Oleh :
Denria Sitindaon NIM 4102240004 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
PENGARUH PENAMBAHAN STYROFOAM PADA PEMBUATAN BETON RINGAN MENGGUNAKAN PASIR
MERAH LABUHAN BATU SELATAN
Denria Sitindaon (NIM 4102240004)
ABSTRAK
Beton ringan adalah beton yang mengandung agregat ringan dan mempunyai berat satuan tidak lebih dari 1900 kg/m3. Penggunaan beton ringan adalah untuk mengurangi berat sendiri dari struktur sehingga komponen struktur pendukung seperti pondasinya akan menjadi lebih hemat.
Pada penelitian ini digunakan styrofoam, karena styrofoam mempunyai berat yang ringan, sehingga didapat beton yang tergolong beton ringan. Mutu beton yang direncanakan ialah K-175 pada umur 28 hari. Pengujian massa jenis, daya serap dan kuat tekan beton dilakukan pada umur 28 hari, masing-masing 3 benda uji untuk satu variasi dengan sampel berbentuk kubus dengan ukuran 15 cm × 15 cm × 15 cm.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan styrofoam sebagai bahan tambah pada campuran beton dapat membuat beton menjadi lebih ringan. Dari hasil pengujian diperoleh massa jenis rata-rata beton dengan penambahan styrofoam 6%, 8%, 10%, 12% 14%, dan 16% secara berturut-turut 2,29x103 kg/m3, 2,25x103 kg/m3, 2,13x103 kg/m3, 2,07x103 kg/m3, 2,04x103 kg/m3, dan 1,89x103 kg/m3. Daya serap air rata-rata beton dengan penambahan styrofoam 6%, 8%, 10%, 12% 14%, dan 16% secara berturut-turut 0,74%,1,08%, 0,61%, 0,37%, 0,42%, dan 0,36%. Tekanan rata-rata beton dengan penambahan styrofoam 6%, 8%, 10%, 12% 14%, dan 16% secara berturut-turut 15,22×106N/m2, 19,67×106N/m2,16,85×106N/m2,16,38×106N/m2,15,37×106N/m2dan14,16×106N/ m2.
DAFTAR ISI
Halaman
Lembaran Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
viii
Daftar Tabel
ix
Daftar Lampiran
x
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1.
Latar Belakang
1
1.2.
Batasan Masalah
5
1.3.
Rumusan Masalah
6
1.4.
Tujuan Penelitan
6
1.5.
Manfaat Penelitian
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1. Semen
7
2.1.1. Semen Portland
7
2.1.2. Sifat Fisik dan Sifat Kimia Semen Portland
10
2.2. Pasir
11
2.3. Agregat
13
2.3.1.Agregat Kasar
14
2.3.2.Agregat Halus
15
2.4. Styrofoam
16
2.5. Air
19
2.6. Faktor Air Semen
20
2.7. Beton
21
2.7.1. Pengertian Beton
21
2.7.2. Kelas dan Mutu Beton
22
2.7.3. Beton Ringan
23
2.8. Karakterisasi Beton
27
2.8.1.Tekanan
27
2.8.2. Densitas
29
2.8.3. Daya Serap Air
30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
31
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
31
3.2. Alat dan Bahan
31
3.2.1. Alat
31
3.2.2. Bahan
31
3.3. Prosedur Penelitian
32
3.4. Pengujian Sampel
35
3.5. Diagram Alir Penelitian
37
3.6. Teknik Analisa Data
38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
39
4.1. Hasil Penelitian
39
4.2. Pembahasan
40
4.2.1. Daya Serap Air
40
4.2.2. Massa Jenis
41
4.2.3. Tekanan
43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
46
5.1. Kesimpulan
46
5.2. Saran
46
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Tipe–tipe Semen Portland 8
Tabel 2.2. Kandungan Komposisi Kimia Semen Portland 9
Tabel 2.3. Komposisi Kimia Semen Portland 11
Tabel 2.4. Data Hasil Pengujian XRD Pasir Merah 12
Tabel 2.5. Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton 14
Tabel 2.6. Karakteristik Styrofoam 18
Tabel 2.7. Berat Volume dari Material Ringan 18
Tabel 2.8. Unsur Beton 22
Tabel 3.1. Alat-Alat yang Digunakan 31
Tabel 3.2. Bahan-Bahan yang Digunakan 31
Tabel 3.3. Komposisi Pencampuran Bahan Baku Beton 33
Tabel 3.4. Keterangan Kode Sampel 33
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Beton 39
Tabel 4.2. Kategori Beton Ringan Berdasarkan Nilai Tekanan 45
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Grafik Uji XRD Pada Unsur-Unsur Pasir Merah 12
Gambar 2.2. Struktur Kimia Styrene dan Polystyrene 17
Gambar 2.3. Styrofoam 17
Gambar 2.4. Beton Ringan 23
Gambar 2.5. Perbandingan Tekanan dengan Air Semen 28
Gambar 2.6. Alat Uji Tekan 29
Gambar 3.1. Cetakan Berbentuk Kubus 34
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian 37
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Penambahan Styrofoam dengan WA 41
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Penambahan Styrofoam dengan Massa Jenis 42
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Tipe–tipe Semen Portland 8
Tabel 2.2. Kandungan Komposisi Kimia Semen Portland 9
Tabel 2.3. Komposisi Kimia Semen Portland 11
Tabel 2.4. Data Hasil Pengujian XRD Pasir Merah 12
Tabel 2.5. Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton 14
Tabel 2.6. Karakteristik Styrofoam 18
Tabel 2.7. Berat Volume dari Material Ringan 18
Tabel 2.8. Unsur Beton 22
Tabel 3.1. Alat-Alat yang Digunakan 31
Tabel 3.2. Bahan-Bahan yang Digunakan 31
Tabel 3.3. Komposisi Pencampuran Bahan Baku Beton 33
Tabel 3.4. Keterangan Kode Sampel 33
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Beton 39
Tabel 4.2. Kategori Beton Ringan Berdasarkan Nilai Tekanan 45
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Massa Jenis 48
Lampiran 2. Perhitungan Daya Serap Air 53
Lampiran 3. Perhitungan Tekanan 57
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Massa Jenis 48
Lampiran 2. Perhitungan Daya Serap Air 53
Lampiran 3. Perhitungan Tekanan 57
1
Gempa yang kembali terjadi di Indonesia tidak lepas dari kenyataan bahwa
letak kepulauan kita yang berada di garis pergeseran antara lempengan tektonik
Australia dan Pasifik, pergeseran antara kedua lempeng tektonik tersebut kerap
menimbulkan terjadinya gempa bumi tektonik. Disamping itu, di Indonesia juga
terdapat lebih dari 400 gunung berapi, dimana 100 diantaranya masih aktif dan
dapat menyebabkan terjadinya gempa bumi vulkanik (Prawito, 2010).
Selama ini masyarakat sangat mengenal dengan baik konstruksi beton.
Disisi lain, masyarakat juga dikejutkan banyaknya konstruksi bangunan yang
rusak akibat gempa. Ini dikarenakan konstruksi beton itu berat, sehingga jika ada
gempa maka gaya gempa akan sangat tergantung pada dua hal yakni percepatan
gempa dan berat bangunan. Semakin berat bangunan atau semakin besar
percepatan gempa maka gaya gempa yang timbul semakin besar.
Kalau percepatan gempa tidak akan bisa kita pengaruhi, sedangkan berat
bangunan bisa didesain dengan memakai bahan yang ringan. Lazimnya beton
yang biasa digunakan mempunyai berat jenis 2400 kg/m3, akan tetapi saat ini
sudah sangat berkembang beton dan mempunyai berat jenis yang lebih ringan
yakni beton ringan.
Beton ringan adalah beton yang memiliki berat volume lebih ringan dari
pada beton pada umumnya. Jika pada beton konvensional/umum mempunyai
berat volume 2400 kg/m3, maka berdasarkan SNI 03-2847-2002 beton yang
memakai agregat ringan atau campuran agregat kasar ringan dan pasir
alamsebagai pengganti agregat ringan halus ringan dengan ketentuan tidak boleh
melampaui berat maksimum beton 1900 kg/m3 dan harus memenuhi ketentuan
kuat tekan dan kuat tarik belah beton ringan untuk tujuan struktural (SNI
Beton ringan pada umumnya memiliki campuran yang sama dengan beton
normal, hanya saja agregat kasar pada beton ringan perlu dikurangi berat jenisnya,
sesuai dengan kelas kuat tekannya (ASTM C1693-11).
Sejarah perkembangan beton ringan di Indonesia memiliki babakan
tersendiri. Pertama kali mulai dikenal sejak tahun 1995, saat didirikannya PT
Hebel Indonesia di Karawang Timur. Kemudian, berbagai macam penelitian
dilakukan untuk memperoleh hasil beton ringan yang lebih baik
(http://wijoseno.wordpress.com/2008/09/22/beton-ringan/).
Ada berbagai keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan teknologi
beton ringan diantaranya, berat jenis beton yang lebih kecil sehingga dapat
mengurangi berat sendiri elemen struktur yang mengakibatkan kebutuhan dimensi
tampang melintang menjadi lebih kecil. Beban mati struktural yang lebih kecil ini
juga dapat memberikan keuntungan dalam pengurangan ukuran pondasi yang
diperlukan.
Beton ringan dapat diproduksi dengan menggunakan agregat ringan yang
secara umum dapat dibedakan menjadi dua yaitu agregat ringan alami dan agregat
ringan buatan. Ada beberapa kelebihan beton ringan jika dibandingkan dengan
beton normal yaitu sebagai berikut :
1. Beratnya ringan sehingga struktur menjadi ringan dan tahan gempa
2. Memiliki nilai tahanan panas (thermal insulation) yang baik 3. Memiliki tahanan suara (peredam) yang baik
4. Tahan api (fire resistant)
5. Transportasi/pengangkutan mudah
6. Dapat mengurangi kebutuhan bekesting (formwork) dan perancah (scaffolding).
Tetapi jika ditinjau dari nilai kuat tekan beton ringan tergolong rendah dan
kurang awet. Karenanya beton ringan di Indonesia hanya digunakan sebagai
dinding atau penganti batako. Padahal masih banyak manfaat yang mungkin bisa
diambil dari beton ringan itu sendiri. Untuk itulah senantiasa perlu dilakukan
penelitian untuk mendapatkan beton dengan berat struktur yang ringan namun
Pada umumnya kekuatan beton dipengaruhi oleh kekuatan komponen
penyusunnya yaitu pasta semen, rongga, agregat dan interface antara pasta semen dengan agregat. Agregat itu sendiri menempati komposisi paling besar dalam
pembuatan beton yaitu sekitar 70-80%. Berdasar pada hal ini maka kemungkinan
penggunaan agregat yang unggul atau yang mempunyai kandungan silika yang
tinggi dalam pembuatan akan sangat baik untuk meningkatkan kuat tekan beton
ringan itu sendiri.
Salah satu bahan alternatif yang digunakan dalam pembuatan beton ringan
adalah butiran styrofoam. Beton yang dibuat dengan penambahan styrofoam dapat disebut beton-styrofoam(styrofoam concrete) yang disingkat styrocon.
Penelitian terdahulu yang terkait dengan penelitian ini seperti yang
dilakukan oleh Satyarno (2006) melakukan penelitian pembuatan beton ringan
dengan komposisi bahan semen, pasir biasa, kerikil dan penambahan styrofoam sebanyak 0%, 20%, 60% dan 100% dan didapatkan hasil kuat tekannya secara
berturut-turut >17 MPa, 17 MPa, 7 MPa dan 0,35 MPa. FAS awal yang
ditentukan sebesar 0,45 dan dinaikkan dengan penambahan nilai FAS 2,5%. Hal
ini dilakukan karena adanya kesulitan pencampuran beton pada saat pembuatan
sampel.
Ginting (2007) melakukan penelitian untuk melihat kapasitas lentur, geser,
keruntuhan, dan retak pada balok beton ringan styrofoam. Hasilnya menunjukan beban lentur teoritis jauh lebih besar dari pada beban pengujian, tetapi memiliki
beban geser yang sama sedangkan retak awal terjadi pada tengah bentang dan
kemudian merambat dan membesar menuju ke arah beban di daerah desak
sehingga benda uji runtuh.
Giri, dkk (2008) melakukan penelitian untuk mengetahui kuat tekan dan
modulus elastisitas beton dengan penambahan butiran styrofoam serta hubungan antara kuat tekan dan modulus elastisitas beton dengan persentase penambahan
butiran styrofoam. Butiran styrofoam ini digunakan dengan pertimbangan menjadikan beton lebih ringan namun memiliki kekuatan yang cukup untuk
memikul beban beban yang bekerja. Komposisi campuran bahan yaitu semen,
10%, 20%, 30% dan 40% terhadap volume campuran beton. Butiran styrofoam yang dipakai memiliki diameter antara 3-10 mm dengan berat satuan 22,89 kg/m3.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tekan beton dan modulus elastisitas
yang dihasilkan mengalami penurunan dengan bertambahnya persentase butiran
styrofoam dimana nilai kuat tekan dengan variasi persentasi butiran styrofoam sebesar 0%, 10%, 20%, 30% dan 40% berturut-turut 26,42 MPa, 24,144 MPa,
17,994 MPa, 13,411 MPa, 9,995 MPa. Penurunan nilai modulus elastisitas dengan
penambahan 10%, 20%, 30% dan 40% berdasarkan ASTM C 469 berturut-turut
0,278%, 5,797%, 16,555%, dan 32,553%.
Simbolon (2009) melakukan pembuatan batako ringan yang terbuat dari
styrofoam-semen. Variasi rasio styrofoam terhadap pasir adalah 100 : 0, 80 : 20, 60 : 40, 40 :60, 20 : 80, dan 0 : 100 ( dalam % volume), dan waktu pengerasan 7,
14, 21, dan 28 hari. Parameter pengujian yang dilakukan meliputi densitas,
penyerapan air, kuat tekan, kuat tarik, kuat patah, daya redam suara, dan analisa
mikrostruktur. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa batako ringan dengan
variasi komposisi terbaik adalah 80% (volume) styrofoam dan 20% (volume) pasir dan waktu pengeringan 28 hari. Pada komposisi tersebut, batako ringan yang
dihasilkan memiliki densitas 0,9 gr/cm3, penyerapan air 10,4%, kuat tekan 2,8
MPa, kuat tarik 0,21 MPa.
Kemudian oleh Agustina (2012) melakukan pembuatan beton dengan
penambahan pasir merah dari Labuhan Batu Selatan dan dari hasil penelitian
diketahui pengaruh penambahan volume pasir merah Labuhan Batu Selatan
terhadap massa jenis dan juga kuat tekan beton. Dengan komposisi beton mutu
rendah K-175 dan perbandingan campuran 1: 2 : 3 dihasilkan beton dengan mutu
sedang yaitu pada komposisi agregat halusnya 50% pasir biasa dan 50% pasir
merah dengan kuat tekan 32 MPa namun untuk massa jenis beton dengan
penambahan pasir merah didapatkan massa jenisnya rata-ratanya 2,41 kg/m3
sehingga dapat digolongkan beton berat.
Pasir merah yang digunakan dalam penelitian ini sendiri merupakan pasir
galian yang berasal dari desa Padang Bulan kecamatan Kota Pinang kabupaten
ringan dari pasir galian biasa. Pasir merah ini sering dimanfaatkan oleh
masyarakat sebagai badan jalan. Pada tahun 1972 PT. AIR BAH menggunakan
pasir merah ini sebagai badan jalan dengan menimbun pasir merah ini dan
melakukan pemadatan dengan truk silinder hingga sekarang jalan tersebut masih
kuat dan hanya terkikis sedikit demi sedikit pertahunnya. Berdasarkan penelitian
sebelumnya (Agustina, 2012) melakukan pembuatan beton normal mutu K-175
yang menggunakan pasir merah sebagai bahan tambah dalam campuran beton dari
hasil penelitian diperoleh nilai tekanannya mencapai mutu K-250 hanya sajadari
dilihat dari segi massa jenis beton tersebut sudah melampui batas massa jenis
beton normal sehingga digolongkan beton berat.
Maka ada baiknya dicari alternatif yang dapat mengurangi berat jenis
beton yang menggunakan pasir merah. Adapun bahan yang dirujuk untuk
digunakan ialah styrofoam. Styrofoam ini akan ditambahkan ke dalam campuran beton yang menggunakan pasir merah.
Jadi, dasar dari penelitian ini adalah bagaimana memadukan semua
material penyusun untuk mendapatkan beton yang unggul baik dari segi kuat
tekan maupun dari berat elemen struktur beton.
Sehingga dalam penelitian ini, penulis ingin memadukan pemanfaatan
pasir merah yang terdapat di desa Padang Bulan kecamatan Kota Pinang
kabupaten Labuhan Batu Selatan dengan penambahan styrofoam untuk membuat beton pasir merah menjadi lebih ringan atau memiliki nilai densitas yang lebih
kecil. Berdasarkan permasalahan di atas maka adapun yang menjadi judul dari
penelitian ini ialah “Pengaruh Penambahan Styrofoampada Pembuatan Beton
Ringan Menggunakan Pasir Merah Labuhan Batu Selatan“.
1.2. Batasan Masalah
1. Variasi volume pasir merah yang digunakan adalah 38%,44%,50%, 55%
61% dan 66% dari komposisi agregat halus yang digunakan.
3. Karakteristik yang diuji adalah massa jenis (densitas), daya serap air, dan
kuat tekan.
4. Agregat ringan yang digunakan adalah pasir merah, pasir biasa dan
styrofoam.
1.3. Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah pengaruh penambahan styrofoam terhadap terhadap massa jenis beton?
2. Bagaimanakah pengaruh penambahan styrofoam terhadap kuat tekan beton?
3. Bagaimanakah komposisi terbaik dari beton menggunakan pasir merah
dengan penambahan styrofoam?
1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh penambahan styrofoam terhadap massa jenis beton 2. Mengetahui pengaruh penambahan styrofoam terhadap tekanan beton 3. Mengetahui komposisi terbaik dari beton yang menggunakan pasir merah
denganpenambahan styrofoam.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Memberikan alternatif komposisi terbaik beton dengan bahan tambah
styrofoam dalam pembuatan beton ringan dengan menggunakan pasir merah
2. Memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu bahan dan struktur serta
mengetahui pengaruh penambahan styrofoam pada pembuatan beton ringan mengunakan pasir merah Labuhan Batu Selatan
1
Dari penelitian mengenai pengaruh penambahan styrofoam pada
pembuatan beton ringan menggunakan pasir merah labuhan batu selatan dapat
disimpulkan sebagai berikut :
1. Berdasarkan sifat fisis dan mekanik yang diperoleh dari pengujian beton,
dapat disimpulkan bahwa styrofoam dapat digunakan sebagai campuran
untuk kategori beton ringan hanya saja perlu dilakukan kontrol yang baik
untuk persentase penambahan styrofoam.
2. Dari hasil pengujian dapat diketahui bahwasanya kandungan styrofoam
dalam campuran beton cenderung memberikan pengaruh terhadap massa
jenis beton yang semakin rendah yang juga linear dengan penurunan
tekanan beton. Hal ini dikarenakan karena penggunaan styrofoam dalam
beton membuat adanya rongga-rongga udara dalam beton yang membuat
beton menjadi lebih ringan.
3. Dari keseluruhan sampel, untuk komposisi terbaik beton ringan diperoleh
pada penambahan styrofoam 16% dengan kuat tekan 14,16×106N/m2atau sekitar 14,16 MPa dan massa jenis 1890 kg/m3. Beton ini dapat
digolongkan ke dalam beton struktural ringan sesuai dengan SNI
03-2847-2002.
1.2. Saran
Dari penelitian yang telah dilakukan dengan mengacu pada hasil penelitian
yang diperoleh, maka ada beberapa saran yang dikemukakan oleh penulis
diantaranya
1. Ada baiknya untuk penelitian selanjutnya melakukan pengujian mengenai
daya redam beton styrocon karena secara teori styrofoam mempunyai daya
2. Perlu dilakukan penelitian mengenai beton ringan menggunakan
styrofoam yang dapat berikatan dengan semen sehingga dapat dilihat
perbandingan sifat beton dengan styrofoam yang berikatan dengan semen
