KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU DENGAN PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH TERHADAP KUAT LENTUR DAN
KUAT TEKAN
TESIS
Diajukan
Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Magister dalam Ilmu Teknik Sipil
(Transportasi)
Diajukan Oleh :
MAULANA TEGUH PARIPURNA NIM : S 100 150 007
Kepada :
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017
ii
HALAMAN PENGESAHAN TESIS BERJUDUL
KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU DENGAN PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH TERHADAP KUAT LENTUR DAN
KUAT TEKAN
Yang dipersiapkan dan disusun oleh MAULANA TEGUH PARIPURNA
NIM : S 100 150 007
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal …. Agustus 2107 dan dinyatakan telah
Memenuhi persyaratan untuk diterima. SUSUNAN DEWAN PENGUJI
Pembimbing Utama Dr. Mochamad Solikin Pembimbing Pendamping I
Ir. Agus Riyanto SR, M.T. Anggota Dewan Penguji Lain
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D Surakarta, … Agustus 2017
Direktur Pascasarjana
iii
NOTA PEMBIMBING I
Dr. Mochamad Solikin Program Studi Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta Nota Dinas
Hal: Tesis Saudara Maulana Teguh Paripurna Kepada Yth.
Ketua Program Studi Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta Assalamu’alaikum wr.wb.
Setelah membaca, meneliti, mengoreksi dan mengadakan perbaikan terhadap Tesis saudara:
Nama : Maulana Teguh Paripurna
NIM : S 100 150 007
Konsentrasi : Transportasi
Judul : KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU DENGAN PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH TERHADAP KUAT LENTUR DAN KUAT TEKAN
Dengan ini Kami menilai Tesis tersebut dapat disetujui untuk diajukan dalam sidang ujian Tesis pada Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Surakarta, Agustus 2017 Pembimbing I,
iv
NOTA PEMBIMBING II
Ir. Agus Riyanto, SR, M.T. Program Studi Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta Nota Dinas
Hal: Tesis Saudara Maulana Teguh Paripurna Kepada Yth.
Ketua Program Studi Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta Assalamu’alaikum wr.wb.
Setelah membaca, meneliti, mengoreksi dan mengadakan perbaikan terhadap Tesis saudara:
Nama : Maulana Teguh Paripurna
NIM : S 100 150 007
Konsentrasi : Transportasi
Judul : KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU DENGAN PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH TERHADAP KUAT LENTUR DAN KUAT TEKAN
Dengan ini Kami menilai Tesis tersebut dapat disetujui untuk diajukan dalam sidang ujian Tesis pada Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Surakarta, Agustus 2017 Pembimbing II,
v
KATA PENGANTAR
Dengan ucapan syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan Rahmat, Taufik serta Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tesis dengan judul: “Karakteristik Beton Pada Perkerasan Kaku Dengan Pemanfaatan Air Es Dan Fly Ash Terhadap Kuat Lentur Dan Kuat Tekan.”
Dalam kesempatan ini penulis sampaikan rasa hormat dan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada semua pihak yang telah memberikan arahan, dorongan, serta bimbingan dalam penyusunan Tesis ini. Ungkapan rasa terimakasih itu penulis sampaikan kepada yang terhormat:
1. Bapak Prof. Dr. Bambang Sumardjoko, selaku Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Ibu Nurul Hidayati, S.T., M.T., Ph.D, selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Dr. Mochamad Solikin, Pembimbing I yang telah memberikan motivasi,
arahan serta bimbingan dan nasehatnya, sehingga Tesis ini dapat diselesaikan. 4. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku Pembimbing II, yang juga selalu
memberikan dorongan, arahan dan bimbingan sehingga Tesis ini dapat diselesaikan.
5. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D, selaku Anggota Dewan Penguji Tesis yang telah memberikan arahan bimbingan dan nasehatnya demi perbaikan Tesis ini. 6. Bapak/Ibu Dosen Pascasarjana Program Magister Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah menghibahkan ilmunya kepada penulis sehingga dapat terselesaikannya Tesis ini.
7. Bapak, Ibu, istri, anak dan keluarga besarku tercinta yang selalu memberikan dorongan baik material maupun spiritual demi terselesaikannya Tesis ini.
vi
8. Teman-teman seperjuangan Magister Teknik Sipil angkatan 2014 dan 2015, tim laboratorium dan semua pihak yang terkait, yang telah membantu penulis menyelesaikan Tesis ini.
Semoga kebaikan yang diberikan oleh semua pihak kepada penulis menjadi amal shaleh yang senantiasa mendapat imbalan dari Allah SWT. Penulis menyadari akan kekurangan dalam Tesis ini, untuk itu saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan.
Surakarta, Agustus 2017
vii
PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : MAULANA TEGUH PARIPURNA NIM : S 100150 007
Program Studi : Magister Teknik Sipil Konsentrasi : Transportasi
Judul Proposal tesis : Karakteristik Beton Pada Perkerasan Kaku dengan Pemanfaatan Air Es dan Fly Ash Terhadap Kuat Lentur dan Kuat Tekan
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tesis by publication yang saya serahkan ini benar-benar merupakan hasil karya saya, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semua sumbernya telah saya jelaskan. Apabila dikemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan Tesis ini hasil jiplakan, maka gelar dan ijazah yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta akan kami serahkan kembali.
Surakarta, Agustus 2017 Yang membuat pernyataan
viii DAFTAR ISI
Hal.
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
NOTA PEMBIMBING I ... iii
NOTA PEMBIMBING II ... iv
KATA PENGANTAR ... v
PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xx
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... xiv
ABSTRAKSI ... xv ABSTRACT ... xvi BAB I PENDAHULUAN ... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah ... 2 C. Tujuan Penelitian ... 3 D. Manfaat Penelitian ... 3 E. Batasan Masalah ... 3 F. Keaslian Penelitian ... 5
G. Persamaan dan Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
A. Beton... 7
B. Fly Ash ... 7
C. Retarder ... 8
ix
E. Kuat Lentur dan Kuat Tekan Beton ... 10
F. Penelitian Sejenis Sebelumnya ... 10
BAB III LANDASAN TEORI ... 14
A. Standar Proporsi Campuran Beton ... 14
B. Potensi Permasalahan Cuaca Terhadap Proses Campuran Beton Rigid Pavement ... 14
C. Pengaruh Cuaca Terhadap Kerusakan Beton Rigid Pavement ... 15
D. Pengaruh Temperatur Beton Terhadap Setting Time ... 16
E. Bahan Penyusun Beton ... 18
1. Semen portland ... 18
2. Agregat ... 20
F. Kontribusi Faktor Air Semen ... 22
1. Kontribusi faktor air semen terhadap kuat tekan beton ... 22
2. Kontribusi faktor air semen terhadap kuat lentur beton ... 23
G. Kontribusi retarder terhadap kuat tekan dan kuat lentur ... 23
BAB IV METODE PENELITIAN ... 24
A. Lokasi Penelitian ... 24
B. Bahan Penelitian ... 24
1. Semen portland ... 26
2. Abu terbang (fly ash) ... 26
3. Air ... 26 4. Pasir ... 27 5. Batu pecah ... 27 6. Retarder ... 27 C. Peralatan Penelitian ... 28 1. Gelas ukur ... 28 2. Termometer raksa ... 28
x
3. Timbangan ... 29
4. Alat uji kuat tekan ... 29
5. Alat uji kuat lentur ... 30
6. Vicat Apparatus ... 30
D. Pengujian Benda Uji ... 31
1. Kuat tekan beton ... 31
2. Kuat lentur beton ... 31
E. Tahapan Penelitian ... 34
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 36
A. Pengujian Agregat ... 36
1. Agregat halus ... 36
2. Agregat kasar ... 37
B. Proporsi Campuran Beton (Job Mix Design) ... 38
C. Hasil Pengujian Setting Time ... 41
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ... 43
E. Hasil Pengujian Kuat Lentur Beton ... 44
F. Campuran Beton dengan Pemanfaatan Air Es, Fly Ash dan Retarder Terhadap Kuat Tekan dan Kuat lentur Beton ... 48
G. Campuran Beton dengan Pemanfaatan Air Es dan Fly Ash Terhadap Kuat Tekan dan Kuat lentur Beton ... 50
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 53
A. Kesimpulan ... 53
B. Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi DAFTAR TABEL Hal. Tabel I.1 Tabel III.1 Tabel III.2 Tabel III.3 Tabel III.4 Tabel IV.1 Tabel V.1 Tabel V.2 Tabel V.3 Tabel V.4 Tabel V.5 Tabel V.6 Tabel V.7 Tabel V.8 Tabel V.9
Persamaan dan perbedaan dengan penelitian sebelumnya ... 5
Proporsi campuran beton untuk struktur rigid pavement ... 14
Komposisi Semen Portland ... 19
Gradasi agregat halus ... 21
Gradasi agregat kasar ... 21
Matriks variasi campuran beton ... 24
Hasil pengujian agregat halus ... 36
Hasil pengujian agregat kasar ... 37
Proporsi Campuran Beton per m3 ... 39
Proporsi campuran beton untuk 11 variasi campuran ... 40
Contoh perhitungan temperatur beton metode ACI, 2010 ... 41
Contoh perhitungan temperatur beton metode CCAA, 2004 ... 41
Perhitungan temperatur beton ... 42
Contoh perhitungan kuat tekan beton umur 14 hari ... 44
xii DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar III.1 Gambar III.2 Gambar III.3 Gambar IV.1 Gambar IV.2 Gambar IV.3 Gambar IV.4 Gambar IV.5a Gambar IV.5b Gambar IV.6 Gambar IV.7 Gambar IV.8 Gambar IV.9 Gambar IV.10 Gambar IV.11 Gambar IV.12 Gambar IV.13 Gambar IV.14 Gambar IV.15 Gambar V.1 Gambar V.2 Gambar V.3 Gambar V.4 Gambar V.5
Ringkasan Pengaruh Temperatur Terhadap Beton Rigid
Pavement ... 16
Pengaruh temperatur beton terhadap setting time ... 18
Hubungan antara antara kuat tekan beton dengan faktor air semen untuk benda uji silinder ukuran 15 cm x 30 cm ... 22
Lokasi penelitian dan pengambilan quarry ... 25
Semen portland ... 26 Fly ash... 26 Pasir ... 27 Batu split 1/2" ... 27 Batu split 2/3" ... 27 Retarder Sika... 28 Gelas ukur ... 28 Termometer raksa ... 29 Timbangan digital ... 29
Compression tension machine ... 30
Universal testing machine ... 30
Vicat Apparatus ... 31
Skema pengujian kuat tekan beton ... 31
Pengujian Kuat Lentur Beton ... 33
Bagan alir tahap penelitian ... 35
Hasil uji setting time ... 42
Foto hasil benda uji setelah dilakukan kuat tekan beton ... 44
Hasil uji kuat tekan beton ... 46
Hasil uji kuat lentur beton ... 47 Hubungan antara pemanfaatan air es, fly ash dan retarder
xiii Gambar V.6 Gambar V.7 Gambar V.8 Gambar V.9 Gambar V.9
terhadap kuat tekan ... 48 Hubungan antara pemanfaatan air es, fly ash dan retarder
terhadap kuat lentur ... 48 Hubungan Kuat Tekan Variasi Suhu Dengan Umur 7 hari, 14 hari dan 28 Hari (Aiyub, 2007) ... 49 Hubungan korelasi antara kuat lentur dan kuart tekan ... 50 Hubungan antara pemanfaatan air es dan fly ash terhadap
kuat tekan ... 51 Hubungan antara pemanfaatan air es dan fly ash terhadap
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
PCC = Portland Composite Cement SNI = Standar Nasional Indonesia ACI = American Concrete Institute PCA = Portland Cement Association
NRMCA = National Ready Mixed Concrete Association ASTM = American Standard Testing and Material T = Temperatur beton (oC) Ta = Temperatur aggregat (oC) Tc = Temperatur semen (oC) Tw = Temperatur air (oC) Wa = Berat aggregat (kg) Wc = Berat semen (kg) Ww = Berat air (kg)
Wwa = Berat free and absorbed moisture in aggregate (kg)
Pmaks = Beban tekan maksimum (N)
A = Luas permukaan benda uji yang ditekan (cm2)
flt = Kuat lentur (MPa)
P = Beban maksimum yang mengakibatkan keruntuhan balok uji (N) L = Panjang bentang antara kedua balok tumpuan (mm)
b = Lebar balok rata-rata pada penampang runtuh (mm) d = Tinggi balok rata-rata pada penampang runtuh (mm)
xv ABSTRAKSI
Perencanaan campuran merupakan kunci utama untuk menghasilkan beton yang baik. Namun demikian, dalam pelaksanaan campuran beton untuk rigid pavement perlu memperhatikan beberapa faktor selain perencanaan campuran. Di lapangan, penghamparan beton rigid seringkali dilakukan pada waktu malam sampai dengan dini hari. Penelitian mengenai campuran beton dengan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder yang diasumsikan mampu memperlambat waktu pengerasan beton (setting time) belum banyak dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui temperatur beton dan setting time beton pada perkerasan kaku yang menggunakan pemanfaatan air es dengan variasi suhu 5oC, 10oC, 15oC, 20oC dan 27oC, sedangkan karakteristik beton terhadap kuat lentur dan kuat tekan dianalisa pada campuran beton dengan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder. Jumlah total variasi campuran beton ada 11 macam, sedangkan untuk jumlah benda uji kuat tekan sebanya 55 buah dan kuat lentur beton sebanyak 33 buah. Metode yang digunakan untuk perhitungan temperatur beton menggunakan ACI (American Concrete Institute), 2010 dan CCAA (Cement Concrete &
Aggregates Australia), 2004, sedangkan penentuan proporsi campuran beton rigid pavement
berdasarkan Spesifikasi Jalan Bebas Hambatan Dan Jalan Tol Bina Marga Tahun 2015 yang mengacu persyaratan Stándar Nasional Indonesia (SNI) tentang struktur beton. Berdasarkan analisa, mengindikasikan bahwa semakin dingin air yang digunakan, maka akan semakin rendah suhu beton yang dihasilkan. Kecenderungan setting time terhadap suhu terendah adalah memiliki waktu yang lebih lama. Karakteristik beton terhadap kuat lentur berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan memiliki trend bahwa beton yang menggunakan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder cenderung mempunyai kuat lentur yang lebih baik dibandingkan dengan campuran lainnya, apabila suhu air semakin rendah kuat lentur cenderung naik. Terhadap kuat tekan beton, berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan memiliki trend bahwa beton yang menggunakan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder cenderung mempunyai kuat tekan yang lebih baik dibandingkan dengan campuran lainnya, semakin tinggi suhu air maka kuat tekan naik.
xvi
ABSTRACT
Mixed design is the key to make good quality of concrete. However, in the implementation of concrete mixtures for rigid pavement is necessary to consider several factors alongside mixed design. In the project, concrete slabs are often done at night until early morning. Research about concrete mixed using of ice water utilization, fly ash and retarder which is assumed to slow the time of hardening concrete (setting time) has not been done yet. The purpose of this research is to know the temperature of concrete and setting time of concrete on rigid pavement using ice water utilization with temperature variation 5oC, 10oC, 15oC, 20oC and 27oC, while the concrete characteristic to flexural strength and compressive strength is analyzed in concrete mixture with utilization of ice water, fly ash and retarder. The total number of mixed concrete variations there are 11 kinds, while for the number of test specimens, the compressive strength is 55 specimens and the flexural strength is 33 specimens. The method used for concrete temperature calculation using ACI (American Concrete Institute), 2010 and CCAA (Cement Concrete & Aggregates Australia), 2004, while the proportion of concrete rigid pavement mixture based on the Highways and Toll Road Specifications of 2015 Referring to the Indonesian National Standard (SNI) requirements on concrete structures. Based on the analysis, it indicates that the cooler water used, the lower the temperature of the concrete produced, the trend of setting time to the lowest temperature having a longer time. Concrete characteristic toward flexural strength based on laboratory investigation of concrete mixtures utilizing water, fly ash, retarder tend to have a better flexural than the other concrete mixtures, when the water temperature is increased flexural strength is decreased. Meanwhile, toward compressive strength, based on investigation resulting trend concrete mixtures utilizing water, fly ash, retarder tend to have a better compressive strength than the other concrete mixtures, when the water temperature is increased compressive strength is increased.
Keywords: concrete, ice water, fly ash, setting time, compressive strength, felxural strength.
