commit to user 50
BAB 4
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus
Pengujian terhadap agregat halus yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi pengujian kadar lumpur, kandungan zat organik, specific gravity, gradasi agregat dan berat jenis. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel 4.1.
Perhitungan serta data-data pengujian secara lengkap terdapat pada Lampiran A.
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus
Jenis Kandungan Hasil Pengujian Standar Kesimpulan Kandungan zat organik Kuning Muda 0-10% Memenuhi syarat
Kandungan lumpur 3 % Maks 5% Memenuhi syarat
Bulk specific gravity 2,4 gr/cm3 - -
Bulk specific gravity SSD 2,55 gr/cm3 2,5 - 2,7 Memenuhi syarat
Apparent spesific gravity 2,57 gr/cm3 - -
Absorbtion 0,4 % - -
Modulus Halus 2,42 2,3 – 3,1 Memenuhi syarat Untuk hasil pengujian gradasi agregat halus dan syarat batas dari ASTM C-136 dapat dilihat pada Tabel 4.2. dan Gambar 4.1.
commit to user Tabel 4.2. Hasil pengujian gradasi agregat halus
No
Diameter Ayakan
(mm)
Berat Tertahan Berat Lolos Kumulatif (%)
ASTM C-136 Gram % Kumulatif (%)
1 10 mm 0 0,00 0,00 100,00 100
2 4,8 mm 262 8,74 8,74 91,26 90-100
3 2,4 mm 219 7,30 16,04 83,96 60-95
4 1,2 mm 960 32,02 48,07 51,93 30-70
5 0,6 mm 842 28,09 76,15 23,85 15-34
6 0,30 mm 528 17,61 93,76 6,24 5-20
7 0,15 mm 187 6,24 100,00 0,00 0-10
Jumlah 2998 100,00 342,76 - -
Dari Tabel 4.2 didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan ASTM C-136 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.1
Gambar 4.1. Grafik Gradasi Agregat Halus
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.15 0.3 0.6 1.2 2.4 4.8 10
SNI Batas Atas SNI Batas Bawah Hasil Pengujiajn
commit to user 4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar
Pengujian terhadap agregat kasar split (batu pecah) yang dilaksanakan dalam penelitian ini meliputi pengujian berat jenis (specific gravity), keausan (abrasi) dan gradasi agregat kasar. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel 4.3. Perhitungan serta data-data pengujian secara lengkap terdapat pada Lampiran A.
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Kasar Jenis Pengujian Hasil
Pengujian
Syarat
(Standar) Kesimpulan Modulus Halus Butir 6,18 5 – 8 Memenuhi syarat
Bulk Specific Gravity 2,57 - -
Bulk Specific Gravity SSD 2,61 - -
Apparent Specific Gravity 2,68 - -
Absorbtion 1,63 % - -
Abrasi 38,67% 50% Memenuhi syarat
Untuk hasil pengujian gradasi agregat kasar dan syarat batas dari ASTM C-136 dapat dilihat pada Tabel 4.4. dan Gambar 4.2.
commit to user Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar
No
Diameter Ayakan
(mm)
Berat Tertahan Berat Lolos Kumulatif (%)
ASTM C-136 Gram % Kumulatif (%)
1 38,00 - - - 100,00 95-100
2 19,00 987 32,93 32,93 67,07 30-70
3 9,60 1562 52,12 85,05 14,95 10-35
4 4,80 448 14,95 100,00 0,00 0-5
5 2,40 0 0,00 100,00 0,00 -
6 1,20 0 0,00 100,00 0,00 -
7 0,60 0 0,00 100,00 0,00 -
8 0,30 0 0,00 100,00 0,00 -
9 0,15 0 0,00 100,00 0,00
Jumlah 2997 100 717,98 - -
Dari Tabel 4.4 didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan ASTM C-136 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.2
Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Kasar
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
4.8 9.6 19 38
SNI Batas Atas SNI Batas Bawah Hasil Pengujian
commit to user
4.1.3. Hasil Pengujian Abu Vulkanik Gunung Kelud
Abu vulkanik merupakan mineral batuan vulkanik termasuk material glass yang memiliki ukuran sebesar pasir dan kerikil dengan diameter kurang lebih 2 mm yang merupakan hasil erupsi gunung berapi. Partikel abu sangat kecil tersebut dapat memilik penampang lebih kecil dari 0,001 mm (1/25,000th of an inch). Abu vulkanik bukan merupakan produk pembakaran seperti abu terbang yang lunak dan halus seperti hasil pembakaran kayu, daun atau kertas. Abu vulkanik memiliki sifat sangat keras dan tidak larut dalam air sehingga seringkali sangat abrasif dan sedikit korosif serta mampu menghantarkan listrik ketika dalam keadaan basah(
Bayuseno, 2010)
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Kandungan Kimia Abu Vulkanik Gunung Kelud
Parameter Hasil Pengukuran (%) Metode
I II III Rata-rata
1.Oksida Almunium (Al203) 17,76 17,50 17,25 17,50 `
Atomic Absorption Spectroscopy 2.Calsium Oksida (CaO) 3,48 3,45 3,48 3,47
3.Oksida Besi (Fe2O3) 6,67 6,76 6,71 6,71 4.Magnesium Oksida(MgO) 1,42 1,40 1,43 1,42 5.Natrium Oksida (Na2O) 3,85 3,93 3,85 3,87 6.Kalsium Oksida (K2O) 1,29 1,29 1,29 1,29 7.Silika (SiO2) 66,85 65,07 66,85 66,25
∑ SiO2 + Al203 + Fe2O3 90,48
commit to user 4.1.4. Hasil Pengujian Alumunium
Untuk mengetahui kuat tarik alumunium sebelum digunakan pada campuran maka dilakukan uji tarik. Sample yang digunakan adalah lembaran alumunium dengan panjang 50 cm dan lebar 5cm dengan tebal 0,18 mm. Hasil Pengujian disajikan dalam Tabel 4.6 berikut :
Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kuat Tarik Alumunium
Kode Gaya (kgf) Gaya Rerata (kgf) Berat Jenis (t/m3)
A11 110 112,5 2,21
A12 115 2,21
Sumber : Hasil Pengujian
4.2. Hasil Perhitungan Rancang Campur Metode SNI
Perhitungan rancang campuran adukan beton dilakukan dengan metode SNI.
Faktor air semen yang digunakan adalah 0,48. Dari perhitungan tersebut didapat kebutuhan bahan per 1 m3 yaitu (lihat lampiran B) :
a. Pasir = 738,70 kg
b. Agregat Kasar = 972,91 kg
c. Semen = 427,08 kg
d. Air = 205 liter
Dari hasil tersebut maka dapat dihitung kebutuhan bahan tiap adukan yang berupa benda uji silinder dengan ukuran 15 cm x 30 cm dan benda uji balok dengan ukuran 50 cm x 10 cm x 10 cm yang akan diuji pada umur 28 hari. Untuk kebutuhan tiap adukan silinder disajikan dalam Tabel 4.7 dan kebutuhan tiap adukan balok disajikan dalam Tabel 4.8.
Tabel 4.7. Proporsi campuran adukan beton untuk 1 sampel silinder beton
Pasir 4,305 Kg
Agregat Kasar 5,707 Kg
Semen 2,489 Kg
Air 1,194 Liter
commit to user
Tabel 4.8. Proporsi campuran adukan beton untuk 1 sampel balok beton
Pasir 4,062 Kg
Agregat Kasar 5,385 Kg
Semen 2,348 Kg
Air 1,127 Liter
4.3. Hasil Pengujian dan Pembahasan Beton
4.3.1. Hasil Pengujian SlumpFlow
Dari pengujian nilai slump tampak bahwa penambahan serat almunium akan mempengaruhi tingkat workabilitas, proses pengadukan, pengangkutan, penuangan, dan pemadatan.
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Nilai Slump Benda Uji
Kode Sampel
Nilai Slump (mm) Bentuk
Sampel
Kadar Serat Almunium
Kadar Abu Vulkanik Silinder f 15
cm dan tinggi 30
cm; dan Balok panjang 50cm, lebar
10cm, dan tinggi 10
cm.
0% 0% SB 13
0,50% 0% SA - 0, 5 12
1% 0% SA - 1 11
1,50% 0% SA – 1,5 10
0% 20% BAV 12
0,5% 20% BAV - 0,5 10
1% 20% BAV 1 8
1,5% 20% BAV 1,5 6
Dari hasil pengujian nilai slump menunjukkan bahwa nilai slump menurun seiring bertambahnya persentase serat dan abu vulkanik dalam campuran beton. Hal ini menunjukkan penambahan serat dan abu vulkanik membuat nilai slump menjadi lebih kecil.
Hubungan antara nilai slump beton dengan penambahan serat dan abu vulkanik dapat dilihat pada Gambar 4.3
commit to user
. Gambar 4.3. Nilai Slump Pada Berbagai Variasi
4.3.2. Hasil Pengujian dan Pembahasan Berat Jenis
Berat jenis didapat dari berat sampel beton (W) dibagi volume beton (V). Contoh perhitungan berat jenis beton normal adalah :
berat beton (W) = 12,250 kg volume beton (V) = 0,005299 m3 berat jenis =
V W
= 0,005299 4 ,
12
= 2340,1745 kg/m3
Hasil Perhitungan berat jenis masing – masing benda uji disajikan pada tabel 4.10.
0 2 4 6 8 10 12 14
0% 0.5% 1% 1.5%
Tanpa Abu Vulkanik
Abu Vulkanik 20 %
commit to user Tabel 4.10. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton
No
Kadar Serat Almunium
(%)
Kadar Abu Vulkanik
(%)
Kode Benda
Uji
Volume (x 10-3m3)
Berat rerata 3
benda uji (kg)
Berat Jenis (kg/m3)
1 0 0 SB 5,29 12,4 2340,1745
2 0,5 0 SA -0,5 5,29 12,45 2349,6107
3 1 0 SA- 1 5,29 12,5 2359,0469
4 1,5 0 SA 1,5 5,29 12,55 2368,4831
5 0 20 BAV 5,00 11,79 2359,0469
6 0,5 20 BAV-0,5 5,00 11,84 2368,4831
7 1 20 BAV-1 5,00 11,88 2377,9193
8 1,5 20 BAV-1,5 5,00 11,93 2387,3555
Rata-rata 2363,7650
Berdasarkan hasil pengujian diatas diperoleh berat jenis berkisar 2340,1745 kg/m3 sampai 2387,35 kg/m3, dengan rata-rata berat jenis 2363,76 kg/m3. Sehingga beton tersebut termasuk beton normal. Menurut Mulyono T (2004), beton normal adalah beton yang mempunyai berat jenis antara 2200 kg/m3 – 2400 kg/m3.
commit to user 4.3.3. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton
Pengujian dilakukan saat umur 28 hari pada beton tiap-tiap campuran adukan beton dengan kadar penambahan abu vulkanik 0% dan 20% dan serat alumunium sebesar 0 %, 0,50 %, 1,00%, dan 1,50 %. Dari pengujian tegangan yang dilakukan dengan alat Compression Testing Machine didapatkan beban maksimum, yaitu pada saat beton hancur menerima beban tersebut (Pmaks). Dari data tersebut maka diperoleh tegangan hancur (kuat tarik maksimum) beton dengan rumus seperti Persamaan (2.1).
Sebagai contoh perhitungan diambil dari data benda uji silinder beton dengan kadar serat 0% dan abu vulkanik 0 %.
Diperoleh data sebagai berikut : Prata-rata
3
140000 155000
150000
= 148333,33 N π.L.D = π .300 . 150
= 141300 mm2
Maka kuat tarik belah betonnya adalah : f’st =
= 141300 333 , 148333 2x
= 2,10 MPa
Selanjutnya pengujian kuat tarik belah beton terhadap benda uji lainnya disajikan dalam Tabel 4.11 dan Gambar 4.4.
commit to user Tabel 4.11. Analisis Uji Kuat Tarik Belah
No Kadar Serat (%)
Kadar Abu (%)
Kode Benda Uji
No Benda
Uji
A (Πdl) (mm2)
Pmaks (N)
f'st ((2P/Πdl)
(Mpa)
1 0 0 SB 0 %
1 141300.00 150000 2.12 2 141300.00 155000 2.19 3 141300.00 140000 1.98
Rerata 148333 2.10
2 0.50 0.00 SB 0,5 %
1 141300.00 150000 2.12 2 141300.00 160000 2.26 3 141300.00 155000 2.19
Rerata 155000 2.19
3 1.00 0.00 SB 1 %
1 141300.00 155000 2.19 2 141300.00 165000 2.34 3 141300.00 160000 2.26
Rerata 160000 2.26
4 1.50 0.00 SB 1,5 %
1 141300.00 140000 1.98 2 141300.00 145000 2.05 3 141300.00 140000 1.98
Rerata 141667 2.01
5 0 20 BA 0 %
1 141300.00 155000 2.19 2 141300.00 165000 2.34 3 141300.00 155000 2.19
Rerata 158333 2.24
6 0.5 20 BAV 0,5 %
1 141300.00 160000 2.26 2 141300.00 165000 2.34 3 141300.00 165000 2.34
Rerata 163333 2.31
7 1 20 BAV 1 %
1 141300.00 170000 2.41 2 141300.00 165000 2.34 3 141300.00 175000 2.48
Rerata 170000 2.41
8 1.5 20 BAV 1,5%
1 141300.00 160000 2.26 2 141300.00 155000 2.19 3 141300.00 155000 2.19
Rerata 156667 2.22
commit to user
Gambar 4.4. Nilai Kuat Tarik Belah Pada Berbagai Variasi
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Penambahan Serat Alumunium Terhadap Kuat Tarik Belah
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
0.0% 0.5% 1.0% 1.5%
2.10 2.19 2.26
2.01
2.24 2.31 2.41
2.22
Tanpa Abu Vulkanik
Kuat Tarik Belah
2.10
2.19
2.26
2.01 y = -408901x3 + 5661.7x2 + 0.7863x + 2.0996
R² = 1 1.95
2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30
0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%
Tanpa Abu Vulkanik 20%
Tanpa Abu Vulkanik 20%
Kuat Tark Belah (MPa)
Serat (%)
Kuat Tarik Belah (MPa)
commit to user
Gambar 4.6. Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Penambahan Serat Alumunium dan Abu Vulkanik Terhadap Kuat Tarik Belah
Grafik fungsi regresi polynomial ordo 3 untuk mengetahui persamaan hubungan antara kadar serat alumunium dan abu vulkanik dengan kuat tarik belah benda uji.
Dalam persamaan regresi, kadar serat alumunium dan abu vulkanik sebagai variabel bebas x dan nilai kuat tarik belah sebagai variabel terikat y . Y adalah persamaan yang menghasilkan nilai kuat tarik belah dengan memasukkan variabel bebas x dimana grafik regresi y melewati data hasil pengujian kuat tarik belah. R adalah koefisien korelasi yang mempresentasikan data - data hasil pengujian terhadap garis persamaan regresi y. Nilai R yang mendekati 1 semakin mempresentasikan bahwa data – data hasil pengujian mendekati garis regresi y dan data bersifat teratur. Nilai R yang mendekati 0 semakin mempresentasikan bahwa data – data hasil pengujian sifatnya tak teratur dan acak.
Grafik pada Gambar 4.6 menggunakan analisis regresi polynomial orde 3 sehingga diperoleh hubungan antara nilai kuat tarik belah dengan variasi serat yang menghasilkan Persamaan sebagai berikut :
2.24
2.31
2.41
2.22 y = -408901x3 + 6605.3x2 - 8.6498x + 2.2411
R² = 1 2.20
2.25 2.30 2.35 2.40 2.45
0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%
Abu Vulkanik 20%
Abu Vulkanik 20%
Kuat Tarik Belah (MPa)
commit to user
Dari grafik diatas didapat nilai fungsi y(x) sebagai berikut : y = - 408901 x3 + 6605,3 x2 – 8,6498 x + 2,2411
Nilai optimum kuat tarik belah kemudian dihitung dengan cara : dy/dx = 0
0 = -1226703 x2 + 13210,6 x - 8,6498 x1 = 0,011 dan x2 = 0,0007
Dipilih x1 = 0,011
y = -408901 (0,0113) + 6605,3 (0,0112) – 8,6498 (0,011) + 2,2411 y = 2,59 MPa
Jadi nilai optimum berdasarkan grafik terjadi pada kadar 1,1% dengan nilai kuat tarik belah 2,59 Mpa
Tabel 4.12. Perubahan Kuat Tarik Belah
KODE BENDA f'st PERUBAHAN
UJI (MPa) (%)
SB 2,10 0
SA 0,5 % 2,19 4,49
SA 1 % 2,26 7,87
SA 1,5 % 2,01 -4,49
SAV 2,24 6,74
SAV 0,5 % 2,31 10,11
SAV 1 % 2,41 14,61
SAV 1,5 % 2,22 5,62
Berdasarkan hasil penelitian didapat kuat tarik belah dengan kadar serat almunium sebesar 0 %; 0,5 %; 1 %; dan 1,5 % yang diuji pada umur 28 hari berturut-turut adalah 2,10 MPa; 2,19 MPa; 2,26 MPa; dan 2,01 MPa. Untuk kuat tarik belah beton dengan kadar serat almunium sebesar 0 %; 0,5 %; 1 %; dan 1,5 % dan ditambah abu vulkanik 20 % yang diuji pada umur 28 hari berturut-turut adalah 2,24 MPa; 2,31 MPa; 2,41 MPa; dan 2,22 MPa. Kuat tarik belah maksimum
commit to user
adalah pada beton dengan kadar penambahan serat sebesar 1,1 %, dan abu vulkanik 20% menghasilkan kuat tarik belah sebesar 2,59 MPa..
Produk utama dan paling penting dari semen yang telah mengeras dan memberi kekuatan tinggi adalah kristal kalsium silikat hidrat (CSH). Komposisi senyawa ini tidak tentu dan mungkin berubah-ubah tergantung rasio kapur-silika maupun rasio silika-air. Jika semen Portland dicampur dengan air, maka komponen kapur bebas (CaOH)2 dilepaskan dari senyawa, yang banyaknya mencapai sekitar 25%.
Hal ini menyebabkan terjadinya volume pori yang besar sehingga menjadikan kualitas beton menurun.
Hidrasi semen juga menyebabkan terbentuknya senyawa kotoran. Senyawa ini antara lain monosulfate ( C4ASH12), Ettringite (C6AS3H32), Calcium Aluminate dan Calcium Sulfoaliminates. Senyawa-senyawa tersebut merupakan produk dari hidrasi semen yang tidak memiliki kontribusi pada kekuatan beton dan cenderung menurunkan kekuatan beton. Selain itu juga terbentuknya wall effect pada Interfacial Transition Zone. Wall effect terjadi di daerah antara agregat dan pasta semen. Hal ini menyebabkan rongga di daerah tersebut sehingga menurunkan kekuatan beton.
Situasi pelepasan kapur dari semen harus dicegah dengan menambahkan pada semen suatu mineral silica. Mineral silica yang ditambahkan ini akan bereaksi dengan kapur bila ada uap air membentuk bahan yang kuat yaitu kalsium silikat hidrat (CSH) yang mempunyai sifat sebagai bahan perekat. Dengan penambahan silica maka kapur bebas yang timbul akan bereaksi membentuk CSH tiruan yang mempunyai sifat sebagai bahan pozzolan.
Sifat pozzolan adalah sifat yang dimiliki bahan-bahan yang mengandung senyawa silika. Namun apabila bahan tersebut dicampur dengan semen dan kemudian bereaksi dengan air maka akan membentuk senyawa CSH tiruan. Sehingga bahan pozzolan tersebut akan mempunyai sifat seperti semen. Reaksinya yaitu senyawa silika akan mengikat senyawa Ca(OH)2 untuk membentuk senyawa CSH tiruan :
commit to user C3S + H2O ==> CSH dan Ca(OH)2
C2S + H2O ==> CSH dan Ca(OH)2
Ca(OH)2 + H2O + SiO2 ==> CSH
Terbentuknya senyawa CSH tiruan membuat beton semakin padat terutama pada zona transisi (daerah antara pasta semen dan agregat) yang memiliki pori-pori besar maka kuat tarik belah beton semakin baik. Semakin banyak jumlah perekat maka semakin tinggi kuat tarik belah beton.
Mineral silica juga berfungsi membersihan senyawa kotoran yang terbentuk dari proses hidrasi semen. Sehingga diharapkan dapat membuat beton semakin baik.
Kemudian dari mineral silica yang belum sempat bereaksi dengan senyawa dalam semen diharapkan bisa mengisi volume pori pada beton.
Peningkatan kuat tarik belah beton selain adanya pengaruh dari hidrasi semen dan sifat pozzolan yang dimiliki senyawa silika juga dipengaruhi oleh packing effect beton. Packing effect terjadi karena ukuran abu vulkanik termasuk fly ash tipe N yang memiliki ukuran antara 5-20 µm. Sehingga partikel yang kecil dari abu vulkanik bisa dengan baik menyebar dan mengisi volume pori pada beton sehingga beton semakin padat.
Kemudian penambahan serat berfungsi mencegah terjadinya retakan-retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik akibat panas hidrasi maupun akibat pembebanan. Pasta beton akan semakin kokoh / stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fibre bridding) yang sangat mengikat di sekelilingnya..
commit to user 4.3.4 Hasil Pengujian Modulus Of Rupture
Pengujian ini menggunakan benda uji berupa balok dengan ukuran 10 cm x 10 cm x 50 cm, dua beban terpusat pada jarak 10 cm dari masing-masing tumpuan yang dilakukan pada benda uji beton berumur 28 hari. Dari hasil pengujian ini didapatkan beban maksimum, yaitu pada serat beton hancur (Pmaks) Pada saat pengujian semua balok uji patah dibagian tengah bentang efektif, dapat dihitung berdasarkan Persamaan (2.7). Sebagai contoh perhitungan untuk beton dengan kadar penambahan serat alumunium 1% dan abu vulkanik 20%.
Prata-rata N
3
10103,42 10734,89
10734,89
= 11894,39 N Maka modulus of rupture : f’lt =
1002
x 100
300 x 11894,39
= 3,16 MPa
Hasil perhitungan modulus of rupture selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4.13 dan Gambar 4.7 .
commit to user
67
Tabel 4.13. Analisis Uji Modulus of Rupture No
Kadar Kadar Kode
Beban Maksimum lendutan
(mm) P/∆ rata-rata P/∆
f’lt Rata-rata
Serat Abu Vulkanik Benda
(%) (%) uji (kgf/cm2) (kN) (Mpa) (Mpa)
1
0% 0% BB 0%
70 8840.50 0.60 14636.58
12908.91
2.65
2.72
70 8840.50 0.74 11946.62 2.65
75 9471.96 0.78 12143.54 2.84
2
0,5% 0% BA 0,5%
75 9471.96 0.64 14799.94
13126.81
2.84
2.78
70 8840.50 0.75 11866.44 2.65
75 9471.96 0.75 12714.04 2.84
3
1% 0% BA 1%
80 10103.42 0.78 12953.11
12724.99
3.03
2.97
75 9471.96 0.73 12975.29 2.84
80 10103.42 0.83 12246.58 3.03
4
1,5% 0% BA 1,5%
70 8840.50 0.69 12905.83
12487.98
2.65
2.65
70 8840.50 0.73 12193.79 2.65
70 8840.50 0.72 12364.33 2.65
5
0% 20% BAV 0%
75 9471.96 0.66 14461.01
14051.08
2.84
2.84
75 9471.96 0.71 13340.79 2.84
75 9471.96 0.66 14351.46 2.84
6
0,5% 20% BAV 0,5%
75 9471.96 0.78 12143.54
13173.90
2.84
2.90
80 10103.42 0.72 14130.66 3.03
75 9471.96 0.72 13247.50 2.84
7
1% 20% BAV 1%
85 10734.89 0.85 12629.28
11894.39
3.22
3.16
85 10734.89 0.98 10953.97 3.22
80 10103.42 0.84 12099.91 3.03
8
1,5% 20% BAV 1,5%
75 9471.96 0.75 12714.04
13654.18
2.84
2.72
70 8840.50 0.81 10914.19 2.65
70 8840.50 0.51 17334.31 2.65
commit to user
Gambar 4.7. Nilai Modulus of Rupture Pada Berbagai Variasi
Gambar 4.8. Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Penambahan Serat Alumunium Terhadap Modulus of Rupture
2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00 3.10 3.20
0.0% 0.5% 1.0% 1.5%
Modulus of Rupture (MPa)
Variasi Serat Alumunium (%)
HASIL PENGUJIAN MOR
Serat Alumunium dan Abu Vulkanik
2.72
2.78
2.97
2.65 y = -841952x3 + 15155x2 - 42.098x + 2.7153
R² = 1 2.60
2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00
0.00% 0.50% 1.00% 1.50% 2.00%
Tanpa Abu Vulkanik 20%
Tanpa Abu Vulkanik 20%
commit to user
Gambar 4.9. Grafik Hubungan Pengaruh Variasi Penambahan Serat Alumunium dan Abu Vulkanik Terhadap Modulus of Rupture
Grafik fungsi regresi polynomial ordo 3 untuk mengetahui persamaan hubungan antara kadar serat alumunium dan abu vulkanik dengan modulus of rupture benda uji. Dalam persamaan regresi, kadar serat alumunium dan abu vulkanik sebagai variabel bebas x dan nilai modulus of rupture sebagai variabel terikat y . Y adalah persamaan yang menghasilkan nilai modulus of rupture dengan memasukkan variabel bebas x dimana grafik regresi y melewati data hasil pengujian modulus of rupture. R adalah koefisien korelasi yang mempresentasikan data - data hasil pengujian terhadap garis persamaan regresi y. Nilai R yang mendekati 1 semakin mempresentasikan bahwa data – data hasil pengujian mendekati garis regresi y dan data bersifat teratur. Nilai R yang mendekati 0 semakin mempresentasikan bahwa data – data hasil pengujian sifatnya tak teratur dan acak.
Grafik pada Gambar 4.9 menggunakan analisis regresi polynomial orde 3 sehingga diperoleh hubungan antara nilai modulus of rupture dengan variasi serat yang menghasilkan Persamaan sebagai berikut :
Dari grafik diatas didapat nilai fungsi y(x) sebagai berikut : y = - 1000000 x3 + 21470 x2 – 65,251 x + 2,8416
Nilai optimum kuat tarik belah kemudian dihitung dengan cara : dy/dx = 0
2.84
2.90
3.16
2.72 y = -1E+06x3 + 21470x2 - 65.251x + 2.8416
R² = 1 2.65
2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25
0.00% 0.20% 0.40% 0.60% 0.80% 1.00% 1.20% 1.40% 1.60%
Abu Vulkanik 20%
Tanpa Abu Vulkanik 20%
commit to user 0 = -3000000 x2 + 42940 x - 65,251
x1 = 0,0115 dan x2 = -1,385 Dipilih x1 = 0,0115
y = - 1000000 (0,01153) + 21470 (0,01152) – 65,251 (0,0115) + 2,8416 y = 3,4097 MPa
Jadi nilai optimum berdasarkan grafik terjadi pada kadar 1,15% dengan nilai modulus of rupture 3,409 Mpa.
Tabel 4.14. Perubahan Modulus of Rupture
KODE BENDA f'lt PERUBAHAN
UJI (MPa) (%)
BB 0% 2,72 0
BA 0,5 % 2,78 2,32
BA 1 % 2,97 9,30
BA 1,5 % 2,65 -2,32
BAV 0% 2,84 4,65
BAV 0,5 % 2,90 6,97
BAV 1 % 3,16 16,27
BAV 1,5 % 2,72 0
Berdasarkan hasil pengujian didapat nilai modulus of rupture dengan kadar serat almunium sebesar 0%; 0,5%; 1% dan 1,5% yang diuji pada umur 28 hari adalah 2,72 MPa; 2,78 MPa; 2,97 MPa dan 2,65 MPa. Nilai modulus of rupture dengan kadar serat almunium sebesar 0%; 0,5%; 1% dan 1,5% ditambah abu vulkanik 20% yang diuji pada umur 28 hari adalah 2,84 MPa; 2,90 MPa; 3,16 MPa dan 2,72 MPa. Modulus of rupture maksimum adalah pada beton dengan kadar penambahan serat almunium sebesar 1,15 % dan abu vulkanik 20 menghasilkan nilai modulus of rupture 3,409 MPa.
Peningkatan nilai modulus of rupture akan sebanding dengan kuat kuat tarik belah yang dihasilkan, semakin besar nilai kuat tarik belahnya maka nilai modulus of rupture akan besar pula dan faktor-faktor yang mempengaruhi modulus of rupture
commit to user
sama seperti halnya yang terjadi pada kuat tarik belahnya. Penambahan serat berfungsi mencegah terjadinya retakan-retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik akibat panas hidrasi maupun akibat pembebanan. Serat bersama pasta beton akan membentuk matrik komposit, dimana serat akan menahan beban yang ada sesuai dengan modulus of rupturenya. Pasta beton akan semakin kokoh / stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fibre bridding) yang sangat mengikat di sekelilingnya.
Dengan penambahan abu vulkanik yang banyak mengandung silika dapat mengikat senyawa senyawa Ca(OH)2 untuk membentuk senyawa CSH tiruan, kemudian dapat menghilangkan senyawa kotoran dari hidrasi semen. Selain itu karena ukuran partikel dari abu vulkanik yang kecil juga dapat mengisi volume rongga beton sehingga beton lebih padat (packing effect). Hal ini dapat meningkatkan modulus of rupture beton.
4.4. Mekanisme Penambahan Abu Vulkanik dan Serat Almunium
a. Mekanisme Penambahan Abu Vulkanik
Penambahan abu vulkanik 5-20 % dari berat semen menunjukan peningkatan dalam kekuatan beton. Peningkatan kekuatan itu mungkin karena pembentukan tobermorite, yang dibentuk oleh reaksi kimia antara abu vulkanik dan kapur pada suhu tinggi (Nasser dan Marzouk,1979).
Abu Vulkanik mempunyai unsur utama yang mendominasi yaitu SiO2 dan Al2O3. Penambahan abu Vulkanik ini mengakibatkan terjadinya reaksi antara Kalsium hidroksida (3Ca(OH)2) dan silika (SiO2) sehingga mempunyai sifat pozzoland, sehingga berakibat pada perbaikanya sifat beton tersebut.
Abu Vulkanik masuk fly ash kelas N yaitu pozzolan alam atau hasil pembakaran yang dapat digolongkan antara lain tanah diatomic, opaline chertz, tuff dan abu vulkanik. Fly ash kelas N dikenal mempunyai sifat pozolan yang baik. Menurut
commit to user
Kimberley Kurtis (2013), sifat pozzolan adalah sifat yang dimiliki bahan-bahan yang mengandung senyawa silika. Sebenarnya bahan tersebut tidak memiliki sifat seperti semen. Namun apabila bahan tersebut dicampur dengan semen dan kemudian bereaksi dengan air maka akan membentuk senyawa CSH tiruan.
Sehingga bahan pozzolan tersebut akan mempunyai sifat seperti semen.
Reaksinya yaitu senyawa silika dan alumina akan mengikat senyawa Ca(OH)2
untuk membentuk senyawa CSH tiruan :
C3S + H2O ==> CSH dan Ca(OH)2 C2S + H2O ==> CSH dan Ca(OH)2 Ca(OH)2 + H2O + SiO2 ==> CSH
Dapat disimpulkan bahwa abu vulkanik dapat memperbaiki mutu beton karena pada saat proses hidrasi semen akan menghasilkan senyawa sisa kalsium hidroksida yang tidak mempunyai sifat seperti semen yaitu mengeras sehingga menyebabkan pori – pori yang terisi kalsium hidroksida yang tidak dapat mengeras.
b. Mekanisme Kerja Serat dalam Beton.
Menurut Suhendro (2000), terletak pada adanya dowel action (aksi lekatan antar muka pada serat dengan beton) yang merupakan kobinasi dari pull-out resistance dan bending resistance. Dalam hal ini pull out resistance diartikan sebagai ketahanan tarik yang dimiliki oleh lekatan serat terhadap matrik beton sehingga memungkinkan terjadinya perpindahan tegangan (stress transfer) dari matrik beton ke serat atau dari serat ke beton, sedangkan bending resistance berkaitan dengan kelenturan dan keliatan serat sebagai tulangan mikro beton yang membantu menahan tegangan-tegangan dalam yang terjadi (tegangan normal dan regangan geser). Dengan adanya mekanisme dowel action dalam beton telah terbukti secara efektif menunda terjadinya retakan-retakan mikro beton pada akhirnya mampu meningkatkan secara dramatis berbagai sifat mekanik beton.
commit to user
Untuk mengetahui mekanisme kerja serat dalam adukan beton secara bersama- sama, yang dapat dijelaskan sebegai berikut :
1. Pasta beton akan semakin kokoh / stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fibre bridding) yang sangat mengikat di sekelilingnya.
Gambar 4.10 . Aksi Serat Bersama Pasta Semen
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa penambahan serat almunium dan abu vulkanik ke dalam beton normal tersebut menimbulkan dampak positif yang cukup baik dinilai dari segi peningkatan kuat tarik belah maupun modulus of rupturenya.
4.5 Pembahasan Hasil Penelitian
a. Kandungan zat organik berwarna kuning muda. Standar pengujian berwarna jernih atau kuning muda. Jadi kandungan zat organik memenuhi syarat.
b. Kandungan lumpur sebesar 3%. Standar pengujian maksimal 5 %. Jadi kandungan lumpur memenuhi syarat.
c. Bulk specific gravity agregat halus sebesar 2,54.
d. Bulk specific SSD agregat halus sebesar 2,55. Standar pengujian 2,5 - 2,7.
Jadi Bulk specific SSD agregat halus memenuhi syarat.
e. Apparent specific gravity agregat halus sebesar 2,57.
f. Absorbtion agregat halus sebesar 0,4 %.
serat
beban beban
retakan
commit to user
g. Modulus halus sebesar 2,42. Standar pengujian 2,3 – 3,1. Jadi modulus halus memenuhi syarat.
h. Bulk specific gravity agregat kasar sebesar 2,4.
i. Bulk specific SSD agregat kasar sebesar 2,55. Standar pengujian 2,5 - 2,7.
Jadi Bulk specific SSD agregat kasar memenuhi syarat.
j. Apparent specific gravity agregat kasar sebesar 2,57.
k. Absorbtion agregat kasar sebesar 0,4 %.
l. Abrasi sebesar 38,667 %. Standar pengujian maksimal 50 %. Jadi abrasi memenuhi syarat.
m. Modulus halus butir 6,18. Standar pengujian 5 – 8. Jadi modulus halus butir memenuhi syarat.
n. Dari hasil pengujian nilai slump pada beton akan turun seiring penambahan serat almunium dan juga penambahan abu vulkanik. Hal tersebut menunjukan bahwa kemudahan pengerjaan (workability) pada beton normal (tanpa penambahan serat atau abu vulkanik) lebih tinggi dari beton yang ditambah p serat alumunium dan abu vulkanik. Hal ini dikarenakan dengan adanya serat pada beton segar agregat yang runtuh tertahan oleh adanya serat tersebut sehingga keruntuhan pada pengujian slump berkurang. Penambahan abu vulkanik yang mempunyai sifat dapat menyerap air sehingga berakibat air yang seharusnya digunakan untuk pasta akan lebih banyak berkurang.
Keadaan demikian menyebabkan workability adukan beton menurun dan nilai slump juga rendah.
o. Nilai optimum kuat tarik belah pada beton terjadi pada penambahan serat almunium sebesar 1,1 % dan abu vulkanik 20% menghasilkan kuat tarik belah sebesar 2,59. Peningkatan ini terjadi karena adanya penambahan serat almunium yang meningkatkan kekakuan matrik secara keseluruhan dan menghasilkan pengaruh yang lebih baik terhadap aksi komposit beton.
Penambahan abu vulkanik dan serat almunium menghasilkan pengaruh terhadap aksi komposit yang lebih baik, yaitu tegangan lekat (bond strength) yang lebih besar. Mekanisme kerja yang diharapkan yaitu tegangan kerja yang terjadi pada beton akan ditahan oleh retakan antara serat dengan massa betonnya.
commit to user
p. Nilai optimum modulus of rupture pada beton terjadi pada kadar penambahan serat almunium sebesar 1,15 % dan abu vulkanik 20 % menghasilkan nilai modulus of rupture 3,409 MPa. Peningkatan ini terjadi karena penambahan serat almunium yang meningkatkan kekakuan matrik secara keseluruhan dan menghasilkan pengaruh yang lebih baik terhadap aksi komposit beton. Adanya penambahan abu vulkanik dan serat almunium menghasilkan pengaruh terhadap komposit yang lebih baik.
q. Dari hasil pengujian diketahui bahwa peningkatan dan penurunan kuat tarik belah diikuti pula dengan peningkatan dan penurunan modulus of rupture.
