commit to user
i
KAJIAN KUAT TARIK LANGSUNG BETON RINGAN
METAKAOLIN BERSERAT ALUMINIUM PASCA BAKAR
(A Study on Direct Tension Strength Of Post-Burn Alumunium-Fibred
Metacaoilin Lightweight Concrete)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
SETIAWAN
I 1106055
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
iv
MOTTO
“Jadilah Orang yang Berguna Bagi Orang Lain”.
“Kerjakanlah Pekerjaan yang Membawa Berkah Bagimu dan Orang Yang
Kamu Cinta”
PERSEMBAHAN
“Bapak dan Ibuku”, yang tidak berhenti memberikan kasih sayang, semangat dan dukungan selama ini.
“Kakakku dan seluruh keluargaku”, yang selalu aku sayangi dan ku cinta.
“Seseorang”, yang masih di hati yang selalu memberi kecerahan dan kedamaian sampai saat ini.
“Sahabatku, temen2 satu kelompokku, temen2 angkatan 2006, 2005, 2007, anak2 kontrakan, temen2 futsal”, terima kasih atas kebersamaannya dan dukungannya, semua tidak akan pernah aku lupa dan aku kenang sepanjang masa.
“Ratna, Tri, Vian, terimakasih atas dukungan serta motivasinya, kita akan bersahabat untuk selamanya”
“Pak Medi dan Ibu Endah Safitri”, terima kasih atas bimbinggannya selama ini.
commit to user
v
Setiawan, 2011. ”KAJIAN KUAT TARIK LANGSUNG BETON RINGAN
METAKAOLIN BERSERAT ALUMINIUM PASCA BAKAR”. Skripsi
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Selama ini kuat tarik beton sangat sulit diukur dibandingkan kekuatan tekan. Pada penelitian ini untuk mengetahui nilai kuat tarik beton, yaitu dengan melakukan pengujian terhadap beton komposit dan baja tulangan yang nantinya akan diperoleh nilai kuat tarik pada beton. Pada penelitian dipilih beton ringan sebagai bahan kajian karena beton ringan kini menjadi salah satu material yang menjadi alternatife dalam dunia kontruksi. Beton ringan mempunyai nilai isolasi yang lebih tinggi dari pada beton normal. Adanya penambahan serat alumunium dan metakaolin bertujuan untuk meningkatkan mutu dan memperbaiki sifat-sifat beton ringan itu sendiri.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental di laboratorium dengan benda uji berupa balok komposit dengan ukuran 100mm x 100mm x 300mm dan baja tulangan D10 dengan menggunakan alat Universal Testing Machine. Total benda uji 45 buah yang terdiri dari 3 variasi campuran, 15 benda uji komposit beton ringan, 15 benda uji dengan penambahan serat alumunium 0,75% dari volume adukan beton, dan 15 benda uji dengan penambahan serat alumunium 0,75% dari volume adukan beton + metakaolin 0,75%dari berat semen. Benda uji dibakar dengan 5 variasi pembakaran yaitu tanpa pembakaran dengan suhu 300°C, 400°C, 500°C dan 500°C dengan curing ulang. dan setiap variasi pembakaran terdiri dari 3 buah benda uji.
Dari hasil pengujian diketahui bahwa nilai kuat tarik bertambah dengan penambahan serat aluminium. Selain itu pengaruh peningkatan suhu tanpa pembakaran dan pembakaran 300°C, 400°C, 500°C mengakibatkan nilai kuat tarik pada beton semakin menurun. Nilai kuat tarik pada beton ringan berturut-turut adalah 0,2133; 0,2; 0,1133;0,167; pada beton ringan alumunium 0,2667; 0,19; 0,093; 0,0867; pada beton ringan metakaolin alumunium 0,2; 0,1867; 0,1667; 0,0867. Curing ulang pada beton ringan, beton ringan alumunium, beton ringan metakaolin alumunium yang dibakar 500°C terjadi perbaikan nilai kuat tarik yang besarnya 0,1933; 0,1533; 0,14 rata-rata masing-masing kenaikan adalah 42,13 % dari nilai suhu 500°C tanpa perawatan.
commit to user
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Dalam kontruksi bangunan, beton mempunyai peranan yang sangat penting dan
dominan. Oleh karena itu saat ini teknologi beton banyak mengalami
penyempurnaan dalam hubungannya dengan kekuatan, umur, manfaat dan
jenisnya.
Yang menjadi dasar penelitian ini adalah bagaimana memadukan keunggulan
semua material penyusun untuk mendapatkan hal yang baru. Dalam penelitian ini
menggunakan beton ringan, karena selama ini beton ringan belum mendapatkan
tempat yang luas dalam penggunaanya sebagai elemen struktur. Penyebab
sedikitnya pemakaian beton ringan sebagai elemen struktur adalah adanya
anggapan bahwa beton ringan mempunyai kuat tekan yang rendah dibandingkan
dengan beton normal. Hal ini tidak dapat dibenarkan seluruhnya karena beton
ringan dapat dibuat dengan kekutan mencapai 65 Mpa (koyati et a,1999). Bukti
berikut dapat digunakan sebagai pendukung yaitu Dhir et. Al (1984) dengan kuat
desak maksimum yang dihasilkan sebesar 60 Mpa pada umur beton satu tahun,
Vincent (2003) yang melakukan penelitian dengan menguji campuran beton
lightweight high strength (55 MPa) dan Mediyanto dkk (2003) menguji campuran
alumunium beton lightweight (33 MPa, 28 hari).
Parameter kuat tarik beton secara tepat sulit untuk diukur. Biasanya untuk
mendapatkan nilai kuat tarik beton dilakukan dengan pengujian kuat tarik belah
beton yang hasilnya digunakan untuk menentukan nilai kuat tarik beton. Selain itu
dengan mencari nilai modulus of rupture (modulus runtuh), yang hasilnya
digunakan untuk mengetahui batas beban yang bekerja pada struktur tanpa
mengalami keruntuhan.
commit to user
Seperti beton normal, selain mempunyai keunggulan, beton ringan juga
mempunyai kekurangan. Yaitu reduksi kuat tarik beton yang mencapai 30%,
modulus elastisitas yang berkisar 0,5 – 0,75 kali beton normal pada kuat desak
yang sama. Oleh karena itu perlu diupayakan untuk memperbaiki kuat tariknya,
misalnya dengan menambahkan baja tulangan pada elemen struktur yang
mengalami tegangan tarik sehingga terbentuk suatu struktur komposit yang
dikenal dengan sebutan beton bertulang. Selain itu dapat dipakai serat sebagai
bahan tambah pada beton ringan,seperti dilaporkan mediyanto dkk. (2004) bahwa
serat-serat alumunium telah dapat meningkatkan kuat tekan, kuat belah, modulus
elastisitas, MOR, dan meningkatkan kinerja beton bertulang.
Pada beton serat, analisis kontribusi kuat tarik beton serat pada tulangan bajanya
belum banyak dilakukan. Pada penelitian ini dilakukan uji tarik langsung yaitu
beton dengan baja tulangan. Pada uji ini, diharapkan dengan membandingkan
antara grafik tegangan-regangan baja dan komposit antara baja dan beton ringan
dapat diketahui besarnya nilai kuat tarik langsung beton akibat penambahan serat
alumunium. Disamping itu akan dapat dievaluasi pula peningkatan beban tarik
baik leleh maupun maksimum, daktilitas, kekakuan dan serapan energy baja
tulangan yang diselimuti oleh beton ringan metakaolin berserat alumunium.
Untuk meningkatkan kekuatan beton biasanya diberikan bahan tambah tertentu.
Salah satunya adalah metakaolin, metakaolin merupakan hasil pembakaran kaolin
(china clay) pada suhu 4500C – 9000C. Metakaolin yang digunakan dalam
campuran beton memberi konstribusi yang cukup signifikan baik sifat fisik
maupun durabilitasnya (sambowo,2003). Hal ini terlihat dari kenaikan kuat tekan,
modulus elastisitas dan modulus runtuh dari beton dimana metakaolin
ditambahkan untuk menggantikan semen sampai kadar optimumnya. Disamping
dapat meningkatkan kekuatan beton, metakaolin juga berkonstribusi dalam
memperkecil permeabilitas dan meningkatkan kepadatan. Sebagai bahan tambah,
metakaolin mempunyai ukuran partikel metakaolin lebih kecil dari semen tetapi
commit to user
Kebakaran merupakan salah satu fenomena yang setiap saat bisa terjadi kapan
saja, panas atau kenaikan suhu pada saat terjadi kebakaran menjadi beban beton
yang menerimanya.
Dalam penelitian ini akan membahas kuat tarik langsung beton ringan metakaolin
berserat alumunium yang terjadi pada saat pasca bakar dan setelah perawatan.
Suhu pembakaran diberikan berdasarkan suhu leleh aluminium yaitu kira-kira
6600 C dan suhu pembakaranya adalah 3000 C, 4000 C, dan 5000 C. Perawatan
yang dimaksud adalah dengan membasahi beton dengan karung basah selama 28
hari. Beton yang mengalami perawatan setelah dibakar papa suhu 5000 C.
Pada penelitian ini diharapkan diperoleh kombinasi keunggulan yakni beton
ringan metakaolin berserat alumunium yang memiliki sifat mekanis tinggi
terhadap kuat tarik langsung.
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka dapat diambil
rumusan masalah yaitu: seberapa besar pengaruh pembakaran pada suhu 3000 C,
4000 C, 5000 C dan perawatan dengan air pada:
1. beton ringan
2. beton ringan berserat alumunium
3. beton ringan metakaolin berserat alumunium
yang ditinjau pada kuat tariknya?
1.3.
Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini, maka diperlukan batasan-batasan
masalah sebagai berikut :
commit to user
2) Kadar alumunium 0,75% dari volume total campuran beton yang
dipotong-potong dengan panjang 50 mm dan lebar 2 mm.
3) Kadar metakaolin 7,5% dari berat semen
4) Seluruh agregat kasar menggunakan ALWA sebagai pengganti batu pecah.
5) Suhu pembakaran adalah 3000 C, 4000 C, dan 5000 C.
1.4.
Tujuan Penelitian
Secara singkat tujuan dari penelitian ini adalah : Mengevaluasi pengaruh
pembakaran pada suhu 3000 C, 4000 C, 5000 C dan perawatan dengan air pada
beton ringan, beton ringan berserat alumunium, beton ringan metakaolin berserat
alumunium.
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin diperoleh dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Manfaat Teoritis
· Memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu bahan dan struktur.
· Mengetahui pengaruh metakaolin, serat aluminium, pembakaran, dan perawatan dengan air pada kuat tarik langsung beton ringan.
2. Manfaat Praktis
commit to user
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka
Pada keadaan suhu tinggi sifat-sifat beton juga dipengaruhi oleh agregatnya.
Pengaruh agregat karbonat, agregat silikat dan agregat berbobot ringan akan
memberi pengaruh yang berbeda pada sifat-sifat beton (dan tulangan baja)selama
kebakaran atau pasca bakar.
Sisa tengan leleh baja dalam % dari awal akibat kenaikan suhu berturut-turut;
2000 C, 3000 C, 4000 C, 5000 C, 6000 C, 7000 C, dan 8000 C adalah berturut-turut;
95%, 90%, 85%, 80%, 60%, 25%, dan 20% (Brocken Brough dan Johnston,
1987)
Sisa modulus elastisitas baja dalam % dari nilai awal akibat kenaikan suhu
berturut-turut; 2000 C, 3000 C, 4000 C, 5000 C, dan 6000 C adalah berturut-turut;
95%, 90%, 85%, 80%, dan 75% (Gustafero, 1987)
Angka muai baja akibat kenaikan suhu berturut-turut; 2000 C, 3000 C, 4000 C,
5000 C, dan 6000 C adalah berturut-turut; 0,002; 0,003; 0,004; 0,006; dan 0,008
(Gustafero, 1987)
Dari peneletian yang telah dilakukan Gustaffero diketahui bahwa beton bertulang
struktural atau bersifat statis tak tentu akan mengalami perubahan tegangan bila
terbakar. Perubahan tegangan ini dapat terjadi karena gradien suhu dalam
elemen-elemen struktural atau perubahan kekuatan bahan-bahan struktural pada suhu
tinggi.
commit to user
Angka muai beton ringan akibat kenaikan suhu berturut-turut; 2000 C, 3000 C,
4000 C, 5000 C, 6000 C, 7000 C, dan 8000 C adalah berturut-turut; 0,0011; 0,0020;
0,0027; 0,0040; 0;0051; 0,0062; dan 0,0073 (Gustafero, 1987)
Sisa modulus elastisitas beton ringan dalam % dari nilai awal kenaikan suhu
berturut-turut; 2000 C, 3000 C, 4000 C, 5000 C, 6000 C, dan 7000 C, adalah
berturut-turut; 65%, 55%, 40%, 38%, 35%, dan 30% (Crus, 1987)
Sisa tengan beton ringan dalam % dari awal akibat kenaikan suhu berturut-turut;
2000 C, 3000 C, 4000 C, 5000 C, 6000 C, 7000 C, 8000 C, dan 8500 C adalah
berturut-turut; 95%, 92%, 90%, 95%, 75%, 60%, dan 50% (Abram, 1987)
Mediyanto (2004) melaporkan bahwa dengan kadar serat alumunium 0,75% dari
volume beton (yang merupakan kadar aluminium yang menghasilkan sifat
mekanis maksimum), serat aluminium telah dapat meningkatkan kuat tekan, kuat
belah, MOR dengan meningkatkan kwalitas matriknya baik karena proses fiber
bridging, dowel action, dan aksi kompositnya. secara rinci penelitian tersebut
menyimpulkan bahwa beton ringan yang diberi serat alumunium dapat mencapai
kuat tekan 33,12 MPa, peningkatan berturut-turut ; kuat tarik belah, MOR
kapasitas momen, daktilitas, dan beban retak pertama karena penambahan serat
alumuniumadalah berturut-turut sebesar 16,2%; 22,7%; 21,00%; 72,40%; dan
55,60%.
Dari hasil penelitian terhadap pengujian kuat tarik belah dan MOR (usia beton
ringan 28 hari), pada saat pengujian pembakaran pada suhu 3000C,4000C,5000C
mengalami penurunan pada nilai kuat tarik belah dan MOR terhadap suhu kamar,
setelah dilakukan perawatan (curing) pada beton ringan berserat alumunium yang
dibakar pada suhu 5000C mengalami kenaikan pada nilai kuat tarik belah dan
MOR juga diikuti dengan kenaikan terhadap suhu 5000C mencapai 120,00 %
untuk kuat tarik belah dan juga kenaikan mencapai 33,33% untuk pengujian
commit to user
Mengacu pada penelitian mediyanto (2009) yang menggunakan serat alumunium
dengan kadar 0,75% dari volume adukan beton dan kadar metakolin sebesar 7,5%
dari berat semen, maka penelitian lanjutannya menggunakan kadar yang sama.
2.2.
Dasar Teori
2.2.1. Fire Resistance
Daya tahan terhadap api didefinidikan sebagai lamanya bahan bertahan terhadap
kebakaran standar sebelum titik kritis akhir pertama dicapai. Sifat-sifat baja dan
beton dan beton akan dipengaruhi oleh factor lingkungan, antaranya adalah suhu.
Pada suhu yang sama pada suhu kebakaran, kekuatan dan modulus elastisitas
berkurang. Selain itu sifat beton pada suhu tinggi dipengaruhi juga (dalam batas
tertentu) oleh agregat. Pengaruh agregat karbonat, agregat silikat dan agregat
silikat ringan akan memberikan pengaruh yang berbeda pada sifat-sifat beton (dan
tulangan baja) selama kebakaran atau pasca bakar (Gustaferro, 1987).
2.2.2. Beton Ringan
Menurut Kardiyono Tjokrodimulyo (1996), beton ringan adalah beon yang
mempunyai berat jenis kurang dari 1800 kg/m3 karena pada dasarnya beton
normal mempunyai berat jenis 2400 kg/m3. Beton ringan digunakan untuk
mengurangi berat struktur itu sendiri dan mengurangi penghantaran panasnya.
Beton ringan dapat direduksi dengan kekuatan yang lebih besar dari 30 MPa dan
bahkan high performance dengan penambahan additive yang diperhitungkan.
Murdock dan Brook menyebutkan bahkan penulangan beton ringan, sehingga
selimut harus titambah ketebalannya 10 mm dari pada beton normal yang padat.
Hal ini disebabkan beton ringan lebih mudah terkarbonasi dari pada beton biasa.
Kekurangan beton ringan yang harus ditingkatkan adalah reduksi kuat tarik beton
yang mencapai 30% terhadap beton normal, modulus elastisitas yang berkisar 0,5
commit to user
penyusutan dan perayapan yang lebih besar dari beton normal. Sehingga ntuk
memikul beban yang sama diperlukan tulangan tambahan (Murdock dan Brook,
1999 : 394-395).
2.2.3. Pengertian Beton Ringan dengan Bahan Tambah Serat Aluminium dan Metakaolin
Beton ringan dengan bahan tambah serat aluminium dan metakaolin adalah suatu
material bangunan yang dibuat dengan cara mendaur ulang aluminium bekas dan
mencampurkannya dengan pasir, semen portland, metakaolin serta air dengan
perbandingan tertentu. Penggunaan beton metakaolin berseat aluminium dapat
dilakukan sama seperti proses pengecoran beton pada biasanya, misalnya
pengecoran dinding partisi atau dak atap.
2.2.4. Material Penyusun Beton Ringan dengan Bahan Tambah Metakaolin
dan Serat Alumunium
Material pennyusun beton ringan dengan bahan tambah serat aluminium dan
metakaolin terdiri dari semen, metakaolin, agregat halus, air dan serat aluminium.
Kualitas atau mutu beton dapat ditentukan antara lain dengan cara pemilihan
bahan-bahan penyusun beton yang baik, perhitungan proporsi campuran yang
tepat, cara pengerjaan dan perawatan beton yang baik serta cara pemilihan bahan
tambah yang tepat dengan dosis optimum yang diperlukan.
2.2.4.1. Semen Portland
Fungsi semen yaitu untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa
yang padat dan mengisi juga rongga-rongga diantara butir-butir agregat.
Dalam konsep PBI, 1971 ditentukan bahwa semen yang dipergunakan untuk
pembuatan beton hanya semen portland dan semen portland pozzolan. Semen
yang digunakan dalam pembuatan beton termasuk dalam semen hidraulis
commit to user
dicampur dengan air yang pada akhirnya bahan pengikat ini akan mengeras.
Sement Portland merupakan semen hidraulis yang dihasilkan dengan cara
menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang
bersifat hidraulis dengan gips sebagai bahan tambahnya. Penambahan air pada
bahan ini akan menghasilkan suatu pasta yang jika mengering akan mempunyai
kekuatan seperti batu.
Berdasarkan tujuan pemakaiannya, semen portland di Indonesia dibagi menjadi
lima jenis seperti tertera pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Jenis-jenis Semen Portland
Jenis Semen Karakteristik Umum
Jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus
Jenis II Semen portland yang penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang
Jenis III Semen portland yang penggunaannya memerlukan persyaratan awal yang tinggi setelah terjadi pengikatan
Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut panas hidrasi yang rendah
Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut ketahanan yang kuat terhadap sulfat
(Sumber : Kardiyoni Tjokrodimuljo, 1996)
Pada penelitian ini digunakan Semen Portland Komposit (PCC), kekuatan kelas
42,5 R
1) PCC yang digunakan untuk konstruksi beton umum mirip dengan Semen
Portland jenis I dengan kekuatan yang kompatibel.
2) Perbedaan dengan semen Portland tipe I hanya pada penambahan zat adiktif
pada semen PCC.
commit to user 2.2.4.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisian
dalam campuran mortar dan beton. Agregat ini akan menempati sebanyak 60%
sampai 80% dari volume mortar atau beton. Meskipun hanya sebagai bahan
pengisi, namun agregat sangat berpengaruh terhadap sifat mortar atau beton,
sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan
mortar atau beton.
Berdasarkan ukuran besar butirnya, agregat yang dipakai dalam adukan beton
dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu :
a. Agregat Halus
Agregat halus merupakan batuan halus yang terdiri dari butiran sebesar 0,14–
5mm yang didapat dari hasil penghancuran batuan alam (natural sand) atau dapat
juga dengan memecahnya (artificial sand), tergantung dari kondisi pembentukan
terjadi.
Persyaratan gradasi agregat halus dapat dilihat dalam Tabel 2.2. berikut ini :
Tabel 2.2 Persyaratan gradasi agregat halus ASTM C 33-74 Ukuran Saringan
(mm)
Persentase Lolos Saringan
(%)
9,5 100
4,75 95 – 100
2,36 80 – 100
1,18 50 – 85
0,85 25 – 60
0,30 10 – 30
0,15 2 - 10
0,00 0
commit to user
b. Agregat Kasar
Agregat kasar adalah agregat yang ukuran butirannya sudah melebihi 5 mm (PBI
1971). Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil atau batu pecah. Kerikil
adalah bahan yang terjadi sebagai hasil desintegrasi alami dari batu-batuan dan
berbentuk agak bulat serta permukaannya yan licin, sedangkan batu pecah (kricak)
ialah bahan yang diperoleh dari batu yang digiling / dipecah menjadi
pecahan-pecahan berukuran 5 – 70mm.
Persyaratan gradasi untuk agregat kasar dapat dilihat pada tabel 2.3. berikut ini :
Tabel 2.3 Persyaratan gradasi untuk agregat kasar ASTM C 33 Ukuran Saringan
(mm)
Persentase Lolos
(%)
38 100
25 95 - 100
19 -
12,5 35 - 70
9,5 -
4,75 10 - 30
2,36 0 - 5
1,18 -
0,6 -
0,3 -
0,00 -
(Sumber : Murdock & Brook, 1979)
Agregat kasar yang digunakan pada penelitian kali ini adalah agregat ringan
berupa Artificial Light Weight Coarse Agregate (ALWA) yang diproduksi oleh
Badan Penelitian dan Pengembangan Pekerjaan Umum Cilacap, Jawa Tengah,
Indonesia.
Berdasarkan Supranggono (1991), dalam Ahmad Khaerun (2004) beberapa
commit to user
1. Dapat menghemat biaya kontruksi, karena berat jenisnya rendah
2. Banguna dengan bentang yang panjang dapat dibuat dengan biaya yang lebih
murah
3. Biaya transport dan penbuatan elemen pracetak lebih murah
ALWA ini dibuat dari partikel lempung yang dapat mengembang (expanded
clay). Pada tahap persiapan, lempung dipecah menjadi bagian-bagian yang kecil
dengan diameter antara 5 sampai 20 mm, kemudian dikeringkan dan dibakar
dengan cepat (5 sampai 10 menit) dalam tungku pembakaran yang dapat berputar
dengan suhu antara 11500C sampai 12500C.
2.2.4.3. Air
Air diperlukan pada pembuatan beton agar terjadi reaksi kimiawi dengan semen
untuk membasahi agregat dan untuk campuran agar mudah pengerjaannya. Pada
umumnya air dapat dipakai untuk campuran beton. Di dalam adukan beton, air
mempunyai dua fungsi, yang pertama adalah untuk memungkinkan terjadinya
reaksi kimia yang menyebabkan pengikatan antara pasta semen dengan agregat
pada saat terjadinya pengerasan, dan yang kedua adalah sebagai pelincir campuran
kerikil, pasir, dan semen agar mudah dalam proses pencetakan beton.
2.2.4.4. Metakaolin
Metakaolin adalah pozzolan yang terbentuk dari pembakaran mineral kaolin pada
kisaran suhu 450-9000C, dan metakaolin akan terbentuk secara sempurna pada
kisaran suhu 700-8000C. (RMC Group, 1996)
Metakaolin mengurangi penetrasi klorida sehingga resiko terjadi korosi pada
beton yang bersentuhan langsung dengan klorida berkurang. Karena efek
keuntungan pada kualitas pasta semen, metakaolin meningkatkan kuat tekan pada
umur 28 hari. Daya tahan terhadap abrasi juga meningkat dengan penggunaan
commit to user
Metakaolin mengandung SiO2 sebanyak 54,64% dan Al2O3 sebanyak 42,87%
yang merupakan unsur utama semen, sehingga dapat digunakan sebagai bahan
tambah semen. Proses kalnisasi kaolin menjadi metakaolin menurut reaksi kimia
adalah sebagai berikut :
Panas
Al2SiO5(OH)4 Al2O3SiO2 + 2H2O
Dalam penelitian ini digunakan metakaolin dengan suhu pembakaran 7500 C.
Metakaolin juga telah diuji untuk mengetahui unsur kimiawi dan prosentasenya
oleh Balai Penyelidikan dan Pengembangan Teknologi Kegunungapian,
Yogyakarta.
Hasil pengujian komposisi dan bentuk fisik disajikan dalam tabel 2.4 dan 2.5
berikut ini :
Tabel 2.4 Komposisi senyawa kimia metakaolin
Komposisi Kimia Prosentase (%)
SiO2 73,35
Al2O3 15,74
Fe2O3 4,28
CaO 1,94
H2O 0,11
MnO 0,03
MgO 0,48
K2O 1,35
Na2O 1,60
TiO2 0,00
HD 1,00
commit to user Tabel 2.5 Komposisi Fisik Metakaolin
Bentuk Fisik Bubuk
Warna Putih
Berat Jenis (Specifik Gravity) 2,6
Berat isi (Bulk Density) 400 kg/m3
Presentase max tertinggal ayakan 44 micron 0,05 %
Presentase max tertinggal ayakan 16 micron 2 %
Sumber : Power Pozz, 2002 & RMC Group, 1996
Partikel metakaolin yang lolos ayakan 44 micron hampir 100 %, sedangkan pada
semen jumlah presentase yang lolos ayakan 44 micron 80 %.
Secara umum keuntungan penggunaan metakaolin antara lain adalah :
1. Sebagai pengisi pori-pori beton (filler effect)
Ukuran partikel yang lebih kecil dari semen tetapi lebih besar dari silica fume
memungkinkan metakaolin untuk mengisi pori-pori yang tidak terisi oleh
semen, sehingga meningkatkan kepadatan dan kekuatan beton, memperkecil
permeabilitas dan mengurangi porositas beton.
2. Sebagai pozzolan
Metakaolin sebagai pozzolan yang mengandung silika (SiO2) akan bereaksi
dengan kapur (Ca(OH)2) hasil reaksi hidrasi semen akan menghasilkan
kalsium silikat hidrat (C-S-H) yang memiliki sifat perekat.
Reaksi hasil hidrasi semen dan metakaolin adalah :
C3S/C2S (clinker) + H2O C-S-H + Ca (OH)2
Ca(OH)2 + MK C-S-H pozz + Crystaline products (C2AHS8)
Ketika semen portland bereaksi dengan air dihasilkan C-S-H yang merupakan
bahan stabil yang membentuk kekerasan, kekuatan dan keawetan pada beton,
namun reaksi ini juga menghasilkan kristal kapur (Ca(OH)2) yang dalam
jangka waktu panjang akan melemahkan beton karena mudah larut dan
commit to user
merugikan dari kapur karena metakaolin akan bereaksi dengan kapur dan
menghasilkan C-S-H dan crystalline products.
2.2.4.5. Serat Alumunium
Telah banyak peneliti yang mencoba mencari alternatif bahan yang dapat
memperbaiki kelemahan sifat-sifat beton, terutama berbagai macam jenis bahan
serat. Beberapa macam serat dapat dipakai untuk memperbaiki sifat-sifat beton
yang telah dilaporkan oleh ACI Committee 54 (1902) dan Soroushian & Bayasi
(1987). Sifat-sifat dasar (basic properties) dari berbagai macam serat disajikan
pada tabel 2.6 di bawah ini :
Tabel 2.6 Spesifikasi serat-serat yang sering digunakan :
Fiber
Spesific
grafity
Tensite
Strenght
Young’s
Modulus
(103 ksi)
Comman
Diameters (in)
Comman
Length
(in)
Steel 7,86 100-300 30 0,0005-0,04 0,5-1,5
Glass 2,7 Up to 180 11 0,004-0,003 0,5-1,5
Poly propilen 0,91 Up to 100 0,14-1,2 Up to 0,1 0,5-1,5
Carbon 1,6 Up to 100 Up to 7,2 0,0004-0,0008 0,5-1,5
Soroushian dan Bayasi, 1987
Dalam penelitian ini menggunakan bahan tambah berupa alumunium.
Berdasarkan pada penelitian beton ringan berserat alumunium oleh Mediyanto
(2003) beberapa sifat dan perilaku beton yang dapat diperbaiki setelah
penambahan serat adalah :
a. Kekuatan terhadap lentur dan tarik
b. Ketahanan terhadap beban kejut (impact)
c. Sifat daktilitas beton
d. Ketahanan terjadap keausan (abrasion)
commit to user
Keunggulan inilah yang dijadikan dasar dalam pemilihan serat alumunium dalam
pembuatan beton normal berserat, delain dikarenakan serat alumunium memiliki
unit densitas yang lebih rendah dari serat baja.
Karakteristik serat alumunium yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai
ukuran panjang 50 mm dan lebar 2 mm, berat jenis sekitar 2,212 t/m3, dengan
variasi prosentase campuran maksimal 1 % dari volume adukan beton.
2.2.4.6. Baja Tulangan
Beton kuat terhadap tekan tetapi lemah terhadap atrik sehingga perlu tulangan
untuk memikul beban-beban yang bekerja pada beton. Jenis-jenis baja tulangan
yang sering digunakan untuk beton bertulang dapat diliha pada Tabel 2.7 berikut:
Tabel 2.7. Jenis-jenis baja tulangan
Mutu baja Tulangan Sebutan Fy karakteristik yang memberi regangan plastis 0.2% (kg/cm2)
U22 Baja Lunak 2200
U24 Baja Lunak 2400
U32 Baja Sedang 3200
U39 Baja Keras 3900
U48 Baja Keras 4800
(sumber: PBI 1971/N2 tabel 13, 71:29)
2.2.5. Kuat Tarik Beton
Kuat tarik beton berkisar seper-delapan belas kuat desak pada waktu umurnya
masih muda, dan berkisar seper-dua puluh sesudahnya. Kuat tarik merupakan
bagian penting di dalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air dan suhu.
Pengujian kuat tarik biasanya diadakan untuk pembuatan kontruksi jalan raya dan
commit to user
Kekuatan tarik beton relative rendah. Kekuatan tarik lebih sulit diukur
dibandingkan dengan kekuatan tekan karena masalah penjepitan (griping) pada
mesin. Beton berbobot ringan hampir selalau mempunyai kekuatan tarik yang
lebih kecil dibandingkan dengan beton berbobot normal (E.G. Nawi, 1990).
Tujuan utama penambahan serat ke dalam beton adalah untuk menambah kuat
tarik beton, mengingat kuat tarik beton yang sangat rendah. Kuat tarik beton yang
sangat rendah mengakibatkan beton mudah retak, yang pada akhirnya mengurangi
keawetan beton (Kardiyono Tjokrodimulyo).
Untuk mengetahui besarnya kuat tarik beton harus terlebih dahulu diketahui
besarnya kuat tarik beton komposit dan besarnya kuat tarik baja polos. Dari
besarnya masing-masing akan diketahui besarnya kuat tarik betn ringan yang
merupakan selisih dari besarnya kuat tarik beton komposit dengan besarnya kuat
tarik baja polos dibagi dengan luas penampang benda uji.
P 1
6 0 c m
G a m b a r 2 . 1 P e n g u j i a n k u a t t a r i k l a n g s u n g p a d a b a j a t u l a n g a n D 1 0
P 2
bh
P 2
6 0 c m
commit to user
Kuat tarik langsung beton ringan dihitung dengan rumus tegangan yaitu gaya
persatuan luas atau dapat dirumuskan sebagai berikut :
A P
=
s (2.1)
) (P2 P1
P= - (2.2)
h b
A= ´ (2.3)
h b
P P
´
-= ( 2 1)
s (2.4)
Dimana :
s = tegangan tarik langsung beton ringan (Mpa)
P = gaya yang diterima beton komposit (N)
P1 = gaya pada baja tulangan
P2 = gaya pada benda uji
b = Lebar balok benda uji (mm)
h = Tinggi balok benda uji (mm)
2.2.6. Pengaruh Suhu Tinggi pada Beton
Kebakaran hakekatnya merupakan reaksi kimia dari combusuble material dengan
oksigen yang dikenal dengan reaksi pembakaran yang menghasilkan panas. Panas
pada pembakaran ini diteruskan pada beton dengan berbagai macam mekaisme
yaitu :
1. Secara radiasi, pancaran panas diterima oleh permukaan beton hingga
permukaan beton menjadi panas, pancaran panas akan sangat potensi jika suhu
sumber panas terlalu tinggi.
2. Panas konveksi, selama pembakaran terjadi tiupan angin/udara melewati
sumber panas. Udara ini bertiup/bersinggungan dengan permukaan beton
hingga beton menjadi panas. Bila tiupan angin menjadi kencang maka panas
commit to user
Setelah permukaan beton menerima panas atau kalor, mengakibatkan shu
permukaan beton lebih tinggi dibanding suhu bagian dalam beton. Adanya beda
suhu didalam masa beton mengakibatkan terjadi perambatan panas secara
konduksi (penghantaran).
Apabila kebakaran yang tidak dikendalikan akan berkembang menurut tiga
periode yaitu periode pertumbuhan (growth), periode pembakaran tetap (steady
combustion) dan periode menghilang (decay). Pada periode pertumbuahan suhu
yang timbul masih rendah, jarang melebihi 2500C. Pada periode pembakaran
tetap, suhu meningkat dengan cepat dan dapat mencapai suhu lebih dari 10000C,
tergantung pada jenis dan banyaknya bahan yang dapat terbakar. Pada suatu
ruangan gedung terbakar, suhu maksimum yang dapat dicapai adalah sekitar
12000C, sedangkan shu rata-rata dalam tersebut adalah 8000C-9000C, periode
menghilang dimulai jika seluruh bahan sudah mulai terurai secara kimiawi.
Menurut Al-Mutairi dan Al-Saleh, 1997 (dalam Raharjo, 2002), beton dalam
lingkungan beban temperature yang sangat tinggi akan mengalami hal-hal sebagai
berikut :
1. Kuat desak akan sangat berkurang pada temperature di atas 3000C
2. Kekuatan tarik akan langsung berkurang dan akan berangsur-angsur
berkurang dengan semakin meningkatnya temperature panas.
3. Warna beton akan berubah sejalan dengan perubahan temperature, yang
mana perubahan warna ini sangat tergantung dari jenis agregat.
4. Perbedaan sifat termal antar semen dan agregat menimblkan tegangan geser
internal.
5. Perubahan panas dalam inti beton yang terpanaskan megakibatkan kerusakan
pada kohesi antara agregat dan semen dalam bentuk retakan yang kemudian
diikuti dengan fenomena disintegrasi struktur beton.
6. Pelepasan elemen beton (spalling).
7. Pelepasan peledakan (explosive spalling) dalam 30 menit pertama eksposur
commit to user
8. Pengelupasan (sloughing-off) yang merupakan pemisahan bertahap yang
tidak membahayakan yang terjadi pada balok dan kolom pada temperature
rendah.
9. Retakan beton yang terbagi dalam retakan ringan atau retak rambut dan retak
lebar atau besar.
10. Pada temperature sampai 3000C beton akan mengalami pengurangan
kandungan air yang mengakibatkan pengurangan sedikit tertahap kemampuan
menahan desak.
11. Pada temperature diatas 6000C beton menjadi warna putih keabu-abuan,
sedangkan di atas 9000C warna beton menjadi lebih buram. Dalam kondisi
kedua temperature tersebut beton telah menjadi lemah dan rapuh (brittle).
12. Perilaku beton pada termperatur yang tinggi dalam hal-hal tertentu tergantung
pada jenis agregat yang dikandung. Jenis beton ringan akan mengalami
kerusakan akibat panas api yang tinggi, berupa pelemahan permukaan beton.
Secara umum beton merupakan material bangunan yang memiliki ketahanan
terhadap api/panas yang lebih baik dibanding dengan jenis material yang lain,
seperti kayu atau baja. Selain keunggulan tersebut beton juga relative lebih mudah
untuk diperbaiki karena kehilangan kekuatan beton akibat dehidrasi dapat terbatas
pada lapisan permukaan.
2.2.7. Sifat – sifat Beton pada Temperatur Tinggi
Sifat dari bahan beton pada temperature tinggi dipengaruhi oleh jenis agregat
yang digunakan pada campuran beton. Beberapa agregat yang digunakan pada
campuran beton dapat mengalami perubahan sifat kimiawi pada temperature yang
tinggi.
Dari pengalaman visual dapat juga diperkirakan suhu yang pernah dialami oleh
beton. Warna beton yang terbakar dapat menunjukkan tingkat kebakaran.
Perubahan warna permukaan beton yang dipanaskan dipengaruhi temperature
karena kandungan logam. Hubungan antar suhu, warna dan kondisi beton
commit to user
Tabel 2.8 Hubungan antar suhu warna dan kondisi beton terbakar
Suhu Warna Kondisi beton
00C – 3000C
3000C – 6000C
6000C – 9000C
>9000C
Normal
Merah jambu
Putih keabu-abuan
Kuning muda
Tidak mengalami penurunan kekuatan
Mengalami penurunan kekuatan
Tidak mempunyai kekuatan lagi
Tidak mempunyai kekuatan lagi
(Sumber : Nugraha 1989)
Perubahan warna dapat memberikan perkiraan suhu bakar, dan kekuatan beton
residu. Perubahan warna beton dari abu-abu tua (normal) ke merah muda-merah
bata bila terbakar pada suhu 3000C – 6000C, beton mengalami penurunan
kekuatan 0-50%. Warna abu-abu terjadi pada beton pasca bakar 6000C – 9000C
dan sisa kekuatan 50-15% (Neville, 1977: 440).
Dari penelitian Mahotra (1982), disebutkan ada tiga sifat beton yang terpenting
dalam hubungannya dengan meningkatnya termperatur yaitu sifat fisik, mekanik
dan termal.
1. Sifat fisik
Akibat pertama dari pemanasan beton adalah menguapnya air ke permukaan
melalui saluran-saluran kapiler, jika terperatur beton lebih dari 1000C. Hilangnya
kelembaban akan menyebabkan kepadatan beton sedikit berkurang tetapi hal ini
dapat diabaikan.
Beton akan mengalami retak atau kehilangan kekuatan bila dipanasi sampi suhu
2500C, karena senyawa C-S-H terhidrasi pada suhu tinggi serta tidak ada
kesesuaian antara perubahan volume agregat dan pasta semen. Perbedaan
koefisien muai panas bahan penyusun beton menimbulkan tegangan intern, bila
melebihi tegangan ikat, maka timbul retak di antara pasta semen dan agregat.
commit to user
2. Sifat Mekanis
Hasil penelitian Neville menunjukkan bahwa kenaikan temperature
mengakibatkan penurunan kuat desak beton. Pada beton dengan agregat alami
terjadi kenaikan kuat desak pada temperature 2000C – 3000C, tetapi kuat desak
pada temperature 4000C tidak lebih dari 90% dari kuat desak normalnya dan kuat
tekan pada temperature 7000C tidak lebih dari 30% kuat tekan normalnya.
Penurunan drastic juga akan terjadi pada tegangan lenturnya. Beton dengan
agregat alami sangat lentur pada temperature 4000C tidak lebih dari 30% tegangan
lentur normal.
3. Sifat Termal
Thermal ceductivity adalah keadaan beton dalam kondisi kering. Thermal
ceductivity beton ditentukan oleh faktor-faktor antar jenis agregat porosias beton
dan kadar kelembaban. Peningkatan suhu beton menyebabkan keluarnya air yang
terkandung di dalam pori-pori beton. Indikator secara fisis pasca bakar (pasca
reaksi kebakaran) akan memberikan cirri bahwa beton tersebut sangat porous. Hal
ini disebabkan keluarnya air-air Kristal dari fasa mineral untuk kebakaran yang
hebat diperkirakan mempunyai suhu permukaan beton yang tinggi dan fenomena
ini memungkunkan terjadinya reaksi dekomposisi dari massa semen dan hidrasi
commit to user
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1.
Uraian Umum
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen yaitu
metode yang dilakukan dengan mengadakan suatu percobaan langsung untuk
mendapatkan suatu data atau hasil yang menghubungkan antara variabel-variabel
yang diselidiki. Metode ini dapat dilakukan di dalam ataupun di luar laboratorium.
Dalam penelitian ini akan dilakukan di dalam laboratorium. Penelitian ini
dilakukan dengan mengadakan suatu pengujian terhadap beton ringan, beton
ringan berserat alumunium dan beton ringan metakaolin berserat alumunium
terhadap kuat tarik langsung pada pasca bakar dan setelah mendapat perawatan.
Untuk uji kuat tarik langsung menggunakan sampel balok beton berdimensi 10 x
10 x 30 cm, dimana sampel dengan tulangan (As = 3 f 10 mm) dan diuji pada
umur 28 hari. Untuk uji kuat tarik langsung menggunakan mesin yang ada di
laboratorium Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil.
3.2.
Benda Uji Penelitian
Benda uji yang digunakan untuk uji kuat tarik langsung adalah balok berukuran
10cm x 10cm x 30cm sebanyak 45 buah. 15 buah untuk beton ringan, 15 untuk
beton ringan berserat alumunium dan 15 lagi untuk beton ringan metakaolin
berserat alumunium untuk lebih jelasnya disajikan dalam tabel 3.1
commit to user
Tabel 3.1 Jumlah dan ukuran penampang balok uji tarik langsung
Kode
Panjang
balok
(mm)
Penampang
(mm2) dan
jumlah
tulangan
Volume
serat dan
MK (%)
Jumlah sampel
BR 300 100x100
As= 3 f 10
0,00
3 tanpa pembakaran
3 pembakaran 3000C
3 pembakaran 4000C
3 pembakaran 5000C
3 pembakaran 5000C+curing BRF 300 100x100
As= 3 f 10
0,75 %
Alumunium
BRMF 300 100x100 As= 3 f 10
0,75%
Alumunium
Dan
7,5%
Metakaolin
B e to n 1 0 c m x 1 0 cm x 3 0 c m
3 Ø 1 0
6 0 c m
Ø 1 0
1 0 cm 1 0 c m
commit to user
3.3.
Alat – Alat yang Digunakan
Penelitian ini menggunakan alat-alat yang ada pada Laboratorium Bahan
Bangunan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Adapun alat-alat yang dipakai pada penelitian ini antara lain:
1. Timbangan
Ada dua jenis timbangan yang digunakan dalam penelitian ini :
a) Neraca merk Murayama Seisakusho Ltd Japan, dengan kapasitas 5 kg
dengan ketelitian hingga 0,10 gram. Alat ini digunakan untuk menimbang
berat material yang berada di bawah kapasitasnya.
b) Timbangan “Bascule” merk DSN Bola Dunia, dengan kapasitas 150 kg
dengan ketelitian 0,10 kg. Jenis ini digunakan untuk mengukur berat
material yang jauh lebih berat dan tidak memerlukan ketelitian yang
sangat tepat.
2. Ayakan
Ayakan yang digunakan adalah merk Control Italy, bentuk lubang ayakan
bujur sangkar dengan ukuran 38 mm, 25 mm, 19,0 mm, 12,5 mm, 9,5 mm,
4,75 mm, 2,36 mm, 1,18 mm, 0,85 mm, 0,30 mm, 0,15 mm dan pan.
3. Mesin penggetar ayakan.
Mesin penggetar ayakan yang digunakan adalah mesin penggetar dengan
merk ”Controls italy, mesin digunakan sebagai dudukan sekaligus penggetar
ayakan. Penggunaannya untuk uji gradasi agregat halus maupun kasar.
4. Oven
Oven yang digunakan merk Binder, dengan temperatur maksimum 300o C,
daya listrik 1500 W, digunakan untuk mengeringkan material (pasir dan
commit to user
5. Corong konik / Conical mould
Corong konik dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm
dan tinggi 7,6 cm lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk
mengukur keadaan Saturated Surface Dry (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 dengan merk ”Controls”, italy, yang dilengkapi dengan
12 buah bola baja. Alat ini digunakan untuk menguji ketahanan aus (abrasi)
agregat kasar.
8. Cetakan benda uji
Digunakan untuk mencetak benda uji beton yang berbentuk balok. Cetakan
benda uji yang digunakan adalah cetakan balok dengan ukuran panjang 10
cm, lebar 10 cm dan tinggi 30 cm, dilengkapi tongkat pemadatan yang sama
dengan tongkat penumbuk untuk slump test guna mendapatkan pemadatan
yang sempurna.
9. Alat bantu
Untuk kelancaran dan kemudahan penelitian, pada saat pembuatan benda uji
digunakan beberapa alat bantu yaitu:
a) Vibrator yang digunakan untuk pemadatan saat pembuatan benda uji
b) Cetok semen, digunakan untuk memindahkan bahan batuan dan
memasukkan campuran beton kedalam cetakan beton.
c) Gelas ukur kapasitas 250 ml digunakan untuk meneliti kandungan zat
commit to user
d) Ember untuk tempat air dan sisa adukan.
e) Cangkul untuk mengaduk campuran beton.
f) Gelas ukur dengan kapasitas 1000 ml, untuk mengkur kebutuhan air.
10. Satu Set Alat Uji Kuat Tarik Langsung yaitu mesin UTM (Universal Testing
Machine)
3.4.
Tahap dan Prosedur Penelitian
Sebagai penelitian ilmiah, penelitian dilaksanakan dalam sistematika dengan
urutan yang jelas dan teratur agar hasil yang didapat baik dan dapat
dipertanggungjawabkan. Oleh karena itu, pelaksanaan penelitian ini dibagi
beberapa tahapan, yaitu :
1. Tahap I (Tahap Persiapan)
Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan dipersiapkan
terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan lancar.
2. Tahap II (UJi Bahan)
Tahap ini dilakukan penelitian terhadap agregat kasar dan agregat halus. Hal
ini dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik bahan tersebut. Selain
itu juga untuk mengetahui apakah bahan uji tersebut memenuhi syarat atau
tidak.
3. Tahap III (Tahap Pembuatan Benda Uji)
Pada tahap ini dilaksanakan pekerjaan sebagai berikut :
a. Penetapan rancang campur (mix design) adukan beton.
b. Pembuatan adukan beton.
c. Pemeriksaan nilai slump.
commit to user
4. Tahap IV (Tahap Perawatan Benda Uji/Curing)
Pada tahap ini dilakukan perawatan terhadap benda uji yang telah dibuat pada
tahap III. Perawatan dilakukan dengan cara merendam benda uji pada hari
kedua selama 7 hari, kemudian diangin-anginkan hingga waktu dilakukan
pengujian terhadap benda uji yaitu 28 hari.
5. Tahap V (Tahap Pengujian Benda Uji)
Pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tarik langsung terhadap benda uji.
Setelah umur 28 hari, sebagian dilakukan pengujian, sebagian diuji setelah
dibakar pada suhu berturut-turut: 300 0 C, 400 0 C, dan 500 0 C. Sebagian
dari yang dibakar 500 0C, diuji setelah dilakukan perawatan dengan
membasahi air selama 28 hari. Cara pembasahan yaitu dengan karung goni
yang diselimutkan dalam kondisi basah dengan air.
6. Tahap VI (Analisis Data)
Pada tahap ini data yang diperoleh dari hasil pengujian lalu dianalisis untuk
mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara variabel – variabel yang
diteliti dalam penelitian.
7. Tahap VII (Kesimpulan)
Pada tahap ini dibuat suatu kesimpulan berdasarkan data yang telah dianalisis
yang berhubungan langsung dengan tujuan penelitian.
Tahap-tahap penelitian ini dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir
commit to user
Persiapan
Semen Agregat Halus Agregat ALWA Air
Perhitungan Rencana Campuran
Pembuatan Adukan Beton
Pembuatan Benda Uji
Tahap
Tahap II
Tahap III
MULAI
Data properti
Uji Slump Tidak
Ya
Beton Ringan Beton Ringan Berserat Alumunium
Beton Ringan Metakaolin Berserat Alumunium
Alumunium Metakaolin
Uji Lab
Memenuhi Stadar
Tidak
Ya
Data properti Data properti Data properti
A
commit to user
Perawatan tiap jenis beton
Pengujian kuat tarik langsung tiap jenis beton
Analisis Data
Kesimpulan
Tahap IV
Tahap V
TAhap VI
Tahap VII 500 °-3 buah + Curing(Tiap jenis
beton)
SELESAI
Pengujian kuat tarik langsung 3 buah sampel tiap jenis beton
Pengujian kuat tarik lansung tiap jenis beton
300 °-3 buah sampel 400 °-3 buah sampel 500 °-3 buah sampel Pembakaran benda uji tiap jenis
beton 300 °-3 buah sampel 400 °-3 buah sampel 500 °-6 buah sampel
A
commit to user
3.5.
Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Beton
Pengujian terhadap bahan-bahan pembentuk beton perlu dilakukan untuk
mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan penyusun beton tersebut. Pengujian
ini dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar. Pengujian dilakukan
dengan standar ASTM & SK SNI, sedangkan air yang digunakan dalam adukan
beton sesuai dengan standar air dalam PBI 1971 pasal 3.6
3.5.1. Standar Pengujian Terhadap Agregat Halus
Pengujian untuk agregat halus dilaksanakan berdasarkan standar ASTM dan
disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM & PBI 1971. Standar
pengujian terhadap agregat halus adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-40 : Standar penelitian untuk pengujian kandungan zat organik
dalam agregat halus.
b. ASTM C-117 : Standar penelitian untuk pengujian agregat yang lolos
saringan no. 200 dengan pencucian (tes kandungan
lumpur).
c. ASTM C-128 : Standar penelitian untuk menentukan specific gravity dari
agregat halus.
d. ASTM C-136 : Standar penelitian untuk analisis saringan agregat halus.
Spesifikasi bahan untuk agregat halus adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-33 : Spesifikasi standar untuk agregat halus.
b. PBI 1971 : Spesifikasi standar untuk agregat halus.
3.4.1. Standar Pengujian Agregat Kasar
Pengujian untuk agregat halus dilaksanakan berdasarkan standar ASTM dan
disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM & PBI 1971. Standar
pengujian terhadap agregat kasar adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-127 : Standar penelitian untuk menentukan specific gravity dari
commit to user
b. ASTM C-131 : Standar penelitian untuk pengujian keausan agregat kasar.
c. ASTM C-136 : Standar penelitian untuk analisis saringan agregat kasar.
Spesifikasi bahan untuk agregat kasar adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-33 : Spesifikasi standar untuk agregat kasar.
b. PBI 1971 : Spesifikasi standar untuk agregat kasar.
3.6.
Pengujian Bahan Dasar Beton
Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat dan karateristik dari material
pembentuk beton. Pengujian dilakukan sesuai dengan standar yang ada. Dalam
penelitian ini hanya dilakukan pengujian terhadap agregat halus dan kasar,
sedangkan terhadap semen tidak dilakukan pengujian.
3.6.1. Pengujian Agregat Halus
3.6.1.1. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus
Pasir adalah salah satu bahan dasar pembentuk beton yaitu sebagai agregat halus.
Kualitas pasir sudah tentu akan mempengaruhi kualitas beton yang akan
dihasilkan. Untuk itu maka pasir yang akan digunakan harus memenuhi beberapa
persyaratan, salah satunya adalah pasir harus bersih. Pasir bersih yaitu pasir yang
tidak mengandung lumpur lebih dari 5 % dari berat keringnya. Lumpur adalah
bagian-bagian pasir yang lolos dari ayakan 0,063 mm. Apabila kadar lumpur
dalam pasir lebih dari 5 % maka pasir harus dicuci terlebih dahulu sebelum
digunakan dalam pembuatan campuran adukan beton.
a) Tujuan :
Untuk mengetahui kadar lumpur yang terkandung dalam pasir.
b) Alat dan bahan :
1. Pasir kering oven
2. Air bersih
3. Gelas ukur ukuran 250 cc
commit to user
5. Timbangan
6. Cawan
c) Cara kerja :
1. Menyiapkan sampel pasir dan mengeringkannya dalam oven.
2. Mengeringkan pasir dalam oven dengan temperatur 1100 C selama 24 jam.
3. Mengambil pasir kering oven 100 gram lalu dimasukkan ke dalam gelas
ukur 250 cc.
4. Menuangkan air ke dalam gelas ukur hingga setinggi 10 cm di atas
permukaan pasir.
5. Mengocok air dan pasir minimal 10 kali, lalu membuang airnya.
6. Mengulangi perlakuan di atas hingga air tampak bersih.
7. Memasukkan pasir kedalam cawan lalu mengeringkan pasir dalam oven
dengan temperatur 1100 C selama 24 jam.
8. Setelah selesai cawan dikeluarkan dan diangin-anginkan hingga mencapai
suhu kamar.
9. Menimbang pasir dalam cawan
Berat pasir awal G0 = 100 gram, berat pasir akhir = G1, sehingga dapat
dirumuskan :
Kadar lumpur = â Zâ
â
× 100 %
(3.1)10. Membandingkan dengan persyaratan PBI NI-2 1971, yaitu kadar lumpur
maksimum 5 %. Bila lebih dari 5 % maka sebelum digunakan pasir harus
dicuci terlebih dahulu.
3.6.1.2. Pengujian Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus
Pasir umumnya diambil dari sungai, maka kemungkinan pasir kotor sangat besar,
misalnya bercampur dengan lumpur maupun zat organik lainnya. Pasir sebagai
agregat halus dalam campuran beton tidak boleh mengandung zat organik terlalu
banyak karena akan mengakibatkan penurunan kekuatan beton yang dihasilkan.
Kandungan zat organik ini dapat dilihat dari percobaan warna Abrams Harder
dengan menggunakan larutan NaOH 3 % sesuai dengan persyaratan dalam
commit to user
Tabel 3.2. Pengaruh zat organik terhadap persentase penurunan kekuatan beton No. Warna Persentase kandungan zat organik
1
2
3
4
5
6
Jernih
Kuning muda
Kuning tua
Kuning kemerahan
Coklat kemerahan
Coklat tua
0 %
0 % - 10 %
10 % - 20 %
20 % - 30 %
30 % - 50 %
50 % - 100 %
Sumber : Tabel Prof. Ir. Rooseno, 1995
a) Tujuan :
Untuk mengetahui kadar zat organik dalam pasir berdasarkan tabel perubahan
warna (tabel 3.2).
b) Alat dan bahan :
1. Pasir kering oven
2. Larutan NaOH 3 %
3. Gelas ukur 250 cc
4. Oven
5. Timbangan
6. Cawan
c) Cara kerja :
1. Mengambil pasir kering oven sebanyak 130 gr dan dimasukkan ke dalam
gelas ukur.
2. Memasukkan NaOH 3 % hingga volume mencapai 200 cc.
3. Mengocok pasir selama ± 10 menit.
4. Mendiamkan campuran tersebut selama 24 jam.
5. Mengamati warna air yang terjadi, bandingkan dengan tabel 3.3
3.6.1.3. Pengujian Spesific Gravity Agregat Halus
Berat jenis merupakan salah satu variabel yang sangat penting dalam
merencanakan campuran adukan beton, karena dengan mengetahui variabel
[image:37.595.112.507.71.648.2]commit to user
a) Tujuan :
1. Untuk mengetahui bulk spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat
pasir dalam kondisi kering dengan volume pasir total.
2. Untuk mengetahui bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara
berat pasir jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume pasir
total.
3. Untuk mengetahui apparent spesific gravity, yaitu perbandingan antara
berat pasir kering dengan volume butir pasir.
4. Untuk mengetahui daya serap (aborbsion), yaitu perbandingan antara berat
air yang diserap dengan berat pasir kering.
b) Alat dan bahan :
1. Cawan alumunium
2. Volumetric flash
3. Conical mould
4. Timbangan
5. Oven listrik
6. Pasir kering oven 500 gr
7. Air bersih
c) Cara kerja :
1. Membuat dalam kondisi SSD(Saturated Surface Dry) dengan cara :
a. Mengambil pasir yang telah disediakan. Dianggap kodisi lapangan
SSD.
b. Memasukkan ke dalam conical mould 1/3 tinggi lalu ditumbuk
dengan temper sebanyak 15 kali, tinggi jatuh temper 2 cm.
c. Pasir ditambah lagi hingga 2/3 tinggi lalu ditumbuk lagi sebanyak
15 kali.
d. Pasir ditambah hingga penuh lalu ditumbuk lagi sebanyak 15 kali.
e. Memasukkan pasir lagi sampai penuh kemudian diratakan
permukaanya.
f. Mengangkat conical mould lalu mengukur penurunan pasir yang
terjadi. Pasir berada dalam kondisi SSD apabila penurunan yang
commit to user
2. Mengambil pasir dalam kondisi SSD sebanyak 500 gram dan memasukkan
ke dalam volumetric flask dan direndam dalam air selama 24 jam.
3. Menimbang berat volumetric flask + air + pasir (c).
4. Mengeluarkan pasir dari volumetric flask lalu menimbang volumetric
flask + air (b).
5. Mengeringkan pasir dalam oven selam 24 jam.
6. Menimbang pasir yang telah kering oven (a).
7. Menganalisa hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 – 3.5 sebagai berikut :
Bulk Specific gravity :
DDZ
(3.2)
Bulk Specific gravity SSD : DD
DDZ
(3.3)
Apparent Specific gravity :
Z (3.4)
Absorbtion : DDZ
× 100%
(3.5)
3.6.1.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus
Gradasi adalah keseragaman diameter pasir sebagai agregat haluis lebih
diperhitungkan dari pada agregat kasar, karena sangat menentukan sifat
pengerjaan dan kohesi campuran adukan beton.
a) Tujuan :
Pengujian ini untuk mengetahui variasi diameter butiran pasir, persentase
gradasi dan modulus kehalusannya.
b) Alat dan bahan :
1. Satu set ayakan dengan susunan diameter lubang 9,5 mm, 4,75 mm,
2,36 mm, 1,18 mm, 0,85 mm, 0,30 mm, 0,15 mm, dan pan.
2. Mesin penggetar ayakan.
3. Timbangan
4. Pasir kering oven.
c) Cara kerja :
commit to user
2. Memasang saringan dengan susunan sesuai dengan urutan besar diameter
lubang dan yang paling bawah adalah pan.
3. Memasukkan pasir ke dalam saringan teratas kemudian ditutup rapat.
4. Memasang susunan saringan tersebut pada mesin penggetar selama
5 menit, kemudian mengambil susunan tersebut.
5. Memindahkan pasir yang tertinggal dalam masing-masing saringan ke
dalam cawan lalu ditimbang.
6. Menghitung modulus kehalusan dengan menggunakan rumus :
Modulus kehalusan pasir = (3.6)
Dimana : d = å prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain
dalam pan.
e = åprosentase berat pasir yang tertinggal.
3.6.2. Pengujian Agregat Kasar ALWA
3.6.2.1. Pengujian Spesific Gravity
Mengetahui sifat-sifat bahan bangunan yang akan dicapai dalam suatu konstruksi
adalah sangat penting, karena sifat-sifat tersebut dapat ditentukan langkah-langkah
yang tepat untuk mengerjakan banguna tersebut. Berat jenis merupakan salah satu
variabel yang sangat penting dalam merencanakan campuran adukan beton,
karena dengan mengetahui variabel tersebut dapat dihitung volume pasir yang
diperlukan.
a) Tujuan :
1. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat ALWA dalam
kondisi kering dengan volume ALWA total.
2. Bulk specific gravity dalam kondisi SSD, yaitu perbandingan dari berat
ALWA jenuh dalam keadaan kering permukaan dengan volume ALWA
total.
3. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan berat butiran kondisi kering
commit to user
4. Absoption, yaitu perbandingan berat air yang diserap oleh ALWA jenuh
dalam kondisi kering permukaan dengan berat ALWA kering.
b) Alat dan bahan :
1. Oven listrik
2. Neraca
3. Bejana dan container
4. ALWA
5. Air bersih.
c) Cara kerja :
1. Mencuci ALWA lalu keringkan dalam oven pada suhu 110 °C selama 24
jam.
2. Mengambil ALWA kering permukaan lalu timbang seberat 1500 gr dan
diamkan hingga mencapai suhu kamar.
3. Merendam ALWA dalam air selama 24 jam, lalu keringkan dengan kain
lap agar permukaan ALWA kering, lalu menimbang ALWA tersebut (g).
4. Memasang container pada neraca, lalu menuangkan air dalam bejana
hingga container terendam seluruhnya dan mengatur posisinya agar neraca
seimbang. Memasukkan ALWA ke dalam container hingga seluruhnya
terendam air.
5. Menimbang ALWA tersebut (h)
6. Menganalisa hasil pengujian tersebut dengan rumus-rumus :
Bulk specific gravity :
h g
f
- (3.7)
Bulk specific gravity SSD : h g
g
- (3.8)
Apparent specific gravity : h f
f
- (3.9)
Absoption : x100%
h h g
commit to user 3.6.2.2. Pengujian Abrasi
Agregat kasar ALWA merupakan salah satu bahan dasar beton yang harus
memenuhi standar tertentu untuk daya tahan keausan terhadp gesekan. Standar ini
dapat diketahui dengan alat yang disebut Bejana Los Angelos. Agregat kasar harus
tahan terhadap gaya aus dan bagian yang hilang karena gesekan tidak boleh lebih
dari 50 %.
a) Tujuan :
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan kerikil,
prosentase dan modulus kehalusannya.
b) Alat dan bahan :
1. Bejana Los Angelos dan 11 bola baja.
2. Neraca
3. Saringan
4. ALWA
c) Cara kerja :
1. Mencuci ALWA dari kotoran dan debu yang melekat, lalu keringkan
dalam oven pada suhu 110 °C selama 24 jam.
2. Mengambil ALWA dari oven dan membiarkannya hingga suhu kamar
kemudian mengayak dengan ayakan 12,5 mm, 9,5 mm, 4,75 mm, dengan
ketentuan : lolos ayakan 12,5 mm dan tertampung 9,5 mm sebanyak 2,5
kg. lolos ayakan 9,5 mm dan tertampung 4,75 mm sebanyak 2,5 kg.
3. Memasukan agregat kasar ALWA yang sudah diayak sebanyak 5 kg ke
mesin Los Angelos (i)
4. Mencuci lubang mesin Los Angelos rapat-rapat lalu menghidupkan mesin
dan mengatur perputaran mesin sampai 500 kali putaran.
5. Mengeluarkan ALWA lalu disaring menggunakan saringan 2,36 mm (j).
6. Menganalisa presentase berat agregat yang hilang dengan rumus :
7. Presentase berat yang hilang = x100%
i j i
commit to user 3.6.2.3. Pengujian Gradasi
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui variasi diameter agregat kasar,
prosentase, dan modulus halusnya. Modulus kehalusan merupakan angka yang
menunjukkan tinggi rendahnya tingkat keausan butir dalam agregat.
a) Tujuan :
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui variasi ukuran butiran dan agregat
kasar, prosentase, dan modulus halusnya.
b) Alat dan bahan :
1. Satu set ayakan dengan susunan diameter lubang 38 mm, 25 mm, 19 mm,
12,5 mm, 9,5 mm, 4,75 mm, 2,36 mm, pan dan mesin penggetar.
2. Mesin penggetar.
3. Neraca.
4. ALWA kering oven.
c) Cara kerja :
1. Menyiapkan ALWA sebanyak 1500 gram.
2. Menyiapkan satu set ayakan dan menyusun berurutan mulai dari pan
(paling bawah), hingga ayakan 9,5 mm (paling atas), lalu susunan ayakan
tersebut diletakkan pada mesin penggetar.
3. Menuangkan pasir ke dalam ayakan paling atas dan menutup rapat-rapat
susunan ayakan tersebut.
4. Menghidupkan mesin penggetar selama 5 menit.
5. Setelah 5 menit matikan mesin, lalu menimbang dan mencatat berat
agregat halus yang tertinggal pada masing-masing ayakan.
6. Menghitung modulus kehalusan dengan menggunakan rumus
7. Modulus kehalusan = e d
(3.12)
dimana :
d = ∑ persentase komulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan.
commit to user 3.6.3. Pengujian Kuat Tarik Baja Tulangan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tegangan luluh dan tegangan
maksimum baja sehingga diketahui mutu baja yang digunakan. Hal ini dilakukan
untuk menghindari lelehnya baja tulangan sebelum benda uji mengalami kondisi
keruntuhan, yang ditandai dengan tergelincirnya baja tulangan atau terbelahnya
beton setelah gaya tarik diterapkan pada ujung tulangan. Pengujian ini
menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine).
Tegangan leleh baja dapat dihitung menggunakan persamaan 3.13, yaitu:
A Pleleh leleh =
s (3.13)
A Pmaks maks =
s (3.14)
dengan:
σ
leleh = tegangan leleh baja (kgf/mm2)Pleleh = gaya tarik leleh baja (kgf)
σ
maks = tegangan maksimum baja (kgf/mm2) Pmaks = gaya tarik maksimum baja (kgf)3.7.
Perencanaan
Campuran
Beton
Dalam penelitian ini digunakan campuran adukan beton. Cara yang digunakan
dalam perencanaan campuran adukan beton merupakan cara yang
direkomendasikan oleh Dinas Pekerjaan Umum. Perhitungan perencanaan
commit to user 3.8.
Pembuatan
Benda Uji
Langkah-langkah pembuatan benda uji dalam penelitian ini dapat diuraikan
sebagai berikut :
1. Menyiapkan material (semen, metakaolin, agregat halus, ALWA, air,
metakaolin dan serat aluminium ) dan peralatan yang akan digunakan untuk
campuran beton.
2. Menyiapkan cetakan beton.
3. Menimbang masing-masing material berdasarkan perhitungan mix design
beton.
4. Membuat adukan beton dengan cara manual, mengaduk material yang telah
ditimbang menggunakan cangkul atau cetok semen dan serat aluminium
disebar secara random.
5. Memeriksa nilai slump dari adukan beton tersebut.
6. Selanjutnya dilakukan pengecoran dengan menuangkan adukan beton ke
dalam cetakan dan memberi tanda untuk masing-masing sampel.
7. Kemudian dilakukan pemadatan. Setelah cetakan terisi penuh maka
permukaan diratakan dan dibiarkan selama 24 jam.
8. Merawat beton dengan cara merendamnya dalam air sampai waktu pengujian
dan pembakaran.
3.9.
Pengujian Nilai Slump
Slump beton adalah besaran kekentalan ( viscocity ) atau plastisitas dan kohesif
beton segar. Menurut SK SNI M-12-1989-F, cara pengujian nilai slump adalah
sebagai berikut :
1. Membasahi cetakan dan pelat dengan kain basah
commit to user
3. Mengisi cetakan sampai penuh dalam 3 lapisan dimana tiap lapisan berisi
kira-kira ⅓ isi cetakan, kemudian setiap lapis ditusuk dengan tongkat pemadat
sebanyak 25 x tusukan
4. Segera setelah selesai penusukan, ratakan permukaan benda uji dengan
tongkat dan semua sisa benda uji yang ada di sekitar cetakan harus
disingkirkan
5. Mengangkat cetakan perlahan-lahan tegak lurus keatas
6. Mengukur nilai slump yang terjadi
3.10.
Perawatan Benda Uji
Perawatan beton adalah suatu pekerjaan menjaga agar permukaan beton segar
selalu lembab sejak adukan beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras.
Hal ini di maksudkan untuk menjamin agar proses hidrasi dapat berlangsung
dengan baik dan proses pengerasan terjadi dengan sempurna sehingga tidak terjadi
retak-retak pada beton dan mutu beton dapat terjamin.
Perawatan ini dilakukan dengan cara merendam beton ke dalam bak selama 7 hari.
Kemudian beton diangin-anginkan selama 21 hari atau sampai benda uji berumur
28 hari dan diadakan pengujian beton.
3.11.
Pembakaran Benda Uji
Setelah melakukan perawatan benda uji selama 28 hari, proses selanjutnya yaitu
sebagian besar benda uji dibakar dengan ketentuan variasi suhu 300° C, 400° C,
dan 500°C. Pembakaran benda uji dilakukan di tungku pembakaran kerajinan
commit to user
3.12.
Perawatan Benda Uji Pasca Bakar
Setelah benda uji mengalami pem
