KAJIAN RANGKAK MORTAR DENGAN BAHAN TAMBAH POLIMER UNTUK PERBAIKAN BETON

(1)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KAJIAN RANGKAK MORTAR

DENGAN BAHAN TAMBAH POLIMER

UNTUK PERBAIKAN BETON

(Assessment on Mortar Creep Containing Polymer for Concrete Repair)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

PARAMITHA MEGA PUTRI

NIM. I 0106110

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

(2)

commit to user

HALAMAN PERSETUJUAN

KAJIAN RANGKAK MORTAR

DENGAN BAHAN TAMBAH POLIMER

UNTUK PERBAIKAN BETON

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

PARAMITHA MEGA PUTRI

NIM. I 0106110

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

S.A. Kristiawan, ST, MSc, (Eng), PhD Ir. Sunarmasto, MT

(3)

commit to user

HALAMAN PENGESAHAN

KAJIAN RANGKAK MORTAR

DENGAN BAHAN TAMBAH POLIMER

UNTUK PERBAIKAN BETON

SKRIPSI

Disusun Oleh :

PARAMITHA MEGA PUTRI

NIM. I 0106110

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Senin, 19 Juli 2010

1. S.A. Kristiawan, ST, MSc, (Eng), PhD __________________ NIP. 19690501 199512 1 001

2. Ir. Sunarmasto, MT __________________ NIP. 19560717 198703 1 003

3. Dr. Tech. Ir. Sholihin As’ad, MT __________________ NIP. 19671001 199702 1 001

4. Ir. Supardi, MT __________________

NIP. 19550504 198003 1 003

Mengetahui, Disahkan,

a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS

Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19590823 198601 1 001

(4)

commit to user

iv

MOTTO

o

Kerja keras dan kejujuran adalah alasan untuk memperkaya kehidupan ini

o

Hanya kebaikan yang dapat membaikkan

o

Hemat Pangkal Kaya

PERSEMBAHAN

Tengadah jemari kehadirat Illahi Rabbi yang telah senantiasa memberi limpahan anugerah kepada hamba termasuk juga untuk

sebuah karya kecil awal penopang langkah hidup.

Dengan penuh rasa haru, rasa bangga dan sejuta rasa lain yang mengiringi perjalanan ini, inginku persembahkan karyaku untuk :

Ä Bapak & Mami (Ir. Suparno, MT & Norianingsih) tercinta untuk setiap

lantunan doa serta segenap dukungan yang tiada tertandingi

Ä Saudaraku Ivan Ardhian, ST untuk semua dukungan yang diberikan.

Ä My Beloved Rahmat Hidayat, S.IP for everything

Ä Keluarga Besar M. Zuwaidi

Ä Keluarga Besar Asrori

Ä Teman – teman kelompok bahagia dunia akhirat ( Sapi, Sam, Rika,

Ratna, Gujan, Wira, Pim-Pim, Joni, Panjul)

Ä Rekan – rekan seperjuangan ( Trisno, Winy, Aan, Riski, Winda, Yuni,

Ropri, Syarif, dan teman – teman lain angkatan 2006.

(5)

commit to user

v

ABSTRAK

Paramitha Mega Putri, 2010. “KAJIAN RANGKAK MORTAR DENGAN BAHAN TAMBAH POLIMER UNTUK PERBAIKAN BETON”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Polymer adalah jenis bahan tambah yang mempunyai daya rekat yang tinggi dan bersifat deformable. Polymer dapat meningkatkan kekuatan tekan serta memberikan fleksibilitas yang lebih baik sehingga dapat mengurangi terjadinya keretakan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan polymer terhadap nilai rangkak yang terjadi, serta memprediksikan nilai rangkak jangka panjang berdasarkan data jangka pendek yang ada beserta nilai error yang mungkin terjadi.

Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah dengan mengadakan suatu percobaan di laboratorium, benda uji yang dipakai adalah silinder dengan ukuran diameter 75 mm dan tinggi 275 mm. Variasi kadar polymer yang digunakan adalah 0%, 2%, 4%, dan 6% dari berat semen, dan dari percobaan akan diperoleh data nilai rangkak yang terjadi selama pengujian 84 hari. Dari data tersebut dapat dianalis pengaruh penambahan polymer terhadap nilai rangkak yang terjadi serta memprediksikan nilai rangkak jangka panjang yang nantinya akan terjadi beserta nilai error yang mungkin terjadi.

Analisis data menunjukkan bahwa penambahan kadar polymer pada repair mortar cenderung menurunkan nilai rangkak. Semakin besar kadar penambahan polymer maka nilai rangkak yang terjadi akan semakin besar. Benda uji MSAP 2% mampu menurunkan nilai rangkak sebesar 40,7% bila dibandingkan dengan benda uji MSA. Sedangkan untuk benda uji MSAP 4% dan MSAP 6% masing – masing dapat menurunkan nilai rangkak sebesar 29,3 % serta 10,1%. Semakin lama pembebanan maka semakin kecil pula perubahan koefisien nilai rangkak yang mungkin bisa muncul, tidak seperti pada awal – awal pembebanan. Dapat diketahui pula dari modifikasi rumus ACI 209R-92 yaitu dengan mengganti perkiraan waktu paruh tercapainya ultimate creep menghasilkan bahwa pada benda uji berbahan tambah polymer memiliki nilai error optimum pada 17 hari, sedangkan pada benda uji non polymer mempunyai nilai error optimum pada 5 hari.

(6)

commit to user

vi

ABSTRACT

Paramitha Mega Putri, 2010. “ ASSESSMENT ON MORTAR CREEP CONTAINING POLYMER FOR CONCRETE REPAIR ”. Thesis of Civil

engineering of Engineering Faculty of Surakarta Sebelas Maret University.

Polymer is the new supplement material type with high adhesiveness and deformable properties. Polymer can increase the compressive strength as well as can give better flexibility so that it can reduce the fracture. The objective of research is to find out the effect of polymer addition on the creep value occurring, as well as to predict the long-term creep value based on the short-term data existing as well as the error value possible occurring.

The method employed in this study was laboratory experiment; the tested object used was cylinder with 75 mm diameter and 275 mm height. The variations of polymer level used were 0%, 2%, 4%, and 6% of cement weight, and from the experiment it will be obtained the data on creep value occurring during 84-days examination. From the data it can be analyzed the effect of polymer addition on the creep value occurring as well as to predict the long-term creep value occurring later as well as the error value possible occurring.

The data analysis shows that the polymer level addition to the repair mortar tends to reduce the creep value. The higher the polymer addition level, the higher is the creep value occurring. The 2% MSAP tested object can reduce the creep value of 40.7% if compared with MSA tested object. Meanwhile for MSAP 4% tested object and MSAP 6%, each of them can reduce the creep value of 29.3% and 10.1 %. The longer imposition duration the smaller is the creep value coefficient change occurring, it is not like in the early imposition. It can also be found from the modification ACI 209R-92 formula, that is, by changing the estimation of ultimate creep achievement half time, it is obtained that the tested object with polymer addition has optimum error value of 17 days, while the non polymer tested object has optimum error value of 5 days.

(7)

commit to user

vii

PENGANTAR

Ucapan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penyusun menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, maka banyak kendala hingga terselesaikannya penyusunan laporan skripsi ini. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

3. Yang terhormat Bapak S.A. Kristiawan,ST,MSc,(Eng),PhD selaku Dosen Pembimbing I.

4. Yang terhormat Bapak Ir. Sunarmasto, MT selaku Dosen Pembimbing II. 5. Yang terhormat Bapak Dr.(Eng).Ir. Syafi`I,MT selaku dosen pembimbing

akademis.

6. Yang terhormat Bapak Dr.(Tech).Ir. Sholihin As’ad,MT dan Bapak Ir.Supardi,MT selaku dosen penguji pada ujian skripsi.

7. Rekan rekan satu kelompok yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini. 8. Rekan-rekan angkatan 2006.

Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu penyusun mengharap saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan laporan skripsi yang akan datang. Akhir kata semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya.

Surakarta, Juli 2010

(8)

commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

HALAMAN MOTTO DAN PESEMBAHAN ... iv

ABSTRAK ... v

PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR NOTASI ... xi

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiii

BAB 1. PENDAHULUAN 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 ... 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka ... 5

2.1.1. Kerusakan Yang Terjadi Pada Beton ... 5

2.1.2. Penyebab Kerusakan Pada Beton ... 6

2.2. Metode Perbaikan Beton ... 7

2.2.1. Macam – Macam Metode Perbaikan Beton ... 7

2.2.2. Material Perbaikan Beton ... 10

2.3. Metode Patch Repair ... 10

2.3.1. Penjelasan Patch Repair ... 10

2.3.2. Material Patch Repair ... 11

(9)

commit to user

ix

2.4.1. Bahan Penyusun Mortar Polimer ... 10

2.5. Landasan Teori ... 13

2.5.1. Definisi Rangkak ( Creep ) ... 13

2.5.2. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Rangkak... 15

2.5.3. Efek Rangkak Pada Struktur... 16

2.5.4. Mekanisme Terjadinya Rangkak ... 17

2.5.5. Rangkak Pada Mortar Polimer ... 17

2.5.6. Prediksi Rangkak Jangka Panjang ... 18

2.5.7. Hubungan Antara Rangkak Dengan Susut ... 19

BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum ... 22

3.2. Alat dan Bahan ... 22

3.2.1. Alat-alat Yang Digunakan ... 22

3.2.2. Bahan Penyusun ... 25

3.3. Pembuatan Benda Uji... 27

3.3.1. Jenis Benda Uji ... 27

3.3.2. Pencampuran Bahan dan Pencetakan benda Uji ... 29

3.4. Prosedur Persiapan Alat Uji Rangkak... 29

3.5. Prosedur Pengujian Benda Uji Rangkak ( Creep )... 31

3.6. Tahap dan Prosedur Penelitian……….. 31

BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Rangkak ... 35

4.2. Perhitungan Prediksi Rangkak ( Creep ) ... 38

4.3. Perhitungan Nilai Error Prediksi ... 39

4.4. Perhitungan Nilai Error Optimum dengan Memodifikasi Perkiraan Waktu Paruh Ultimate Creep... 41

4.5. Simpangan Prediksi 84 Hari ………. 51

(10)

commit to user

x

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 55 5.2. Saran ... 56

(11)

commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Proporsi Campuran Benda Uji ... 27 Tabel 4.1. Hubungan Nilai Error dengan Variasi Umur Pada Penghitungan

Prediksi Creep dengan Metode ACI 209R-82 ... 40 Tabel 4.2. Nilai Error MS dengan Berbagai Modifikasi Waktu Paruh

Ultimate ... 43 Tabel 4.3. Nilai Error MSA dengan Berbagai Modifikasi Waktu Paruh

Ultimate ... 44 Tabel 4.4. Nilai Error BASF dengan Berbagai Modifikasi Waktu Paruh

Ultimate ... 45 Tabel 4.5. Nilai Error MSAP 2% dengan Berbagai Modifikasi Waktu Paruh

Ultimate ... 48 Tabel 4.8. Hubungan Nilai Error Benda Uji Berbahan Tambah Polymer dengan Variasi Umur yang Digunakan Untuk Memprediksi Creep pada Modifikasi Waktu Paruh Ultimate Creep 17 Hari……...………... 49 Tabel 4.9. Hubungan Nilai Error Prediksi Optimum Waktu Paruh

Masing – Masing Variasi Benda Uji Non Polymer dengan

Berbagai Data Jangka Pendek ... 50 Tabel 4.10. Simpangan prediksi jangka pendek 84 hari ... 52

(12)

commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Hubungan Rangkak terhadap Waktu ... 18

Gambar 2.2. Hubungan Susut terhadap Waktu... 20

Gambar 3.1. Benda Uji Rangkak Mortar Silinder 75x275 mm ... 29

Gambar 3.2. Sketsa Creep Loading Frame untuk Pengujian Rangkak Tekan . 30 Gambar 3.3. Bagan Alir (flowchart) Penelitian ... 34

Gambar 4.1. Grafik Creep Repair Mortar ... 35

Gambar 4.2. Grafik Spesific Creep Repair Mortar ... 36

Gambar 4.3. Grafik Creep Coefficient Repair Mortar ... 36

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Pengaruh Penambahan Polimer Terhadap Campuran MSA ... 37

Gambar 4.5. Grafik Pengaruh Penurunan Rangkak ... 37

Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Creep Coefficient MS Observasi dengan Hasil Prediksi ACI 209.R-82 ... 39

Gambar 4.7. Grafik Perbandingan Creep MS Hasil Prediksi dengan Hasil Observasi ... 39

Gambar 4.8. Hubungan antara Nilai Error Prediksi dengan Variasi Umur Data Creep Coefficient ... 41

Gambar 4.9. Grafik Hubungan Antara Nilai Error MS dengan Modifikasi Waktu Paruh Ultimate Creep Coefficient ... 43

Gambar 4.10. Grafik Hubungan Antara Nilai Error MSA dengan Modifikasi Waktu Paruh Ultimate Creep Coefficient ... 44

Gambar 4.11. Grafik Hubungan Antara Nilai Error BASF dengan Modifikasi Waktu Paruh Ultimate Creep Coefficient ... 45

Gambar 4.12. Grafik Hubungan Antara Nilai Error MSAP 2% dengan Modifikasi Waktu Paruh Ultimate Creep Coefficient ... 46

(13)

commit to user

xiv

Gambar 4.15. Grafik Hubungan Nilai Error Benda Uji dengan Variasi Umur Yang Digunakan Untuk Memprediksi Creep pada Waktu Paruh Modifikasi Ultimate Creep 17 Hari ... 49 Gambar 4.16. Grafik Hubungan Nilai Error Prediksi Optimum Waktu Paruh

Masing – Masing Variasi Benda Uji Non Polimer ... 50 Gambar 4.17. Grafik Hubungan Nilai MS Creep Coefficient Hasil Observasi

(14)

commit to user

xi

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

e

cr = Nilai rangkak (microstrain)

e

Sh(t) = Nilai susut saat umur t diukur saat t0 (microstrain)

DL = Perubahan panjang setelah t waktu (mm).

0

L

= Panjang mula-mula (mm). Ø`(t) = Nilai prediksi koefisien rangkak

Ø(u) = Koefisien rangkak ultimit

(t-t0) = Lama Pembebanan

M = Nilai error prediksi

(t)

Ø = Nilai rata-rata Creep Coefficient observasi (microstrain) n = Jumlah nilai Creep Coefficient

TMo d = Mod ifikas i waktu paruh Ultimate Creep Coefficient

G0 = Berat pasir sebelum dicuci (gr)

G1 = Berat pasir setelah dicuci (gr)

D = Pasir kondisi SSD (gr) A = Pasir kering oven (gr) B = Berat volumetric + Air (gr)

C = Berat volumetric + Pasir + Air (gr) d = Diameter (cm)

(15)

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 . Latar Belakang Masalah

Beton merupakan bahan struktur yang paling banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan konstruksi, diantaranya adalah untuk pondasi bangunan, struktur bagian atas, konstruksi beton bertulang, tembok penahan, dam, dsb. Hal ini disebabkan karena beton mempunyai beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan bahan konstruksi yang lain, diantaranya adalah harga yang relatif murah karena menggunakan bahan-bahan dasar dari lokal kecuali semen portland, memiliki kuat desak yang tinggi, mempunyai sifat tahan terhadap pengkaratan serta pembusukan oleh kondisi lingkungan, tahan api, bentuknya yang dapat disesuaikan dengan keinginan dan juga beton hanya perlu sedikit pemeliharaan. Beton segar memungkinkan untuk dipompakan pada tempat-tempat yang sulit untuk dijangkau, disamping itu beton segar dapat disemprotkan di permukaan beton lama yang retak maupun diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan.

Berkaitan dengan proses perbaikan beton dimana telah banyak sekali teknologi beton yang terus berkembang, salah satu diantaranya adalah mortar dengan polymer sebagai bahan tambah dalam hal ini admixture yang bisa mempengaruhi sifat-sifat kimiawi dari mortar itu sendiri. Fungsi dari polymer ini nantinya adalah untuk memberikan sifat yang flexible pada mortar sehingga material yang dihasilkan setelah kering mempunyai fleksibilitas yang lebih baik. Dalam kasus ini digunakan mortar ber-polymer sebagai benda uji yang nantinya akan digunakan untuk material perbaikan beton.

Rangkak yang terjadi pada mortar polymer mempunyai mekanisme tertentu yang dapat menyebabkan fenomena rangkak berfungsi untuk memperlambat keretakan yang terjadi pada beton. Dengan adanya mortar polymer yang memiliki fleksibilitas yang lebih baik, fleksibilitas ini akan mampu menghindarkan masalah

(16)

commit to user

yang menimpa bangunan di kemudian hari seperti retak karena adanya kemungkinan rangkak dan susut. Dalam hal ini karena bahan yang digunakan lebih flexible maka saat terjadi deformasi mortar yang mengikatnya-pun juga mampu bergerak flexible sehingga tidak terjadi kasus lepasnya mortar atau pengelupasan.

Agar dapat mempertimbangkan pengaruh rangkak pada desain struktur beton, maka perlu diketahui nilai rangkak itu sendiri. Karena pengaruh rangkak tidak hanya terjadi pada awal umur beton, tetapi dapat terjadi pada jangka waktu yang cukup panjang, maka rangkak jangka panjang perlu dipertimbangkan. Nilai rangkak tersebut dapat diperoleh melalui pengukuran langsung. Tetapi cara pengukuran langsung tidak dapat digunakan untuk mengukur rangkak jangka panjang. Perlu ada metode prediksi yang akurat untuk mencari nilai rangkak jangka panjang berdasarkan nilai jangka pendek pada mortar

1.2. Rumusan Masalah

Dari uraian latar belakang di atas, maka diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut:

a. Bagaimana pengaruh proporsi campuran polymer terhadap besarnya rangkak (creep) pada campuran mortar berbahan tambah polymer bila dibandingkan dengan mortar tanpa polymer serta repair mortar pabrikan ? b. Apakah rumus ACI 209R-92 dapat menghasilkan nilai yang tepat untuk digunakan dalam memprediksi nilai rangkak jangka panjang pada repair material yang digunakan dalam penelitian ini ?

c. Bagaimanakah modifikasi rumus ACI 209R-92 apabila rumus tersebut tidak dapat digunakan, karena menghasilkan nilai error prediksi rangkak jangka panjang yang melebihi batas kewajaran (30%) ?

(17)

commit to user

3

1.3. Batasan Masalah

Agar penelitian ini tidak terlalu luas tinjauannya serta tidak menyimpang dari rumusan masalah yang telah diuraikan di atas, maka perlu adanya pembatasan masalah yang ditinjau. Batasan-batasan masalah yang diambil dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Tidak dilakukan penelitian tentang sifat kimia dari material penyusun mortar baik itu semen, agregat, air, maupun bahan tambah polymer.

2. Tidak dilakukan kontrol terhadap kondisi lingkungan, seperti suhu ruangan dan kelembaban udara.

3. Pemberian beban adalah 30% dari kuat tekan mortar.

4. Pengukuran rangkak dilakukan selama 84 hari.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Mengetahui pengaruh proporsi campuran polymer terhadap besarnya rangkak (creep) pada campuran mortar berbahan tambah polymer bila dibandingkan dengan mortar tanpa polymer serta repair mortar pabrikan.

b. Mengevaluasi rumus ACI 209R-92 yang digunakan dalam memprediksi nilai rangkak jangka panjang pada repair material.

c. Memodifikasi rumus ACI 209R-92 hingga menghasilkan nilai error prediksi rangkak jangka panjang yang tidak melebihi batas kewajaran (30%).

(18)

commit to user

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

a. Manfaat teoritis

1. Memberi informasi tentang pengaruh proporsi campuran polymer terhadap besarnya rangkak pada campuran mortar berbahan polymer bila dibandingkan dengan mortar tanpa polymer dan produk repair mortar pabrikan.

2. Menarik kesimpulan atas ketepatan atau ketidaktepatan penggunaan rumus ACI 209R-92 untuk memprediksi nilai rangkak jangka panjang pada repair material.

3. Mendapatkan modifikasi rumus ACI 209R-92 yang lebih tepat sehingga dihasilkan nilai error prediksi rangkak jangka panjang yang tidak melebihi batas kewajaran.

b. Manfaat praktis

Hasil penelitian ini dapat menjadi petunjuk praktis di lapangan mengenai penggunaan polymer sebagai bahan tambah repair mortar yang digunakan sebagai repair material.

(19)

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Beton merupakan suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau agregat – agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang satu atau lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan karakteristik tertentu seperti kemudahan pengerjaan (workability), durabilitas, dan waktu pengerasan. (Jack C. McCormac)

Dalam adukan beton, air dan semen membentuk pasta yang disebut pasta semen. Pasta semen ini selain mengisi pori-pori diantara butiran-butiran, agregat halus juga bersifat sebagai perekat atau pengikat dalam proses pengerasan, sehingga butiran-butiran agregat saling terekat kuat dan berbentuklah suatu massa yang kompak dan padat. ( Tjokrodimulyo )

2.1.1 Kerusakan yang terjadi pada beton

a. Retak ( Crack )

Retak pada beton biasanya dikarenakan proporsi campuran pada beton kurang baik. Retak merupakan kerusakan paling ringan yang terjadi pada beton. Keretakan dibedakan menjadi retak struktur dan non-struktur. Retak struktur umumnya terjadi pada elemen struktur konstruksi bangunan, sedang retak non-struktur terjadi dinding bata atau dinding non-beton lainnya.

Pada retak non struktur dapat terjadi karena beberapa sebab, diantaranya proporsi campuran beton kurang baik, umur bangunan, cuaca, efek panas yang berlebihan, reaksi kimia dan susut. Sedangkan penyebab retak pada struktur sama dengan

(20)

commit to user

retak non struktur tapi retak pada struktur juga terjadi karena gempa, kebakaran dan korosi pada struktur beton.

b. Terlepasnya bagian beton ( Spalling )

Spalling atau terlepasnya bagian beton merupakan jenis kerusakan yang sering terjadi pada bangunan beton dan biasanya kurang diperhatikan dalam pembuatan campurannya. Kerusakan ini terjadi karena campuran beton yang kurang homogen dan juga faktor umur beton. Oleh karena itu metode perbaikan pada kerusakan spalling, tergantung pada besar dan dalamnya spalling yang terjadi.

c. Aus

Aus merupakan jenis kerusakan beton yang sering terjadi pada bangunan. Kerusakan jenis ini biasanya kurang diperhatikan karena tingkat kerusakan yang sulit diprediksi. Kerusakan ini juga disebabkan karena umur beton yang sudah terlalu lama, kebakaran, reaksi kimia dan sebagainya.

d. Patah

Patah yang terjadi pada beton biasanya dikarenakan struktur beton yang tidak mampu untuk menahan beban. Kerusakan ini bisa terjadi karena pada saat pembuatan campuran beton ( mix design ) kurang diperhatikan proporsi yang digunakan. Sebelum pembuatan campuran beton harus menghitung beben-beban yang akan menimpa struktur beton tersebut agar patah pada beton tidak terjadi.

e. Keropos

Keropos merupakan jenis kerusakan yang disebabkan salah satunya karena umur beton yang terlalu lama. Kerusakan ini biasanya kurang diperhatikan karena kerusakan terjadi pada bagian bangunan yang sulit dijangkau. Misalnya pada

(21)

commit to user

7

bagian bawah jembatan. Untuk itu agar tidak terjadi keropos dini karena reaksi kimia atau yang lain maka perlu diperhatikan pada saat pembuatan bangunan.

f. Delaminasi

Beton mengelupas sampai kelihatan tulangannya disebut Delaminasi. Kerusakan ini bisa terjadi pada konstruksi bangunan dikarenakan banyak sebab, diantaranya kegagalan pada pembuatan campuran, reaksi kimia, kelebihan beban dan sebagainya. Oleh karena itu perlu diperhitungkan agar kerusakan ini tidak terjadi pada konstruksi bangunan.

2.1.2 Penyebab kerusakan-kerusakan pada beton

a. Serangan Asam

Beton yang terbuat dari semen portland diketahui memperlihatkan hasil yang buruk saat bersentuhan dengan asam. Kurangnya ketahanan beton pada dasarnya sangat penting apabila bidang-bidang beton yang besar terkena tumpahan asam. Serangan asam sebagai sumber penyebab kerusakan beton yang paling umum dalam sistem pembuangan kotoran (limbah), proses industri dan air tanah. Larutan asam merupakan salah satu yang paling agresif terhadap beton.

b. Korosi

Beton secara alami terlindungi dari korosi oleh lapisan tipis akibat pasif alkalin dari bahan dasar semen. Akibat serangan agresif dari senyawa luar yang berinfiltrasi maka beton dapat mengalami korosi. Bangunan beton yang di bangun disekitar pantai, dapat lebih cepat rusak akibat serangan garam chloride. Gas CO2 pun dapat masuk secara agresif melalui pori2 beton dan bereaksi dengan Ca(OH)2 dan menghasilkan CaCO3 + H2O yang menyebabkan pH dari beton turun.

(22)

commit to user

Tiga hal mutlak, sehingga menjadikan korosi pada beton: 1. Rusak akibat chloride atau karbonasi.

2. Air sebagai electrolit. 3. Oksigen.

2.2 Metode Perbaikan Beton

Penentuan metode dan material perbaikan umumnya tergantung pada jenis kerusakan yang ada, disamping besar dan luasnya kerusakan yang terjadi, lingkungan dimana struktur berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga pelaksanan serta batasan-batasan dari pemilik seperti keterbatasan ruang kerja, kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya perbaikan.

2. 2. 1 Macam-macam metode perbaikan beton

a. Patching

Untuk spalling yang tidak terlalu dalam (kurang dari selimut beton) dan area yang tidak luas, dapat digunakan metode patching.

Metode perbaikan ini adalah metode perbaikan manual, dengan melakukan penempelan mortar secara manual. Pada saat pelaksanaan yang harus diperhatikan adalah penekanan pada saat mortar ditempelkan; sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat.

Material yang digunakan harus memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak susut dan tidak jatuh setelah terpasang (lihat maksimum ketebalan yang dapat dipasang tiap lapis), terutama untuk pekerjaan perbaikan overhead. Umumnya yang dipakai adalah monomer mortar, polymer mortar dan epoxy mortar.

(23)

commit to user

9

b. Grouting

Sedang pada spalling yang melebihi selimut beton, dapat digunakan metode grouting, yaitu metode perbaikan dengan melakukan pengecoran memakai bahan non-shrink mortar.

Metode ini dapat dilakukan secara manual (gravitasi) atau menggunakan pompa. Pada metode perbaikan ini yang perlu diperhatikan adalah bekisting yang terpasang harus benar-benar kedap, agar tidak ada kebocoran spesi yang mengakibatkan terjadinya keropos dan harus kuat agar mampu menahan tekanan dari bahan grouting.

Material yang digunakan harus memiliki sifat mengalir dan tidak susut. Umumnya digunakan bahan dasar semen atau epoxy.

c. Shotcrete (Beton Tembak)

Apabila spalling yang terjadi pada area yang sangat luas, maka sebaiknya digunakan metode shotcrete. Pada metode ini tidak diperlukan bekisting lagi seperti halnya pengecoran pada umumnya. Metode shotcrete ada dua sistem yaitu dry-mix dan wet-mix.

Pada sistem dry-mix, campuran yang dimasukkan dalam mesin berupa campuran kering, dan akan tercampur dengan air di ujung selang. Sehingga mutu dari beton yang ditembakkan sangat tergantung pada keahlian tenaga yang memegang selang, yang mengatur jumlah air. Tapi sistem ini sangat mudah dalam perawatan mesin shotcrete-nya, karena tidak pernah terjadi ‘blocking’.Pada sistem wet-mix, campuran yang dimasukkan dalam mesin berupa campuran basah, sehingga mutu beton yang ditembakkan lebih seragam. Tapi sistem ini memerlukan perawatan mesin yang tinggi, apalagi bila sampai terjadi ‘blocking’.

(24)

commit to user

Pada metode shotcrete, umumnya digunakan additive untuk mempercepat pengeringan (accelerator), dengan tujuan mempercepat pengerasan dan mengurangi terjadinya banyaknya bahan yang terpantul dan jatuh (rebound).

d. Grout Preplaced Aggregat (Beton Prepack)

Metode perbaikan lainnya untuk memperbaiki kerusakan berupa spalling yang cukup dalam adalah dengan metode Grout Preplaced Aggregat. Pada metode ini beton yang dihasilkan adalah dengan cara menempatkan sejumlah agregat (umumnya 40% dari volume kerusakan) kedalam bekisting, setelah itu dilakukan pemompaan bahan grout kedalam bekisting.

Material grout yang umumnya digunakan adalah polymer grout, yang memiliki flow cukup tinggi dan tidak susut.

e. Injeksi

Metode injeksi ini merupakan metode yang digunakan untuk perbaikan beton dimana yang terjadi adalah retak-retak ringan. Untuk retak non-struktur, dapat digunakan metode injeksi dengan material pasta semen yang dicampur dengan expanding agent serta latex atau hanya melakukan sealing saja dengan material polymer mortar atau polyurethane sealant.

Sedang pada retak struktur, digunakan metode injeksi dengan material epoxy yang mempunyai viskositas yang rendah, sehingga dapat mengisi dan sekaligus melekatkan kembali bagian beton yang terpisah.

Proses injeksi dapat dilakukan secara manual maupun dengan mesin yang bertekanan, tergantung pada lebar dan dalamnya keretakan.

(25)

commit to user

11

f. Overlay

Metode Overlay ini merupakan metode perbaikan beton yang terjadi spalling hampir keseluruhan pada permukaan beton. Oleh karena itu sebelum dilakukannya metode ini perlu persiapan-persiapan permukaan yang akan diperbaiki

2.2.2. Material perbaikan beton

Pemilihan material repair biasanya dilakukan untuk mengetahui kinerja dari material yang akan diaplikasikan agar sesuai dengan yang dibutuhkan dilapangan.

Adapun syarat-syarat sebagai material repair, yaitu : 1. Daya lekat yang kuat.

2. Modulus elastisitas yang mampu menahan overstressing. 3. Tidak mengurangi kekuatan beton.

4. Tidak susut.

Material beton yang akan digunakan harus diketahui respon pada saat kondisi layan beton. Pemilihan material repair yang akan diperlukan harus mempunyai hasil perbaikan yang tahan lama.

2.3 Metode Patch Repair

2.3.1 Penjelasan patch repair

Metode perbaikan ini adalah metode perbaikan manual, dengan melakukan penempelan mortar secara manual. Pada saat pelaksanaan yang harus diperhatikan adalah penekanan pada saat mortar ditempelkan; sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat.

(26)

commit to user 2.3.2 Material patch repair

Ada beberapa material patch repair yang dapat digunakan, antara lain : 1. Portland Cement Mortar.

2. Portland Cement Concrete.

3. Microsilica-Modified Portland Cement Conrete. 4. Polymer-Modified Portland Cement Conrete. 5. Polymer-Modified Portland Cement Mortar. 6. Magnesium Phosphate Cement Conrete. 7. Preplaced aggregate Conrete.

8. Epoxy Mortar.

9. Methyl Methacrylate (MMA) Concrete. 10. Shotcrete.

2.4 Mortar Polymer

Polymer adalah jenis bahan tambahan baru yang dapat menghasilkan mortar dengan kuat tekan yang sangat tinggi. Polymer memberikan kekuatan tambahan untuk meningkatkan kualitas mortar, sehingga menjadi superior dibandingkan campuran semen biasa. Fungsi dari polymer ini adalah memberikan sifat yang flexible pada mortar sehingga material yang dihasilkan setelah kering memiliki fleksibilitas yang lebih baik dibandingkan dengan material yang terbentuk dari campuran semen biasa. Fleksibilitas ini akan mampu menghindarkan masalah yang menimpa bangunan di kemudian hari seperti retak (ada kemengkinan susut muai karena pengaruh suhu, gempa ringan, dsb ). (Saripoelman)

2.4.1. Bahan Penyusun Mortar Polymer

a. Semen

Semen merupakan suatu jenis bahan yang memiliki sifat adesif dan kohesif yaitu bahan ikat. Fungsi semen yakni untuk merekatkan butiran-butiran agregat. Semen yang dimaksudkan di dalam konstruksi beton adalah bahan yang akan mengeras

(27)

commit to user

13

jika bereaksi dengan air dan lazim dikenal dengan nama semen hidraulik (hidraulic cement). Salah satu jenis semen hidraulik yang sering dipakai dalam pembuatan beton adalah semen Portland (Portland cement). Bahan baku semen yaitu kapur (CaO), silika (SiO2), dan alumina (Al2O3), dan bahan tambahan lain

pada suhu tertentu dipertahankan hingga terjadi butiran semen. Secara umum semen sebagai material yang mempunyai sifat adesif dan kohesif yang dapat merekatkan butiran-butiran agregat agar terjadi suatu massa yang kompak dan kuat. Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen Tipe I.

b. Agregat Halus

Agregat halus (pasir) adalah agregat yang butiran-butirannya lebih kecil dari 4,80 mm, adapun agregat halus disebut pasir, baik berupa pasir alami yang diperoleh langsung dari sungai atau tanah galian, atau dari hasil pemecahan batu. Agregat harus mempunyai bentuk yang baik (bulat atu mendekati kubus), bersih, keras, kuat, dan gradasinya baik. Kardiyono Tjokrodimulyo (1996:13)

c. Air

Fungsi air dalam campuran mortar adalah sebagai bahan penghidrasi semen, agar semen bisa berfungsi sebagai bahan pengikat dan juga sebagai bahan pelumas yaitu mempermudah proses pencampuran agregat dan semen serta mempermudah pelaksanaan pencoran beton (workability). Air untuk campuran mortar harus bersih dan bebas dari bahan-bahan yang merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik atau bahan-bahan lainnya yang merugikan terhadap beton maupun tulangan. Secara umum, air yang dipakai untuk bahan campuran mortar ialah air yang bila dipakai akan dapat menghasilkan mortar dengan kekuatan lebih dari 90% kekuatan mortar yang memakai air suling.

d. Polymer

Polymer berfungsi untuk memberikan tambahan kekuatan pada campuran mortar. Fungsi dari polymer ini adalah memberikan sifat yang flexible pada mortar sehingga material yang dihasilkan setelah kering memiliki flexibilitas yang lebih baik dibandingkan dengan material yang terbentuk dari campuran semen biasa.

(28)

commit to user

e. Bahan Tambah

i. Superplasticizer adalah bahan aditif yang terbuat dari sulfonat organik.

Penggunaaan bahan aditif ini dimaksudkan untuk mengurangi kandungan air di dalam beton secara signifikan dan dalam waktu yang bersamaan serta meningkatkan nilai slump dari beton. Campuran ini pada umumnya digunakan untuk menghasilkan beton yang mudah pengerjaannya.

ii. Accelerator berfungsi sebagai bahan yang mempercepat penguatan

beton. Sehingga beton dapat mencapai perkembangan kekuatan awal yang lebih cepat.

2.5. Landasan Teori

2.5.1. Definisi Rangkak (Creep)

Pada beton yang sedang menahan beban akan terbentuk suatu hubungan tegangan dan regangan yang merupakan fungsi dari waktu pembebanan. Sementara beton mengalami regangan dan tegangan akibat beban, terjadi pula peningkatan regangan sesuai dengan jangka waktu pembebanan, inilah yang disebut sebagai deformasi rangkak.

Rangkak adalah sifat dimana beton mengalami perubahan bentuk (deformasi) permanen akibat beban tetap yang bekerja padanya. Rangkak timbul dengan intensitas yang semakin berkurang untuk selang waktu tertentu dan kemungkinan akan berakhir setelah beberapa tahun berjalan. Pada umumnya beton dengan mutu tinggi mempunyai tingkat rangkak yang lebih kecil dibandingkan dengan mutu beton yang lebih rendah. Besarnya deformasi rangkak sebanding dengan besarnya beban yang ditahan dan jangka waktu pembebanan. (Istimawan Dipohusodo, 1999)

(29)

commit to user

15

Nilai rangkak dapat diketahui dengan cara mengurangkan total deformasi yang terjadi dengan besarnya susut. Hal ini dikarenakan total deformasi yang terjadi merupakan kombinasi dari nilai rangkak dan susut. (Kristiawan, 2002)

Rangkak beton terus berlangsung untuk waktu yang sangat lama, yang cenderung mencapai suatu nilai batas setelah waktu yang tak terhingga dibawah beban. (N. Krishna Raju, 1989)

2.5.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Rangkak

Perhitungan tegangan susut terkekang adalah pekerjaan yang sangat sulit karena susut, derajat pengekangan, modulus elastisitas, rasio poisson, rangkak, umur beton, dan kualitas beton mempengaruhi tegangan susut ini. Hampir semua faktor ini tergantung pada campuran beton, temperatur, kelembaban, dan dimensi struktur (Silfwerbrand, 1997).

Beberapa faktor yang berkaitan dengan rangkak selain beban antara lain :

a. Properti Campuran

Tipe semen yang dipakai akan mempengaruhi besarnya kekuatan beton pada saat pembebanan, sedangkan rangkak berbanding terbalik dengan kekuatan beton. Selain itu kehalusan semen akan mempengaruhi perkembangan kekuatan beton ketika berumur masih muda. Semakin tinggi derajat kehalusan semen, maka semakin besar rangkak yang terjadi. Pasta semen akan menyebabkan rangkak sedangkan agreagat berfungsi sebagai pencegah rangkak. Volume agregat yang lebih banyak, bersifat lebih stabil daripada pasta semen, sehingga penambahan agregat akan memperkecil rangkak yang terjadi. Tipe agregat yang berbeda juga dapat menimbulkan efek yang tidak sama terhadap rangkak. Agregat sand stone menyebabakan regangan rangkak dua kali lebih besr dari yang ditambahkan oleh lime stone.

(30)

commit to user

Campuran admixture seperti water reducing dan set retarding telah diketemukan akan memperbesar rangkak, oleh karena itu adalah sangat penting untuk mengontrol pengaruh campuran yang ditambahkan pada campuran beton.

b. Faktor Air Semen

Faktor air semen terhadap rangkak adalah semakin besar faktor air semen maka semakin rendah mutu beton sehingga akan memperbesar rangkak yang terjadi.

c. Kelembaban relatif

Salah satu faktor luar yang mempengaruhi rangkak adalah kelembaban relatif di sekeliling struktur. Bila kelembaban relatif tinggi maka regangan rangkak yang terjadi kecil, sebaliknya pada kelembaban yang rendah rangkak yang terjadi tinggi.

d. Temperatur

Temperatur sangat berpengaruh terhadap besarnya rangkak beton, rangkak cenderung bertambah pada temperatur tinggi.

e. Umur beton pada saat pembebanan

Pembebanan pada waktu umur beton masih muda akan memeperbesar terjadinya rangkak, karena saat beton masih muda kekuatan beton masih rendah. Penambahan umur beton saat awal pembebanan akan mempengaruhi regangan rangkak yang terjadi, karena kekuatan beton bertambah besar seiring bertambahnya umur beton.

f. Perbandingan Volume dan Luas permukaan struktur

Rangkak yang terjadi akan berkurang dengan besarnya dimensi struktur beton. Walaupun pengaruh dimensi struktur terhadap rangkak tidak sebesar pengaruhnya terhadap susut. Pengaruh bentuk dan dimensi struktur ditunjukkan dalam perbandingan volume dan luas permukann, bila rasio volume terhadap luas permukaan semakin besar maka rangkak yang terjadi semakin kecil.

(31)

commit to user

17

g. Nilai Slump

Semakin besar nilai slump yang terjadi maka semakin rendah mutu beton, akan semakin besar pula rangkak yang terjadi.

2.5.3. Efek Rangkak pada Struktur

Pada umumnya rangkak tidak menyebabkan dampak langsung terhadap kekuatan struktur akan tetapi mengakibatkan timbulnya redistribusi tegangan pada beban kerja dan kemudian mengakibatkan terjadinya peningkatan lendutan (deflection). (Istimawan Dipohusodo, 1999)

Menurut Neville (1987) efek rangkak pada struktur antara lain :

a. Rangkak pada beton akan menambah defleksi pada balok beton bertulang, dan dalam beberapa kasus mungkin akan ada pertimbangan kritis dalam perencanaannya.

b. Pada beton bertulang, rangkak dapat mengakibatkan perpindahan beban dari beton ke tulangan penguat.

c. Pada pembebanan eksentris pada struktur kolom yang sangat langsing, rangkak dapat menambah defleksi, sehingga dapat mengakibatkan terjadinya tekuk pada struktur kolom.

d. Rangkak dapat membebaskan (dengan relaksasi) konsentrasi tegangan yang diakibatkan oleh susut, perubahan suhu, atau perpindahan penyokong.

e. Rangkak dapat mengurangi tegangan internal karena penyusutan yang tidak sama atau karena dikekang, sehingga ada reduksi keretakan.

f. Pada beton massal (mass concrete), rangkak yang terjadi dapat menyebabkan keretakan ketika beton yang dikekang mengalami perubahan temperatur karena bertambahnya panas karena hidrasi.

g. Terjadinya kehilangan prategang pada balok prategang, oleh karena itu perlu untuk menambah prategang awal.

(32)

commit to user 2.5.4. Mekanisme Terjadinya Rangkak

Mekanisme terjadinya rangkak pada suatu beton hampir sama dengan mekanisme terjadinya susut. Hanya saja pada susut perubahan panjang yang terjadi diakibatkan karena kehilangan air akibat hidrasi maupun penguapan atau evaporasi, sedangkan pada rangkak perubahan panjang yang terjadi diakibatkan karena adanya pembebanan. Pada suatu struktur beton, adanya pembebanan tersebut mengakibatkan air yang ada pada beton terdesak untuk keluar dan pada pori-pori yang semula diisi air akan kosong. Kemudian pori-pori ini akan diisi oleh partikel lain seperti semen atau pasir. Akibatnya akan terjadi pemadatan pada beton sebab partikel-partikel yang ada akan didesak untuk mengisi pori-pori pada beton yang telah kosong akibat keluarnya air. Hal ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan panjang pada beton atau yang disebut rangkak.

2.4.5. Rangkak pada Mortar Polymer

Pengukuran rangkak pada mortar polymer dilakukan dengan cara membandingkan selisih panjang awal dengan panjang akhir benda uji yang kemudian dikurangkan dengan nilai susut yang didapatkan dari hasil percobaan susut mortar secara simultan. Hal ini akan menunjukkan perubahan volume mortar yang semakin berkurang seiring dengan bertambahnya umur dari mortar tersebut yang disebabkan oleh adanya pembebanan dan susut.

(33)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 19 L0 t0 L1 L2 t1 t2 t0 Rangkak ( e ) Waktu ( t ) e = s/E esh ecr

Gambar 2.1. Hubungan Rangkak terhadap Waktu

Dari gambar di atas besarnya rangkak dapat dihitung dengan formula :

ε

cr = (ΔL/L0) –

ε

sh ...2.1

Dengan :

ε

cr = Nilai rangkak

ΔL = Perubahan panjang setelaah t waktu (mm) L0 = Panjang mula-mula (mm)

ε

sh = Nilai susut

2.5.6. Prediksi Rangkak Jangka Panjang

Terdapat beberapa metode untuk memprediksi rangkak, salah satunya adalah berdasarkan ACI 209R – 92. Di dalam memprediksi rangkak jangka panjang maka diperlukan data atau nilai rangkak yang diteliti dari pengujian jangka pendek yang digunakan untuk memperkirakan rangkak jangka panjang. Berikut

Time Length DL = L0 - Lt

ε

= s/E

ε

cr +

ε

sh = DL/L0

ε

cr = DL /L0 -

ε

sh

t L - - - -

t0 L0 0 (L – L0)/L 0 -

t1 L1 L0 – L1 - ( L0 – L1)/ L0 ( L0 – L1)/L0 - esh

(34)

commit to user

ini merupakan formula yang digunakan dalam ACI 209R – 92 untuk memperkirakan rangkak jangka panjang pada beton dari data-data jangka pendek yang didapatkan dari hasil penelitian :

∅`(t) = {(t-t0)0,6 / (10+ (t-t0)0,6)} x ∅(u) ...2.2

Dengan : ∅` (data t hari ) = nilai prediksi koefisien rangkak ∅(u) = nilai koefisien rangkak ultimit

(t-t0) = lama pembebanan

2.5.7. Hubungan Antara Rangkak (Creep) dengan Susut (Shrinkage)

Pada umumnya proses rangkak selalu dihubungkan dengan susut karena keduanya terjadi bersamaan dan seringkali memberikan pengaruh yang sama, yaitu deformasi yang bertambah sesuai dengan berjalannya waktu. Selain itu, faktor yang mempengaruhi rangkak juga mempengaruhi susut, khususnya faktor-faktor yang berhubungan dengan hilangnya kelembaban.

Oleh karena itu di dalam penelitian untuk mengetahui besarnya rangkak juga dilakukan percobaan tentang susut, karena total deformasi yang terjadi merupakan kombinasi dari nilai rangkak dan susut, sehingga untuk mengetahui besarnya rangkak maka total deformasi yang terjadi harus dikurangkan dengan besarnya susut dari hasil percobaan.

Susut (shrinkage) merupakan perubahan volume beton yang tidak dipengaruhi oleh beban. Susut disebabkan oleh hilangnya air karena evaporasi atau karena hidrasi semen, bisa juga karena karbonasi. Satuan besarnya susut adalah mm per mm (atau in per in), tetapi biasanya dikenal dalam satuan micron (10-6).

Pengukuran susut pada mortar polymer dilakukan dengan cara membandingkan antara selisih panjang awal dengan panjang akhir benda uji. Lebih jelasnya akan disajikan gambar yang akan mengilustrasikan hubungan antara penyusutan terhadap waktu.

(35)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 21 L0 t0 L1 L2 t1 t2 t0 Susut ( e ) Waktu ( t ) Time Length DL = L0 - Lt

ε

sh = DL / L0 t0 L0 0 0 t1 L1 L0 – L1 (L0 – L1) / L0 t2 L2 L0 – L2 (L0 – L2) / L0

Gambar 2.2. Hubungan Susut terhadap Waktu

Dari gambar di atas besarnya rangkak dapat dihitung dengan formula :

ε

sh = ΔL / L0 ...2.3

Dimana :

ε

sh = Nilai susut

ΔL = Perubahan panjang setelah t waktu (mm) L0 = Panjang mula-mula (mm)

(36)

commit to user

22

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Uraian Umum

Metode penelitian adalah langkah-langkah atau cara-cara penelitian suatu masalah, kasus, gejala, atau fenomena dengan jalan ilmiah untuk menghasilkan jawaban yang rasional. Metode penelitian yamg digunakan adalah metode eksperimental laboratorium, yaitu mengadakan suatu percobaan dengan membuat benda uji untuk mendapatkan data-data sebagai hasil penelitian. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bahan dan Struktur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penelitian ini dilakukan dengan mengadakan suatu pengujian terhadap rangkak pada mortar berbahan tambah polymer. Adapun penelitian yang dilakukan adalah mengamati perubahan dimensi benda uji silinder yang disebabkan karena adanya pembebanan.

Penyelesaian masalah dilakukan melalui proses pengumpulan data, pengolahan, analisa data dan pengambilan kesimpulan secara umum berdasarkan hasil penelitian. Hal ini dilakukan untuk mengetahui korelasi antara beberapa variabel yang ada sehingga didapat suatu kesimpulan dari penelitian tersebut yaitu mengetahui besarnya nilai rangkak dari suatu campuran mortar berbahan tambah polymer yang digunakan dalam usaha perbaikan beton.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1. Alat-alat yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Timbangan

(37)

commit to user

23

a) Neraca merk Murayama Seisakusho Ltd Japan, dengan kapasitas 5 kg, ketelitian sampai 0,10 gram, digunakan untuk mengukur berat material yang berada dibawah kapasitasnya.

b) Timbangan “Bascule” merk DSN Bola Dunia, dengan kapasitas 150 kg dengan ketelitian 0,1 kg.

2. Ayakan

Ayakan baja yang digunakan adalah merk “Controls” Italy dengan bentuk lubang ayakan bujur sangkar dengan ukuran lubang ayakan yang tersedia adalah 75 mm, 50 mm, 38,1 mm, 25 mm, 19 mm, 12,5 mm, 9,5 mm, 4,75 mm, 2,36 mm, 1,18 mm, 0,85 mm, 0,30 mm, 0,15 dan pan.

3. Mesin penggetar ayakan

Mesin penggetar ayakan ini digunakan sebagai dudukan sekaligus penggetar ayakan. Penggunaannya untuk uji gradasi agregat halus maupun kasar.

4. Oven merk “Binder”

Oven ini berkapasitas 300oC, 2200W, digunakan untuk mengeringkan material (pasir dan kerikil).

5. Corong konik / Conical mould

Corong konik dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm, tinggi 7,6 cm, lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk mengukur keadaan SSD agregat halus.

6. Corong / kerucut Abrams

Kerucut Abrams terbuat dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm dan diameter bawah 20 cm, tinggi 30 cm, dilengkapi dengan tongkat baja yang ujungnya ditumpulkan, panjang 60 cm, diameter 16 mm. Alat ini digunakan untuk mengukur nilai slump adukan beton.

7. Mesin Los Angeles

Mesin Los Angeles yang dilengkapi dengan 12 buah bola baja. Alat ini digunakan untuk menguji ketahanan aus (abrasi) dari agregat kasar.

8. Cetakan benda uji/ bekisting silinder diameter 75 mm dan tinggi 275 mm. 9. Alat bantu

Untuk kelancaran dan kemudahan penelitian, pada saat pembuatan benda uji digunakan beberapa alat bantu yaitu:

(38)

commit to user

a) Cetok semen

b) Gelas ukur kapasitas 250 ml digunakan untuk meneliti kandungan zat organik dan kandungan lumpur agregat halus.

c) Ember untuk tempat air dan sisa adukan. d) Cangkul untuk mengaduk campuran beton. 10. Creep Loading Frame

Alat ini digunakan untuk menempatkan benda uji yang akan diberikan pembebanan

11. Dial Gauge

Alat ini digunakan untuk mengukur rangkak yang terjadi dalam satuan microstrain.

12. Load Dynamometer

Alat ini merupakan alat yang digunakan untuk membebani benda uji rangkak. 13. Loading Frame

Bentuk dasar Loading Frame berupa portal segiempat yang berdiri di atas lantai beton dengan perantara plat dasar dari besi setebal 14 mm. Agar Loading Frame tetap stabil, plat dasar dibaut ke lantai beton dan kedua kolomnya dihubungkan oleh balok WF 450 x 200 x 9 x 14 mm. Posisi balok portal dapat diatur untuk menyesuaikan dengan bentuk dan ukuran model yang akan diuji dengan cara melepas sambungan baut.

14. Load Cell

Alat ini digunakan untuk mentransfer beban dari Hydraulic Jack ke Transducer. Kapasitas Load Cell.

15. Hydraulic Jack

Alat ini digunakan untuk memberikan pembebanan pada kalibrasi silinder 16. Tranducer

Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya pembebanan atau untuk mengetahui pembebanan secara bertahap, setiap pembacaan beban dilakukan setiap interval 200 kg.

(39)

commit to user

25

3.2.2. Bahan Penyusun

Bahan – bahan yang digunakan adalah: 1. Semen

Hasil uji vicat menunjukkan bahwa Initial setting time (waktu pengikatan awal) semen dengan faktor air semen 0,35 terjadi pada rentang waktu antara 75-90 menit. Hal ini memenuhi standar yang disyaratkan, yaitu antara 45-375 menit.

2. Agregat Halus (Fine Agregat)

Agregat Halus (fine agregat) merupakan agregat yang lolos ayakan 9,5 mm dan tertahan di atas ayakan 0,15 mm. Sebelum penelitian berlangsung dilakukan uji pendahuluan terhadap material yang digunakan. Hasil pengujian agregat halus:

a) Hasil uji gradasi menunjukkan bahwa modulus kehalusan pasir sebesar 2,448. Agregat halus telah memenuhi syarat berdasarkan standar ASTM C-33, yaitu syarat modulus kehalusan pasir sebesar 2,3-3,1.

b) Hasil pengujian kandungan zat organik menunjukkan bahwa zat organik yang terkandung dalam pasir cukup besar yaitu sekitar 10-20%. Hal ini belum memenuhi syarat karena kandungan zat organik dalam pasir > 5%, maka pasir harus dicuci terlebih dahulu.

c) Pengujian kandungan lumpur dalam pasir menunjukkan bahwa pasir mengandung lumpur sebanyak 3%. Hal ini memenuhi syarat karena menurut standar PBI 1971 pasal 3.3 ayat 3, ditetapkan kandungan lumpur dalam pasir maksimum adalah 5%.

d) Hasil pengujian specific gravity menunjukkan bahwa pasir mempunyai bulk specific gravity SSD sebesar 2,58, telah memenuhi standar yang ditetapkan oleh ASTM C.128-79 yaitu sebesar 2,5-2,7.

3. Agregat Kasar (Coarse Agregat)

Pada penelitian ini menggunakan batu pecah berukuran 10 mm. Agregat kasar adalah agregat dengan besar butir lebih dari 4,75 mm. Pengujian agregat kasar:

(40)

commit to user

a) Pengujian gradasi dilakukan untuk menentukan distribusi ukuran butir dari agregat kasar (split). Uji gradasi menunjukkan bahwa modulus halus kerikil adalah 6,32. Hal ini telah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh ASTM C.33-84 yaitu 5-8.

b) Pengujian specific grafity merupakan pengujian untuk mengetahui berat jenis agregat tersebut Hasil pengujian specific gravity kerikil sebesar 2,54, telah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh ASTM C.127-81 yaitu specific gravity agregat kasar antara 2,5-2,7.

c) Uji abrasi agregat kasar menunjukkan keausan kerikil yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 34,8%. Hal ini telah memenuhi syarat yang ditetapkan yaitu keausan agregat kasar maksimum adalah 50%.

4. Superplasticizer

Superplasticizer yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sikament NN yang berbentuk cairan sebanyak 2% dari berat semen untuk repair materialnya. Penggunaanya sebanyak 2% dari berat semen karena pada waktu trial, proporsi tersebut sudah dapat memenuhi workability mortar sehingga pengerjaannya mudah.

5. Accelerator

Accelerator yang digunakan dalam penelitian ini adalah sika-set sebesar 5% dari berat air.

6. Polymer

Polymer yang digunakan adalah emulsi polymer dikenal sebagai jenis epoxy produk dari PT. Brataco (Resin Bening).

7. Emaco Nanocrete R4 BASF

Emaco Nanocrete R4 BASF merupakan produk mortar siap pakai. Untuk penggunaan 25 kilogram Emaco Nanocrete diperlukan air sebanyak 3,8-4,2 liter.

(41)

commit to user

27

3.3. Pembuatan Benda Uji

3.3.1. Jenis Benda Uji dan Proporsi Bahan Dasar

Benda uji yang menggunakan mortar berbahan tambah polymer dengan komposisi dan proporsi yang telah ditentukan, mortar biasa ditambah super plasticizer, mortar biasa ditambah super plasticizer dan accelerator, dan repair-mortar dari pabrikan. Benda uji rangkak berbentuk silinder dengan diameter 75 mm dan dengan tinggi 275 mm. Pada badan benda uji dipasang demec point berfungsi sebagai titik untuk mengetahui tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh pembebanan saat diuji nantinya. Jumlah seluruh benda uji rangkak sebanyak 12 buah dimana masing-masing variasi berjumlah 2 buah benda uji. Berikut ini variasi jenis benda uji :

a. Mortar biasa ditambah dengan superplasticizer b. Mortar berbahan tambah polymer 0 %

c. Mortar berbahan tambah polymer 2 % d. Mortar berbahan tambah polymer 4 % e. Mortar berbahan tambah polymer 6 %

(42)

commit to user Tabel 3. 1. Proporsi Campuran Benda Uji

NO Kode

campuran

Keterangan Proporsi campuran

1 MS Mortar Biasa Perbandingan semen : pasir : 1 : 2 Superplasicizer 2%

Fas 0,35

2 MSA Mortar Polymer–0% Perbandingan semen : pasir : 1 : 2 Superplasicizer 2%

Pengeras 5% Fas 0,35

3 MSAP 2% Mortar Polymer–2% Perbandingan semen : pasir : 1 : 2 Superplasicizer 2%

Polymer 2 % Pengeras 5% Fas 0,35

4 MSAP 4% Mortar Polymer –4% Perbandingan semen : pasir : 1 : 2 Superplasicizer 2%

Polymer 4% Pengeras 5% Fas 0,35

5 MSAP 6% Mortar Polymer –6% Perbandingan semen : pasir : 1 : 2 Superplasicizer 2%

Polymer 6 % Pengeras 5% Fas 0,35 6 BASF Emaco Nanocrete R4

BASF

(43)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 29 275 mm 75mm damage point damage point

Gambar 3.1. Benda Uji Rangkak Mortar Silinder 75x275 mm

3.3.2. Pencampuran Bahan dan Pencetakan Benda Uji

Pembuatan campuran adukan mortar dilakukan setelah menghitung proporsi masing-masing bahan yang digunakan, kemudian mencampur dengan langkah-langkah sebagai berikut :

a. Mempersiapkan seluruh properti yang akan digunakan. b. Mencampur dan mengaduk properti yang telah ditentukan. c. Menambah air sesuai dengan kebutuhan air (FAS).

d. Melakukan pengujian slump.

e. Memasukkan adukan ke cetakan silinder yang telah dipersiapkan. f. Pembongkaran cetakan (bekisting) setelah campuran mengeras.

3.4. Prosedur Persiapan Alat Uji Rangkak

Sebelum dilakukan pengujian terhadap benda uji, maka alat bantu uji yang berbentuk silinder besi (Load Dynamometer) dengan diameter 7,5 cm dan tinggi 27,5 cm harus dipersiapkan terlebih dahulu. Sedangkan alat yang digunakan untuk pengujian rangkak tekan adalah Creep Loading Frame yang terdiri dari empat buah batang baja yang memiliki drat (Tie Rods), Load Dynamometer, sampel silinder mortar, dan plat baja, seperti yang terlihat pada Gambar 3.2.

Demec point

(44)

commit to user t r u n n i o n / p e g a n g a n b e s iØ b a u t Ø p l a t b e s i 190 X 190 X 20 mm mo r t a r s i l i n d e r Ø p l a t b e s i Ø 95 X 95X 2 0 mm D e me c p o i n t B o l a b e s i Ø 28 mm s i l i n d e r b a j a Ø t i e r o d Ø

Gambar 3.2. Sketsa Creep Loading Frame untuk Pengujian Rangkak Teka

Dalam pengujian digunakan tabung baja yang telah dipasangi demec point yang akan berfungsi sebagai Load Dynamometer, dan kemudian dilakukan kalibrasi untuk mengetahui hubungan antara beban dengan regangan. Langkah-langkah pemasangan demec point pada Load Dynamometer adalah sebagai berikut :

a. Meletakkan tabung baja pada dudukan.

b. Memasang Demec Point tepat di tengah-tengah tabung baja dengan jarak antar demec point 200 mm dan direkatkan dengan menggunakan lem.

c. Melakukan hal yang sama pada sisi yang satunya.

Langkah-langkah kalibrasi Load Dinamometer adalah sebagai berikut : a. Meletakkan tabung baja pada alat Loading Frame.

b. Menempatkan dial gauge pada demec point yang telah dipasang pada pipa baja

c. Memberikan beban secara bertahap dengan menggunakan alat Hydraulic Jack. d. Membaca nilai yang tertera pada Hydraulic Jack dan dial gauge .

e. Membuat grafik hubungan antara beban dan regangan untuk mengetahui berapa regangan yang harus diberikan pada benda uji sesuai dengan besarnya pembebanan.

(45)

commit to user

31

3.5. Prosedur Pengujian Benda Uji Rangkak (Creep)

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Demec Point dan dial gauge yang harus di setting terlebih nol dahulu sebelum digunakan dalam setiap pengukuran. Langkah-langkah pengujian rangkak tekan pada mortar adalah sebagai berikut : a. Silinder mortar dikeluarkan dari cetakan setelah dicuring selama 1 hari.

b. Memasang Demec Point pada silinder tepat ditengah-tengah silinder dengan menggunakan lem besi dengan jarak antar demec point sepanjang 200 mm, c. Memasang benda uji pada Creep Loading Frame dan meletakkan Load

Dynamometer dibagian atasnya.

d. Memberikan pembebanan dengan mengencangkan drat pada bagian atas sampai terbaca nilai regangan yang diinginkan pada dial gauge.

3.6. Tahap dan Prosedur Penelitian

Tahap dan prosedur penelitian uji rangkak ini meliputi : a. Tahap Persiapan

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian berjalan lancar. Bahan dan peralatan yang perlu dipersiapkan antara lain adalah : semen, air, agregat halus, accelerator, super plasticizer, polymer, bekisting benda uji, dan peralatan penunjang lainnya.

b. Tahap Uji Bahan

Melakukan pengujian terhadap bahan penyusun mortar berbahan tambah polymer untuk mengetahui kelayakan dari material tersebut sebagai bahan penyusun mortar. Pengujian terhadap bahan penyusun meliputi :

i. Semen

· Uji Vicat yakni bertujuan untuk mengetahui waktu pengikatan awal suatu pasta semen (initial setting time) dari mulainya campuran pada kondisi konsistensi normal sampai pasta kehilangan sebagian sifat plastis dan hubungannya dengan faktor air semen (FAS).

(46)

commit to user

ii. Pasir

· Uji Kadar Lumpur yakni bertujuan untuk mengetahui kadar lumpur dalam agregat halus campuran. Kandungan lumpur yang disyaratkan tidak boleh melebihi angka 5% dari total berat agreagat.

· Uji Kadar Organik yakni bertujuan untuk mengetahui jumlah kandungan zat organik dalam pasir. Semakin banyak kandungan organiknya maka semakin rendah kualitas agregat halus, begitupun sebaliknya.

· Uji Gradasi yakni bertujuan untuk mengetahui susunan diameter butiran pasir dan prosentase Modulus kehalusan butiran (menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehalusan butiran dalam suatu agregat).

· Uji Specific Gravity yakni bertujuan untuk mengetahui karakteristik agregat halus antara lain : Bulk Specific Gravity, Bulk Specific Gravity SSD, Apparent Specific Gravity, dan Absorpsion.

c. Tahap Pembuatan Mix Design

Melakukan perencanaan pembuatan mortar berbahan tambah polymer dengan 4 variasi (0%, 2%; 4%; 6%) ditambah super plasticizer dan accelerator, mortar standar ditambah super plasticizer, dan repair-mortar dari pabrikan. d. Tahap Pembuatan Benda Uji

Pada tahapan ini dilakukan beberapa pekerjaan yaitu :

i. Pembuatan adukan mortar dengan rancangan campuran sesuai dengan mix design yang telah direncanakan.

ii. Pemeriksaan slump (berkaitan dengan workability). iii. Pencoran ke dalam cetakan (bekisting).

iv. Setelah 24 jam mortar dikeluarkan dari cetakan. e. Tahap Persiapan Pengujian

Pekerjaan yang akan dilakukan pada tahapan ini adalah :

i. Pemasangan demec point dengan cara memberi tanda dengan bar refference pada titik yang akan ditinjau kemudian menempelkan demec point di atas titik tersebut dengan perekat.

ii. Menginstal alat uji rangkak.

iii. Membuat kalibrasi hubungan regangan dan beban alat uji rangkak (Load Dynamometer).

(47)

commit to user

33

f. Tahap Pengujian

Memasang strain indicator pada benda uji creep, mengaplikasikan beban yang diinginkan, kemudian mengamati perubahan panjang yang terjadi dengan menggunakan Demontable Mechanical Strain Gauge. Pengujian ini dilakukan pada saat umur mortar sudah menginjak 24 jam yang kemudian akan dilakukan secara berkala hingga umur mortar mencapai 84 hari.

g. Tahap Analisa Data dan Pembahasan

Pada proses ini dilakukan analisa terhadap nilai rangkak yang terjadi pada masing-masing variasi dalam kaitannya dengan karakteristik dari campuran. Dengan membaca data-data yang telah didapatkan diharapkan bisa dilakukan pembahasan sesuai dengan tujuan penelitian di awal.

h. Tahap Kesimpulan

Pada tahap ini dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian berdasarkan hasil analisa dan pembahasan pada tahapan sebelumnya.

Untuk memperjelas tahapan-tahapan di atas, maka dalam laporan ini disajikan secara skematis dalam bentuk bagan alir (flow chart) prosedur penelitian.

(48)

commit to user

Persiapan

Semen Agregat Halus

Polimer

Perhitungan Rencana Campuran dan Pembuatan Mix Design

Uji Bahan : Vicat Uji Bahan : - Kadar Lumpur - Kadar Organik - Gradasi Agregat - Specific Gravity

Pembuatan Adukan Mortar

Pembuatan Benda Uji

Persiapan Pengujian : - Mempersiapkan Alat - Mengkalibrasi Alat Uji

Pengujian Benda Uji

Hasil Pengujian

Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan Test Slump TIDAK YA Super Plasticizer Accelerator Air variasi mortar biasa berbahan tambah repair-mortar pabrikan