PEMANFAATAN LIMBAH BESI SEBAGAI KOMPOSISI
PENYUSUN BETON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
RIKY ARMADI
06 0404 027
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PEMANFAATAN LIMBAH BESI SEBAGAI KOMPOSISI
PENYUSUN BETON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
RIKY ARMADI
06 0404 027
Dosen Pembimbing :
Rahmi Karolina, ST, MT NIP. 19820318 200812 2 001
Diketahui :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP.19561224 198103 1 002
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
LEMBAR PENGESAHAN
PEMANFAATAN LIMBAH BESI SEBAGAI KOMPOSISI
PENYUSUN BETON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
RIKY ARMADI
06 0404 027
PembimbingRahmi Karolina, ST, MT NIP. 19820318 200812 2 001
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP.19561224 198103 1 002
SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA
2011
Penguji I
Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT NIP. 19590707 198710 1 001
Penguji II
Ir. Robert Panjaitan NIP. 19510708 198203 1 001
Penguji III
ABSTRAK
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Banyak penelitian telah dilakukan tentang teknologi beton untuk memenuhi kebutuhan dalam pembangunan infrastruktur dimulai dari jalan, gedung, jembatan dan lain sebagainya. Semakin meluasnya penggunaan beton dan makin meningkatnya skala pembangunan menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, sehingga mempengaruhi perkembangan teknologi beton dimana akan menuntut inovasi-inovasi baru mengenai beton itu sendiri. Perkembangan zaman di era globalisasi yang pesat ini mengakibatkan terus bertambahnya jumlah barang bekas/limbah yang keberadaanya dapat menjadi masalah bagi kehidupan, salah satunya adalah keberadaan limbah besi (slag). Untuk itu, banyak hal yang telah dilakukan dalam rangka mendaur ulang guna mengatasi masalah keberadaan limbah ini. Salah satunya adalah teknologi beton slag. Pada beton slag ini, slag dapat digunakan sebagai bahan pengganti pada agregat halus, agregat kasar maupun bahan tambah pada campuran beton.
Beton dicampur dengan slag ditambahkan dalam proporsi yang berbeda. Dalam hal ini, slag digunakan mengantikan agregat halus berdasarkan berat dalam variasi campuran dengan harapan dapat meningkatkan kualitas beton berupa kuat tekan, kuat tarik, elastisitas dan kuat lentur yang baik. Adapun variasi substitusi slag
yang digunakan adalah 0%, 10%, 15%, 20%, 25% dan pengujian yang dilakukan berupa slump test, kuat tekan, elastisitas, kuat tarik dan kuat lentur.
Dari hasil pengujian diperoleh hasil kenaikan pada nilai slump, peningkatan nilai kuat tekan menjadi 9,1%, 12,8%, 17,04%, 23,28% dari beton normal, peningkatan nilai modulus elastisitas menjadi 9.72%, 13.52%, 16.87%, 19.07%, peningkatan pada nilai kuat tarik beton, dan peningkatan pada nilai kuat lentur balok. Dari hasil pengujian tersebut diperoleh peningkatan pada kuat tekan, elastisitas, kuat rekah dan kuat lentur. Untuk itu, jika diadakan penelitian lebih lanjut ada baiknya nilai variasi slag diperbesar lebih dari dari 25% guna mencari nilai optimum pemakaian slag sebagai substitusi agregat halus. Penelitian lanjutan untuk beton mutu tinggi dapat dilakukan dengan memakai zat Additive (silica fume) pada persentase yang bervariasi agar didapat kuat Tekan yang optimal.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat
diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil
bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara, dengan judul “PEMANFAATAN LIMBAH BESI SEBAGAI KOMPOSISI PENYUSUN BETON.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa
pihak yang berperan penting yaitu :
1. Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak
memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga
dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT selaku Kepala Laboratorium Studio Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
5. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada
saya.
7. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya,
Ayahanda Paimun dan Ibunda Yenny Wati yang telah memberikan doa,
motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala
pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do’a yang tiada batas untuk saya. Suadara
-saudara tercinta Abang saya Adri Prastowo, adik-adik saya Nurhadiyono, dan
Zahra Fahira Anisa yang telah banyak membantu dan mendukung saya selama
ini, terima kasih atas doanya.
8. Teristimewa dihati buat Julya Mazaya, yang banyak memberikan doa, motivasi,
semangat, nasehat dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini,
terima kasih atas doanya.
9. Buat saudara/i seperjuangan 06 Fahim, Yusuf, Budi, Rivana, Radi, Tami, Atta,
Angga, Herry, Agung, Khoir, Rahmat, Ajir, Farqi, Afif, Sawal, Andi,
Hardiansyah, Haikal, Zainal, Ijul, Anggi, Alfi, Muhadri, Yudi, Ghafar, Iqbal,
Avril, Fauzi, Hanif, Royhan, Husni, Wawan, Maman, Alex, Subroto, Shendy,
Helen, Didik, Diana, Ani, Irin, Yovanka, Nurul, Jenet, Citra, Dina, abang-abang
dan kakak senior, bg Agung 00, bg Nova 03, bg Hamdi 03, bg Fau 03, bg Arlin
01, bg Dian 03, bg Ajo 03, bg Sayed 03, bg Budi 03, dan adik-adik 07, Hari,
Harli, Coandra, Rudi dan yang lainnya adik-adik 09, Afiz, Aulia, Bambang
Kennedy, Fuad, Fatahur, Irwan, Reza, Ryan, Udin, Mia serta teman-teman
mahasiswa/i angkatan 2006 dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat
10. Buat wak Udin, mas Subandi, dan ibu serta bapak kantin beton terima kasih atas
semangat dan bantuannya selama ini.
11. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang sangat baik.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata
sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan
saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang
membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, November 2011
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR NOTASI ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 3
1.2 Permasalahan ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Pembatasan Masalah ... 4
1.5 Gambar Uji ... 5
1.6 Metodologi Penelitian ... 5
1.7 Percobaan ... 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 9
2.1 Umum ... 9
2.1.1 Beton segar (Fresh Concrete) ... 10
2.2.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability) ... 11
2.2.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) ... 13
2.2.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) ... 14
2.1.2 Beton Keras ... 14
2.2.1.4 Kuat Tekan Beton ... 14
2.2.1.5 Modulus Elastisitas ... 20
2.2.1.6 Kuat Tarik Beton ... 21
2.2.1.7 Kuat Lentur ... 22
2.2.1 Semen ... 22
2.2.4.2 Umum ... 22
2.2.4.3 Semen Portland ... 23
2.2.4.4 Jenis-Jenis Semen Portland ... 23
2.2.4.5 Bahan Dasar Semen Portland ... 24
2.2.4.6 Senyawa Utama Dalam Semen Portland ... 25
2.2.4.7 Sifat-Sifat Semen Portland ... 26
2.2.2 Agregat ... 28
2.2.2.1 Umum ... 28
2.2.2.2 Jenis Agregat ... 28
2.2.2.2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk ... 29
2.2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan ... 31
2.2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butiran Nominal ... 32
2.2.3 Air ... 36
2.2.4 Bahan Tambahan ... 37
2.2.4.1 Umum ... 37
2.2.4.2 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan ... 39
2.2.4.3 Perhatian Penting dalam Penggunaan Bahan Tambahan ... 40 2.2.4.4 Jenis Admixture ... 41
2.2.4.4.1 Mineral Admixture ... 41
a. Kerak Tanur Tinggi (Slag) ... 41
b. Uap Silika (Siliks Fume) ... 47
c. Abu Terbang (Fly Ash) ... 49
2.2.4.4.2 Jenis Miscellanous admixture (bahan tambah lain) ... 49
a. Abu Kulit Gabah (Rice Husk Ash) 49 b. Limbah Karet ... 50
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 52
3.1 Umum ... 52
3.2 Bahan-bahan penyusun beton ... 55
3.2.1. Semen Portland ... 55
3.2.2. Agregat Halus ... 57
3.2.3. Agregat Kasar ... 63
3.2.4. Air ... 67
3.2.5. Slag ... 68
3.3 Penelitian Penggunaan Karet yang Sudah Ada ... 69
3.4 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ... 71
3.5 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ... 71
3.6 Pembuatan Benda Uji ... 72
3.7 Penggunaan Slag ... 73
3.8 Pengujian Sampel ... 74
3.8.3 Uji kuat Tekan Beton ... 75
3.8.4 Pengujian Modulus Elastisitas Beton ... 76
3.8.5 Uji Kuat Tarik Beton ... 78
3.8.6 Uji Kuat lentur ... 79
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump ... 81
4.2 Uji Kuat Tekan Beton ... 82
4.3 Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan ... 85
4.4 Pengujian Modulus Elastisitas Beton ... 87
4.5 Uji Kuat Tarik Beton ... 91
4.6 Uji Kuat lentur ... 95
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 97
5.1 Kesimpulan ... 97
5.2 Saran ... 98
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder dan Balok Flexure ... 7
Tabel 2.1 Perkiraan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ... 17
Tabel 2.2 Komposisi Senyawa Semen Portland ... 25
Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ... 33
Tabel 2.4 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991) ... 35
Tabel 2.5 Komposisi kimia dari limbah padat (slag) dari Laboratorium F-MIPA USU ... 43
Tabel 2.6 Komposisi kimia dari limbah padat (slag) dari Laboratorium Balai Riset dan Standarisasi Industri dan Perdagangan Semarang ... 44
Tabel 2.7 Pengukuran X-ray diffraction komposisi kimia slag dalam (%) ... 44
Tabel 3.1 Susunan Besar Butiran Agregat Halus (ASTM, 1991) ... 58
Tabel 3.2 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991) ... 63
Tabel 4.1 Nilai Slump berbagai jenis beton ... 80
Tabel 4.2 Kuat tekan silinder ... 81
Tabel 4.3 Perbandingan hasil pengujian kuat tekan silinder beton ... 84
Tabel 4.4 Tabel nilai Modulus Elastisitas rata-rata maksimum berbagai campuran beton ... 88
Tabel 4.5 Tabel persentase peningkatan modulus elastisitas vertikal terhadap Penggunaan slag ... 89
Tabel 4.7 Perhitungan kuat tarik beton ... 92
Tabel 4.8 Perbandingan hasil pengujian kuat tarik silinder beton ... 94
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ... 5
Gambar 1.2 Benda Uji Balok ... 5
Gambar 2.1 Kerucut Abrams ... 12
Gambar 2.2 Jenis-jenis slump adukan beton ... 13
Gambar 2.3 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton ... 16
Gambar 2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton ... 17
Gambar 2.5 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe Portland semen ... 18
Gambar 2.6 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama ... 19
Gambar 2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton ... 20
Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Beton Normal ... 53
Gambar 3.2 Diagram Alir Pembuatan Beton Normal dengan Slag ... 54
Gambar 3.3 Slag ... 69
Gambar 3.4 Uji Tekan Beton ... 75
Gambar 3.5 Gambar Pengujian Elastisitas... 75
Gambar 3.6 Pengujian Modulus Elastisitas Beton ... 76
Gambar 3.7 Uji Split Cylinder ... 78
Gambar 3.8 Gambar pengujian kuat lentur balok ... 79
Gambar 4.2 Grafik hubungan kuat tekan silinder terhadap kadar penggunaan
slag ... 83
Gambar 4.3 Grafik perbandingan hasil pengujian kuat tekan silinder beton ... 85
Gambar 4.4 Pola retak kolom (columnar) pada pengujian kuat tekan silinder beton dalam penelitian ... 86
Gambar 4.5 Gambar pola retak yang mungkin terjadi pada silinder beton ... 86
Gambar 4.6 Grafik perbandingan nilai Modulus Elastisitas Rata – rata berbagai variasi penggunaan slag ... 88
Gambar 4.7 Grafik hubungan Persentase Peningkatan Modulus Elastisitas Terhadap Kadar penambahan slag ... 89
Gambar 4.8 Grafik perbandingan hasil pengujian elastisitas pada silinder beton . 91 Gambar 4.9 Grafik kuat rekah silinder terhadap kadar penggunaan slag ... 93
Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil pengujian kuat tarik silinder beton ... 94
Gambar 4.11 Gambar perletakan pada pengujian kuat lentur balok ... 95
DAFTAR NOTASI
SSD: saturated surface dry
n : jumlah sampel
SD : simpangan baku
f'c : kuat tekan beton karakteristik (MPa)
fr : kuat lentur (MPa)
fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2)
P : beban tekan (kg)
A : luas penampang (cm2)
S : deviasi standar (kg/cm2)
σ’b : kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2)
σ’bm : kekuatan Beton rata –rata (kg/cm2)
N : jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan
bm
: tegangan rata-rata (kg/ cm²)
bk
: tegangan karakteristik (kg/ cm²)
Fct : tegangan rekah beton (kg/cm)
P : beban maksimum (kg)
L : panjang sampel (cm)
D : diameter (cm)
F : beban yang diberikan (kg)
L
: perubahan panjang (cm)
: angka ekivalenEbaja :: elastisitas baja (2,1 x 105MPa)
: tegangan (kg/ cm²)
E : modulus elastisitas (kg/ cm²)
k : Faktor Pembacaan Dial (mm)
M : momen pada daerah patahan (kgcm)
Z : modulus penampang arah melintang (cm)
b : lebar balok (cm)
h : tinggi balok (cm)
w : momen tahanan (cm3)
R : modulus patahan (kg/ cm²)
c
: berat jenis beton (kg/cm3)
s m
: massa sample kering (kg)
b m
: massa sample setelah direndam (kg)
g m
: massa sample digantung di dalam air (gm)
air
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I Concrete Mix Design
Lampiran II Pengujian Kokoh Tekan Beton
Lampiran III Pengujian Elastisitas Beton
Lampiran IV Hasil Analisa Sampel Lab. Kimia F-MIPA USU
ABSTRAK
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Banyak penelitian telah dilakukan tentang teknologi beton untuk memenuhi kebutuhan dalam pembangunan infrastruktur dimulai dari jalan, gedung, jembatan dan lain sebagainya. Semakin meluasnya penggunaan beton dan makin meningkatnya skala pembangunan menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, sehingga mempengaruhi perkembangan teknologi beton dimana akan menuntut inovasi-inovasi baru mengenai beton itu sendiri. Perkembangan zaman di era globalisasi yang pesat ini mengakibatkan terus bertambahnya jumlah barang bekas/limbah yang keberadaanya dapat menjadi masalah bagi kehidupan, salah satunya adalah keberadaan limbah besi (slag). Untuk itu, banyak hal yang telah dilakukan dalam rangka mendaur ulang guna mengatasi masalah keberadaan limbah ini. Salah satunya adalah teknologi beton slag. Pada beton slag ini, slag dapat digunakan sebagai bahan pengganti pada agregat halus, agregat kasar maupun bahan tambah pada campuran beton.
Beton dicampur dengan slag ditambahkan dalam proporsi yang berbeda. Dalam hal ini, slag digunakan mengantikan agregat halus berdasarkan berat dalam variasi campuran dengan harapan dapat meningkatkan kualitas beton berupa kuat tekan, kuat tarik, elastisitas dan kuat lentur yang baik. Adapun variasi substitusi slag
yang digunakan adalah 0%, 10%, 15%, 20%, 25% dan pengujian yang dilakukan berupa slump test, kuat tekan, elastisitas, kuat tarik dan kuat lentur.
Dari hasil pengujian diperoleh hasil kenaikan pada nilai slump, peningkatan nilai kuat tekan menjadi 9,1%, 12,8%, 17,04%, 23,28% dari beton normal, peningkatan nilai modulus elastisitas menjadi 9.72%, 13.52%, 16.87%, 19.07%, peningkatan pada nilai kuat tarik beton, dan peningkatan pada nilai kuat lentur balok. Dari hasil pengujian tersebut diperoleh peningkatan pada kuat tekan, elastisitas, kuat rekah dan kuat lentur. Untuk itu, jika diadakan penelitian lebih lanjut ada baiknya nilai variasi slag diperbesar lebih dari dari 25% guna mencari nilai optimum pemakaian slag sebagai substitusi agregat halus. Penelitian lanjutan untuk beton mutu tinggi dapat dilakukan dengan memakai zat Additive (silica fume) pada persentase yang bervariasi agar didapat kuat Tekan yang optimal.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di
seluruh dunia. Banyak penelitian telah dilakukan tentang teknologi beton untuk
memenuhi kebutuhan dalam pembangunan infrastruktur dimulai dari jalan, gedung,
jembatan dan lain sebagainya. Semen merupakan komposisi utama dalam pembuatan
beton. Dalam realita, produksi semen telah menghasilkan emisi gas CO2 yang cukup
besar ke atmosfer. Dan hal ini merupakan penyebab utama kerusakan lingkungan.
Dalam rangka mengurangi dampak kerusakan lingkungan para peneliti
berusaha mencari solusi untuk menangani pencemaran lingkungan. Hal ini dilakukan
dalam rangka mendukung kampanye dunia “Going Green” yang belakangan ini
menjadi isu utama dalam rangka menciptakan lingkungan yang bersih. Banyak upaya
yang dilakukan dimulai dari penerapan teknologi ramah lingkungan (Green
Technology), bangunan ramah lingkungan (Green Building) yang mengadopsi triple
zero yaitu zero energy, zero emission dan zero waste untuk bangunan yang ramah
lingkungan.
Semakin meluasnya penggunaan beton dan makin meningkatnya skala
pembangunan menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang
akan datang, sehingga mempengaruhi perkembangan teknologi beton dimana akan
menuntut inovasi-inovasi baru mengenai beton itu sendiri. Dalam bidang rekayasa
material, p a r a i l m u a n terus melakukan penelitian dan inovasi, termasuk bahan
lama kian meningkat. Hal ini sejalan dengan meningkatnya jumlah populasi
penduduk. Dengan demikian kebutuhan akan bahan baku semen dan material
campuran lainnya seperti agreat kasar, agregat halus, air serta bahan tambahan
lainnya akan meningkat pula. Namun bahan baku yang selama ini diperoleh dari
alam cenderung menurun akibat eksploitasi yang terus dilakukan.
Melihat fenomena di atas, banyak orang mencoba memanfaatkan
limbah-limbah industri untuk digunakan dalam campuran beton. Salah satunya adalah slag.
Slag merupakan limbah besi dan baja yang berbentuk bongkahan-bongkahan kecil
yang diperoleh dari hasil samping pembuatan baja dengan tanur tinggi. Slag
dihasilkan selama proses pemisahan cairan baja dari bahan pengotornya pada tungku
pembuat baja. Selama ini pemanfaatan slag belum dilakukan secara optimal.
Pemanfaatan slag sangatlah penting karena limbah ini memilki dampak terhadap
lingkungan, karena slag mengandung logam berat dan ada kemungkinan logam berat
tersebut dapat terlepas ke lingkungan, jika terpapar terus menerus di lingkungan
terbuka. Jika terlepas ke lingkungan logam berat akan mencemari tanah, air dan air
tanah.
Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 85 tahun 1999
tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun menyatakan bahwa
limbah industri baja adalah termasuk limbah berbahaya dan beracun (Limbah B-3).
Hal ini dapat dipahami karena dalam limbah tersebut pada umumnya mengandung
unsur-unsur berbahaya seperti CD, Cr, Pb, Ni, Fe dan Zn. Unsur-unsur logam
tersebut jika diuji dengan metode toksikologi dapat menyebabkan kanker. (Soemirat
Walaupun industri baja/logam tidak menggunakan larutan kimia, tetapi
industri ini mencemari lingkungan karena buangannya dapat mengandung minyak
pelumas dan asam-asam yang berasal dari proses pickling untuk membersihkan
bahan plat, sedangkan bahan buangan padat dapat dimanfaatkan kembali. Maka dari
itu pemanfaatan limbah besi dan baja ini sangat perlu dilakukan. Slag ini bisa
menjadi alternatif pilihan bagi kita untuk dapat memanfaatkan slag sebagai agregat
halus, pengganti pasir untuk campuran beton maupun aspal. Karena sifatnya yang
hampir sama dengan semen, campuran beton dengan menggunakan slag dapat
menghasilkan beton dengan mutu yang sangat baik.
1.2 Permasalahan
Di dalam dunia konstruksi sangat diperlukan beton yang memiliki kekuatan
tekan yang baik, elastisitas yang baik dan kelecakan yang tinggi sehingga mudah
dikerjakan (workable). Untuk itu pemakaian Slag dapat dikembangkan dalam dunia
konstruksi. Untuk itu perlu adanya penelitian mengenai pemanfaatan Slag tersebut
pada beton sebagai subtitusi agregat halus sehingga didapatkan beton yang lebih
ekonomis.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penulis dalam penelitian untuk tugas akhir ini sebagai berikut:
Mengurangi limbah besi dan memanfaatkan penggunaannya.
1. Memberikan informasi kepada masyarakat bahwa Slag dapat menggantikan
2. Mengetahui workability beton segar yang menggunakan Slag sebagai
pengganti agregat halus.
3. Mengetahui perilaku mekanik beton yang menggunakan Slag sebagai bahan
pengganti agregat halus dengan variasi 0%, 10%, 15%, 20%, dan 25% dan
membandingkannya dengan beton normal.
1.4 Pembatasan Masalah
Adapun pembatasan masalah yang diambil untuk mempermudah
penyelesaian dan keterbatasan pengetahuan penulis dalam permasalahan balok beton
bertulang yaitu:
1. Mutu beton yang direncanakan adalah K-300.
2. Penggantian agregat halus dengan material Slag sebesar 0%, 10%, 15%, 20%,
dan 25%.
3. Persentase substitusi material Slag dilakukan berdasarkan berat agregat.
4. Diameter butiran Slag yang digunakan dalam penelitian ini berkisar antara
0,05-0,3 mm.
5. Faktor air semen (FAS) yang digunakan 0.46.
6. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi
30 cm dan balok beton dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 75 cm.
7. Perawatan beton dengan cara perendaman di air.
8. Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi.
9. Pengujian elastisitas silinder dilakukan pada umur 28 hari.
10.Pengujian kuat tarik belah beton (Splitting Test) dilakukan pada umur 28
11.Pengujian lentur balok dilakukan pada umur beton 28 hari dengan pengujian
flexure.
1.5 Gambar Benda Uji
Gambar 1.1 Benda Uji Silinder
Gambar 1.2 Benda Uji Balok
1.6 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian
eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian
1. Penyediaan bahan penyusun beton berupa semen, pasir, batu pecah dan bahan
pengganti (Slag).
2. Pemeriksaan bahan penyusun beton.
Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar.
Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus dan agregat kasar.
Pemeriksaan berat isi pada agregat halus dan agregat kasar serta Slag.
Pemeriksaan kadar Lumpur ( pencucian agregat kasar dan halus lewat
ayakan no.200 ).
Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat halus.
Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat halus.
Pemeriksaan keausan agregat kasar melalui percobaan Los Angeles.
3. Mix design (perancangan campuran)
Penimbangan/penakaran bahan penyusun beton berdasarkan uji karakteristik
K-300.
4. Pengujian kuat tekan beton, elastisitas dan kuat tarik belah menggunakan
benda uji silinder.
5. Pengujian kuat lentur balok dengan pengujian flexure.
1.7 Percobaan
Pembuatan benda uji : Pembuatan beton dengan menggunakan slag dan
faktor air semen tetap untuk setiap variasi. Jumlah benda uji yang dibuat
empat buah untuk setiap variasi. Benda uji yang dibuat adalah silinder dengan
diameter 15 cm dan tinggi 30 cm serta balok dengan ukuran 15 cm x 15 cm
Adapun variasi yang digunakan adalah :
a. Variasi 1, tanpa penambahan Slag ( beton normal )
b. Variasi 2, penggunaan Slag 10%
c. Variasi 3, penggunaan Slag 15%
d. Variasi 4, penggunaan Slag 20%
e. Variasi 4, penggunaan Slag 25%
Pengujian slump (slump test ASTM C143-90 A), untuk mengetahui tingkat
kemudahan pengerjaan ( workability ) setelah penggantian agregat dan
sebelumnya.
Pengujian absorbsi beton setelah umur 28 hari.
Perawatan beton dengan cara perendaman dalam air untuk silinder dan balok.
Pengujian kekuatan tekan beton (ASTM C39-86) pada umur 28 hari.
Pengujian elastisitas beton (ASTM C.469-874) pada umur 28 hari.
Pengujian flexure test pada umur 28 hari.
Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder dan Balok Flexure
Variasi Uji Elastisitas Beton Umur 28 hari Kuat Tekan Beton Umur 28 hari
Kuat Tarik Belah Beton Umur 28 hari
Uji Flexure
(balok) Beton Normal
0% 4 4 4 2
Beton + besi
10% 4 4 4 2
Beton + besi
15% 4 4 4 2
Beton + besi
20% 4 4 4 2
Beton + besi
25% 4 4 4 2
Total jumlah benda uji silinder yang digunakan untuk pengujian kuat tekan
beton yaitu 20 unit silinder, elastisitas beton sebanyak 20 unit silinder, elastisitas dan
kuat tarik belah beton sebanyak 20 unit silinder serta pengujian flexture pada balok
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Beton merupakan material utama yang banyak digunakan sebagai bahan
konstruksi diseluruh dunia. Bahan tersebut diperoleh dengan cara mencampurkan
semen Portland, air dan agregat (dapat juga menggunakan variasi bahan tambahan
mulai dari bahan kimia tambahan, serat sampai bahan buangan non kimia) dengan
perbandingan tertentu. Campuran tersebut bila dituang ke dalam cetakan dan
kemudian dibiarkan, maka akan mengeras seperti batuan. Pengerasan itu terjadi oleh
peristiwa reaksi kimia antara air dan semen yang berlangsung selama waktu yang
panjang, dan akibatnya campuran itu selalu bertambah keras setara dengan umurnya
dengan rongga-rongga antara butiran yang besar (agregat kasar, kerikil atau batu
pecah) diisi oleh butiran yang lebih kecil (agregat halus, pasir), dan pori-pori antara
agregat halus ini diisi oleh semen dan air (pasta semen).
Kekuatan, keawetan dan sifat beton serta lainnya bergantung pada sifat
bahan-bahan dasar, nilai perbandingan bahan-bahannya, cara pengadukan maupun
cara pengerjaan selama penuangan adukan beton, cara pemadatan, dan cara
perawatan selama proses pengerasan. Banyaknya pemakaian beton sebagai salah
bahan konstruksi disebabkan karena beton terbuat dari bahan-bahan yang umumnya
mudah diperoleh, serta mudah diolah sehingga menjadikan beton mempunyai sifat
yang dituntut sesuai dengan keadaan situasi pemakaian tertentu.
Jika kita ingin membuat beton berkualitas baik, dalam arti memenuhi
persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi, maka harus
beton (beton segar/fresh concrete) yang baik dan beton (beton keras / hardened
concrete) yang dihasilkan juga baik. Beton yang baik ialah beton yang kuat, tahan
lama/awet, kedap air, tahan aus, dan sedikit mengalami perubahan volume (kembang
susutnya kecil).
Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan.
Kelebihan beton antara lain :
1. Harganya relatif murah.
2. Mampu memikul beban yang berat.
3. Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi.
4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil.
Kekurangan beton antara lain :
1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena
itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa (meshes).
2. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat
dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
3. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah.
4. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
2.1.1 Beton segar (Fresh Concrete)
Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut,
dituang, dipadatkan, tidak ada kecendrungan untuk terjadi segregasi (pemisahan
kerikil dari adukan) maupun bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Hal ini
Tiga hal penting yang perlu diketahui dari sifat-sifat beton segar, yaitu :
kemudahan pengerjaan (workabilitas), pemisahan kerikil (segregation), pemisahan
air (bleeding).
2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)
Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan atau kesulitan adukan untuk
diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan.
Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu :
1. Jumlah air pencampur.
Semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar itu dikerjakan
(namun jumlahnya tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi)
2. Kandungan semen.
Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan adukan
betonnya, karena pasti diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh
nilai f.a.s (faktor air semen) tetap.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil.
Bila campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan
oleh peraturan maka adukan beton akan mudah dikerjakan. Gradasi adalah
distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos
pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan.
4. Bentuk butiran agregat kasar
Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan.
5. Cara pemadatan dan alat pemadat.
kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan jumlah air yang lebih sedikit daripada
jika dipadatkan dengan tangan.
Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump
yang didasarkan pada ASTM C 143-74. Percoban ini menggunakan corong baja yang
berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams.
Bagian bawah berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm
[image:30.595.208.408.306.463.2](disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kerucut Abrams
Ada tiga jenis slump yaitu slump sejati (slump sesungguhnya), slump geser
dan slump runtuh, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2. Slump sesungguhnya,
merupakan penurunan umum dan seragam tanpa adukan beton yang pecah,
pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak
kerucut. Slump geser, terjadi bila separuh puncak kerucut adukan beton tergeser dan
tergelincir kebawah pada bidang miring, pengambilan nilai slump geser ada dua cara
yaitu dengan mengukur penurunan minimum dan penurunan rata-rata dari puncak
akibat adukan beton yang terlalu cair, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur
penurunan minimum dari puncak kerucut.
[image:31.595.110.511.165.320.2]
(a) (b) (c)
Gambar 2.2 Jenis-jenis slump adukan beton (a) slump sebenarnya, (b) slump
geser, (c) slump runtuh. (Kardiyono, 1992)
2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)
Kecenderungan agregat kasar untuk lepas dari campuran beton dinamakan
segregasi. Hal ini akan menyebabkan sarang kerikil, yang pada akhirnya akan
menyebabkan keropos pada beton. Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal,
antara lain :
1. Campuran kurus atau kurang semen.
2. Terlalu banyak air.
3. Besar ukuran agregat maksimum lebih dari 40 mm.
4. Permukaan butir agregat kasar, semakin kasar permukaan butir agregat
semakin mudah terjadi segregasi.
Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka diusahakan air yang diberikan
besar dan cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti
cara-cara yang betul.
2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding)
Kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang baru
dipadatkan dinamakan bleeding. Air yang naik ini membawa semen dan butir-butir
pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput (laitence).
Bleeding dapat dikurangi dengan cara :
1. Memberi lebih banyak semen.
2. Menggunakan air sedikit mungkin.
3. Menggunakan pasir lebih banyak.
2.1.2 Beton Keras (Hardened Concrete)
Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam
memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditunjukkan
oleh kuat tekan beton yang tinggi, kuat tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih
daktail, kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dn klorida, penyusutan
rendah dan keawetan jangka panjang.
2.1.2.1 Kuat Tekan Beton
Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan
persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur.
Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula
MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan
kekuatan berkisar 17-30 MPa, sedangkan untuk beton prategang berkisar 30-45 MPa.
Untuk keadaan dan keperluan struktur khusus, beton ready mix sanggup mencapai
nilai kuat tekan 62 MPa dan untuk memproduksi beton kuat tinggi tersebut umumnya
dilaksanakan dengan pengawasan ketat dalam laboratorium (Dipohusodo, 1994).
Beberapa faktor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen,
jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), usia
beton ukuran dan bentuk sampel, dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton.
Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :
dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2)
P : beban tekan (kg)
A : luas permukaan benda uji (cm2)
Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :
dengan: S : deviasi standar (kg/cm2)
σ’b : Kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2)
σ’bm : Kekuatan Beton rata –rata ( kg/cm2 )
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :
1. Faktor air semen dan kepadatan
Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya,
namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai
faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor
air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu
nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton
maksimum. Duff dan Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen
dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada
Gambar 2.2.
Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan betonnya setelah
mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan adukan beton dapat dilakukan
dengan cara pemadatan dengan alat getar (vibrator) atau dengan memberi bahan
kimia tambahan (chemical admixture) yang besifat mengencerkan adukan beton
sehingga lebih mudah dipadatkan.
Umur / Waktu (Hari)
2. Umur beton
Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Biasanya
nilai kuat tekan ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari. Kekuatan
beton akan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu
kenaikannya tidak terlalu signifikan (Gambar 2.4). Umumnya pada umur 7 hari kuat
tekan mencapai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% - 90% dari kuat tekan
[image:35.595.101.519.328.577.2]umur 28 hari.
Tabel 2.1 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur
Umur beton (hari) 3 7 14 21 28 90 365
PC Type 1 0.44 0.65 0.88 0.95 1.0 - -
Gambar 2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton (Istimawan, 1999)
3. Jenis semen
Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas
tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Jenis Portland
mempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda sebagai mana tampak pada
Gambar 2.5
Gambar 2.5 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe Portland semen (Tri Mulyono, 2003)
4. Jumlah semen
Jika faktor air semen sama (slump berubah), beton dengan jumlah kandungan
semen tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebagaimana tampak pada Gambar
2.5. Pada jumlah semen yang terlalu sedikit berarti jumlah air juga sedikit sehingga
adukan beton sulit dipadatkan yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Namun
jika jumlah semen berlebihan berarti jumlah air juga berlebihan sehingga beton
mengandung banyak pori yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Jika nilai
slump sama (fas berubah), beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai
Gambar 2.6 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama (Kardiyono, 1998)
5. Sifat agregat
Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton ialah
kekasaran permukaan dan ukuran maksimumnya. Permukaan yang halus pada kerikil
dan kasar pada batu pecah berpengaruh pada lekatan dan besar \ tegangan saat retak
retak beton mulai terbentuk. Oleh karena itu kekasaran permukaan ini berpengaruh
terhadap bentuk kurva tegangan-regangan tekan dan terhadap kekuatan betonnya
yang terlihat pada Gambar 2.6. Akan tetapi bila adukan beton nilai slump nya sama
besar, pengaruh tersebut tidak tampak karena agregat yang permukaannya halus
memerlukan air lebih sedikit, berarti fas nya rendah yang menghasilkan kuat tekan
Gambar 2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton (Mindess, 1981)
Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan jumlah pasta
lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat tekannya lebih
tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan pastanya kurang kuat
sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pada beton kuat tekan
tinggi dianjurkan memakai agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20mm.
2.1.2.2 Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas beton merupakan kemiringan garis singgung (slope dari
garis lurus yang ditarik) dari kondisi tegangan nol ke kondisi tegangan 0,45 f’c pada
kurva tegangan-regangan beton. Modulus elastisitas beton dipengaruhi oleh jenis
agregat, kelembaban benda uji beton, faktor air semen, umur beton dan
temperaturnya. Secara umum, peningkatan kuat tekan beton seiring dengan
hubungan antara nilai modulus elastisitas beton normal dengan kuat tekan beton
adalah
2.1.2.3 Kuat Tarik Beton
Konstruksi beton yang dipasang mendatar sering menerima beban tegak lurus
sumbu bahannya dan sering mengalami rekahan (splitting). Hal ini terjadi karena
daya dukung beton terhadap gaya lentur tergantung pada jarak dari garis berat beton,
makin jauh dari garis berat makin kecil daya dukungnya.
Kekuatan tarik relatif rendah untuk beton normal berkisar antara 9%-15%
dari kuat tekan. Penggujian kuat tarik beton dilakukan melalui pengujian split
cilinder. Nilai pendekatan yang diperoleh Dipohusodo (1994) dari hasil pengujian
berulang kali mencapai kekuatan 0,50-0,60 kali √fc’, sehingga untuk beton normal
digunakan nilai 0,57 √fc’. Pengujian tersebut menggunakan benda uji silinder beton
berdiameter 150 mm dan panjang 300 mm, diletakkan pada arah memanjang di atas
alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak dari atas pada
seluruh panjang silinder. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah menjadi
dua bagian dari ujung ke ujung. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji
terbelah disebut sebagai spilt cilinder strength. Menurut SNI 03-2491-2002 besarnya
tegangan tarik beton (tegangan rekah beton) dapat dihitung dengan rumus:
L
D
π
Ρ
2
Fct
di mana : Fct : Tegangan rekah beton (kg/cm)
P :Beban maksimum (kg)
L : Panjang silinder (cm)
2.1.2.4 Kuat Lentur
Kekuatan lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan
lentur akibat momen (flexure/modulus of rupture). Dari pengujian kuat lentur dapat
diketahui pola retak dan lendutan yang terjadi pada balok yang memikul beban
lentur. Kuat lentur beton juga dapat menunjukkan tingkat daktilitas beton. Kuat
lentur beton dihitung berdasarkan rumus σlt =
dimana M merupakan momen maksimum pada saat benda uji runtuh dan Z
merupakan modulus penampang arah melintang. Menurut pasal 11.5 SNI-03-2847
(2002) nilai kuat lentur beton bila dihubungkan dengan kuat tekannya adalah
fr = 0,7 f 'c Mpa.
2.2 Bahan Penyusun Beton
2.2.1 Semen
2.2.1.1 Umum
Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam
pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi
pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar,
sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton
segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).
Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk
Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran
serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok,
yaitu : 1). Semen non-hidrolik dan 2). Semen hidrolik.
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan
tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur.
Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air.
Contoh semen hidrolik antara lain : kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak,
semen alam, semen portland, semen portland pozolland dan semen alumina.
2.2.1.2 Semen Portland
Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang
dihasilkan dengan menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat –silikat kalsium
yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium
sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.
2.2.1.3 Jenis – Jenis Semen Portland
Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan
pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat
maka dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain:
a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan
persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk
bangunan-bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling
b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang. Digunakan untuk
konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air
kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang
mengandung air agresif (garam-garam sulfat).
c. Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi.
Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini
umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika
struktur harus dapat cepat dipakai.
d. Tipe IV, semen portland yang penggunaannya diperlukan panas hidrasi yang
rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan dimana kecepatan dan jumlah
panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan seperti
bendungan gravitasi yang besar.
e. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan
dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah
yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.
2.2.1.4 Bahan Dasar Semen Portland
Semen portland yang dijual di pasaran umumnya terbuat dari 4 bahan,
sebagai berikut:
1. Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) : yang mengandung CaCO3
2. Pasir silika / tanah liat : yang mengandung SiO2 & Al2O3
4. Gypsum : yang mengandung CaSO4.H2O
2.2.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland
Tabel 2.2 Komposisi Senyawa Kimia Portland Semen
Oksida Persen
Kapur, CaO 60 - 65
Silika, SiO2 17 - 25
Alumina, Al2O3 3 - 8
Besi, Fe2O3 0.5 - 6
Magnesia MgO 0.5 - 4
Sulfur, SO3 1 - 2
Soda / Potash, Na2O + K2O 0.5 - 1
Walaupun demikian pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun
semen portland, yaitu :
a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3S.
b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C2S.
c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al2O3) yang disingkat menjadi C3A.
d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi
C4AF.
Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci
ketika menjadi klinker. Komposisi C3S dan C2S adalah 70% - 80% dari berat semen
dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen
(Cokrodimuldjo, 1992). Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan
2.2.1.6 Sifat-Sifat Semen Portland
Sifat-sifat semen portland yang penting antara lain :
1. Kehalusan butiran (fineness)
Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan
(setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Semakin
halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan
awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang. Kehalusan butiran semen
yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding atau naiknya air
kepermukaan, tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih
banyak dan mempermudah terjadinya retak susut. Menurut ASTM, butiran
semen yang lewat ayakan no.200 harus lebih dari 78%.
2. Waktu pengikatan
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung
mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen
cukup kaku untuk menerima tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi
dua :
a. Waktu ikat awal (initial setting time), yaitu waktu dari pencampuran
semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat
keplastisan.
b. Waktu ikat akhir (final setting time), yaitu waktu antara terbentuknya
pasta semen hingga beton mengeras.
Pada semen portland initial setting time berkisar 1.0-2.0 jam, tetapi tidak
boleh kurang dari 1.0 jam, sedangkan final setting time tidak boleh lebih dari
2.0 jam agar waktu terjadinya ikata awal lebih panjang. Waktu yang panjang
ini diperlukan untuk transportasi (hauling), penuangan (dumping/pouring),
pemadatan (vibrating), dan perataan permukaan.
3. Panas hidrasi
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air,
dinyatakan dalam kalori/gram. Jumlah panas yang dibentuk antara lain
bergantung pada jenis semen yang dipakai dan kehalusan butiran semen.
Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah
yakni timbulnya retakan pada saat pendinginan. Pada beberapa struktur beton,
terutama pada struktur beton mutu tinggi, retakan ini tidak diinginkan. Oleh
karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat
pelaksanaan.
4. Perubahan volume (kekalan)
Kekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang
menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan
kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi.
Pengembangan volume dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beton,
karena itu pengembangan beton dibatasi 0.8%. Pengembangan semen ini
disebabkan karena adanya CaO bebas, yang tidak sempat bereaksi
denganoksida-oksida lain. Selanjutnya CaO ini akan bereaksi dengan air
membentuk Ca(OH)2 dan pada saat kristalisasi volumenya akan membesar.
Akibat pembesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan
2.2.2 Agregat
2.2.2.1 Umum
Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran beton. Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat
tinggi, yaitu berkisar 60%-70% dari volume beton. Walaupun fungsinya hanya
sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar sehingga karakteristik
dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung terhadap sifat-sifat beton.
Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam
atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum agregat dapat dibedakan
berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus. Ukuran antara agregat
halus dengan agregat kasar yaitu 4.80 mm (British Standard) atau 4.75 mm (Standar
ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4.80 mm
(4.75 mm) dan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil dari 4.80 mm (4.75 mm).
Agregat yang digunakan dalam campuran beton biasanya berukuran lebih kecil dari
40 mm.
2.2.2.2 Jenis Agregat
Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat
buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan
bentuknya, tekstur permukaannya, dan ukuran butir nominal (gradasi). Berikut
penjelasan mengenai pembagian jenis-jenis agregat yang digunakan pada
2.2.2.2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk
Bentuk agregat dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya dipengaruhi
oleh proses geologi batuan yang terbentuk secara alamiah. Setelah dilakukannya
penambangan, bentuk agregat dipengaruhi oleh mesin pemecah batu maupun cara
peledakan yang digunakan.
Jika dikonsolidasikan butiran yang bulat akan menghasilkan campuran beton
yang lebih baik bila dibandingkan dengan butiran yang pipih dan lebih ekonomis
penggunaan pasta semennya. Klasifikasi agregat berdasarkan bentuknya adalah:
1. Agregat bulat
Agregat ini terbentuk karena terjadinya pengikisan oleh air atau
keseluruhannya terbentuk karena pengeseran. Rongga udaranya minimum
33%, sehingga rasio luas permukaannya kecil. Beton yang dihasilkan dari
agregat ini kurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan,
sebab ikatan antar agregat kurang kuat.
2. Agregat bulat sebagian atau tidak teratur
Agregat ini secara alamiah berbentuk tidak teratur. Sebagian terbentuk karena
pergeseran sehingga permukaan atau sudut – sudutnya berbentuk bulat.
Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35%-38%, sehingga
membutuhkan lebih banyak pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang
dihasilkan dari agregat ini belum cukup baik untuk beton mutu tinggi, karena
ikatan antara agregat belum cukup baik (masih kurang kuat).
3. Agregat bersudut
Agregat ini mempunyai sudut – sudut yang tampak jelas, yang terbentuk di
Rongga udara pada agregat ini sekitar 38% - 40%, sehingga membutuhkan
lebih banyak lagi pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan
dari agregat ini cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan karena
ikatan antar agregatnya baik (kuat).
4. Agregat panjang
Agregat ini panjangnya jauh lebih besar dari pada lebarnya dan lebarnya jauh
lebih besar dari pada tebalnya. Agregat ini disebut panjang jika ukuran
terbesarnya lebih dari 9/5 dari ukuran rata – rata. Ukuran rata – rata ialah
ukuran ayakan yang meloloskan dan menahan butiran agregat. Sebagai
contoh, agregat dengan ukuran rata – rata 15 mm akan lolos ayakan 19 mm
dan tertahan oleh ayakan 10 mm. Agregat ini dinamakan panjang jika ukuran
terkecil butirannya lebih kecil dari 27 mm (9/5 x 15 mm). Agregat jenis ini
akan berpengaruh buruk pada mutu beton yang akan dibuat. Kekuatan tekan
beton yang dihasilkan agregat ini adalah buruk.
5. Agregat pipih
Agregat disebut pipih jika perbandingan tebal agregat terhadap ukuran –
ukuran lebar dan tebalnya lebih kecil. Agregat pipih sama dengan agregat
panjang, tidak baik untuk campuran beton mutu tinggi. Dinamakan pipih jika
ukuran terkecilnya kurang dari 3/5 ukuran rata – ratanya.
6. Agregat pipih dan panjang
Pada agregat ini mempunyai panjang yang jauh lebih besar daripada lebarnya,
2.2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan
Umumnya jenis agregat dengan permukaan kasar lebih disukai. Karena
permukaan yang kasar akan menghasilkan ikatan yang lebih baik jika dibandingkan
dengan permukaan agregat yang licin. Jenis agregat berdasarkan tekstur
permukaannya dapat dibedakan sebagai berikut:
1. Kasar
Agregat ini dapat terdiri dari batuan berbutir halus atau kasar yang
mengandung bahan – bahan berkristal yang tidak dapat terlihat dengan jelas
melalui pemeriksaan visual.
2. Berbutir (granular)
Pecahan agregat jenis ini memiliki bentuk bulat dan seragam.
3. Agregat licin/halus (glassy)
Agregat jenis ini lebih sedikit membutuhkan air dibandingkan dengan agregat
dengan permukaan kasar. Agregat licin terbentuk akibat dari pengikisan oleh
air, atau akibat patahnya batuan (rocks) berbutir halus atau batuan yang
berlapis – lapis. Dari hasil penelitian, kekasaran agregat akan menambah
kekuatan gesekan antara pasta semen dengan permukaaan butir agregat
sehingga beton yang menggunakan agregat ini cenderung mutunya akan lebih
rendah.
4. Kristalin (cristalline)
Agregat jenis ini mengandung kristal – kristal tampak dengan jelas melalui
pemeriksaan visual.
Agregat ini tampak dengan jelas pori – porinya dan rongga – rongganya.
Melalui pemeriksaan visual kita dapat melihat lubang – lubang pada
batuannya.
2.2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal
Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat
buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan
beratnya, asalnya, diameter butirnya (gradasi), dan tekstur permukaannya.
Dari ukuran butirannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus.
1. Agregat Halus
Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi
dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau
lolos saringan no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus (pasir)
berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang
dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher).
Agregat halus yang akan digunakan harus memenuhi spesifikasi yang telah
ditetapkan oleh ASTM. Jika seluruh spesifikasi yang ada telah terpenuhi maka
barulah dapat dikatakan agregat tersebut bermutu baik. Adapun spesifikasi tersebut
adalah :
a. Susunan Butiran ( Gradasi )
Agregat halus yang digunakan harus mempunyai gradasi yang baik, karena
akan mengisi ruang-ruang kosong yang tidak dapat diisi oleh material lain
penyusutan. Analisa saringan akan memperlihatkan jenis dari agregat halus
tersebut. Melalui analisa saringan maka akan diperoleh angka Fine Modulus.
Melalui Fine Modulus ini dapat digolongkan 3 jenis pasir yaitu :
Pasir Kasar : 2.9 < FM < 3.2
Pasir Sedang : 2.6 < FM < 2.9
Pasir Halus : 2.2 < FM < 2.6
Selain itu ada juga batasan gradasi untuk agregat halus, sesuai dengan ASTM C 33 – 74 a. Batasan tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus
Ukuran Saringan ASTM Persentase berat yang lolos pada tiap saringan
9.5 mm (3/8 in) 100
4.76 mm (No. 4) 95 – 100
2.36 mm ( No.8) 80 – 100
1.19 mm (No.16) 50 – 85
0.595 mm ( No.30 ) 25 – 60
0.300 mm (No.50) 10 – 30
0.150 mm (No.100) 2 – 10
b. Kadar Lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan no.200),
tidak boleh melebihi 5 % ( ternadap berat kering ). Apabila kadar Lumpur
melampaui 5 % maka agragat harus dicuci.
c. Kadar Liat tidak boleh melebihi 1 % ( terhadap berat kering )
d. Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat organic yang akan merugikan
beton, atau kadar organic jika diuji di laboratorium tidak menghasilkan warna
yang lebih tua dari standart percobaan Abrams – Harder dengan batas
e. Agregat halus yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami
basah dan lembab terus menerus atau yang berhubungan dengan tanah basah,
tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dalam
semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan
di dalam mortar atau beton dengan semen kadar alkalinya tidak lebih dari
0,60% atau dengan penambahan yang bahannya dapat mencegah pemuaian.
f. Sifat kekal ( keawetan ) diuji dengan larutan garam sulfat :
Jika dipakai Natrium – Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10 %.
Jika dipakai Magnesium – Sulfat, bagiam yang hancur maksimum 15 %. 2. Agregat Kasar
Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran
yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran
yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau penggunaan
semen yang minimal.
Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi
persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
1. Susunan butiran (gradasi)
Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam batas-batas seperti
[image:52.595.149.479.628.751.2]yang terlihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991) Ukuran Lubang Ayakan
(mm)
Persentase Lolos Kumulatif (%)
38,10 95 – 100
19,10 35 – 70
9,52 10 – 30
1. Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami
basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan dengan tanah
basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap alkali dalam semen,
yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berklebihan di dalam
mortar atau beton. Agregat yang reaktif terhadap alkali dapat dipakai untuk
pembuatan beton dengan semen yang kadar alkalinya tidak lebih dari 0,06% atau
dengan penambahan bahan yang dapat mencegah terjadinya pemuaian.
2. Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak berpori atau
tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruk cuaca seperti terik matahari atau
hujan.
3. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan no.200), tidak
boleh melebihi 1% (terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1%
maka agregat harus dicuci.
4. Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan beban
penguji 20 ton dimana harus dipenuhi syarat berikut:
Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 - 19,1 mm lebih dari 24% berat.
Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19,1 - 30 mm lebih dari 22% berat.
5. Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los Angeles
dimana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50%.
2.2.3 Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang penting. Air diperlukan
agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Kandungan air yang rendah menyebabkan
beton sulit dikerjakan (tidak mudah mengalir), dan kandungan air yang tinggi
menyebabkan kekuatan beton akan rendah serta betonnya porous.
Air yang digunakan sebagai campuran harus bersih, tidak boleh mengandung
minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton.
Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai
berikut :
a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.
b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organik,
dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.
c. Tidak mengandungf klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
Untuk air perawatan, dapat dipakai juga air yang dipakai untuk pengadukan,
tetapi harus yang tidak menimbulkan noda atau endapan yang merusak warna
permukaan beton. Besi dan zat organis dalam air umumnya sebagai penyebab utama
pengotoran atau perubahan warna, terutama jika perawatan cukup lama.
Sumber air pada penelitian ini adalah jaringan PDAM Tirtanadi yang terdapat
di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
2.2.4 Bahan Tambahan
2.2.4.1 Umum
Bahan tambah (admixture) adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam
ini adalah untuk mengubah sifat-sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk
pekerjaan tertentu, atau untuk menghemat biaya.
Admixture atau bahan tambah yang didefenisikan dalam Standard Definitions
of terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates (ASTM
C.125-1995:61) dan dalam Cement and Concrete Terminology (ACI SP-19) adalah sebagai
material selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau
mortar yang ditambahkan sebelum atau selama pengadukan berlangsung. Bahan
tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya
untuk dapat dengan mudah dikerjakan, mempercepat pengerasan, menambah kuat
tekan, penghematan, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energi.
Bahan tambah biasanya diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit, dan
harus dengan pengawasan yang ketat agar tidak berlebihan yang justru akan dapat
memperburuk sifat beton.
Di Indonesia bahan tambah telah banyak dipergunakan. Manfaat dari
penggunaan bahan tambah ini perlu dibuktikan dengan menggunakan bahan agregat
dan jenis semen yang sama dengan bahan yang akan dipakai di lapangan. Dalam hal
ini bahan yang dipakai sebagai bahan tambah harus memenuhi ketentuan yang
diberikan oleh SNI. Untuk bahan tambah yang merupakan bahan tambah kimia harus
memenuhi syarat yang diberikan dalam ASTM C.494, “Standard Spesification for
Chemical Admixture for Concrete”.
Untuk memudahkan pengenalan dan pemilihan admixture, perlu diketahui
terlebih dahulu kategori dan penggolongannya, yaitu :
1. Air entraining Agent (ASTM C 260), yaitu bahan tambah yang
atau lebih kecil didalam beton atau mortar selama pencampuran, dengan
maksud mempermudah pengerjaan beton pada saat pengecoran dan
menambah ke
