton (MPa) dengan ………Persentase Fly Ash dan 0,4% Superplasticizer Pada Umur 28 ………Hari dan 56 Hari. ...52
Gambar V.6. Benda Uji Sebelum Kaping ...53
Gambar V.7. Benda Uji Setelah Kaping ...53
Gambar V.8. Saat Uji Kuat Tekan ...53
Gambar V.9. Setelah Uji Kuat Tekan ...53
Gambar V.10. Grafik Hubungan Kuat Tarik Belah Rata-rata (MPa) dengan Persentase Fly Ash dan 0,4% Superplasticizer ...56
Gambar V.11. Uji Tarik Belah ...56
Gambar V.12. Hubungan Antara Kuat Tekan (MPa) dan Kuat Tarik Belah (MPa) Pada Beton dengan 0,4% Superplasticizer di Umur……….. ………Beton 56 Hari. ...57
Gambar V.13.Hubungan Antara Tingkat Penyerapan Air (%) dengan……… ...Persentase Fly Ash dan 0,4% Superplasticizer ...59
Gambar V.14. Benda Uji Serapan Air ...59
xvi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
f’c : Kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa)
MPa : Megapascal
ASTM : American Society for Testing and Material
SNI : Standar Nasional Indonesia HVFA : High Volume Fly Ash
PCC : Portland Composit Cement
Fas : faktor air semen
PPC : Portland Pozzoland Cement
SII : Standar Industri Indonesia ACI : American Concrete Institute
PLTU : Pembangkit Listrik Tenaga Uap
SP : Superplasticizer
kN : Kilo Newton
fct : Kuat Tarik Belah (MPa)
S1 : Benda Uji Silinder Tanpa Fly Ash
xvii ABSTRAKSI
Beton erat kaitannya dalam kehidupan manusia, sehingga sekarang banyak penelitian yang dilakukan untuk meningkatkan mutu beton agar tercapai kualitas beton yang lebih baik. Penggunaan fly ash sebagai bahan alternatif pengganti semen merupakan salah satu inovasi yang efisien dalam mengurangi pemakaian semen, pencemaran lingkungan akibat dari fly ash dan menekan biaya produksi pembuatan beton. Pada penelitian ini dilakukan percobaan pembuatan beton mutu tinggi menggunakan teknologi HVFA dengan f’c sebesar 45 MPa dan
menggunakan variasi fly ash 0%, 50%, 60% dan 70%, serta dipakai nilai fas sebesar 0,35 dan superplasticizer sebanyak 0,4% dari berat binder. Benda uji yang dibuat berbentuk silinder berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm untuk pengujian kuat tekan pada umur 28 dan 56 hari serta kuat tarik belah pada umur 56 hari, kemudian benda uji silinder berukuran diameter 10 cm dan tinggi 5 cm untuk pengujian serapan air. Pada saat penelitian, diperoleh nilai slump yang sesuai rencana yaitu ± 10 cm. Selama umur beton yang direncanakan, dilakukan perawatan pada benda uji dengan cara direndam pada bak perendaman. Kemudian pada umur 28 hari dilakukan pengujian dan didapatkan nilai kuat tekan tertinggi sebesar 25 MPa, selanjutnya pada umur 56 hari diperoleh nilai kuat tekan tertinggi sebesar 47 MPa. Nilai kuat tarik belah maksimal ialah sebesar 12 MPa dan nilai serapan air terendah ialah sebesar 2,462%. Nilai kuat tekan dan kuat tarik belah beton yang dihasilkan dengan menggunakan variasi fly ash sebanyak 50% setara dengan beton yang menggunakan 100% semen. Nilai kuat tekan dan kuat tarik belah menurun seiring penambahan variasi fly ash lebih dari 50% yaitu pada 60% dan 70%. Daya serap pada beton yang menggunakan fly ash nilainya lebih rendah dibandingkan dengan beton yang menggunakan 100% semen dan nilai tersebut semakin menurun seiring bertambahnya variasi fly ash yang digunakan.
ABSTRACT
Concrete is closely related to human life, so now a lot of research done to improve the quality of concrete in order to achieve a better quality of the concrete. The use of fly ash as a cement substitute alternative materials is one of the innovations that are efficient in reducing the use of cement, environmental pollution resulting from fly ash and reduce the cost of production of the manufacture of concrete. In this research conducted experiment of making high strength concrete using technology HVFA with f'c is 45 MPa and using variation of
fly ash 0%, 50%, 60% and 70%, used value of water cement ratio of 0.35 and superplasticizer as much as 0.4 % of the weight of the binder. The specimen is made cylindrical sized 15 cm in diameter and 30 cm in high for testing compressive strength at 28 and 56 days as well as the splitting tensile strength by the age of 56 days, then the specimen cylinder diameter 10 cm and height 5 cm for testing water absorption. At the time of the research, the value of the slump according to plan is ± 10 cm. During the age of the concrete planned, curing of the specimen by soaking in the soaking tub. Then at 28 days testing and obtained the highest compressive strength value of 25 MPa, then at the age of 56 days highest compressive strength values obtained of 47 MPa. The Value of maximum splitting tensile strength is 12 MPa and lowest water absorption value is amounting to 2.462%. The compressive strength and splitting tensile strength of concrete that is using variations 50% of fly ash produce the same concrete with using 100% of cement. The compressive strength and splitting tensile strength decreased with increasing variation of fly ash is more than 50% which is at 60% and 70%. Absorption capacity in concrete using fly ash was lower than the concrete using 100% of cement and the value decline rapidly with variations of fly ash used. Keywords: Concrete High Quality, High Volume Fly Ash, Splitting Tensile
