STUDI PENGGUNAAN KERTAS FILTER WHATMAN NO 42 TERHADAP PENGARUH WATER RETENTION PADA PASTA SEMEN

(1)

i eminar (PA-2325)

PEMBACAAN PENGARUH UNSUR RANCANG ESTETIKA BARAT TERHADAP PENYUSUNAN BENTUK GEOMETRI (DWIMATRA & TRIMATRA)

PADA ORNAMENTASI KARATON KASUNANAN SURAKARTA

Oleh :

Cilda T.I.D NRP : 3208 202 002

Dosen :

Ir.Muhammad Faqih, MSA, Ph.D.

Pembimbing :

Prof.Dr.Ir.Josef Prijotomo, MArch. Ir. Hari Purnomo, MbdgSc.

PROGRAM MAGISTER

KRITIK DAN PERANCANGAN ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2009 TESIS

STUDI PENGGUNAAN KERTAS FILTER WHATMAN

NO 42 TERHADAP PENGARUH

WATER RETENTION

PADA PASTA SEMEN

DORA MELATI NURITA SANDI NRP 3114 201 002

DOSEN KONSULTASI Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA Ridho Bayuaji, ST., MT., Ph.D Dr.Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT

PROGRAM MAGISTER

BIDANG KEAHLIAN GEOTEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

(2)

(3)

(4)

(5)

v

STUDI PENGGUNAAN KERTAS FILTER WHATMAN

NO 42 TERHADAP PENGARUH

WATER RETENTION

PADA

PASTA SEMEN

Mahasiswa Nama :Dora Melati Nurita Sandi Mahasiswa ID :3114 201 002

Pembimbing :Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA Ko-Pembimbing :Ridho Bayuaji, ST.MT.PhD

Dr.Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT

ABSTRAK

Pada proyek konstruksi sering dijumpai kerusakan beton yang diakibatkan oleh air. Bangunan yang terendam lama oleh air seperti concrete dam, pondasi, dinding basement dll, akan mengalami penurunan kuat tekan dari

kuat tekan rencana. Sehingga sangat penting diketahuinya penetrasi air dalam beton.

Peristiwa masuknya air dan penetrasi air pada beton, dapat dijelaskan dengan dua pendekatan yaitu dengan teori permeabilitas dan teori water retention. Pengujian permeabilitas dapat dilakukan di laboratorium dengan mengambil contoh beton dari lapangan atau mencetak secara khusus contoh beton yang akan diuji. Namun, pengujian tersebut selama ini jarang dilakukan karena membutuhkan waktu yang cukup lama, harga alat tes permeabilitas yang mahal, dan kondisi lingkungan tropis yang sangat lembab mempengaruhi keberhasilan test.

Metode pengukuran water retention dengan menggunakan kertas filter dilakukan guna memperoleh metode pengukuran water retention pada beton secara sederhana sebagai pengganti pengujian permeabilitas yang mahal. Dimana metode ini sering digunakan dalam pengukuran suction atau water retention pada tanah.

(6)

vi

semen foam. Setiap benda uji di rendam hingga umur 28 hari. Kemudian dicari waktu konsistensi kadar air pada benda uji. Setelah waktu kosistensi didapat, kemudian dicari waktu kosistensi kadar air pada kertas filter. Selanjutnya dilakukan pengukuran water retention dengan lama perendaman sesuai dengan waktu yang diperoleh dari pengujian kosistensi sebelumnya.

Untuk benda uji pasta semen, dimodelkan pasta semen dengan variasi nilai FAS (Faktor Air Semen). FAS yang digunakan ialah 0.5, 0.45, 0.35, dan 0.3. Tujuan dimodelkannya pasta semen foam dan pasta semen dengan variasi nilai FAS yaitu untuk memperoleh benda uji yang porositas dan mutunya bervariasi.

Hasil dari penelitian dan analisa yang telah dilakukan, grafik water retention dari hasil pengujian pada pasta semen menunjukkan grafik yang hampir identik dengan grafik water retention pada glass beads oleh Indarto (1991), concrete dan mortar oleh Van Genuchten (2012). Tetapi sedikit berbeda dibandingkan dengan tanah dan hubungan antara kadar air dengan water retention didasarkan pada karakteristik porositas material.

(7)

vii

STUDY OF USING PAPER FILTER WHATMAN NO. 42

FOR MEASURING WATER RETENTION IN CEMENT PASTE

By : Dora Melati Nurita Sandi

Student Identity Number : 3114201002

Supervisor : Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA Co-Supervisor : Ridho Bayuaji, ST.MT.PhD

Dr.Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT

ABSTRACT

On construction projects often encountered concrete damage caused by the water.The building that submerged by water such as concrete dam, foundation, basement walls, etc. it would be decrease the compressive strength of the compressive strength plan. Thus, it was very important knowing the penetration of water into the concrete.

Events ingress of water and water penetration in concrete,could be explained by two approaches, they were the permeability and water retention theory. The permeability testing could be done in the laboratory by taking sample concrete from the field or make sample concrete to be tested. However, such testing has been rarely done because it takes a long time, the price of permeability as says were expensive, and the humid tropical condition were very influence of environment affects to success of the test.

The water retention measurement method using filter paper done in order to obtain a measurement method to water retentionin the concrete simply as a replacement for expensive permeability testing. Where this method was often used in the measurementof suction or water retention of the soil.

(8)

viii

Furthermore, the measuring of water retention with long time submersion in accordance by obtained the time from testing the previous consistency.

For the test cement paste specimen, cement paste model with a variation value byFAS (cement water ratio). FAS used was 0.5, 0:45, 0:35, and 0.3. Purpose taking model by foam cement paste and cement paste with variations value based on FAS was to obtain specimens porosity and variaty quality.

The results of the research and analysis that has been done, the water retention graph of the test results on cement paste shows graphs almost identical to water retention graph in the glass beads by Indarto (1991), concrete and mortar by Van Genuchten (2012). But slightly different than the soil. Relationship between water content and water retention based on the characteristics of the porosity of the material.

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahhirobbil Alamin, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga tesis dengan judul “STUDI PENGGUNAAN KERTAS FILTER WHATMAN NO 42 TERHADAP PENGARUH WATER RETENTION PADA PASTA SEMEN” ini dapat diselesaikan. Tesis ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Megister Teknik (M.T) Program studi Teknik Sipil, Bidang keahlian Geoteknik, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.Pada saat melakukan penelitian dan penulisan tesis ini penulis telah banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, baik berupa bantuan dan partisipasinya secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya, kepada :

1. Kedua orangtuaku tersayang, Ayahanda Danuri dan Ibunda Tuningsih. Terimakasih atas doa, bimbingan, nasehat, dukungan, perhatian dan kasih sayangyang selalu mengiringi langkahku untuk menggapai cita-citaku. 2. Kakak tercinta, Derie Kusuma Budi Ningrum yang selalu memberikan

dukungannya.

3. Prof. Dr. Ir. Indarto. DEA, selaku dosen pembimbing utama penulis, atas semua arahan, bimbingan, perhatian, serta waktu yang diberikan selama penyusunan tesis.

4. Ridho Bayuaji, ST.MT.PhD dan Dr.Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT, selaku dosen pembimbing penulis, atas bimbingan dan waktu yang telah diberikan.

5. Seluruh dosen pascasarjana Teknik Sipil khususnya dosen Geoteknik, yang telah memberikan bimbingan, arahan dan perhatian dalam mendalami ilmu Geoteknik.

(10)

x

selalu mendengar keluh kesah penulis, selalu memberikan semangat dan dukungannya selama penyusunan tesis ini.

7. Seluruh rekan Lab uji beton D3 Teknik Sipil ITS, Mas Agung, Mas Rahmat, Mas Akbar, Wahyu dan Mas candra atas waktu dan dukungannya saat penulis melakukan praktikum.

8. Rekan Geoteknik 2013, 2014 dan 2015, Mas putra, Teh laras, fitri, mbak fatin, mida, novi, faisal, nila, mas yeri, mas patih.

9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu di dalam tulisan ini, namun penulis yakin mereka telah banyak membantu dengan ikhlas.

Dengan keterbatasan pengalaman, pengetahuan maupun pustaka yang ditinjau, penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan dan perlu pengembangan lebih lanjut agar benar benar bermanfaat. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran agar tesis ini lebih sempurna serta sebagai masukan bagi penulis untuk penelitian dan penulisan karya ilmiah pada bidang Geoteknik di masa yang akan datang.

Penulis,

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xviii

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 3

1.3Tujuan Penelitian ... 3

1.4Manfaat Penelitian ... 4

1.5Batasan Masalah ... 4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1Fenomena Kapilaritas ... 5

2.2Teori Water Retention Pada Tanah ... 7

2.3Teori Water Retention Pada Beton ... 17

2.4Penelitian Pengukuran Water Retention Pada Beton ... 25

2.5Penelitian Pengukuran Water Retention Pada Beton Menggunakan Kertas Filter ... 26

2.6Material Benda Uji ... 28

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1Pembuatan Benda Uji ... 37

3.2Mencari Waktu Konsistensi Kadar Air Benda Uji ... 37

(12)

xii

3.4 Uji Porositas ... 40

3.5Uji UPV (Ultrasonic Pulse Velocity) ... 41

3.6Uji Kuat Tekan ... 42

3.7Rencana Jadwal Penelitian ... 43

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN PENGUJIAN WATER RETENTION 4.1Waktu Konsistensi Kadar Air Benda Uji 4.1.1 Benda uji pasta semen 4.1.1.1 Pasta semen FAS 0.5 ... 45

4.1.1.2 Pasta semen FAS 0.45 ... 47

4.1.1.3 Pasta semen FAS 0.35... 49

4.1.1.4 Pasta semen FAS 0.3 ... 51

4.1.2 Benda uji pasta semen foam ... 53

4.2Water Retention 4.2.1 Benda uji pasta semen 4.2.1.1 Pasta semen FAS 0.5 ... 58

4.2.1.2 Pasta semen FAS 0.45 ... 64

4.2.1.3 Pasta semen FAS 0.35 ... 69

4.2.1.4 Pasta semen FAS 0.3 ... 74

BAB 5. HASIL DAN PEMBAHASAN PENGUJIAN POROSITAS, UPV, DAN KUAT TEKAN 5.1Porositas 5.1.1 Porositas Pada Benda Uji Pasta Semen 5.1.1.1 Pasta Semen FAS 0.5 ... 85

5.1.1.2 Pasta semen FAS 0.45 ... 85

5.1.1.3 Pasta semen FAS 0.35 ... 86

5.1.1.4 Pasta semen FAS 0.3 ... 87

(13)

xiii

5.1.4 Hubungan porositas dengan water retention ... 89

5.2Hasil Uji UPV (Ultrasonic Pulse Velocity) 5.2.1 Hasil Uji UPV Pada Benda Uji Pasta Semen 5.2.1.1 Pasta Semen FAS 0.5 ... 91

5.2.1.2 Pasta semen FAS 0.45 ... 92

5.2.1.3 Pasta semen FAS 0.35 ... 92

5.2.1.4 Pasta semen FAS 0.3 ... 93

5.2.2 Hasil Uji UPV Pada Benda uji pasta semen foam ... 93

5.3Hasil Uji Kuat Tekan 5.3.1 Hasil Uji Kuat Tekan Pada Benda Uji Pasta Semen 5.3.1.1 Pasta Semen FAS 0.5 ... 94

5.3.1.2 Pasta semen FAS 0.45 ... 95

5.3.1.3 Pasta semen FAS 0.35 ... 95

5.3.1.4 Pasta semen FAS 0.3 ... 95

5.3.2 Hasil Uji Kuat Tekan Pada Benda uji pasta semen foam ... 96

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1Kesimpulan ... 99

6.2Saran ... 100

DAFTAR PUSTAKA ... 101

(14)

xiv

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Surface tension pada berbagai temperature ... 8

Tabel 2.2 Lanjutan Surface tension pada berbagai temperature ... 9

Tabel 2.3 Rentang besarnya hisapan untuk setiap alat atau metode pengukuran dan kontrol suction ... 14

Tabel 2.4 Rentang besarnya hisapan atau tegangan air pori negatif untuk setiap alat/metode ... 15

Tabel 2.5 Penurunan Permeabilitas Pasta Semen (Kadar air semen = 0.7) dengan Kenaikan Proses Hidrasi ... 18

Tabel 2.6 Perbandingan Permeabiltas Batuan dengan Pasta Semen (Tabel 2.5) ... 19

Tabel 2.7 Nilai-nilai Permeabilitasbetonyang digunakan dibendungan ... 20

Tabel 2.8 Batas Maksimum Ion Klorida ... 32

Tabel 2.9 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air ... 32

Tabel 2.10 Persyaratan untuk Kondisi Lingkungan Khusus ... 32

Tabel 3.1 Jadwal Penelitian ... 44

Tabel 4.1 Data Hasil Uji Konsistensi Kadar Air Pada Benda Uji A FAS 0.5 ... 48

Tabel 4.2 Data Hasil Uji Konsistensi Kadar Air Pada Benda Uji F FAS 0.45 ... 50

Tabel 4.4 Lanjutan Data Hasil Uji Konsistensi Kadar Air Pada Benda Uji F FAS 0.35 ... 52

(16)

xvi

Tabel 4.7 Data Hasil Uji Konsistensi Kadar Air

Pada Benda Uji U FOAM ... 56 Tabel 4.8 Hasil pengujian water retention

pada benda uji pasta semen FAS 0.5 ... 57 Tabel 4.9 Lanjutan Hasil pengujian water retention

pada benda uji pasta semen FAS 0.5 ... 59 Tabel 4.11 Hasil pengujian water retention

pada benda uji pasta semen foam ... 78 Tabel 4.20 Lanjutan Hasil pengujian water retention

pada benda uji pasta semen foam ... 79 Tabel 4.21 Lanjutan Hasil pengujian water retention

pada benda uji pasta semen foam ... 80 Tabel 5.1 Hasil pengujian porositas pada

(17)

xvii Tabel 5.2 Hasil pengujian porositas pada

benda uji pasta semen FAS 0.45... 86 Tabel 5.3 Hasil pengujian porositas pada

benda uji pasta semen foam ... 87 Tabel 5.6 Data porositas dan kadar air ... 88 Tabel 5.7 Data hasil perhitungan porositas dan water retention ... 89 Tabel 5.8 Klasifikasi kualitas beton berdasarkan

(18)

xviii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tegangan antar permukaan padat, air dan udara ... 5 Gambar 2.2 Perilaku air dalam tabung kapiler ... 6 Gambar 2.3 Interaksi antara air dan udara

dalam tabung kapiler dengan perbedaan

cekungan dan tinggi kapilaritas ... 7 Gambar 2.4 Surface tension pada muka air-udara.

(a) interaksi antar molekul air-udara dan molekul dalam air. (b) tegangan dan surface tension pada

dua dimensi permukaan ... 8 Gambar 2.5 Pengaruh tegangan eksternal dan suction

terhadap tekanan antar butiran tanah ... 11 Gambar 2.6 Kurva drainasedua jenisbahan kapur ... 12 Gambar 2.7 Kurva drainasedua jenisbahan kapur

(Corney dan Coleman 1954) yang telah dikalibrasi ... 13 Gambar 2.8 Kalibrasi metode kertas filter dari beberapa peneliti

(Sumber Indarto 1991 dan Indarto 2012) ... 17 Gambar 2.9 Faktor Parameter yang Mempengaruhi

Permeabilitas Beton (Kropp dkk, 1995) ... 22 Gambar 2.10 Pengaruh kadar air semen dan ukuran agregat

terhadap permeabilitas (Kropp dkk, 1995) ... 23 Gambar 2.11 Efek kosentrasi volume agregat terhadap

permeabilitas mortar (Kropp dkk, 1995) ... 24 Gambar 2.12 Hubungan antara permeabilitas dan porositas

pada pasta semen portland (Kropp dkk, 1995) ... 24 Gambar 2.13 Hubungan antara permeabilitas dan kadar air semen

(19)

xix

(a) dan Mortar M1 (b). (Schneider dkk, 2012) ... 26

Gambar 2.15 Kurva hubungan antara water retention dengan kadar air pada benda uji pasta semen (Ijat 2014) ... 27

Gambar 2.16 Kurva hubungan antara tinggi kapiler (m) dengan kadar air pada benda uji pasta semen (Ijat 2014). ... 27

Gambar 2.17 Kurva hubungan antara water retention dengan kadar air pada benda uji pasta semen foam (Ijat 2014) ... 28

Gambar 2.18 Kurva hubungan antara tinggi kapiler (m) dengan kadar air pada benda uji pasta semen foam (Ijat 2014) ... 28

Gambar 2.19 Kurva hubungan antara water retention dengan kadar air pada benda uji pasta semen dan pasta semen foam (Ijat 2014) ... 29

Gambar 3.1 Bagan alir tahapan pelaksanaan penelitian ... 33

Gambar 3.2 Bagan alir penentuan waktu kosistensi kadar air benda uji (t1) ... 34

Gambar 3.3 Bagan alir uji water retention ... 34

Gmbar 3.4 Bagan alir uji water retention (lanjutan) ... 35

Gambar 3.5 Bagan alir uji porositas ... 35

Gambar 3.6 Bagan alir uji upv (ultrasonic pulse velocity)... 36

Gambar 3.7 Bagan alir test kuat tekan ... 36

Gambar 3.8 Penempatan Kertas Filter pada Benda Uji ... 38

Gambar 3.9 Grafik kalibrasi kertas filter (sumber: ASTM D5298-19) ... 39

Gambar 3.10 Kalibrasi metode kertas filter dari beberapa peneliti (Sumber Indarto 1991 dan Indarto 2012) ... 40 Gambar 3.11 Aplikasi pengukuran pelaksanaan UPV,

(i)pengukuran direct transmission (ii) pengukuran semidirect

(20)

xx

(sumber: International Atomic Energy Agency,

2002, h: 101 – 102)... 42

Gambar 4.1 Perbandingan jalur drainase untuk bahan yang berbeda (Indarto, 1991) ... 46

Gambar 4.2 Kurva water retention pada concrete C-15-A (a) dan Mortar M1 (b). (Schneider dkk, 2012) ... 47

Gambar 4.3 Konsistensi kadar air benda uji pasta semen FAS 0.5 ... 49

Gambar 4.7 Konsistensi kadar air benda uji pasta semen foam ... 56

Gambar 4.8 Water retention benda uji pasta semen fas 0.5 (a) dalam skala log Kpa (b) tinggi pipa kapiler satuan meter. ... 60

Gambar 4.9 Grafik water retention (a) padasandy soildanclayey soil by Hillel (1998), Zhan and Ng (2004) (b) pada glass beadsoleh Indarto (1991) ... 61

Gambar 4.10 Perbandingan water retention benda uji pasta semen fas 0.5 dengan water retention pada concrete C-15-A (Schneider dkk, 2012) ... 62

Gambar 4.11 Perbandingan water retention benda uji pasta semen fas 0.5 dengan water retention pada mortarM1 (Schneider dkk, 2012) ... 63

Gambar 4.12 Water retention benda uji pasta semen fas 0.45 (a) dalam skala log Kpa (b) tinggi pipa kapiler satuan meter. ... 66

(21)

xxi

Gambar 4.14 Perbandingan water retention benda uji pasta semen fas 0.45 dengan water retention

pada concrete M1 (Schneider dkk, 2012). ... 68 Gambar 4.15 Water retention benda uji pasta semen fas 0.35

(a) dalam skala log Kpa

(b) tinggi pipa kapiler satuan meter. ... 71 Gambar 4.16 Perbandingan water retention benda uji

pasta semen fas 0.35 dengan water retention

pada concrete C-15-A(Schneider dkk, 2012) ... 72 Gambar 4.17 Perbandingan water retention

benda uji pasta semen fas 0.35 dengan water retention

pada concrete M1 (Schneider dkk, 2012) ... 70 Gambar 4.18 Water retention benda uji pasta semen fas 0.3

(b) tinggi pipa kapiler satuan meter. ... 76 Gambar 4.19 Perbandingan water retention benda uji pasta semen fas 0.3

dengan water retention pada concrete C-15-A

(Schneider dkk, 2012) ... 77 Gambar 4.20 Perbandingan water retention benda uji

pasta semen fas 0.35dengan water retention

pada concrete M1 (Schneider dkk, 2012) ... 77 Gambar 4.21 Water retention benda uji pasta semen foam

(b) tinggi pipa kapiler satuan meter ... 81 Gambar 4.22 Perbandingan water retention benda uji

pasta semen foam dengan water retention

pada concrete C-15-A(Schneider dkk, 2012) ... 82 Gambar 4.23 Perbandingan water retention benda uji pasta semen foam

dengan water retention pada concrete M1

(Schneider dkk, 2012) ... 83 Gambar 4.24 Water retention pada benda uji pasta semen

(22)

xxii

Gambar 5.1 Hubungan kadar air dengan porositas pada benda uji pasta semen foam dan

pasta semen variasi nilai FAS. ... 88 Gambar 5.2 Hubungan porositas dengan water retention

dalam skala PF pada benda uji pasta semen foam

dan pasta semen variasi nilai FAS ... 90 Gambar 5.3 Hubungan porositas dengan dengan hasil pengujian

UPV oleh Zoubeir Lafhaj dkk (2005) ... 91 Gambar 5.3 Hubungan hasil test kuat tekan dengan hasil

(23)

1

BAB 1.

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pada proyek konstruksi di lapangan, sering dijumpai beberapa masalah baik saat konstruksi maupun pasca konstruksi. Permasalahan yang sering ditemui ialah keretakan pada beton. Banyak faktor yang mempengaruhi keretakan pada beton, salah satunya diakibatkan oleh faktor lingkungan yaitu oleh air dan kelembapan udara. Air sangat berpengaruh terhadap bagian struktur terutama struktur yang mengalami kontak langsung dengan air seperti concrete dam, pondasi bangunan, pondasi pelabuhan dan lain-lain.

Herwanto (2012) telah meneliti pengaruh mutu beton K-250 akibat terendam air laut dengan penambahan zat aditif sikacim concrete additive kadar 0,6%. Dari penelitiannya tersebut, dia menyimpulkan baik beton yang terendam air tawar dan beton yang terendam air laut memiliki kuat tekan dibawah kuat tekan rencana. Dalam penelitiannya juga disimpulkan bahwa beton yang terendam air laut mengalami penurunan kuat tekan sebesar 7,53% dibandingkan dengan beton yang terendam air tawar.

Hampir semua konstruksi bangunan menggunakan beton bertulang pada struktur utamanya. Penerapan beton bertulang pada struktur bangunan biasanya digunakan pada pondasi (jenis pondasi dalam seperti tiang pancang, bored pile), balok ikat (sloof), kolom, balok, plat beton, dan dinding geser (shear wall). Namun, beton bertulang sangat rentang terjadi korosi. Dalam jurnal penelitian Fahirah F (2007) dia menjelaskan bahwa korosi baja tulangan merupakan reaksi kimia atau elektro kimia antara baja tulangan dengan lingkungannya.Baja tulanganyang terkorosi, volume karatnya lebih besar 3 kali dari volume bahan asalnya sehingga mengakibatkan keretakan pada beton. Hal ini merupakan awal dari kerusakan beton yang akhirnya menuju ke kerusakan yang lebih parah sehingga secara keseluruhan memperpendek usia pakai konstruksi yang bersangkutan.

(24)

2

retentionatau hisapan diakibatkan oleh adanya tegangan air pori negatif. Menurut Indarto (2010) Konsep dasar tarikan antar permukaan dari cairan berasal dari interaksi molekuler. Molekul-molekul dalam cairan saling tarik-menarik satu sama lain melalui gaya yang bekerja dalam seluruh arah. Pada permukaan, molekul hanya mengalami gaya satu arah gaya yang berlawanan dengan gaya-gaya yang bekerja. Bila suatu molekul berpindah dari dalam permukaan cairan, interaksi molekul pada permukaan akan mengubah arah dari gaya. Dengan demikian perpindahan -perpindahan molekul pada permukaan cenderung memperbesar permukaan cairan.

Pengujian permeabilitas dapat dilakukan di laboratorium dengan mengambilcontoh beton dari lapangan atau mencetaksecara khusus contoh beton yang akan diuji. Namun, pengujian tersebut selama ini jarang dilakukan karena membutuhkan waktu yang cukup lama, hargaalat tes permeabilitas yang mahal, dankondisi lingkungan tropis yang sangat lembabsehingga bisa mempengaruhi keberhasilan tes. Padahal hasil uji ini sangat pentingkhususnya untuk struktur beton di daerah pantai, beton yang terdapat pada permukaan air dan terendam air. Sehingga perlu diadakan antisipasi pada desain strukturbeton tersebut dan perlunya pengetahuan mengenai waktu dimana struktur tersebut harus mengalami perawatan.

Perlu suatu penelitian untuk mengetahui water retention pada beton dengan mudah dan relatif tidak mahal. Untuk itu dalam penelitian ini mencoba menggunakan metode kertas filter. Metode kertas filter yaitu metode pengukuran suction atau water retention yang selama ini dilakukan untuk tanah terutama pada tanah unsaturated. metode filter paper yang mengacu pada ASTM D 5298-03 dicoba dilakukan terhadap beton.

(25)

3

Collis George (1967), menyederhanakan penggunaan kertas filter dengan menggunakan kertas filter Whatman No. 42.

Kalibrasi dengan metode kertas filter Whatman No. 42 ini dilakukan oleh Fawcett dan Collis George (1967) dan Zerhouni (1991) pada alur pembasahan. Sedang Parcevoux (1980) dan Indarto (1991) melakukan kalibrasi pada jenis kertas filter yang sama tetapi pada alur pengeringan.

Penelitian mengenai pengukuran water retention terhadap beton dengan menggunakan kertas filter telah dilakukan oleh Jihat (2014). Penelitian dilakukan secara eksperimental di laboratorium. Dalam penelitiannya, dia dapat membuktikan bahwa kertas filter mampu mengukur water retention pada beton. Namun, dalam penelitiannya terbatas pada beton yang porus dengan faktor air semen yang digunakan sebesar 0,4.

Berdasarkan latar belakang diataslah, maka dari itu peneliti ingin melakukan penelitian pengukuran water retention pada beton dengan menggunakan kertas filter dan ingin menguji sampai pada beton yang bagaimana yang dapat diukur kertas filter.

1.2Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat diambil berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan yaitu:

1 Sampai pada porositas berapa yang dapat diukur kertas filter? 2 Bagaimana karakteristik water retention pada pasta semen?

1.3Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini ialah:

1 Untuk mendapatkan metode pengukuran water retention pada beton dengan mudah dan tidak mahal dengan melakukan pengujian terhadap metode kertas filter dapat digunakan untuk pengukuran water retention pada pasta semen.

(26)

4

3 Mengetahui adanya pengaruh porositas material terhadap grafik water retention yang bervariasi.

4 Memperoleh hubungan kadar air, water retention, porositas, cepat rambat gelombang dan kuat tekan dengan benda uji yang memiliki tingkat porositas yang berbeda-beda dengan memodelkan benda uji tersebut menggunakan pasta semen FAS 0.5, 0.45, 0.35, 0.3 dan pasta semen foam.

1.4Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini ialah

1 Memperoleh penyederhanaan pengukuran water retention pada pasta semen. 2 Mengetahui batas besarnya nilai water retention yang dapat diukur dengan

kertas filter.

3 Didapatkannya solusi pengukuran water retention pada pasta semen dengan cara yang mudah, cepat dan ekonomis.

4 Sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya mengenai cara mengatasi water retention pada beton yang berpengaruh pada mutu beton dan merupakan penyebab terjadinya korosi.

1.5Batasan Masalah

Beberapa batasan yang diberikan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1 Pengukuran water retention menggunakanmetode kertas filter whatman no

42, pengujian dilakukan berdasarkan ASTM D5298-10 2 Umur hidrasi benda uji selama 28 hari

3 Metode yang digunakan metode wetting curing

4 Pembuatan benda uji dan pengukuran dilakukan dalam suhu ruangan 5 Pengujian porositas menggunakan alat vakum.

(27)

5

BAB 2.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fenomena Kapilaritas

Kapilaritas adalah peristiwa naiknya air melalui pori-pori kecil. Kapilaritas sering dikenal dengan istilah hisapan atau suction. Interaksi antara air dan udara, padat dan air, serta padat dan udara akan menimbulkan tegangan di masing-masing permukaannya. Interaksi anatarapadat-air dan udara mengakibatkan terjadinya kenaikan air dalam pipa kapiler pada ketinggian tertentu.

Gambar 2.1 Tegangan antar permukaan padat, air dan udara

Tekanan kapiler timbul karena adanya tarikan pada permukaan air bagian atas. Hal ini terjadi karena adanya peristiwa adhesif yang merupakan gaya tarik menarik antar dua material yang berbeda. Air dan tanah merupakan dua material yang berbeda jenis. Apabila tanah berada pada kondisi tidak jenuh, air dalam tanah akan membentuk suatu struktur meniskus air pada tanah yang timbul karena fenomena tegangan permukaan (Yudayana, 2001).

Udara

σap

σpu

(28)

6 Gambar 2.2 Perilaku air dalam tabung kapiler

Pada kondisi setimbang, komponen vertikal dari gaya tarik sama besarnya dengan berat air yang naik. Sehingga dapat dirumuskan:

2 𝜋 r T_scos∅ = π r2 h_cγ_w (2.1)

dengan demikian tinggi muka air dapat dihitung dengan perumusan

ℎ𝑐 = 2 𝑇_𝑟𝛾𝑠𝑐𝑜𝑠 ∅_𝑤 (2.2)

dimana: Ts = tegangan permukaan

θ = sudut kontak antara tegangan permukaan dengan dinding

γ = berat volume air

(29)

7

Gambar 2.3Interaksi antara air dan udara dalam tabung kapiler dengan

perbedaancekungan dan tinggi kapilaritas (WW.Ng dkk, 2007 data diperoleh dari Janssen dan Dempsey, 1980)

2.2 Teori Water Retention Pada Tanah

Teori water retention pada tanah sering disebut dengan suction atau hisapan. Suction sering terjadi pada tanah jenuh sebagian (unsaturated). Pada tanah jenuh, pori-pori yang terdapat didalamnya seluruhnya terisi oleh air, sedangkan pada tanah jenuh sebagian, pori-pori didalamnya terisi oleh air dan udara. Interaksi antara udara dan air akan membentuk struktur miniskus air, karena akibat fenomena tegangan permukaan (surface tension).

Menurut Fredlund (1996), pembagian tanah secara umum dibagi menjadi dua yaitu tanah jenuh dan tanah jenuh sebagian (unsaturated).Berdasarkan pada letak muka air tanah, tanah jenuh berada dibawah muka air tanah, tegangan efektif

(30)

8

atas muka air tanah, dipengaruhi oleh dua komponen tegangan, net normal stress (σ -ua) dan matric suction (ua-uw).

Menurut Fredlund dan Rahardjo (1193) surface tension (Ts)didefinisikan sebagai tegangan yang timbul antar molekul akibat kontak langsung antar muka air dan udara. Nilai Surface tention (Ts) didapat dari tangensial nilai tegangan per unit panjang permukaan kontak air dan udara (N/m). Besarnya Surface Tention dipengaruhi oleh temperature. Tabel 2.1 merupakan nilai dari surface tention berdasarkan temperature yang berbeda (Kaye dan Laby, 1973). Pada gambar 2.3 merupakan surface tention pada permukaan air-udara, dimana sifat secara umum dapat dilihat bahwa tegangan yang ada di dalam balon lebih besar daripada di luar. Jika dua dimensi membran dikenai tekanan yang berbeda pada setiap sisinya, diasumsikan membran yang mengalami tekanan yang lebih besar akan melengkung. Perbedaan tegangan sepanjang permukaan lengkung berkorelasi dengan surface tention dan jari-jari kelengkungan.

Gambar 2.4Surface tension pada muka udara. (a) interaksi antar molekul air-udara dan molekul dalam air. (b) tegangan dan surface tension pada dua dimensi permukaan (WW.Ng dkk, 2007 data diperoleh dari Fredlund dan Rahardjo, 1993)

Tabel 2.1 Surface tension pada berbagai temperature

Temperature, t0 (0C) Surface Tension, Ts(Mn/M)

0 75.7

10 74.2

Molekul pada kontak muka air dan udara

(31)

9

Tabel 2.2 Lanjutan surface tension pada berbagai temperature

Temperature, t0 (0C) Surface Tension, Ts(Mn/M)

Schofield (1935) memperkenalkan metode dalam menyatakan besarnya suction dalam skala pF. Penggunaan skala ini sering kali dilakukan. Jika suction pada tanah dinyatakan dalam bentuk tinggi kolom air pada tabung kapiler, maka logaritma ketinggian yang dinyatakan dalam satuan cm (centimeter) tersebut adalah ekuivalen dengan harga pF dari tanah tersebut yakni:

pF = log [-uw] (2.3)

dengan uw adalah tinggi kolom air dalam cm.

Apabila nilai pF adalah 2 maka ketinggian air kapiler mencapai 100 cm diatas muka air tanah dan ekuivalen dengan tegangan sebesar 1 kg/cm2 pada puncak kolom airnya (yudayana, 2001).

Menurut (Edlefsen dan Anderson, 1943), suction umumnya disebut sebagai suatu keadaan energi bebas dari air tanah. Pengukurannya menggunakan tekanan air dimana berdasarkan persamaan kelvin (Sposito, 1981) dapat dirumuskan sebagai berikut:

Ψ = −_𝜈 𝑅𝑇

𝑊𝑂𝜔𝑉ln(

uv

uvo) (2.4)

(32)

10

νwoadalah specific volume (m3/Kg)

ωv adalah massa molekul uap air (g/mol) uv adalah tegangan air pori (kPa)

uvo adalah tegangan air pori pada permukaan air dengan suhu yang sama (kPa). Nilai (uv/uvo) disebut dengan kelembapan relatif, RH (persen).

Total suction mempunyai dua komponen: matric suction (ua - uw) dan osmotic suction (π)

Ψ= (ua - uw) + π (2.5)

Perubahan total suction secara umum disebabkan oleh perubahan dari RH dalam tanah. RH dapat berkurang pada kecekungan permukaan air dalam fenomena kapiler (Fredlund dan Rahardjo, 1993). Selisih anatara tekanan udara (ua) dengan tekanan air (uw) pada permukaan air disebut dengan matric suction. Osmotic suction adalah fungsi dari banyaknya garam yang terlarut dalam pori berupa cairan dan diberikan beban tekanan uap untuk memperoleh nilai suction. Osmotic suction dihasilkan dari gaya yang berada dalam molekul air sebagai hasil dari aktivitas kimia tanah.

Molenkamp dan Nazemi (2003), Li (2003) menunujukkan adanya tekanan antar partikel yang disebabkan oleh miniscus air berada dalam kesetimbangan statis dengan diterapkannya tegangan eksternal. Akan tetapi nilai tegangan eksternal tidak akan pernah sama dengan tekanan antar partikel (Wheeler,2006).

(33)

11

Gambar 2.5 Pengaruh tegangan eksternal dan suction terhadap tekanan antar butiran tanah (WW.Ng dkk, 2007 data diperoleh dari Wheeler Karube, 1995).

Croney dan Coleman (1954) melakukan penelitian pada dua jenis kapur yang terdrainase yang disajikan dalam kurva pada Gambar 2.7 sebagai berikut.

Nσ adalah tekanan normal antar butiran yang disebabkan oleh tegangan eksternal

Tσ adalah tangensial antar butiran yang disebabkan oleh tegangan

eksternal

(34)

12

Gambar 2.6 Kurva drainasedua jenisbahan kapur(Corney dan Coleman 1954)

Menurut Indarto (1991) besarnya hisapan dari grafik yang dinyatakan dalam angka pF, bila akan dinyatakan dalam tegangan air pori negatif maka nilai tersebut harus dikonversikan kedalam kPa atau kg/cm2 . misal kan untuk suatu tanah yang akan diukur hisapannyadidapat nilai hisapan pF=3 , maka nilai tersebut sama dengan tegangan air pori negatif 1 kg/cm2 atau 100 kPa. Bila akan dinyatakan dalam tinggi kapiler, maka nilai hisapan pF dapat dikalibrasikan dalam satuan cm. Misal pF = 3 senilai dengan pF = Log (1000), bila dinyatakan dalam cm maka invers log 3 atau 103= 1000.

(35)

13

Gambar 2.7 Kurva drainasedua jenisbahan kapur(Corney dan Coleman 1954) yang telah dikalibrasi

2.2.1 Pengukuran Water Retention atau Suction Pada Tanah

Menurut EJ Murray dan V Sivakumar (1945), guna untuk mengetahui besarnya suction dapat dilakukan pengukuran suction dan kontrol suction. Metode yang digunakan di laboratorium dalam melakukan pengukuran dan kontrol suction disajikan dalam tabel 2.3

-50 50 150 250 350

0 10 20 30

Ti

n

g

i

K

ap

il

e

r (

m

)

W (%)

Hardsoil wetting Hardsoil drying

(36)

14

Tabel 2.3. Rentang besarnya hisapan untuk setiap alat atau metode pengukuran dan kontrol suction

Alat Ukur Komponen yang diukur Rentang Hisapan

(kPa) Extarcted using pore fluid

squeezer

Negative (or Hanging) water column technique

Sumber : Murray dkk, 2010

Indarto (1991), membagi metoda pengukuran hisapan menjadi 2 bagian,yaitu metoda pembebanan dan metoda pengukuran. Metoda tersebut adalah: a. Metoda pembebanan adalah suatu pemberian tegangan kapiler tertentu pada tanah

yang memiliki kondisi inisial tertentu, kemudian ditunggu sampai benda uji tersebut mencapai kestabilan terhadap pemberian tegangan kapiler yang diberikan.Umumnya metoda ini digunakan di laboratorium khususnya untuk riset b. Metoda pengukuran, adalah suatu pengukuran terhadap besarnya tegangan kapiler

dari suatu tanah yang memiliki tegangan kapiler tertentu.Metoda ini bisa digunakan untuk di lapangan.

(37)

15

Metoda pembebanan umumnya di gunakan untuk kepentingan riset dilaboratorium. Benda uji yang dikenai tegangan kapiler, ini disesuaikan dengan kebutuhan. Benda uji bisa dalam kondisi jenuh sekali (atau likid) maupun kering sekali, bisa juga dari kondisi lapangan yang memiliki kondisi tertentu kemudian dikenai tegangan kapiler tertentu sampai memperoleh kestabilan terhadap pembebanan kapiler tertentu.

Macam-macam peralatan yang digunakan dalam metoda pembebanan ini adalah tensiometric plate, membrane air pressure, osmotic , pembebanan dengan menggunakan garam jenuh dalam dessicator .Penggunaan setiap alat dibatasi oleh besarnya pembebanan suction yang diberikan pada benda uji. Tabel 2.4 memberikan rentang suction atau tegangan air pori negatif (-Uw) yang dapat diberikan pada benda uji dari setiap alat atau metode yang diberikan.

Tabel 2.4. Rentang besarnya hisapan atau tegangan air pori negatif untuk setiap alat/metode

Metoda Rentang hisapanatau –Uw (kPa)

Tensiometric plate 1- 30

Membrane air pressure 30 -50

Osmotic 50 -1500

Garam jenuh dalam dessicator 1500 – 400000

Sumber : Indarto 1991 b. Metode pengukuran

Metoda pengukuran adalah pengukuran besarnya hisapan atau tegangan air pori negatif terhadap benda uji yang memilkihisapan atau tegangan air pori negatif tertentu. Macam-macam peralatan yang digunakan dalam metode pengukuran ini adalah tensiometer, kertas filter dan psychrometer dan axis translation.

 Metode kertas Filter

Penggunaan metoda tensiometrik sangat terbatas, sebagaimana terlihat dalam metoda pembebanan bahwa rentang hisapan yang dapat diukur sangat kecil karena dibatasai oleh tekanan atmosfer . Disisi lain penggunaan psychrometer sangat sulit karena kepekaannya terhadap kelembaban. Dilihat dari sisi rentang dan kemudahan penggunaan maka metoda kertas filter dapat dijadikan pilihan.

(38)

16

tanah atau benda uji dan suatu kertas filter yang memiliki kontak dengan tanah atau benda uji tersebut adalah sama.

Metoda kertas filter diusulkan pertama kali oleh Gardner (1937). Sedang Fawcett dan Collis George (1967), menyederhanakan penggunaan kertas filter dengan menggunakan kertas filter Whatman No. 42.

Kalibrasi dengan metode kertas filter Whatman No. 42 ini dilakukan oleh Fawcett dan Collis George (1967) dan Zerhouni (1991) pada alur pembasahan. Sedang Parcevoux (1980) dan Indarto (1991) melakukan kalibrasi pada jenis kertas filter yang sama tetapi pada alur pengeringan. Gambar 2.8 adalah hasil 4 kalibrasi metoda kertas filter dari para peneliti diatas.

Besarnya hisapan dari grafik pada Gambar 2.8 dinyatakan dalam angka pF, sehingga bila akan dinyatakan dalam tegangan air pori negatif maka nilai tersebut harus dikonversikan kedalam kPa atau kg/cm2 . misal kan untuk suatu tanah yang akan diukur hisapannyadidapat nilai hisapan pF=3 , maka nilai tersebut sama dengan tegangan air pori negatif 1 kg/cm2 atau 100 kPa

Gambar 2.8 Kalibrasi metode kertas filter dari beberapa peneliti (Sumber Indarto 1991 dan Indarto 2012)

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

pF

Kadar air kertas filter w (%) Fawcett-C.George (wetting)

(39)

17

2.3 Teori Water Retention Pada Beton 2.3.1 Permeabilitas Beton

Shetty (1997) menyatakan beton sering digunakan sebagai material struktur pada bangunan air. Beton sering digunakan pula untuk pondasi dan dinding basement. Kekuatan struktur tergantung pada kekedapan beton.

Pasta semen yang telah mengeras terdiri dari pori-pori gel dan rongga kapiler. Gel dengan pori sekitar 28%, tetapi pori-porinya sangat kecil sehingga air tidak dapat merembes dalam kondisi normal. Permeabilitas gel 1/100 dari pasta. Oleh karena itu pori gel tidak memberikan kontribusi pada permeabilitas beton. sejauh ini rongga kapiler tergantung pada rasio air semen. Hal tersebut merupakan salah satu faktor utama yang berkontribusi terhadap permeabilitas beton. pada rasio air semen rendah, tidak hanya sebatas rongga kapiler yang sedikit tapi diameterjuga kecil.Ronggakapilerpada rasioair semenyang rendah, akandapat diisidenganhasil dari hidrasisemendalam beberapa hari.Hanyaronggayang terlalubesar, dihasilkan oleh rasioair semenyang tinggi (sekitarlebih dari0,7) tidak akandiisiolehgeldanakantetapsebagai ronggakosong.Oleh karena itu, porositasyang disebabkan olehrasioair semenyang berlebihanberpengaruh untukpermeabilitasbeton. Tabel2.2menunjukkanpermeabilitaspastadi berbagaiusia.

Tabel 2.5 Penurunan Permeabilitas Pasta Semen (Kadar air semen = 0.7) dengan Kenaikan Proses Hidrasi

Usia (Hari) Koefesian Permeability (m/s)

Fresh Sumber : Shetty, 1997

(40)

18

Tabel 2.6 Perbandingan Permeabiltas Batuan dengan Pasta Semen (Tabel 2.5)

Tipe Batuan Koefisien Permeability

(m/s) Sumber : Shetty, 1997

Tabel di atas menunjukkan bahwa pasta semen dengan rasio air semen setinggi 0,70 cukup nilai koefisien permeabilitas sekitar 5.35x10-11 meter per detik. Nilai koefisien permeabilitas tersebut sangat kecil, aplikasinya tidak ada air akan merembes. Namun dalam prakteknya, pada mortar dan beton menunjukkan permeabilitas cukup jauh lebih tinggi dari nilai yang ditunjukkan pada tabel di atas. Hal ini jelasbukan karenapermeabilitasagregatpadamortaratau beton. Agregatyang digunakan dalammortaratau betonmerupakan agregat yangkedapseperti padapasta sementampak pada tabel 2.4. Permeabilitasyang tinggidarimortaratau betondalam strukturyang sebenarnyadikarenakanhal berikut:

a) Pembentukanretak mikroakibatdari pengeringandan penyusutanjangka panjang. b) Pecahnyaikatan permukaan antaraagregatdanpastakarenategangan suhuyang

tidak merata.

c) Retakyang diakibatkantekananstructural. d) Perubahan volumedisebabkanberbagai alasan.

e) Adanyaudarayang terperangkapkarenatidak cukuppemadatan.

f) Tabel2.5menunjukkannilai-nilaipermeabilitas yang diamatipada beton di beberapabendungandi United State.

Tabel 2.7 Nilai-nilai Permeabilitasbetonyang digunakandibendungan

(41)

19

2.3.2 Mekanisme dan Definisi Transport

Masuknyagas, air atauionke dalam betonterjadi

melaluimatriksruangporipasta semenatauretak mikro. Berbagaimekanismefisik dan/ataukimia yang berbedadapatmengaturtransportasifluidakebeton, tergantung padaaliran substencedan konsentrasilokal, kondisi lingkungan, strukturporibeton, lebarjari-jariporiretak-mikro, derajat kejenuhandari poridan suhu.Mengingatberbagaiukuran poridanberbagaikonsentrasiuap air dibetonsebagai fungsidarikondisipaparaniklim, pengangkutanmedia kebetondi sebagian besarkasusbukan karenasalah satu mekanismetunggal. namun beberapamekanismedapat bertindaksecara simultan.

 Difusi

Pergerakanrandom massamolekulbebas atauiondalam

larutanporimengakibatkan perpindahan darikonsentrasitinggikekonsentrasirendah. Pergerakan kecepatan massa melaluisatuan luas, F

F= 𝑑𝑚

(42)

20

Perpindahanlikuid dalambenda padatberporidiakibatkan tegangan permukaandisebut dengan peristiwa kapiler.

Perpindahan liquiddipengaruhi olehkarakteristikberikut o _{Viskositas (Ns/m}2₎

o _{Massa jenis (kg/m}3₎

o _{Tegangan permukaan (N/m)}

Dengankarakteristikdari solid, sepertistruktur pori(radius, tortuositasdan kontinuitaskapiler) danenergi permukaan.

Aliran F akibat kapilaritas suction dari air pori yang dikemukakan oleh Darcy mengenai aliran air untuk tak jenuh (non-saturated).

F = -𝑘𝑝

adalah koefisien kelembapan permeabilitas (kg/m).

Tegangan air pori pw diberikan oleh tegangan udara pa, jari-jari dari miniskus

air rm dan tegangan permukaan persamaan Laplace. Pa – Pw = 2𝜎

𝑟𝑚 (2.9)

2.3.3 Parameter yang Mempengaruhi Karakteristik Transport

Permeabilitasbetontergantung padaberbagai macamparameter, yangdapatdikelompokkan menjadibeberapa kategori:

o _{Konstituen karakteristik} o _{Karakteristik sampel}

o _{Situasi/kondisi terjadinya tegangan}

(43)

21

Gambar 2.9 Faktor Parameter yang Mempengaruhi Permeabilitas Beton (Kropp dkk, 1995)

Permeabilitas Beton

Contoh Parameter Dimensi

Kelembapan

Fase Komponen

Permeabilitas

Parameter Pembebanan

Tingkat Tegangan

Geometry Crack

Matrix Porositas Kadar air semen Campuran air Nilai hidrasi Kandungan udara

Porositas Agregat Zona Transisi Porositas

(44)

22

Gambar 2.10 Pengaruh kadar air semen dan ukuran agregat terhadap permeabilitas (Kropp dkk, 1995)

KonsentrasiVolumeseperti yang ditunjukkan2.10dapat disimpulkansebagai berikut:

o _{MeningkatkankonsentrasiVolumeagregat,} _berakibat _pada _meningkatnya

permeabilitas antar permukaan, sementara

penyerapanairpastadenganagregatmengurangipermeabilitasmortar

o _{Permeabilitas} _meningkat _{mengakibatkan} _porositas _mortar berkurang,bertentangan dengan respon dari pasta semen mengeras (hasil berlawanantelah disajikanoleh Watson et al).

(45)

23

Gambar 2.11 Efek kosentrasi volume agregat terhadap permeabilitas mortar (Kropp dkk, 1995)

(46)

24

Gambar 2.12 Hubungan antara permeabilitas dan porositas pada pasta semen portland (Kropp dkk, 1995)

o _{Kadar Air Semen}

Untukpastadengan tingkathidrasiyang sama, permeabilitasberkurangsebagai rasioair semenmenurun. Menganalisis hasil beton tidak begitu mudahkarenaberbagaikomposisi.Namun, hasilyang diperoleh

olehlawrencemengkonfirmasitren untukpengaruhrasioair

(47)

25

Gambar 2.13 Hubungan antara permeabilitas dan kadar air semen pada pasta semen (Kropp dkk, 1995)

2.4 Penelitian Pengukuran Water Retention Terhadap Beton

Sebastien Schneider dkk (2012), melakukan penelitian dengan memodelkan 2 jenis benda uji yang terbuat yaitu concrete dan mortar dengan komposisi tertentu. Hasil dari penelitian disajikan dalam kurva hubungan kadar air dengan water retetion pada Gambar 2.14.

(48)

26

2.5 Penelitian Pengukuran Water Retention Terhadap Beton Menggunakan Kertas filter

Sebelumya telah dilakukan penelitian mengenai pengukuran water retention pada pasta semen dengan menggunakan kertas filter. Penelitian dilakukan oleh Jihat (2014). Penelitian dilakukan secara eksperimental di laboratorium. Penelitian dilakukan dengan membuat dua jenis benda uji yaitu pasta semen dan paste semen foam dengan berat jenis dibawah standard beton biasa. Dari penelitian yang telah dilakukan jihad, terbutkti bahwa kertas filter dapat mengukur water retention pada beton. Hasil penelitian disajikan dalam kurva hubungan kadar air dengan water retention dalam nilai pF. Gambar 2.15 merupakan kurva hasil pengujian untuk benda

uji pasta semen. Gambar 2.16 merupakan kurva hasil pengujian untuk benda uji pasta semen foam dan Gambar 2.17 merupakan kurva hubungan kadar air dengan water retention pada benda uji pasta semen dan pasta semen foam.

Gambar 2.15 Kurva hubungan antara water retention dengan kadar air pada benda uji pasta semen (Jihat 2014).

(49)

27

kapiler dalam satuan meter yang disajikan berdasarkan Gambar 2.16 berikut.

Gambar 2.16 Kurva hubungan antara tinggi kapiler (m) dengan kadar air pada benda uji pasta semen (Jihat 2014).

Gambar 2.17 Kurva hubungan antara water retention dengan kadar air pada benda uji pasta semen foam (Jihat 2014)

Grafik hubungan antara water retention skala PF dengan kadar air pasta semen foam dikalibrasi menggunakan persamaan 2.3 di atas, sehingga diketahui tinggi kapiler dalam satuan meter yang disajikan berdasarkan Gambar 2.18 berikut.

(50)

28

Gambar 2.18 Kurva hubungan antara tinggi kapiler (m) dengan kadar air pada benda uji pasta semen foam (Jihat 2014).

Gambar 2.19Kurva hubungan antara water retention dengan kadar air pada benda uji pasta semen dan pasta semen foam (Jihat 2014).

2.6 Material Benda Uji 2.6.1 Semen

 Semen Hydrolik 0

500 1000 1500 2000 2500 3000

0 5 10 15 20 25

Ti

n

g

i

K

ap

il

e

r (

m

)

Kadar air W (%)

(51)

29

Menurut Mulyono (2004) Semen Hydrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hydrolik antara lain kapur hydrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, semen portland-pozollan, semen terak tanur tinggi, semen alumnia dan semen ekspansif. Contoh lainnya adalah semen portland putih, semen warna dan semen-semen untuk keperluan khusus.

o Semen Portland

Semen Portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan untuk pekerjaan beton. Menururt ASTM C-150,1985, semen portland didefinisikan sebagai semen hydrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hydrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-81 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar tersebut (PB.1989:3.2-8).

Semen yang digunakan untuk pekerjaan beton harus disesuaikan dengan rencana kekuatan dan spesifikasi teknik yang diberikan. Pemilihan tipe semen ini kelihatannya mudah dilakukan karena semen dapat langsung diambil dari sumbernya (pabrik). Hal itu hanya benar jika standard deviasi yang ditemui kecil, sehingga semen yang berasal beberapa sumber langsung dapat digunakan. Akan tetapi, jika standard deviasi hasil uji kekuatan semen besar, hal tersebut akan menjadi masalah. Saat ini banyak tipe semen yang ada dipasaran sehingga kemungkinan variasi kekuatan semennya pun besar (ACI 318-89:2-1)

Fungsi utama semen adalah mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara buti-butir agregat. Walaupun komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10%, namun karena fungsinya sebagai pengikat maka peranan semen menjad penting.

(52)

30

25%, dan oksida besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7% - 12%. Sifat-sifat semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan sifat kimia. Jenis dan Penggunaannya

Jenis I: yaitu semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain.

Jenis II:yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau kalor hidrasi sedang.

Jenis III: yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan tinggi pada tahap permulaan setelah pengikat terjadi.

Jenis IV:yaitu semen portland yang dalam penggunaanya memerlukan kalor hidrasi rendah

Jenis V:yaitu semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat.

2.6.2 Foam Agent

Foam agent adalah suatu larutan pekat dari bahan surfaktan, dimana apabila hendak digunakan harus dilarutkan dengan air. Surfaktan adalah zat yang cenderung terkonsentrasi pada antar muka dan mengaktipkan antar muka tersebut. Dengan membuat gelembung-gelembung udara dalam adukan semen, sehingga akan timbul banyak pori-pori udara di dalam betonnya (Husin dan Setiadji R. 2008 ). Dalam penelitian foam agent menggunakan bahan yang digunakan adalah (Foaming Agent) Spectafoam, HDM, Polimer. Foam agent diperoleh dari pencampuran spectafoam, harder mild, dan polymer.

2.6.3 Air

(53)

31

terhadap total berat campuranyang penting, tetapi justru perbandingan air dengan semen atau biasa yang disebut dengan faktor air semen (water cement ratio). Air yang berlebihan akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan mempengaruhi kekuatan beton. Untuk air yang tidaka memenuhi syarat mutu kekatan beton pada umur 7 hari atau 28 hari tidak boleh kurang dari 90% jika dibandingkan dengan kekuatan beton yang menggunakan air standar/suling (PB 1989:9).

Air yang digunakan untuk campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan. Air yang digunakan dalam pembuatan beton pra tekan dan beton yang akan ditanami logam alumunium (termasuk air bebas yang terkandun dalam agregat) tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan (ACI 318-89:2-2). Untuk perlindungan terhadap korosi, kosentrasi ion klorida maksimum yang terdapat dalam beton yang telah mengeras pada umur 28 hari yang dihasilkan dari bahan campuran termasuk air, agregat, bahan bersemen dan bahan campuran tambahan tidak boleh melampaui nilai batas diberikan tabel berikut. Tabel 2.8Batas Maksimum Ion Klorida

Jenis Beton Batas (%)

Beton pra-tekan

Beton bertulang yang selamanya berhubungan dengan klorida Beton bertulang yang selamanya kering atau terlindunh dari basah

Konstruksi beton bertulang lainnya

0.06 0.15

1.00

0.30 Sumber: PB 1989:23

(54)

32

Tabel 2.9 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air

Jenis Beton Kondisi Lingkungan

Berhubungan dengan Air Payau/ Air Laut

0.50 Sumber: Tabel 4.5.1 (a) PB(darft) 1989, *) Ukuran Maksimum Agregat

Tabel 2.10 Persyaratan untuk Kondisi Lingkungan Khusus.

Jenis

Kandungan Semen Minimum, Kg/m3

Ukuran Agregat Maksimum, mm

40 20 14 10 Sumber: Tabel 4.5.1 (b) PB (draft)1989:21,

*) Kondisi Lingkungan

Ringan = Terlindungi sepenuhnya dari cuaca atau kondisi agresif, kecuali sesaat pada waktu konstruksi terbuka terhadap cuaca normal.

Sedang = Terlindungi dari hujan deras, beton yang tertanam dan beton yang selamanya terendam air.

(55)

33

BAB 3.

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian dilakukan secara eksperimental dilaboratorium. Penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan yakni: tahapan persiapan, pembuatan benda uji, pengujian terhadap benda uji (pengujian water retention, uji porositas, uji upv dan test kuat tekan), analisis, kesimpulan dan saran. Tahapan penelitian yang dimaksud tersusun seperti pada diagram alir yang disajikan pada Gambar 3.1 sebagai berikut.

Gambar 3.1 Bagan alir tahapan pelaksanaan penelitian Start

Pasta semen dengan variasi nilai FAS Pasta semen foam

Pemeraman selama 28 hari Pembuatan Benda Uji Persiapan Material Benda Uji 1. Semen 2. Foam 3. Air 4. Kertas Filter

Pengujian mencari waktu konsistensi kadar air benda uji

Uji Water Retention

Uji Porositas Uji UPV Test Kuat Tekan

Analisis

Kesimpulan

(56)

34

Gambar 3.2 Bagan alir penentuan waktu kosistensi kadar air benda uji (t1)

Gambar 3.3 Bagan alir uji water retention Start

Benda uji dan kertas filter dioven, kemudian ditimbang untuk memperoleh berat kering

Benda uji direndam dalam waktu (t1)

Benda uji ditetesi air dengan volume tertentu, dan tunggu air meresap ke dalam benda uji

Kertas filter diinsertkan diantara dua benda uji

Kertas filter ditimbang, dan diperoleh kadar air

A Start

Benda uji di oven selama 24 jam

Benda uji di timbang untuk memperoleh berat kering

Benda uji di rendam dengan waktu yang berbeda-beda yakni

1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 6 jam, 10 jam, 12 jam, 14 jam, 16

jam, 18 jam, 20 jam, 24 jam, 2 hari, 4 hari 5 hari, 6 hari, 7 hari,

8 hari, 9 hari, 10 hari.

Benda uji ditimbang untuk mencari kadar air konstant

waktu kosistensi kadar air benda uji (t1)

(57)

35

Gambar 3.4 Bagan alir uji water retention (lanjutan)

Gambar 3.5 Bagan alir uji porositas

Start

Setelah benda uji berumur 28 hari, benda uji diambil dari tempat curing.

Benda uji dimasukan ke dalam alat vakum. Lama memvakum selama 24 jam dengan suhu 230

Air dimasukkan ke dalam alat vakum hingga benda uji terendam seluruhnya. Lama memvakum minimal 6 jam

Benda uji ditimbang

Benda uji ditimbang dalam air

Benda uji dioven pada suhu 1050C selama 24 jam

Benda uji ditimbang

Perhitungan porositas

Nilai porositas

Plot ke dalam grafik nilai PF dan Kadar air A

Mencari nilai PF berdasarkan kadar air yang diperoleh dengan menggunakan grafik kalibrasi kertas filter

Analisis

(58)

36

Gambar 3.6 Bagan alir uji upv (ultrasonic pulse velocity)

Gambar 3.7 Bagan alir test kuat tekan Start

Test kuat tekan dilakukan terhadap benda uji yang berumur 28 hari

Dilakukan test terhadap benda uji dengan

alat test kuat tekan

Pembacaan hasil test

Nilai kuat tekan Perhitungan kuat tekan

Start

Test upv dilakukan terhadap benda uji yang berumur 28 hari

Dilakukan test terhadap benda uji dengan alat test upv

Pembacaan hasil test

(59)

37

Penelitian dilakukan dengan cara eksperimental di laboratorium D3 Sipil Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Beberapa tahapan pelaksanaan penelitian dilakukan sesuai Gambar 3.5. Namun terlebih dahulu dilakukan beberapa pengujian untuk memperoleh parameter-parameter yang akan digunakan dalam pelaksanaan penelitian. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian mencari waktu kosistensi kadar air benda uji dan kertas filter. Tahapan pengujian sesuai Gambar 3.1. Uji porositas, tahapan pengujian sesuai Gambar 3.2, uji upv (ultrasonic pulse velocity) tahapan pengujian sesuai Gambar 3.3, test kuat tekan sesuai Gambar 3.4.

Hasil uji porositas, uji upv dan test kuat tekan digunakan sebagai pembanding keakuratan pengkuran water retention pada pasta semen dengan menggunakan kertas filter.

3.1 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji dilakukan berdasarkan ASTM C1602 / C1602M -

12“Standard Spesification for Mixing Water Used in the Production of Hydraulic

Cement Concrete”

1. Awal mula sebelum dilakukan eksperimental, perlu persiapan material bahan pembuat benda uji dan kertas filter.

2. Terdapat dua jenis benda uji. Benda uji pertama ialah pasta semen dan benda uji kedua ialah pasta semen foam.

3. Untuk benda uji pasta semen, dimodelkan pasta semen dengan variasi nilai FAS (Faktor Air Semen). FAS yang digunakan ialah 0.5, 0.45, 0.35, dan 0.3.

4. Benda uji dibuat dengan dimensi 5 cm x 5 cm x 5 cm. Kemudian di rendam selama 28 hari.

3.2 Mencari Waktu Kosistensi Kadar Air Benda Uji (t1)

1. Setelah benda uji berumur 28 hari, benda uji di oven selama 24 jam hingga kering sempurna, dengan tujuan untuk memperoleh berat kering benda uji. 2. Benda uji di rendam dengan waktu yang telah di tentukan yakni 1 jam, 2 jam, 3

(60)

38

3. Pada masing-masing waktu perendaman digunakan 2 benda uji. Setelah perendaman, benda uji ditimbang dalam keadaan kering permukaan.

4. Data kadar air dapat diperoleh. Data kadar air pada masing-masing waktu perendaman dibandingkan dan diambil benda uji yang memiliki kadar air maksimum. Sehingga dapat diperoleh waktu lama perendaman yang meghasilkan kadar air optimum.

3.3

Pengujian Water Retention

Pelaksanaan pengujian water retention berdasarkanASTM D5298-19. Pengujian dilakukan terhadap benda uji yang telah direndam selama 28 hari. Pelaksanaan pengujian dilakukan sebagai berikut.

1. Setelah benda uji dibuat dan direndam selama 28 hari, benda uji dan kertas filter di oven, kemudian ditimbang untuk memperoleh berat kering. Kemudian pengujian dilakukan dengan dua variasi:

a. Benda uji direndam selama t1. t1 merupakan waktu yang diperoleh dari pengujian sebelumnya untuk memperoleh waktu kosistensi kadar air pada benda uji.

b. Benda uji ditetesi air dengan volume tertentu, dan tunggu air meresap ke dalam benda uji.

2. Insertkan kertas filter diantara dua benda uji yang telah direndam seperti pada Gambar 3.8. Setelah di insertkan kertas filter dengan lama kontak telah ditentukan, kemudian kertas filter ditimbang, dan kadar air pada kertas filter diperoleh.

3. Mencari nilai PF berdasarkan kadar air yang diperoleh dengan menggunakan grafik kalibrasi kertas filter.

Gambar 3.8 Penempatan Kertas Filter pada Benda Uji Benda Uji

(61)

39 3.3.1 Perhitungan Water Retention

Penentuan nilai water retention pada penelitian ini digunakan metode pengukuran yaitu dengan menggunakan kertas filter tipe Whatman no. 42. Metode pengukuranberdasarkan ASTM D5298-19. Pengukuranwater retention pada beton dengan menggunakan kertas filter digunakan untuk membuktikan apakah water retention pada beton dapat diukur menggunakan kertas filter. Jika terbukti kertas filter dapat digunakan untuk mengukur water retention pada beton, maka ditemukanlah inovasi terbaru pengukuran water retention pada beton dengan cara yang mudah dan murah.

Perhitungan besarnya water retention dilakukan dengan cara mencari kadar air yang terserap pada kertas filter yang telah mencapai keseimbangan. Kadar air dihitung dengan perumusan beriku ini:

Kadar air kertas filter (w) = (Wssd – Wk) / Wk x 100% (3.4) dimana:

Wssd = berat basah kering permukaan kertas filter Wk = berat kering kertas filter

Penimbangan kertas filter dilakukan segera setelah diambil dari benda uji. Hal tersebut dilakukan guna menghindari terjadi penguapan yang dapat mengurangi besarnya kadar air.

(62)

40

Gambar 3.10 Kalibrasi metode kertas filter dari beberapa peneliti (Sumber Indarto 1991 dan Indarto 2012)

Kadar air pada kertas filter diperoleh, kemudian diplotkan pada grafik kalibrasi kertas filter. Dari grafik diperoleh nilai water retention.

3.4 Uji Porositas

Porositas merupakan perbandingan volume kosong di dalam benda padat dengan volume padat. Untuk mencari nilai porositas beton berdasarkan ASTM C 642-90, sebagai berukut:

𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠= Wsa−Wd

Wsa−Wsw x 100% (3.1)

dimana:

Wsa = Berat benda uji jenuh air di udara (gr) Wsw= Berat benda uji jenuh air di dalam air (gr)

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

pF

Kadar air kertas filter w (%) Fawcett-C.George (wetting)

Zerhouni (wetting)

Indarto (drying)

(63)

41

Wd =Berat benda uji setelah dioven pada suhu 105°C selama 24 jam (gr).

Untuk memperoleh nilai Wsa dan Wsw, benda uji harus divakum terlebih dahulu agar pori didalam benda uji tidak diisi oleh udara. Pori didalam benda uji telah kosong, air dapat masuk dan memenuhi pori tersebut. Prosedur untuk memvakum benda uji sebagai berikut:

1. Benda uji dimasukan ke dalam alat vakum. Lama memvakum selama 24 jam dengan suhu 230

2. Air dimasukkan ke dalam alat vakum hingga benda uji terendam seluruhnya. Lama memvakum minimal 6 jam.

3. Benda uji ditimbang pada kondisi tekanan udara, dan kemudian ditimbang pada kondisi tekanan air.

Untuk memperoleh nilai Wd, benda uji dioven pada suhu 105°C selama 24 jamkemudian ditimbang pada kondisi tekanan udara.

3.5 Uji UPV (Ultrasonic Pulse Velocity)

Uji UPV berdasarkan ASTM C597 (BS 1881-203), dimana prinsip kerja pengujian UPVadalah dengan mengubah energi gelombang listrikyang dibangkitkan oleh pembangkit pulsa transducer pengirim atau transmitter (T) menjadi energi gelombang mekanik yang selanjutnyamerambat pada beton.Setelah sampai pada transducer penerima atau receiver (R) energi gelombang tersebut diubah kembali menjadi energi gelombang listrik yang selanjutnya melewati penguat, kemudian ditampilkan dalam satuan waktu tempuh. Pengukuran kecepatan rambat gelombang ultrasonic pada beton dinyatakan dengan persamaan:

V = L/T (3.2)

dimana :

V = Kecepatanrambat gelombang ultrasonic (km/detik), L = Jarak tempuh (mm),

(64)

42

Terdiri atas 3 aplikasi pengukuran pelaksanaan UPV, yaitu:

 Direct Transmission yaitu pengukuran dilakukan dengan cara tranducer receiver

dan tranducer transmitter diletakkan saling berhadadapan

 Semidirect yaitu pengukuran dilakukan dengan cara tranducer receiver dan tranducer transmitter diletakkan pada posisi bidang tegak lurus

 Indirect Transmission yaitu pengukuran dilakukan dengan cara tranducer receiver dan tranducer transmitter diletakkan pada satu posisi bidang datar

(i) (ii) (iii)

Gambar 3.11Aplikasi pengukuran pelaksanaan UPV, (i) pengukuran direct transmission (ii) pengukuran semidirect (iii) pengukuran indirect transmission (sumber: International Atomic Energy Agency, 2002, h: 101 – 102)

3.6 Uji Kuat Tekan

Berdasarkan ASTM C 39/C definisi kuat tekan ialah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan.

Tahapan untuk melakukan uji kuat tekan berdasarkan ASTM C 39/C sebagai berikut:

1. Letakkan benda uji pada mesin tekan secara centris

2. Jalankan mesin tekan dengan penambahan beban yang konstan berkisar antara 2 sampai 4 kg/cm2 per detik;

3. Lakukan pembebanan sampai uji menjadi hancur dan catat beban maksimum yang terjadi selama pemeriksaan benda uji