Pemanfaatan Kalsinasi Kaolin ( Metakaolin ) Sebagai Substitusi Sebagian Semen Dengan Bahan Tambah Superplasticizer Terhadap Sifat Mekanik Beton Chapter III V

(1)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Umum

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental

yang dilakukan di Laboratorium Beton Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara. Secara umum urutan tahap penelitian meliputi :

a. Penyediaan bahan penyusun beton. b. Pemeriksaan bahan.

c. Perencanaan campuran beton (Mix Design). d. Pembuatan benda uji.

e. Pemeriksaan nilai slump.

f. Pengujian kuat tekan beton umur 7 hari, 21 hari, 28 hari g. Pengujian kuat lentur beton umur 28 hari

Tabel 3.1 Jumlah benda uji Benda

Uji Pengujian Hari ke

Persentase Metakaolin

Total 0% 7,5% 12,5% 17,5%

Silinder Kuat tekan, Absorbsi,

7 3 3 3 3

36

21 3 3 3 3

28 3 3 3 3

Balok Kuat lentur 28 2 2 2 2 8

(2)

Identifikasi Masalah Mulai

Tinjauan Pustaka

Persiapan Bahan dan Alat

Pemeriksaan Bahan

1. Analisa ayakan Pasir 2. Clay lump pasir 3. Kadar lumpur pasir 4. Bj dan absorbsi 5. Berat isi pasir

1. Berat Jenis

2. Kandungan Senyawa Pozzolan

Kerikil Pasir Metakaolin Semen

1. Analisa ayakan Kerikil 2. Kadar lumpur pasir 3. Bj dan absorbsi 4. Berat isi pasir

Uji pendahuluan

Perencanaan campuran/ mix design (Fc = 30)

Pembuatan benda uji

Pengujian slump

Perawatan benda uji

(3)

3.2 Bahan-bahan Penyusun Beton

Bahan penyusun beton terdiri dari semen portland, agregat halus, agregat

kasar, metakaolin, superplasticizer,dan air. Sering pula ditambah bahan campuran

tambahan yang sangat bervariasi untuk mendapatkan sifat-sifat beton yang

diinginkan. Biasanya perbandingan campuran yang digunakan adalah

perbandingan jumlah bahan penyusun beton yang lebih ekonomis dan efektif.

3.2.1 Semen Portland

Menurut SII 0013-1981, semen portland adalah semen hidraulis yang

dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari

silikat-silikat kalsium yang bersifat hidraulis bersama bahan-bahan yang biasa

digunakan, yaitu gypsum.

Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas

tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif.

Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen jenis

OPC(Ordinary Portland Cement) atau Tipe I, yang diproduksi oleh PT. LAFARGE CEMENT INDONESIA yaitu Semen Andalas dalam kemasan 1 zak

50 kg.

3.2.2 Agregat Halus

Agregat halus adalah agregat berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi

alami dari batu-batuan atau berupa pasir buatan yang dihailkan oleh alat-alat

pemecah batu, dan mempunyai ukuran butir terbesar 5 mm atau lolos saringan

no.4 dan tertahan pada saringan no.200. Agregat halus (pasir) yang dipakai dalam

campuran beton diperoleh dari Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan terhadap

agregat halus meliputi :

 Analisa ayakan pasir

 Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian pasir lewat ayakan no.200)

 Pemeriksaan kandungan organik (colometric test)

 Pemeriksaan kadar liat (clay lump)

 Pemeriksaan berat isi pasir

(4)

Analisa Ayakan Pasir a. Tujuan :

Untuk memeriksa penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai

modulus kehalusan pasir (FM)

b. Hasil pemeriksaan :

Modulus kehalusan pasir (FM) : 2,69

Pasir dapat dikategorikan pasir sedangPedoman.

FM =% Komulatif tertahan hingga ayakan 0.15 mm 100

Berdasarkan nilai modulus kehalusan (FM), agregat halus dibagi dalam

beberapa kelas, yaitu :

 Pasir halus : 2,20 < FM < 2,60

 Pasir sedang : 2,60 < FM < 2,90

 Pasir kasar : 2,90 < FM < 3,20

Pencucian Pasir Lewat Ayakan no.200 a. Tujuan :

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir.

Kandungan lumpur : 2,4% < 5% , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan

melebihi 5% (dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 5%

maka pasir harus dicuci.

Pemeriksaan Kandungan Organik a. Tujuan :

Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir.

Warna kuning terang (standar warna no.3), memenuhi persyaratan.

(5)

Standar warna no.3 adalah batas yang menentukan apakah kadar bahan

organik pada pasir lebih kurang dari yang disyaratkan.

Pemeriksaan Clay Lump Pada Pasir

a. Tujuan :

Untuk memerisa kandungan liat pada pasir.

Kandungan liat 0,25% < 1% , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

Kandungan liat yang terdapat pada agregat halus tidak boleh melebihi 1%

(dari berat kering). Apabila kadar liat melebihi 1% maka pasir harus dicuci.

Pemeriksaan Berat Isi Pasir a. Tujuan :

Untuk menentukan berat isi (unit weight) pasir dalam keadaan padat dan longgar.

Berat isi keadaan rojok / padat : 1615,89 kg/m3

Berat isi keadaan longgar :1513,75 kg/m3

c. Pedoman :

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara

merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini

berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan

mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir dengan

hanya mengetahui volumenya saja.

Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir a. Tujuan :

Untuk menetukan berat jenis (specific grafity) dan penyerapan air (absorbsi) pasir.

 Berat jenis SSD = 2,50

(6)

 Berat jenis semu = 2,58

 Absorbsi = 2,04 %

c. Pedoman :

Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat pasir dalam

keadaan SSD dengan volume pasir dalam keadaan SSD. Keadaan SSD

(SaturatedSurface Dry) dimana permukaan pasir jenuh dengan uap air sedangkandalamnya kering, keadaan pasir kering dimana pori-pori pasir

berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol,

sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori-pori penuh

air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir yang

hilang terhadap berat pasir kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan

SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi :

Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.

3.2.3 Agregat Kasar

Agregat kasar adalah agregat dengan ukuran butir lebih besar dari 5 mm.

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 (batu pecah) yang dipakai dalam campuran beton

diperoleh dari Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi :

 Analisa ayakan batu pecah 

 Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian lewat ayakan no.200) 

 Pemeriksaan keausan menggunakan mesin pengaus Los Angeles 

 Pemeriksaan berat isi batu pecah 

(7)

a. Tujuan :

Untuk memeriksa penyebaran butiran (gradasi) dan menentukan nilai

modulus kehalusan(fineness modulus / FM) kerikil.

b. Hasil pemeriksaan : 6,78

5,5 < 6,78< 7,5 , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

1. FM =% Komulatif tertahan hingga ayakan 0.15 mm

100

2. Agregat kasar untuk campuran beton adalah agregat kasar dengan

modulus kehalusan (FM) antara 5,5 sampai 7,5.

Pemeriksaan Kadar Lumpur (Pencucian Kerikil Lewat Ayakan no.200) a. Tujuan :

Untuk memeriksa kandungan lumpur pada kerikil.

Kandungan lumpur : 0,35% < 1% , memenuhi persyaratan.

c. Pedoman :

Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat kasar tidak dibenarkan

melebihi 1% (ditentukan dari berat kering). Apabila kadar lumpur

melebihi 1% maka pasir harus dicuci.

Pemeriksaan Keausan Dengan Mesin Los Angeles a. Tujuan :

Untuk memeriksa ketahanan aus agregat kasar.

Persentase keausan : 10,36% < 50%

c. Pedoman :

1. % keausan = berat awal−berat akhir

berat awal x 100%

2. Pada pengujian keausan dengan mesin pengaus Los Angeles,

(8)

Pemeriksaan Berat Isi Batu Pecah 1. Tujuan :

Untuk memeriksaan berat isi (unit weight) agregat kasar dalam keadaan padat dan longgar.

2. Hasil pemeriksaan :

Berat isi keadaan rojok / padat : 1565.58 kg/m3

Berat isi keadaan longgar : 1457.24 kg/m3

3. Pedoman :

Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi batu pecah dengan cara

merojok lebih besar daripada berat isi dengan cara menyiram, hal ini

berarti bahwa kerikil akan lebih padat bila dirojok daripada disiram.

Dengan mengetahui berat isi batu pecah maka kita dapat mengetahui berat

batu becah dengan hanya mengetahui volumenya saja.

Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Batu Pecah a. Tujuan :

Untuk menentukan berat jenis (specific gravity) dan penyerapan air (absorbsi) batu pecah.

 Berat jenis SSD : 2,57

 Berat jenis kering : 2,54

 Berat jenis semu : 2,60

 Absorbsi : 0,93 %

c. Pedoman :

Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat batu pecah dalam

keadaan SSD dengan volume batu pecah dalam keadaan SSD. Keadaan SSD

(Saturated Surface Dry) dimana permukaan batu pecah jenuh dengan uap air,

keadaan batu pecah kering dimana pori batu pecah berisikan udara tanpa air

dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana

(9)

persentase dari berat batu pecah yang hilang terhadap berat batu pecah kering,

dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.

Hasil pengujian harus memenuhi :

Berat jenis kering < berat jenis SSD < berat jenis semu.

3.2.4 Air

Air yang digunakan dalam pembuatan sampel adalah air yang berasal dari

sumber air yang bersih. Secara pengamatan visual air yang dapat pembuatan beton

yaitu air yang jernih, tidak berwarna dan tidak mengandung kotoran-kotoran

seperti minyak dan zat organik lainnya. Dalam penelitian ini air yang dipakai

adalah berasal dari PDAM Tirtanadi, di Laboratorium Bahan Rekayasa

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.

3.2.5 Metakaolin

Metakaolin adalah pozzolan yang terbentuk dari pembakaran mineral

kaolin yaitu salah satu jenis lempung yang sering digunakan untuk membuat

keramik. Metakaolin akan terbentuk secara sempurna pada kisaran suhu 7000 -

8000C (RMC Group,1996).

Metakaolin yang dipakai dalam penelitian ini adalah kalsinasi kaolin yang

di peroleh dari Tambang Kaolin yang terdapat di kabupaten Belitung pada suhu

800oC . Dalam penelitian ini metakaolin digunakan sebagai subsitusi semen dalam

campuran beton.

(10)

3.2.6 Master glenium ace 8590 ( superplastisizer tipe f ) “Water Reducing,

High Range Admixtures”

Master glenium ace 8590adalah superplasticiser berbasis polikarboksilat

eter (PCE) yang dikembangkan untuk pengembangan kekuatan awal yang tinggi

yang sesuai untuk pembuatan pracetak.Master glenium ace 8590 merupakan

produk baru dari BASF yang berfungsi sebagai water reducing (superplastisizer type f ),dikembangkan diutamakan untuk industri beton dimana daya tahan terhadap penurunan slump, mutu tinggi dan ketahanan pada saat cuaca panas sangat diperlukan.Master glenium ace 8590 adalah campuran cair yang

ditambahkan ke beton selama proses mixing. Hasil terbaik diperoleh saat

campuran ditambahkan Setelah semua komponen lainnya sudah ada Mixer dan

setelah penambahan minimal 80% dari total air.Tingkat dosis yang dianjurkan

biasanya adalah 0,7 sampai 1,2 Liter per 100 kg pengikat.

Dalam mix design ini dosis penggunaan Master Glenium Ace 8590 adalah

1000 ml per 100 kg semen titous.

3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)

Perencanaan campuran beton dimaksudkan untuk mengetahui komposisi

atau proporsi bahan-bahan penyusun beton. Proporsi bahan-bahan penyusun beton

ini ditentukan melalui sebuah perancangan beton (mix design). Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis secara ekonomis. Dalam

menentukan proporsi campuran dalam penelitian ini digunakan metode

Departemen Pekerjaan Umum yang berdasarkan pada SNI 03-2834-2000.

Kriteria dasar perancangan beton dengan menggunakan metode Departemen

Pekerjaan Umum ini adalah kekuatan tekan dan hubungan dengan faktor air

(11)

Tabel 3.2Proporsi campuran beton tiap variasi

Kadar

pergantian

semen

Semen

(kg)

Pasir

(kg)

Air

(kg)

Kerikil

(kg)

Metakaolin

(kg)

Superplasticizer

(ml)

0% 348,6 768,5 133,1 1140,9 - 4647

7,5% 322,5 767,0 133,1 1138,7 26,1 4647

12,5% 305,0 766,0 133,1 1137,2 43,575 4647

17,5% 287,6 765,0 133,1 1135,7 61,005 4647

3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton

Setelah dilakukan pemeriksaan karakteristik terhadap bahan pembuatan

beton seperti pasir, batu pecah, semen dan bahan tambahan yang akan digunakan

untuk mendapatkan mutu material yang baik sesuai dengan persyaratan yang ada,

maka penyediaan bahan penyusun beton adalah disaring, dicuci dan dijemur

hingga kering permukaan. Kemudiaan bahan tersebut disimpan dalam kotak dan

ditempatkan di ruangan tertutup, hal ini untuk menghindari pengaruh cuaca luar

yang dapat merusak bahan ataupun mengakibatkan perbedaan kualitas bahan.

Sehari sebelum dilakukan pengecoran benda uji bahan yang telah dipersiapkan

tersebut ditimbang berapa beratnya sesuai dengan variasi campuran yang ada dan

diletakkan dalam wadah yang terpisah untuk mempermudah pelaksanaan

pengecoran yang dilakukan.

3.5 Pembuatan Benda Uji

Pembuatan benda uji terdiri dari sebelas variasi campuran untuk

percobaan, yaitu campuran normal, campuran dengan subsitusi metakaolin

sebesar 7,5%; 12,5% dan 17,5% dari berat semen dengan penambahan Master

(12)

Setelah semua bahan selesai disediakan, hidupkan mesin molen dan

masukkan campuran beton sembarang ke dalamnya yang berfungsi untuk

membasahi mesin tersebut supaya adukan beton yang sebenarnya tidak berkurang.

Setelah ± 30 detik, campuran tersebut di buang.

Untuk beton normal, langkah pertama masukkan agregat halus dan semen

selama ± 30 detik supaya agregat halus dan semen tercampur rata. Kemudian air

dimasukkan sebagian-sebagian ke dalam molen secara menyebar, hal ini

dilakukan supaya air tidak hanya tercampur di beberapa tempat dan menyebabkan

adukannya tidak rata (menggumpal). Selanjutnya masukkan batu pecah dan

biarkan mesin molen selama ± 1 menit sampai campuran beton benar-benar

tercampur secara merata dan homogen.

Adukan yang sudah tercampur merata, dituangkan ke dalam sebuah pan

besar yang tidak menyerap air, dan kemudian adukan diukur kekentalannya

dengan menggunakan metode slump test dari kerucut Abrams-Harder. Setelah pengukuran nilai slump, campuran beton dimasukkan ke dalam cetakan silinder

yang berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 dengan cara dibagi dalam tiga

tahapan, dimana masing-masing tahapan diisi 1/3 bagian dari cetakan silinder dan

lalu dipadatkan dengan menggunakan alat vibrator.

Setelah umur beton 24 jam, cetakan silinder dan balok dibuka dan mulai

dilakukan perawatan beton dengan cara direndam dalam bak perendaman sampai

pada masa yang direncanakan untuk melakukan pengujian.

3.6 Perawatan (Curing)Beton

Perawatan dilakukan sampai pada umur beton 7, 21, dan 28 hari.

Perawatan pada beton dilakukan dengan metode perawatan rendam (water curing): direndam dalam bak perendaman Dilaksanakan berdasarkan SNI 03-2493-1991 (Metoda Pembuatan Dan Perawatan Benda Uji Beton di

(13)

3.7 Penggunaan Master Glenium Ace 8590 ( superplastisizer tipe f ) “Water Reducing, High Range Admixtures”

Pada tugas akhir saya ini, dosis yang digunakan adalah 1000 ml per 100 kg

Cementitious. Adapun cara perhitungan dosis yang digunakan antara lain sebagai

berikut :

( Beton Normal )

Proporsi campuran 1 m3 (satuan kg ) :

S : P : A : K

464,7 : 676.3 : 185.4 : 1014,5

Beton Normal ( 1000 ml/100kg.Cementitious ) Water reducer = 25% x 185.4 kg/m3 = 46.35 kg/m3

Maka air yang digunakan adalah 185.4 kg/m3 – 46.35 kg/m3 = 139.05 kg/m3

Perhitungan pemakaian jumlah semen

Water Cement Ratio (WCR) = Water (W) / Cement (C).

C = W / WCR

C = 139.05 kg/m3/0.40

= 347,6 kg/m3

Penggunaan Master Glenium ACE 8590 = 1000 ml/100 kg x 464,7 kg/m3 = 4647 ml/m3

Proporsi campuran 1 m3 (satuan kg ) :

S : P : A : K

348.6 : 761,2 : 139.4 : 1141.8

3.8 Pengujian Sampel

Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kuat tekan beton dan kuat lentur

(14)

3.8.1 Uji Kuat Tekan Beton

Pengujian dilakukan pada umur beton 7, 21 dan 28 hari untuk tiap variasi

hari beton sebanyak 3 buah. Sehari sebelum pengujian sesui umur rencana,

silinder beton dikeluarkan dari bak perendaman. Sebelum dilakukan uji kuat

tekan, benda uji ditimbang beratnya. Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan

menggunakan mesin kompres elektrik berkapasitas 2000 KN.

Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :

F’c =

Dimana : f’c = Kekuatan tekan (kg/cm2)

P = Beban tekan (kg)

A = Luas permukaan benda uji (cm2)

15 cm

Gambar 3.2Uji Tekan Beton

Adapun tahap-tahap pengujian kuat tekan silinder beton adalah :

1. Keluarkan benda uji silinder yang akan diuji kekuatan tekannya dari bak

perendaman untuk tiap benda uji yang akan diuji kuat tekannya

(15)

berdasarkan umur beton kemudian diamkan 1 hari agar benda uji berada

dalam kondisi kering saat pengujian.

2. Lelehkan mortar belerang dan letakkan kedalam cetakan pelapis.

3. Letakkan permukaan atas benda uji ke dalam cetakan pelapis secara tegak

lurusdan diamkan selama beberapa etik sampai mortar belerang mengeras

danmenempel pada permukaan atas benda uji. Lakukan pengapingan untuk

kedua sisi beton.

4. Timbang benda uji.

5. Letakkan benda uji pada mesin tekan compression machine secara centris. 6. Hidupkan mesin tekan dengan penambahan beban yang konstan.

7. Lakukan pembebanan sampai jarum penunjuk beban tidak naik lagi

danmenunjukkan bahwa beton tidak lagi memberi perlawanan terhadap

kuat tekanyang diberikan dan catat angka yang ditunjukkan jarum

penunjuk.

3.8.2 Pengujian Nilai Absorpsi Beton

Sebelum dilakukan pengujian nilai absorpsi beton, terlebih dahulu beton

ditimbang pada saat sebelum dan sesudah dilakukan perendaman selama 24

jam.Pengujian absorpsi berdasarkan dengan SNI 03-6433-2000 (Metode

Pengujian Kerapatan, Penyerapan, dan Rongga dalam Beton yang Telah

Mengeras).Perhitungan nilai absorpsi beton yang sudah dilakukan

perawatanselama waktu yang telah ditentukan dengan metode perawatan yang

berbeda adalah :

Absorpsi = − x 100%

Dimana : A = Berat Beton Dalam Keadaan Kering

B = Berat Beton Dalam Keadaan SSD

3.8.3 Pengujian Kuat Lentur Beton (Flexure Test)

Pengujian dilakukan pada beton umur 28 hari untuk tiap variasi

betonmasing-masing sebanyak 2 buah. Benda uji merupakan benda uji balok

(16)

rencana,balok beton dikeluarkan dari bak perendaman dan dikeringkan kurang

lebih 24 jam.

Gambar 3.3Uji Lentur Beton Adapun tahap-tahap pengujian kuat lentur balok beton adalah

1. Keluarkan benda uji balok yang akan diuji kuat lenturnya dari bak

perendamankemudian diamkan 1 hari agar benda uji berada dalam kondisi

kering saatpengujian.

2. Timbang berat benda uji.

3. Buat garis penanda pada benda uji sebagai titik tumpuan masing-masing

7,5cm dari ujung balok.

4. Letakkan benda uji balok pada alat compression machine. Pastikan benda ujibertumpu pada garis tumpuan yang telah disediakan dan sentris

terhadappembebanan.

5. Turunkan pembebanan sehingga menempel pada kedua permukaan benda

uji.

6. Secara perlahan beban diberikan dengan mengoperasikan tuas pompa

7. Pemompaan dilakukan dengan peningkatan pemompaan sedikit demi

sediki sampai benda uji patah.

8. Saat patah catat beban yang di berikan pada balok.

9. Kemudian ukur jarak patahan dari ujung balok, ambil sebanyak 4 titik.

60 cm

(17)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump

Nilai slump selalu dihubungkan dengan kemudahan pengerjaan beton (workability). Slump test adalah pengujian paling sederhana dan yang paling sering digunakan, karena kelecakan beton segar sering diidentikkan dengan

slumpnya.

Unsur-unsur yang mempengaruhi nilai slump antara lain:

1. Gradasi dan bentuk permukaan agregat

2. Faktor air semen

3. Volume udara pada adukan beton

4. Karakteristik semen

5. Bahan tambahan

Hasil pengujian nilai slump untuk beton dengan variasi metakaolindapat dilihat dalam tabel 4.1.

Tabel 4.1 Nilai slump beton dengan variasi metakaolin Variasi Substitusi Campuran Nilai Slump

0% 18

7,5% 15

12,5% 13

17,5% 12

Tabel 4.1 dengan FAS yang sama yaitu 0,4 untuk setiap variasi dapat

diketahui bahwa semakin meningkatnya prosentase metakaolin dalam campuran

adukan beton maka nilai slump semakin rendah. Hal ini disebabkan adanya

penyerapan air oleh metakaolin sehingga mempengaruhi workabilitas adukan

(18)

4.2 Kuat Tekan Silinder Beton

Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur 7, 21, dan 28 hari yang

dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran perkembangan kekuatan tekan beton

dengan menggunakan bahan tambahan metakaolin dan hasilnya dibandingkan

dengan beton normal.

Tabel 4.2 Hasil kuat tekan beton tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari

No Keterangan

(19)

Grafik 4.1 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton normal

Grafik 4.1 menunjukkan bahwa pada umur beton 7, 21 dan 28 hari dengan

variasi normal, yaitu sebesar 23,477 Mpa, 30.951 Mpa dan 32,083 Mpa. Dari

grafik di atas dapat dilihat bahwa seiring umur beton bertambah, maka kuat tekan

beton juga meningkat.

Tabel 4.3 Hasil kuat tekan beton 7,5% metakaolin tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari

No Keterangan

Umur

1 Beton Metakaolin 7,5%

7

12,678 420 176,625 23.8

24.23213 2 Beton Metakaolin 7,5% 12,641 436 176,625 24.7

3 Beton Metakaolin 7,5% 12,697 428 176,625 24.2

21

(20)

28

12,339 610 176,625 34.5

34.72517 8 Beton Metakaolin 7,5% 12,774 610 176,625 34.5

9 Beton Metakaolin 7,5% 12,509 620 176,625 35.1

Grafik 4.2Grafik hasil pengujian kuat tekan beton 7,5% metakaolin

variasi 7,5% metakaolin, yaitu sebesar 24,232 Mpa, 33.782 Mpa dan 34,725 Mpa.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa seiring umur beton bertambah, maka kuat

tekan beton juga meningkat.

24.232

33.782 34.725

y = -4.302x2_{+ 22.45x + 6.076}

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000

7 21 28

K

u

at

T

e

k

an

Be

to

n

(M

p

a)

Umur Beton (Hari)

(21)

No Keterangan

Umur

7

12,692 466 176,625 26.4

26.2326 2 _{Beton Metakaolin 12,5%} _13,431 ₄₇₀ 176,625 _26.6

3 _{Beton Metakaolin 12,5%} _12,895 ₄₅₄ 176,625 _25.7

4 _{Beton Metakaolin 12,5%}

21

12,795 780 176,625 44.2

40.19816 5 _{Beton Metakaolin 12,5%} _12,826 ₆₀₀ 176,625 _34.0

6 _{Beton Metakaolin 12,5%} _12,644 ₇₅₀ 176,625 _42.5

28

12,697 750 176,625 42.5

42.27412 8 _{Beton Metakaolin 12,5%} _12,935 ₇₃₀ 176,625 _41.3

9 _{Beton Metakaolin 12,5%} _12,818 ₇₆₀ 176,625 _43.0

26.233

(22)

variasi 12,5% metakaolin, yaitu sebesar 26,233 Mpa, 40,198 Mpa dan 42,724

Mpa. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa seiring umur beton bertambah, maka

kuat tekan beton juga meningkat.

No Keterangan

Umur

7

12,489 442 176,625 25.0

25.32751 2 _{Beton Metakaolin 17,5%} _12,477 ₄₄₆ 176,625 _25.3

3 _{Beton Metakaolin 17,5%} _12,502 ₄₅₄ 176,625 _25.7

21

12,697 660 176,625 37.4

37.55718 5 _{Beton Metakaolin 17,5%} _12,692 ₆₆₀ 176,625 _37.4

6 _{Beton Metakaolin 17,5%} _12,686 ₆₇₀ 176,625 _37.9

28

12,512 680 176,625 38.5

39.44448 8 _{Beton Metakaolin 17,5%} _12,701 ₇₁₀ 176,625 _40.2

(23)

variasi 17,5% metakaolin, yaitu sebesar 25,328 Mpa, 37,557 Mpa dan 39,444

Mpa. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa seiring umur beton bertambah, maka

kuat tekan beton juga meningkat.

Dari kedua hasil kuat tekan benda uji beton normal dan benda uji beton campuran

metakaolin terhadap umur pengujian, maka kedua hasil pengujian kuat tekan

dapat di bandingkan melalui Grafik sebagai berikut

25.328

37.557 39.444

y = -5.171x2_{+ 27.74x + 2.755}

0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000

7 21 28

K

u

at

T

e

k

an

Be

to

n

(M

p

a)

Umur Beton (Hari)

(24)

Grafik 4.5Grafik hasil pengujian kuat tekan beton terhadap penambahan metakaolin

Grafik 4.5 menunjukkan bahwa pada umur beton 7,21 dan 28 hari dengan

variasi penambahan metakaolin dengan persentase 12,5% merupakan kuat tekan

tertinggi, yaitu sebesar 26,23Mpa, 40,2. Mpa dan 42.27 Mpa, atau sebesar

11.74% , 29.87%, dan 31,76% lebih besar dari kuat tekan beton normal. Dari

grafik di atas dapat dilihat bahwa penambahan metakaolin dapat meningkatkan

kuat tekan beton.

Meningkatnya kuat tekan beton disebabkan oleh hasil hidrasi semen yang

menghasilkan senyawa CH ( Kalsium Hidroksida ), apabila bereaksi dengan SiO2

( silika ) amorf pada metakaolin menghasilkan C-S-H ( Gel Kalsium Silikat Hidrat

) pada beton semakin banyak pada penambahan kadar mineral metakaolin dan

tidak melewati batas maksimum sehingga kelekatan antara agregat dan pasta

semen semakin kuat.

0

Pengaruh Penambahan Metakaolin terhadap Nilai Kuat Tekan Beton

0%

7,5%

12,5%

(25)

4.3 Pengujian Absorpsi Beton

Pengujian absorpsi beton dilakukan pada umur beton 7, 21 dan 28 hari

yang dimaksudkan untuk mendapatkan nilai absorpsi beton yang diuji dengan

metode perawatan yaitu perawatan rendam (water curing). Hasil pengujian absorpsi beton pada umur beton 7, 21, dan 28 hari dengan atau tanpa metakaolin

sebagai substitusi semen ditunjukan pada tabel 4.6

.Tabel 4.6 Hasil absorpsi beton normal tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari

No Keterangan

Umur

Grafik 4.6Grafik hasil pengujian absorpsi beton normal

(26)

variasi 0% metakaolin, yaitu sebesar 0,511% , 0,426% , dan 0,333%. Dari grafik

di atas dapat dilihat bahwa seiring umur beton bertambah, maka absorpsi beton

juga mengecil.

Tabel 4.7 Hasil absorpsi beton 7,5% metakaolin tiap variasi untuk umur 7, 21 dan 28 hari

No Keterangan

Umur

7

12745 12678 0.528

0.526 2 Beton Metakaolin 7,5% 12707 12641 0.522

3 Beton Metakaolin 7,5% 12764 12697 0.528

21

12544 12491 0.424

28

12375 12339 0.292

Grafik 4.7Grafik hasil pengujian absorpsi beton 7,5% metakaolin

0.526

(27)

variasi 7,5% metakaolin, yaitu sebesar 0,526% , 0,425% , dan 0,287%. Dari

grafik di atas dapat dilihat bahwa seiring umur beton bertambah, maka absorpsi

beton juga mengecil.

No Keterangan

Umur

7

12759 12692 0.528

0.531

21

12844 12795 0.383

0.395

28

12742 12697 0.354

0.320

0.531

(28)

No Keterangan

Umur

7

12573 12489 0.544

21

12750 12697 0.417

28

12547 12512 0.280

0.546

(29)

Grafik 4.10Grafik hasil pengujian absorpsi beton terhadap penambahan metakaolin

Grafik 4.10 menunjukkan bahwa pada umur beton 7 hari absorpsi

mengalami penigkatan tiap penambahan metakaolin, untuk nilai absorbsi terendah

pada variasi normal sedangkan absorpsi tertinggi didapat pada variasi 17,5%.

Pada umur beton 21 hari absorpsi mengalami penurunan tiap penambahan

metakaolin, untuk nilai absorpsi terendah didapat pada variasi 12,5% , 17,5% ,

dan 7,5% sedangkan absorpsi tertinggi didapat pada variasi normal.

Pada umur beton 28 hari absorpsi mengalami penurunan tiap penambahan

metakaolin, untuk nilai absorpsi terendah didapat pada variasi 7,5% , 17,5% , dan

12,5% sedangkan absorpsi tertinggi didapat pada variasi normal.

0.511

Pengaruh Penambahan Metakaolin terhadap Nilai Absorpsi Beton

0% 0

7,5% 0

12,5% 0

(30)

Meningkatnya absorpsi beton pada umur 7 hari disebabkan karena reaksi

pozzolan pada beton berlangsung lambat sehingga absorbsi metakaolin pada beton

masih berlangsung.

Menurunnya absorbs beton pada umur 21 dan 28 hari karena mineral

metakaolin berfungsi sebagai filler yang ukuran butirannya lebih halus dari semen

sehingga beton lebih padat.

4.5 Kuat Lentur (Flexure)

Pengujian kuat lentur beton dilakukan pada umur 28 hari yang

dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran perkembangan kekuatan lentur beton

dengan menggunakan bahan tambahan metakaolin dan hasilnya dibandingkan

dengan beton normal. dimana benda uji berbentuk balok berdimensi 15 cm x 15

cm x 60 cm melalui proses pembuatan dan perawatan yang dilaksanakan di

Laboratorium Beton USU.

(31)

Grafik 4.11Grafik hasil pengujian kuat lentur balok beton terhadap penambahan metakaolin

Grafik 4.6 menunjukkan bahwa pada umur balok beton 28 hari dengan

variasi penambahan metakaolin dengan persentase 12,5% merupakan Modulus

Patahan tertinggi, yaitu sebesar 98,4 kg/cm2, atau sebesar 36,5% lebih besar

modulus patahan balok beton normal. Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa

penambahan metakaolin dapat meningkatkan kekuatan lentur balok beton.

Meningkatnya kuat lentur beton disebabkan oleh hasil hidrasi semen yang

menghasilkan senyawa CH ( Kalsium Hidroksida ), apabila bereaksi dengan SiO2

( silika ) amorf pada metakaolin menghasilkan C-S-H ( Gel Kalsium Silikat Hidrat

) pada beton semakin banyak pada penambahan kadar mineral metakaolin dan

tidak melewati batas maksimum sehingga kelekatan antara agregat dan pasta

semen semakin kuat.

0

(32)

Perhitungan Momen Lentur Beton Normal dan Beton Metakaolin  Beton Normal 1

 Berat benda uji (w) = 32,2 kg

 Panjang benda uji (l) = 60 cm

 Berat Benda uji persatuan panjang ( 1) =

� =

 Reaksi-reaksi perletakan

Ra = Rb = 1

Tarikan pada 2 titik, yaitu =

 Daerah patahan ( pada ̅ = 23,85 cm )

 Daerah Mmax ( pada ̅ = 30,0 cm ).

Tegangan Tarik Lentur =

� = _� = 1 2 ℎ

3

Dimana:

� = Tegangan tarik lentur M = Momen yang terjadi

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

 Nilai momenpada titik patahan

(33)

 Beton Normal 2

� =

Ra = Rb = 1

� =

� = 1 2 ℎ

3

Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

(34)

 Beton 7,5% metakaolin 1

 Berat benda uji (w) = 32 kg

� =

32

60 = 0,533 kg/cm

 Beban tekan yang diberi ( ) = 49 kN = 4900 kg

 Berat masing masing pembebanan ( 1, 2) =4900

2 = 2450 kg

Ra = Rb = 1

2Q1 + 1 2P

=1

2 [ (0,533 x 60) + (2450) ]

= 2466 kg

Jarak patahan rata-rata, ̅ = 29,925 cm

� =

� = 1 2 ℎ3 Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

= ( ̅− ,5 − 1

2 ( )

2−₍ ̅−

= 2466(2992 5 − ,5 − 1

2 (29,925)

2−_(29,925 −

(35)

 Beton 7,5% Metakaolin 2

� =

32,4

60 = 0,54 kg/cm

 Beban tekan yang diberi ( ) = 50,1 kN = 5010 kg

2 = 2505 kg

Ra = Rb = 1

2Q1 + 1 2P

=1

2 [ (0,54 x 60) + (5010) ]

= 2521,2 kg

� = _� = 1 2 ℎ

3

Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

= ( ̅− ,5 − 1

2 ( )

2−₍ ̅−

= 2521,1(28,95 − ,5 − 1

2 (28,95)

2−_(28,95 −

(36)

� =

33

60 = 0,55 kg/cm

2 = 2760 kg

Ra = Rb = 1

2Q1 + 1 2P

=1

2 [ (0,55 x 60) + (5520) ]

= 2766,5 kg

� = _� = 1 2 ℎ

3

Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

= ( ̅− ,5 − 1

2 ( )

2−₍ ̅−

= 2766,5(23,475 − ,5 − 1

2 (23,475)

2− _(23,475

(37)

= 34612 kgcm

� =

33

60 = 0,55 kg/cm

2 = 2775 kg

Ra = Rb = 1

2Q1 + 1 2P

=1

2 [ (0,55 x 60) + (5550) ]

= 2791,5 kg

� = _� = 1 2 ℎ3 Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

= ( ̅− ,5 − 1

2 ( )

(38)

= 2791,5(25,475 − ,5 − 1

2 (25,475)

2− _(23,475

−20)

= 34805,6 kgcm

� =

32,4

60 = 0,54 kg/cm

 Beban tekan yang diberi ( ) = 52 kN = 5200 kg

2 = 2600 kg

Ra = Rb = 1

2Q1 + 1 2P

=1

2 [ (0,54 x 60) + (5200) ]

= 2616,2 kg

� = _� = 1 2 ℎ

3

Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

(39)

= ( ̅− ,5 − 1

2 ( )

2−₍ ̅−

= 2616,2(25,75 − ,5 − 1

2 (25,75)

2−_(25,75 −

= 32616,6 kgcm

� =

32

60 = 0,53 kg/cm

2 = 2600 kg

Ra = Rb = 1

2Q1 + 1 2P

=1

2 [ (0,54 x 60) + (5220) ]

= 2626 kg

� = _� = 1 2 ℎ

3

Dimana:

b = Lebar balok

h = Tinggi balok

w = Momen tahanan

Momen pada patahan

(40)

= ( ̅− ,5 − 1

2 ( )

2−₍ ̅−

= 2626(24,2 − ,5 − 1

2 (24,2)

2−_(24,2−

= 32736 kgcm

Tabel 4.11 Momen Lentur Beton Normal dan Beton Metakaolin

No Benda Uji Momen Maksimum

(kgcm)

Momen Maksimum

Rata-Rata (kgcm)

1 Beton Normal 1 25735,6

25453,8

2 Beton Normal 2 25172

3 Beton 7,5% M. 1 30745

31089,35 4 Beton 7,5% M. 2 31433,7

5 Beton 12,5% M. 1 34612

34708,8 6 Beton 12,5% M. 2 34805,6

7 Beton 17,5% M. 1 32616,6

32676,3

8 Beton 17,5% M. 2 32736

Tabel 4.11 menunjukkan bahwa pada umur balok beton 28 hari dengan

variasi penambahan metakaolin dengan persentase 12,5% merupakan Momen

Maksimum tertinggi, yaitu sebesar 34708,8 kgcm2, atau sebesar 36,35% lebih

besar modulus patahan balok beton normal. Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa

(41)

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian, analisa, dan pembahasan yang sudah dilaksanakan

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari hasil uji nilai slump, beton yang mengandung metakaolin memiliki

workability yang lebih rendah dibanding beton tanpa metakaolin.

2. Penggunaan metakaolin pada campuran beton dengan menggantikan 7,5%,

12,5% dan 17,5% semen dari volume beton meningkatkan nilai kuat tekan

beton sebesar 8,23%, 33,16%, dan 22,94% pada umur 28 hari menjadi

34,725 MPa, 42,724 MPa dan 39,444 MPa dari nilai beton normal.

3. Dari hasil uji absorpsi, beton yang mengandung metakaolin memiliki

absorpsi yang lebih tinggi dibanding beton dengan tanpa metakaolin pada

umur 7 hari. Pada umur 21 dan 28 hari beton yang mengandung

metakaolin memilki absoprsi yang lebih rendah dibanding beton tanpa

metakaolin, absorpsi terendah pada variasi 12,5% , 17,5% dan 7,5%.

4. Penggunaan metakaolin pada campuran beton dengan menggantikan 7,5%,

12,5% dan 17,5% semen dari volume beton meningkatkan nilai kuat lentur

beton sebesar 22,19%, 36,49%, dan 28,48% pada umur 28 hari menjadi

89,824 kg/cm2, 100,338 kg/cm2, dan 94,447 kg/cm2 dari nilai beton

normal.

5. Momen Lentur tertinggi didapat dari variasi 12,5% metakaolin yaitu

34708,8 kgcm. Sedangkan yang terendah pada variasi 0% metakaolin yaitu

25453,8 kgcm. Sehingga dapat disimpulkan momen lentur dengan

metakaolin lebih tinggi dibanding dengan tanpa metakaolin.

5.2 Saran

Untuk lebih memperdalam kajian dari penelitian yang sudah dilakukan,

maka perlu dilakukan penelitian lanjutan yang merupakan pengembangan tema

maupun metodologi. Berdasarkan pada penelitian yang telah dilakukan diberikan

(42)

1. Perlu diadakan penelitian dengan menggunakan metakaolin dari hasil

kalsinasikaolin yang berasal dari daerah lain, sehingga dapat dibandingkan

untukmencari metakaolin yang paling baik.

2. Perlu diadakan penelitian dengan menggunakan metakaolin pada suhu

kalsinasi yang berbeda sehingga dapat dibandingkan suhu mana yang