PENGARUH PENAMBAHAN SILICA FUME DAN SUPERPLASTICIZER
TERHADAP KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI DENGAN
METODE ACI (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh:
KRISMAN APRIELI ZAI
100 424 036
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan rahmat-Nya yang memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis, sehingga mampu menyelesaikan tugas akhir ini yang merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana teknik dari Universitas Sumetera Utara dengan judul “Pengaruh Penambahan Silica Fume dan
Superplasticizer terhadap Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI
(American Concrete Institute)”
Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penulis telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;
2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil;
3. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing penulis dalam penulisan tugas akhir ini.
4. Ibu Rahmi Karolina, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dalam penulisan tugas akhir ini dari awal hingga selesai; 5. Seluruh dosen penguji yang telah memberi masukan pada tugas akhir ini;
7. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua Orangtua, Abang, Kakak, Adek, Keponakan & Kekasih Penulis, Deti Zebua yang telah memberikan banyak dukungan dan doa yang tulus kepada penulis;
8. Kepada asisten-asisten Laboratorium Beton Teknik Sipil USU, terutama Prima, Rahmat dan Fauzi yang telah banyak membantu dan memberikan masukan; 9. Kepada Pimpinan PT. SIKA Indonesia dan Abangda Marsha Napitupula untuk
bantuan bahan/materialnya;
10. Kepada seluruh rekan-rekan mahasiswa ekstensi, terutama kepada Yuli, Fachri, Febri dan semua teman-teman yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu persatu yang telah memberikan dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilafan di dalam laporan ini. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan, pengalaman dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca yang nantinya dapat memperbaiki laporan selanjutnya sehingga dapat lebih baik lagi.
ABSTRAK
Perkembangan teknologi beton terutama beton mutu tinggi sekarang ini sangat pesat. Berbagai penelitian dan percobaan dibidang beton dilakukan sebagai upaya untuk meningkatkan kualitas beton, teknologi bahan dan teknik-teknik pelaksanaan. Hal ini dimaksudkan untuk menjawab tuntutan dan tantangan yang semakin tinggi terhadap pemakaian beton mutu tinggi itu sendiri. Sifat beton sendiri akan mengalami penurunan kekuatan akibat adanya bahan tambah semen, agregat, dan adanya pori-pori. Pengurangan faktor air semen (fas) dan penambahan additive seperti silica fume sering digunakan untuk memodifikasi komposisi beton dan mengurangi porositas. Pengurangan fas mengakibatkan menurunnya porositas beton dan pori-pori, namun kelecakan beton juga akan berkurang sehingga sulit dikerjakan. Agar mudah dikerjakan maka perlu digunakan superplasticizer dengan dosis tertentu terhadap berat semen sehingga akan meningkatkan kelecakan pasta. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan silica fume dan superplasticizer terhadap kuat tekan beton mutu tinggi. Kadar silica fume yang digunakan sebanyak 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% dari berat semen dan superplasticizer sebanyak 2% dari berat semen untuk semua variasi. Mutu beton yang direncanakan f’c 70 MPa yang diuji pada umur 7 hari, 14 hari, 21 hari dan 28 hari setelah terlebih dahulu dilakukan curing. Penelitian ini menggunakan benda uji berbentuk silinder ukuran Ø 15 cm x 30 cm, sebanyak 100 benda uji dimana untuk setiap variasi sebanyak 20 benda uji. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa pada penambahan silica fume 10% dan superplasticizer 2% dari berat semen diperoleh kuat tekan beton optimum sebesar 81,76 MPa pada umur 28 hari dan mempunyai kuat tekan beton karakteristik sebesar 960 kg/cm2.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penelitian ... 2
1.4. Manfaat Penelitian ... 3
1.5. Batasan Masalah... 3
1.6. Metodelogi Penelitian ... 5
1.7. Percobaan ... 6
1.8. Benda Uji Silinder ... 8
1.9. Sistematika Penulisan ... 9
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 11
2.7. Bahan Tambah (Silica Fume dan Superplasticizer) ... 31
2.8. Workability ... 39
2.9. Faktor Air Semen (FAS) ... 41
2.10. Slump ... 43
2.11. Kuat Tekan Beton ... 44
2.12. Mutu Pelaksanaan dan Kuat Tekan Beton Karakteristik ... 46
2.13. Perencanaan Campuran Beton ... 48
2.14. Hasil Penelitian yang Pernah dilakukan ... 62
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 64
3.1. Persiapan Bahan dan Peralatan ... 64
3.2. Pemeriksaan Material ... 66
3.3. Perancangan Campuran Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI (American Concrete Institute) ... 89
3.4. Pengerjaan Beton ... 103
BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 112
4.1. Umum ... 112
4.2. Pemeriksaan Bahan Susun ... 112
4.3. Proses Pembuatan Benda Uji ... 113
4.4. Hasil Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) dengan Metode ACI ... 114
4.5. Hasil Pengujian dan Pembahasan... 115
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 131
A. Kesimpulan ... 131
B. Saran ... 132
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ... 5
Gambar 1.2 Diagram Alir Penelitian ... 10
Gambar 2.1 Kerucut Abrams ... 40
Gambar 4.1 Pengaruh Kadar Silica Fume Terhadap Nilai Slump... 117
Gambar 4.2 Pengujian Slump pada Campuran Beton Normal ... 118
Gambar 4.3 Peningkatan Kekuatan Tekan Beton Gabungan Berdasarkan Umur Pengujian di Lapangan... 120
Gambar 4.4 Kuat Tekan Beton Rata-rata pada Umur 28 Hari ... 120
Gambar 4.5 Benda Uji Silinder Setelah Pengujian Kuat Tekan ... 123
Gambar 4.6 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 1 ... 127
Gambar 4.7 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 2 ... 128
Gambar 4.8 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 3 ... 129
Gambar 4.9 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 4 ... 130
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji Silinder yang digunakan ... 8
Tabel 2.1 Unsur-unsur Beton ... 13
Tabel 2.2 Kekuatan Tekan Beton Relatif sesuai dengan Pengaruh Jenis Semen yang digunakan ... 22
Tabel 2.3 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland ... 23
Tabel 2.4 Klasifikasi Bentuk Agregat ... 28
Tabel 2.5 Batas Maksimum Ion Klorida... 30
Tabel 2.6 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air ... 30
Tabel 2.7 Komposisi Kimia Silica Fume ... 35
Tabel 2.8 Faktor Air Semen untuk Setiap Kondisi Lingkungan ... 42
Tabel 2.9 Nilai Slump untuk Berbagai Macam Struktur ... 44
Tabel 2.10 Perbandingan Kekuatan Tekan Beton pada Berbagai Umur ... 45
Tabel 2.11 Mutu pelaksanaan diukur dengan deviasi standar ... 47
Tabel 2.12 Perbandingan kekuatan tekan beton pada berbagai benda uji .... 48
Tabel 2.13 Slump yang dianjurkan untuk Beton dengan HRWR atau Tanpa HRWR ... 53
Tabel 2.14 Perkiraan Ukuran Maksimum Agregat ... 54
Tabel 2.17 W/c+p Maksimum yang dianjurkan untuk Beton Tanpa
Menggunakan HRWR ... 57
Tabel 2.18 W/c+p Maksimum yang Dianjurkan untuk Beton dengan Menggunakan HRWR ... 58
Tabel 3.1 Spesifikasi yang direncanakan untuk Beton Mutu Tinggi ... 65
Tabel 3.2 Volume Material Campuran per kg/m3 Tanpa Pasir ... 93
Tabel 3.3 Komposisi Campuran Dasar ... 94
Tabel 3.4 Variasi Campuran Silica Fume ... 94
Tabel 3.5 Kebutuhan Semen & Silica Fume dalam Campuran (kg) ... 95
Tabel 3.6 Kebutuhan Semen & Silica Fume dalam Campuran (%) ... 95
Tabel 3.7 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Pertama Tanpa Pasir ... 96
Tabel 3.8 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Kedua Tanpa Pasir ... 97
Tabel 3.9 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Ketiga Tanpa Pasir ... 97
Tabel 3.10 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Keempat Tanpa Pasir ... 98
Tabel 3.11 Komposisi Campuran Pertama ... 99
Tabel 3.12 Komposisi Campuran Kedua ... 99
Tabel 3.13 Komposisi Campuran Ketiga ... 100
Tabel 3.14 Komposisi Campuran Keempat ... 100
Tabel 3.15 Komposisi Campuran Dasar Setelah Koreksi Kadar Air... 101
Tabel 3.17 Komposisi Campuran Kedua Setelah Koreksi Kadar Air ... 102
Tabel 3.18 Komposisi Campuran Ketiga Setelah Koreksi Kadar Air ... 102
Tabel 3.19 Komposisi Campuran Keempat Setelah Koreksi Kadar Air ... 103
Tabel 4.1 Kebutuhan Bahan Susun Beton Tiap 1 m3 ... 115
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Slump Beton Segar dengan Kadar Superplasticizer 2% dan Kadar Silica Fume Bervariasi ... 117
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-rata Pada Saat Pengujian di Lapangan ... 119
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-rata Pada Umur 28 Hari ... 119
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
ACI = American Concrete Institute
ASTM = American Society for Testing and Material SII = Standar Industri Indonesia
SNI = Standar Nasional Indonesia
f’c = Kuat tekan beton yang disyaratkan
W = Rasio total berat air PC = Portland Cement
fas = Faktor air semen, rasio berat air dan semen P = Beban maksimum yang dapat ditahan benda uji A = Luas tampang benda uji
HRWR = High Range Water Reducer MKB = Modulus Kehalusan Butir WCR = Water Cement Ratio
BN = Beton normal campuran superplasticizer
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Hasil Pemeriksaan Agregat, Semen, dan Silica Fume. Lampiran 2. Data Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton
Lampiran 3. Data Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Karakteristik
