BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Jumlah penduduk Indonesia kian hari semakin meningkat, seiring dengan semakin bertambahnya jumlah penduduk, perkembangan konstruksi bangunan di Indonesia sangat pesat, terutama di kota-kota besar yang mengakibatkan meningkatnya kebutuhan terhadap sarana dan prasarana, khususnya bangunan rumah dan gedung. Pada umumnya sebagian besar sarana dan prasarana (infrastruktur) yang ada menggunakan konstruksi beton karena konstruksi beton mempunyai beberapa kelebihan, antara lain bahan dasarnya mudah diperoleh, tahan terhadap berbagai cuaca, lebih mudah dan murah dalam pelaksanaan, serta perawatannya cukup mudah.Salah satu kelebihan lain yang sangat penting bila dibandingkan dengan bahan struktur kayu atau baja adalah karena nilai fire resistance yang lebih baik pada tingkat temperatur yang relatif tinggi.
Kerusakan konstruksi beton sering terjadi disebabkan oleh kebakaran.Kebakaran terjadi akibat berbagai sebab, baik itu karena ledakan kompor atau tabung gas, ledakan bom, hubungan pendek arus listrik, sambaran petir, dan kerusuhan yang sengaja membakar bangunan gedung.Efek pemanasan tidak memberikan pengaruh yang berbahaya seperti halnya pada struktur baja dan kayu,
tetapi bukan berarti efek pemanasan tidak memberikan dampak yang buruk pada beton. Beton merupakan bahan bangunan yang memiliki daya tahan terhadap api yang relatif lebih baik karena beton merupakan material yang memiliki daya hantar panas yangrendah, sehingga dapat menghalangi rambatan panas ke bagian dalam struktur beton tersebut.
Saat terbakar beton tidak dapat menghasilkan api namun dapat menyerap panas sehingga akan terjadi suhu tinggi berlebihan yang akan mengakibatkan perubahan pada microstructure beton. Pada batas suhu tertentu, pemanasan akan menyebabkan stabilitas ikatan jel semen pada beton menjadi hilang, pemuaian butiran kerikil (agregat), lepasnya ikatan semen dan pemuaian pada butiran, ini akan menyebabkan penurunan stabilitas kesatuan beton itu sendiri sehingga kuat beton menjadi turun. Perubahan atau kerusakan akibat kebakaran dipengaruhi oleh ketinggian suhu, lama pembakaran, jenis bahan pembentuk campuran beton, dan perilaku pembebanan.
Kerugian terbesarterjadi pada bangunan akibat bencana kebakaran adalah rusaknya bangunan. Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi, seperti yang terjadi pada peristiwa kebakaran, akan berpengaruh terhadap elemen-elemen struktur karena pada proses tersebut akan terjadi suatu siklus pemanasan dan pendinginan secara bergantian yang akan menyebabkan adanya perubahan fase fisis dan kimiawi secara kompleks. Hal ini akan mempengaruhi kualitas/kekuatan struktur betondan
Masalah utama yang dihadapi dalam menangani bangunan pasca kebakaran adalah bagaimana menaksir kekuatan sisa bangunan pasca kebakaran. Diketahuinya kekuatan sisa, kita dapat melakukan tindakan perbaikan yang paling efisien untuk memulihkan kondisinya seperti semula sehingga bangunan yang telah mengalami kebakaran dapat difungsikan kembali.Selama ini, bangunan yang telah mengalami kebakaran langsung dibongkar/dihancurkan (demolished action), padahal ada kemungkinan elemen struktur bangunan yang terbakar tersebut masih memiliki kekuatan.
Suatu tindakan penghancuran/pembongkaran merupakan suatu cara paling mudah dalam memecahkan permasalahan bangunan pasca kebakaran, namun hal ini tidaklah sesederhana dalam pelaksanaannya, karena untuk menentukan pembongkaran atau perbaikan diperlukan pertimbangan yang tepat dari aspek ekonomi, lingkungan, politik, waktu perbaikan, dan lain-lainnya. Bangunan umum, seperti kantor, rumah sakit, sekolahharus selalu dapat difungsikan walaupun telah mengalami kerusakan sehingga diperlukan suatu tindakan berupa perbaikan dan perkuatan agar segala kegiatan yang ada dalam bangunan tersebut berjalan secara normal. Demikian pula pada bangunan-bangunan bersejarah,seperti bangunan kuno dan bangunan monumental harus dapat dipertahankan nilai budayanya sehingga tidak memungkinkan untuk dibongkar dan dilakukan perbaikan untuk melestarikannya.
Berdasarkan uraian di atas perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui hubungan antara peningkatan ketinggian suhu, lama pembakaran, dan jenis bahan
pembentuk campuran beton terhadap perubahan sifat dan karakteristik beton akibat kebakaran pada elemen struktur bangunan sehingga dengan data-data tersebut dapat diketahui kekuatan sisa (residual strength) dari material beton. Dengan demikian dapat ditentukan layak tidaknya struktur bangunan tersebut dipergunakan kembali. Adapun tugas akhir saya didasari oleh 3 (tiga) jurnal, yaitu:
1. “Porositas, Kuat Tekan, dan Kuat Tarik Belah Beton dengan Agregat Kasar Batu Pecah Pasca Dibakar” (A.A. Gede Sutapa, 2010). Dalam jurnal ini, penelitian dilakukan terhadap kuat tekan, tarik belah, dan porositas silinder beton pasca bakar dengan diameter 150 mm serta tinggi 300 mm. Pembakaran benda uji dilakukan setelah umur beton 28 hari. Pembakaran dimulai pada temperatur tungku 34ºC sampai temperatur maksimum ±800ºC yang dicapai pada menit ke 180. Temperatur tersebut kemudian dipertahankan selama 20 menit sehingga proses pembakaran berlangsung selama 200 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan porositas beton sebanding dengan volume beton mengalami penetrasi panas pada temperatur 400°C -800°C. Hal lain menunjukkan bahwa porositas beton meningkat sebesar 20,695% menyebabkan kuat tekan turun sebesar 53,665% dan kuat tarik belah turun sebesar 49,641%.
2. “Perubahan Perilaku Mekanis Beton Akibat Tempertatur Tinggi” (Trisni Bayuasri; Himawan Indarto; dan Antonius, 2009).Dalam jurnal ini dijelaskan bahwa tingkat kerusakan beton tergantung pada berbagai faktor,
seperti tingkat suhu, durasi pembakaran, atau kualitas beton. Penelitian tersebut diasumsikan untuk mengetahui perubahan kekuatan beton dan modulus elastisitas beton setelah dibakar pada suhu dengan berbagai durasi. Dua kekuatan beton yang berbeda, yakni K225 dan K350 yang diuji dalam penelitian ini. Keduanya dibakar pada suhu 300°C, 600°C, dan 900°C pada durasi 3 jam, 5 jam, dan 7 jam. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kekuatan perilaku elastisitas beton dan modulus beton setelah dibakar adalah sama, yaitu menurun. Tingkat degradasi dipengaruhi oleh suhu tercapai dan durasi. Semakin lama durasi dan semakin tinggi temperatur maka kekuatan sisa cenderung lebih kecil. Sebagai contoh, beton dibakar pada suhu 300°C selama 3 jam, kekuatan sisa beton ±71,8%, dan untuk durasi 9 jam menjadi ± 60,04%. Perubahan kekuatan beton dan modulus elastisitas beton untuk berbagai mutu beton berbeda meskipun dibakar pada suhu dan durasi yang sama. Misalnya pada suhu 600°C selama durasi 5 jam beton K225 kekuatan sisanya ± 36,40% sedangkan K350 kekuatan sisanya ± 24,46%.
3. “Beton Mutu Tinggi dengan Admixture Superplasticizer dan Additif Silicafume” (As’at Pujianto; Tri Retno Y.S. Putro; dan Oktania Ariska, 2009). Dalam jurnal ini dijelaskan bahwa untuk menghasilkan beton dengan mutu (kuat tekan beton) tinggi dibutuhkan Superplasticizer (high
range water reducer) dan aditif mineral dengan kadar yang tepat.Penggunaan Superplasticizer dengan kadar yaitu sebesar 0%; 0,5%;
1%; 1,5%; 2%; dan 2,5%.Kadar silicafume yang dipergunakan yaitu sebesar 0%; 5%; 10%; dan 15% terhadap berat semen. Hasil penelitian menunjukan kuat tekan beton optimum yang dapat dicapai sebesar 65,06 MPa dengan kadar siilicafume10%; kadar superplastisizer 2%; dan slump sebesar 9,20 cm sedangkan kuat tekan beton optimum tanpa silicafume yang dapat dicapai sebesar 51,35 MPa dengan kadar superplastisizer sebesar 2%, dan slump sebesar 12,90 cm.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah yang akan dikaji, yaitu:
1. Bagaimana gambaran visual beton dengan tambahan
admixturesuperplasticizer yang terbakar pada suhu tertentu?
2. Bagaimana perilaku sifat mekanis (kuat tekan) beton dangan tambahan
admixture superplasticizer pasca kebakaran?
3. Bagaimana perilaku sifat fisis (porositas) beton tambahan admixture superplasticizer pasca kebakaran?
4. Berapa kekuatan sisa (residual strength) dari material beton setelah mengalami kebakaran pada suhu, lama pembakaran, dan mutu beton tertentu?
5. Bagaimana grafik hubungan antara suhu dan lama waktu pembakaran tersebut?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui perubahan sifat mekanis beton dengan penambahan
admixturesuperplasticizer pasca kebakaran pada suhu, mutu beton, dan
durasi pembakaran tertentu.
2. Mengetahui perubahan sifat fisis beton dengan penambahan admixture
superplasticizer pasca kebakaran pada suhu, mutu beton, dan durasi
pembakaran tertentu.
3. Mengetahui penurunan kualitas beton atau pengukuran kekuatan sisa
(residual strength) dari material beton setelah mengalami kebakaran pada
suhu, lama pembakaran, dan mutu beton tertentu guna mendukung pendetailan / perencanaan elemen struktur dalam pelaksanaan perbaikannya.
1.4 Pembatasan Masalah
Agar tidak terjadi perluasan masalah padapenelitian ini makadiberikan suatu batasan permasalahan yang akan ditinjau, sehingga bisa diperoleh sebuah penelitian yang sistematis. Adapun batasan permasalahan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Beton yang diolah, dicetak dan dirawat pada umur 28 hari. 2. Material yang digunakan :
b. Pasir Patumbak c. Batu pecah
d. Air di laboratorium
e. Admixture superpasticizer (dalam hal ini digunakan Sika cimconcrete additive produk PT. Sika Nusa Pratama)
3. Benda uji berupa kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm. 4. Mutu beton yang akan digunakan adalah K300.
5. Variasi penambahan admixture superplasticizer adalah 1%, 1,5%, dan 2% dari jumlah penggunaan semen.
6. Suhu yang akan digunakan 200oC, 500oC, dan 800oC. 7. Lama pembakaran beton yang akan digunakan adalah 3 jam.
1.5 Metodologi
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji eksperimental di laboratorium. Melalui penelitianakandiketahui sejauh mana perbedaan pengaruh variasi suhu dan lama pembakaran terhadap kekuatan tekan dan porositas beton pada mutu beton tertentu.
Tahapan pelaksanaan yang digunakan dalam eksperimen ini adalah : 1. Tahap persiapan.
2. Tahap perhitungan campuran beton. 3. Tahap pengecoran.
5. Tahap pencetakan kubus beton. 6. Tahap pengeringan kubus beton. 7. Tahap perawatan / perendaman beton.
8. Pemeriksaan porositas beton sebelum pembakaran. 9. Pemeriksaan berat jenis beton.
10. Pengujian kuat tekan beton yang tidak dibakar sebanyak 3 sampel. 11. Pembakaran benda uji.
12. Pemeriksaan porositas beton setelah pembakaran. 13. Pengujian kuat tekan beton setelah pembakaran.
1.5.1 Bagan Alir Penelitian
Gambar 1.1 Bagan Alir Penelitian (1/2) Start StudiLiteratur Kuattekanrencana : K300 (f’c = 26,4MPa) fas = 0,52 Ujikuattekan fc ≥ f’c A
Gambar 1.1 Bagan Alir Penelitian (2/2) Pembuatan
sampel
Pebakaran
1. Suhu 200⁰C, 500⁰C, dan 800⁰C
2. Lama pembakaran 3 jam Pengujiansampel (unt.Kontrol) tanpapembakaran : 1. Ujikuattekan 2. UjiPorositas Pengujiansampel : 1. Ujikuattekan 2. UjiPorositas Analisa Analisa Kesimpulan Selesai A
1.5.2 Benda Uji
Berikut ini adalah tabel rencana jumlah benda uji untuk pengujian kuat tekan dan porositas :
Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Kubus
Variasi
Pengujian Kuat Tekan dan Porositas
Suhu
Tanpa Bakar Bakar (Jam) Beton admixture 1% 27o 3 Beton admixture 1,5% 3 Beton admixture 2% 3 Beton admixture 1% 200o 3 Beton admixture 1,5% 3 Beton admixture 2% 3 Beton admixture 1% 500o 3 Beton admixture 1,5% 3 Beton admixture 2% 3 Beton admixture 1% 800o 3 Beton admixture 1,5% 3 Beton admixture 2% 3 TOTAL 9 27 36
1.5.3 Pembakaran Beton
Pembakaran benda uji dilakukan dengan menggunakan furnace.
Pembakaran dilakukan pada suhu 200ºC, 500ºC, 800ºC dengan lama pembakaran 3 jam setelah itu proses pembakaran dihentikan dan didiamkan agar mencapai suhu ruangan.
1.5.4 Jenis Pengujian
1.5.4.1 Uji Porositas
Porositas dapat didefenisikan sebagai perbandingan antara jumlah volume lubang-lubang kosong yang dimiliki oleh zat padat (volume kosong) dengan jumlah dari volume zat padat yang di tempati oleh zat padat.Porositas pada suatu material dinyatakan dalam persen (%) rongga fraksi volume dari suatu rongga yang ada dalam material tersebut.Besarnya porositas pada material bervariasi mulai dari 0 % sampai dengan 90 % tergantung dari jenis dan aplikasi material.Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka yakni porositas yang rongganya masih memiliki akses ke permukaan luar, walaupun rongga tersebut ada ditengah-tengah padatan. Porositas ini dapat dihitung dengan rumus (Lawrence H.Van Vlack, l989):
dimana :
P =Porositas (%)
mb = Massa basah sampel setelah direndam (gram) mk = Massa kering sampel setelah direndam (gram) Vb =Volume benda uji (cm3)
Pada percobaan ini porositas dihitung sebelum pembakaran dan setelah benda uji tersebur dibakar untuk membandingkan hasil keduanya.
1.5.4.2 Uji Kuat Tekan
Kuat tekan beton mengidentifikasi mutu dari sebuah struktur.Semakin tinggi tinggkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan.Pada percobaan ini kekuatan tekan ditentukan dengan menggunakan benda uji kubus (berukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm) yang dirawat pada umur 28 hari. Pengujian kuat tekan beton dilakukan menggunakan alat Mesin Kompresor
(Compressor Mechine) dengan rumus ( Lawrence H.Van Vlack, l989) : =
dengan:
f’c = Kuat tekan (N/cm2) F = Gaya Tekan (N)
1.6 Lokasi Penelitian
Pembakaran benda uji dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Growth Centre Kopertis Wilayah-I Aceh-Sumatera Utara dan pengujian dilakukan di Laboratorium Teknologi Beton dan Bahan Rekayasa Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
1.7 Sistematika Penelitian
Sistematika pembahasan bertujuan memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada penelitian ini, sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini mencangkup latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penelitian, tempat penelitian dan sistematika penulisan. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini berisikan tentang dasar-dasar teori yang berkaitan tentang penelitian.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan uraian tentang urutan pelaksanaan penelitian yang dilakukan di laboratorium, meliputi pemeriksaan material sampai dengan pengujian benda uji disertai standar peraturan yang digunakan sebagai standar pelaksanaan penelitian.
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi analisa dan hasil pengujian sifat mekanis dan fisis beton yang ditelitimeliputi kuat tekan dan porositas benda uji.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan yang didapat dari seluruh proses kegiatan tugas akhir ini serta saran untuk pengembangan penelitian yang membangun agar dapat diperoleh penulisan skripsi yang lebih baik lagi dikemudian hari.
