BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

6

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1.

Tinjauan Pustaka

Program penelitian trotoar berpori AS Environmental Protection Agency bersama dengan ekonomi, keuntungan, aplikasi potensial, dan kebutuhan penelitian masa depan trotoar berpori. Trotoar berpori merupakan teknik manajemen air hujan tersedia yang dapat digunakan pada banyak parkir dan jalan raya volume rendah untuk mengurangi volume limpasan dan polusi air hujan. Selain itu, pengisian kembali air tanah dapat ditingkatkan. Serta pengurangan biaya dikarenakan penghapusan pembatasan, saluran air, dan dan selokan. Perkerasan aspal berpori terdiri dari susunan yang relatif tipis, campuran aspal bergradasi terbuka dengan ukuran batu pecah yang relatif besar. Air dapat disimpan dalam susunan batu pecah sampai dapat meresap ke lapis pondasi bawah. Jenis perkerasan berpori lainnya beton blok dan beton berpori. (Field, R., et all,1982)

Trotoar berpori memungkinkan curah hujan untuk meresap melalui trotoar ke dalam tanah, mengurangi volume limpasan air hujan yang terjadi di suatu lokasi. Namun, trotoar berpori tidak banyak digunakan pada tanah berbutir halus karena akan mempengaruhi daya resap air. Tujuan dari penelitian adalah untuk menyelidiki efektivitas dari trotoar berpori dalam mengendalikan limpasan di tanah liat. Kami membandingkan kinerja sebuah parkir aspal dan parkir trotoar beton berpori di Athens, Georgia, Amerika Serikat, hujan yang relatif kecil dan intensitas rendah. Beton berpori menghasilkan limpasan 93% lebih sedikit dari aspal. Hasil penelitian kami menunjukkan trotoar berpori adalah pilihan yang layak untuk mengurangi limpasan air hujan dan beberapa polutan dari badai kecil atau flush pertama dari badai besar di tanah liat. (Dreelin, E. A., et all, 2006)

Perkerasan beton tembus air digunakan untuk jalan diperkenalkan. Menggunakan metode dan bahan yang umum, beton berpori itu sendiri memiliki kuat tekan rendah. Penggunaan agregat berukuran lebih kecil, silika fume (SF), dan

7

superplasticizer (SP) di beton berpori dapat meningkatkan kuat tekan. Bahan perkerasan berpori yang terdiri dari lapisan permukaan dan lapisan dasar. Kekuatan tekan komposit dapat mencapai 50 MPa dan kekuatan lentur 6 MPa. Penetrasi air, ketahanan abrasi, pembekuan dan pencairan memiliki daya tahan bahan yang juga sangat baik. Hal ini dapat diterapkan baik jalan setapak dan jalan kendaraan. Ini adalah bahan perkerasan ramah lingkungan. (Yang, J., & Jiang, G. ,2003)

Beton berpori merupakan suatu material jalan yang efektif dan ramah lingkungan, karena mengalirkan air hujan dan membiarkan air meresap kedalam tanah, material beton berpori dapat mengisi cadangan air tanah, dan mengurangi limpasan permukaan. Dengan diaplikasikan pada bahu jalan maka limpasan air dari jalan diharapkan akan terserap kedalam tanah dan dapat terkuranginya debit air pada saluran drainase.

2.2.

Landasan Teori

2.2.1. Pengertian Beton Berpori

Beton berpori adalah beton dengan nilai porositas sebesar 15 – 30 % yang dibuat dari campuran agregat kasar, semen, air, dan sedikit agregat halus. Perbedaan beton berpori dengan beton normal terletak pada :

a. Agregat yang digunakan adalah agregat kasar saja atau dengan sedikit agregat halus.

b. Faktor air semen harus dijaga sedemikian rupa agar setelah beton mengeras pori-pori yang terbentuk tidak tertutup oleh campuran pasta semen yang mengeras. Selain itu kontrol pada faktor air semen juga bertujuan agar butir-butir agregat dapat terikat kuat satu sama lain.

Material-material pembentuk beton berpori dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Semen

Semen yang digunakan dalam beton berpori sama dengan beton konvensional, yaitu semen portland. Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen PPC.

8

2. Agregat

Pemakaian agregat halus di dalam beton berpori sangat dibatasi, bahkan jika perlu tidak digunakan. Dihindarinya pemakaian agregat halus ini bertujuan untuk mencegah terbentuknya beton yang padat sehingga beton yang dihasilkan tidak berpori lagi. Ukuran agregat kasar yang digunakan adalah agregat 1-2 dengan gradasi seragam.

3. Air

Komposisi air dan semen di dalam beton berpori harus diatur sedemikian rupa agar beton yang terbentuk mempunyai pori-pori yang cukup sehingga mampu berfungsi sebagai saluran drainase air serta mampu mengikat butir-butir agregat yang ada dengan kuat menjadi satu kesatuan. Kesalahan dalam menghitung komposisi air dapat mengakibatkan beton berpori yang terbentuk memilki kuat tekan yang rendah atau menghasilkan beton berpori yang ikatan antara pasta semen dan agregat lemah.

2.2.2. Perkerasan Beton Berpori

Perkerasan beton berpori diperuntukkan melayani lalu-lintas kendaraan baik bermotor maupun tidak bermotor dengan beban lalu-lintas rendah. Selain itu juga diaplikasikan pada trotoar, lahan parkir, dan taman. Secara umum konstruksi perkerasan jalan terdiri atas dua jenis, yaitu perkerasan lentur yang bahan pengikatnya adalah aspal dan perkerasan kaku dengan semen sebagai bahan pengikatnya yang jalannya biasa juga disebut jalan beton.

Jalan beton biasanya digunakan untuk ruas jalan dengan hirarki fungsional arteri yang berada di kawasan baik luar maupun dalam kota untuk melayani beban lalu lintas yang berat dan padat. Namun perkerasan beton berpori tidak difungsikan untuk beban lalu lintas berat, sebab beton berpori hanya memiliki nilai kuat tekan antara 3.5 MPa sampai 28 MPa.

9

2.2.3. Porositas

Porositas adalah besarnya kadar pori yang terdapat pada beton dan merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kekuatan beton. Pori-pori beton biasanya berisi udara atau berisi air yang saling berhubungan dan dinamakan dengan kapiler beton. Kapiler beton akan tetap ada walaupun air yang digunakan telah menguap, sehingga kapiler ini akan mengurangi kepadatan beton yang dihasilkan. Dengan bertambahnya volume pori maka nilai porositas juga akan semakin meningkat dan hal ini memberikan pengaruh buruk terhadap kekuatan beton.

Beton mempunyai kecenderungan berisi rongga akibat adanya gelembung-gelembung udara yang terbentuk selama atau sesudah pencetakan. Hal ini penting terutama untuk memperoleh campuran yang mudah untuk dikerjakan dengan menggunakan air yang berlebihan daripada yang dibutuhkan guna persenyawaan kimia dengan semen. Air ini menggunakan ruangan dan bila kemudian kering akan menimbulkan rongga-rongga udara. Dapat ditambahkan bahwa selain air yang mengawali pemakaian ruangan dan kelak menjadi rongga, terjadi juga rongga-rongga udara langsung pada jumlah persentase yang kecil. Hal lain adalah terdapatnya pengurangan volume absolut dari semen dan air setelah reaksi kimia dan terjadi pengeringan sedemikian rupa sehingga pasta semen sudah kering akan menempati volume yang lebih kecil dibandingkan dengan pasta yang masih basah, berapapun perbandingan air yang digunakan (L.J. Murdock dan K.M. Brook, 1991)

Selain itu porositas beton timbul karena pori atau rongga yang ada di dalam butiran agregat yang terbentuk oleh adanya udara yang terjebak dalam butiran ketika pembentukan atau dekomposisi mineral. Agregat yang menempati kurang lebih 70-75% dari volume beton akan sangat berpengaruh terhadap porositas beton akibat porositas yang dimiliki oleh agregat sendiri. Gradasi atau ukuran butiran yang dimiliki oleh agregat juga berpengaruh terhadap nilai porositas beton karena dengan ukuran yang seragam maka porositas akan semakin besar sedangkan dengan ukuran yang tidak seragam porositas beton justru berkurang. Hal ini dikarenakan butiran yang kecil dapat menempati ruangan/pori diantara butiran yang lebih besar sehingga porositas beton menjadi kecil.

10

Adapun rumus untuk menghitung nilai porositas dinyatakan dalam persamaan 2.1 dan 2.5 (cara menghitung seperti porositas campuran aspal) berikut ini:

Porositas = 𝐵−𝐶

𝐵−𝐴

𝑥

100%

...(Rumus 2.1) Dengan, A: berat sampel dalam air, W water (gram)

B: berat sampel kodisi SSD, W saturation (gram) C: berat sampel kering oven, W dry (gram)

Porositas (Void In Mix) adalah kandungan udara yang terdapat pada campuran perkerasan, baik yang dapat mengalirkan air maupun yang tidak dapat mengalirkan air. Besarnya porositas dapat dinyatakan dalam persamaan 2.2

berikut ini:

D = 1𝑀𝑎 4𝜋𝑑2𝐿

Dimana:

VIM = porositas (VIM) specimen (%)

D = Densitas benda uji yang dipadatkan ( gr/cm3) SGmix = Specific gravity campuran (gr/cm3)

2.2.4.

Permeabilitas

Permeabilitas adalah kemudahan cairan untuk melewati beton, sedangkan serapan (absorbsi) adalah masuknya cairan ke beton melalui pipa-pipa kapiler yang terdapat pada beton itu sendiri. Permeabilitas menjadi penting untuk diketahui karena beton berpori selain berfungsi untuk menahan beban saat digunakan sebagai perkerasan kaku juga berfungsi untuk sarana agar air hujan dapat meresap kelapisan dibawah lapis perkerasan beton berpori. Besarnya nilai permeabilitas ditunjukkan dengan 2 . 2 . ... ... ... ... ... ... ... %... 100 . 1 x SG D VIM mix        

11

koefisien permeabilitas yaitu kecepatan air melewati beton berpori dalam satu satuan waktu.

Pada beton konvensional faktor air semen yang digunakan akan mempengaruhi besarnya koefisien permeabilitas. Makin tinggi faktor air semen akan menyebabkan nilai koefisien permeabilitas makin tinggi. Hal ini dapat dipahami karena makin banyak air tersisa yang tidak digunakan untuk proses hidrasi semen akan memberikan pori-pori yang besar sehingga beton akan porous dan sangat mudah dilalui air (permeable). Pada pembuatan beton-beton yang mensyaratkan kedap air harus digunakan faktor air semen yang rendah sehingga koefisien permeabilitas akan rendah juga.

Dalam pengujian permeabilitas beton berpori digunakan alat uji permeabilitas yaitu

water permeability test. Tipe dari tes ini adalah falling head water permeability test.

Gambaran bentuk alat dapat dilihat di Gambar 2.1

12

Koefisien Permeabilitas dapat dihitung dengan persamaan 2.3:

...( 2.3) k = Koefisien permeabilitas air (cm/s)

ɑ = Luas potongan melintang tabung (cm2₎

L = Tebal spesimen (cm)

A = Luas potongan melintang spesimen (cm2)

t = Waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan air dari h1 ke h2 (s)

h1 = Tinggi batas air paling atas pada tabung (cm)

h2 = Tinggi batas air paling atas pada tabung (cm)

2.2.5. Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton adalah kemampuan beton untuk menahan gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Besarnya kuat tekan beton dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

f’c = 𝑃

𝐴

………...

(2.4)

dengan, f’c = Kuat tekan (N/mm2) P = beban (N)

A = Luas tampang (mm2₎

Nilai kuat tekan didapatkan melalui pengujian standart berdasarkan ASTM C39-86 dengan benda uji berupa silinder beton. Kuat tekan beton berpori berkisar antara 3 Mpa sampai 28 Mpa pada umur 28 hari. Faktor-faktor yang sangat mempengaruhi kuat tekan antara lain faktor air semen, umur beton, jenis semen, jumlah semen dan sifat agregat.

13

2.2.6. Statistik

a. Analisis Regresi

Analisis Regresi adalah salah satu metode yang sangat popular dalam mencari hubungan antara 2 variabel atau lebih. Analisis regresi merupakan salah satu analisis yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh suatu variabel terhadap variabel lain. Dalam analisis regresi, variabel yang mempengaruhi disebut Independent Variable (variabel bebas) yang dilambangkan dengan X dan variabel yang dipengaruhi disebut Dependent Variable (variabel terikat) yang dilambangkan dengan Y. Jika dalam persamaan regresi hanya terdapat satu variabel bebas dan satu variabel terikat, maka disebut sebagai persamaan regresi sederhana, sedangkan jika variabel bebasnya lebih dari satu, maka disebut sebagai persamaan regresi berganda. Manfaat dari hasil analisis regresi adalah untuk membuat keputusan apakah naik dan menurunya variabel dependen dapat dilakukan melalui peningkatan variabel independen atau tidak.

b. Regresi Sedehana

Analisis regresi sederhana digunakan untuk mengetahui pengaruh dari variabel bebas terhadap variabel terikat atau dengan kata lain untuk mengetahui seberapa jauh perubahan variabel bebas dalam mempengaruhi variabel terikat Persamaan umum regresi sederhana adalah:

Y = a + bX (2.1)

dimana :

Y = Variabel terikat (dependent variable);

X = Variabel bebas (independent variable); a = Konstanta;

14

Persamaan garis regresi dapat dicari dengan menggunakan berbagai pendekatan (rumus), sehingga nilai konstanta (a) dan nilai koefisien regresi (b) dapat dicari dengan metode sebagai berikut :

b = nƩXiYi-(ƩXi)(ƩYi) nƩXi2- (ƩXi)² (2.2) a = (ƩYi)(ƩXi²)-(ƩXi)(ƩXiYi) nƩXi2- (ƩXi)² (2.3) atau a = ƩY n – b ƩX n

(2.3) c. Koefisien Korelasi

Untuk menunjukan tingkat hubungan antara X dan Y, dipergunakan nilai nilai lain yang dihitung dari data sampel yaitu yang disebut koefisien korelasi sampel (sample coefficient correlation).

𝑟 = √𝑟2 _{atau 𝜌 = √𝜌}2

_(2.4)

di mana:

r = koefisien korelasi sampel r2 = koefisien determinasi sampel

Koefisien korelasi r akan berkisar antara -1 dan +1. Nilai negative dari r menunjukan arah yang berlawanan, bila X meningkat maka Y menunrun dan sebaliknya (inverse relationship)

r = 1 menunjukan korelasi positif sempurna r = -1 menunjukan korelasi negatif sempurna

r = 0 menunjukan korelasi nihil atau tidak ada hubungan statistik antara X dan Y

Pada umumnya untuk menjelaskan keeratan hubungan antara X dan Y dengan menggunakan analisis regresi, koefisien determinasi r2 lebih disukai. Koefisien korelasi r selalu lebih besar daripada koefisien determinasi r2. Misalnya dengan r=0,70, pengurangan keragaman total hanyalah sebesar (0,70)2=0,49.

15

2.2.7. Penggunaan Beton Berpori

Material beton berpori pada lapisan permukaan dari struktur material perkerasan tembus air.Ketebalan dari material perkerasan beton berpori tergantung dari beban konstruksi yang akan diterima. Komponen struktur dibawah permukaan beton berpori untuk sitem perkerasan tembus air ini terdiri dari (National Ready Mixed Concrete Association, 2008) :

a. Choke course.

Lapisan ini terletak dibawah perkerasan beton berpori,ketebalan antara 2,5-5 cm dan berfungsi untuk meratakan elevasi permukaan untuk beton berpori.lapisan ini terdiri dari agregat gradasi terbuka berukuran kecil.

b. Open Graded base reservoir

Terletak di bawah Choke course. Ketebalan lapisan antara 7,5-10 cm dan terdiri dari agregat batu pecah berukuran 4,8-19 mm.Lapisan ini memiliki tingkat penyerapan air yang sangat tinggi sehingga berfungsi sebagai transisi aliran ke lapisan subbase

c. Open Graded Subbase Reservoir

Ukuran agregat yang digunakan yaitu antara 19-63,5 mm. Seperti halnya lapisan base reservoir, air disimpan dalam rongga-rongga yang terbentuk dari agregat.Ketebalan lapisan Subbase Reservoir tergantung pada tempat penampungan air yang dibutuhkan dan beban yang akan diterima perkerasan. d. Underdrain(Opsional)

Dalam beberapa kasus dimana perkerasan beton berpori dipasang pada tanah dengan tingkat penyerapan air yang rendah, lapisan Underdrain memudahkan pembuangan airdari lapisan base dan subbase. Underdrain berupa pipa berlubang dan terhubung dengan struktur bagian luar.Pipa yang digunakan adalah pipi yang berlubang.

16

e. Geotextile(opsional)

Geotextile dapat digunakan pemisah pada lapisan subbase dari lapisan tanah dasar fungsinya untuk mencegah perpindahan tanah kedalam lapisan base dan

subbase.

f. Tanah dasar

Lapisan tanah dasar terletak di bawah subbase. Kapasitas penyerapan air pada tanah dasar menentukan banyaknya air yang dapat dikeluarkan dari lapisan agregat ke dalam tanah disekitarnya.

2.2.8. Komposisi Beton Berpori

Sebagaimana pada beton konvensional, bahan utama penyusun beton berpori adalah semen portland, agregat, air dan bahan tambah lainnya dengan komposisi tertentu. Yang berbeda pada beton berpori adalah:

a. Agregat yang digunakan hanya agregat kasar saja atau dengan sedikit sampai tidak ada agregat halus.

b. Faktor air semen harus dijaga sedemikian rupa agar setelah mengeras pori-pori yang terbentuk tidak tertutup oleh campuran pasta semen yang mengeras. Selain kontrol pada faktor air semen juga bertujuan agar butir-butir agregat dapat terikat kuat satu sama lain. FAS yang digunakan antara 0,3-0,4.

17

2.2.9. Konsep Ramah Lingkungan Material Beton Berpori

Salah satu bagian penting dalam konsep bangunan hijau yang ramah lingkungan adalah penggunaan material konstruksi yang ramah lingkungan. Material konstruksi tersebut diambil, diproduksi, digunakan dan dirawat dengan seminimal mungkin berkontribusi pada kerusakan lingkungan. Beton Berpori sebagai material konstruksi j a l a n yang multifungsional maka mempunyai beberapa keunggulan yang ramah lingkungan diantaranya:

a. Mengurangi limpasan permukaan di suatu daerah

Beton berpori sebagai material konstruksi yang rnultifungsi selain berfungsi sebagai kornponen struktural juga berfungsi sebagai saluran drainase air rnasuk ke dalarn tanah sehingga rnarnpu rnengurangi lirnpasan permukaan.

b. Mengurangi tingkat pencernaran terhadap air tanah

Fungsi utarna beton berpori adalah rnengalirkan air yang ada di permukaan sehingga dapat diserap oleh tanah. Karena tidak rnenggunakan bahan kirnia berbahaya di dalarn carnpuran beton, rnaka potensi tercernarnya air tanah rnenjadi sernakin kecil.

c. Dapat didaur ulang

Setelah mencapai umur rencana beton berpori dapat didaur ulang menjadi material beton berpori yang baru sehingga tidak menimbulkan Iimbah buangan d. Rongga pada beton berpori dapat meredam kebisingan suara

Rongga pada beton berpori dapat meredam kebisingan suara yang ditimbulkan oJeh roda kendaraan. Hal ini disebabkan karena pori-pori pada beton terbentuk secara tidak teratur dan memiliki permukaan baur oleh pori-pori pada beton menjadi saling bertumbukan dan saling meredam.

2.2.10.Standar Mutu Bata Beton

Persyaratan mutu beton berpori sampai saat ini belum tercantum dalam SNI, sehingga untuk menentukan target mutu beton berpori, digunakan syarat batasan

18

minimum mutu bata beton. Maka mutu beton berpori pada penelitian ini disesuaikan dengan standar mutu bata beton minimum yang disyaratkan menurut SNI 03-0691-1996.

Klasifikasi bata beton dibedakan menurut kelas penggunaannya, yaitu: a. Bata beton mutuA: digunakan untuk jalan

b. Bata beton mutu B: digunakan untuk pelataran parkir c. Bata beton mutu C: digunakan untuk pejalan kaki

d. Bata beton mutu D: digunakan untuk taman dan pengguna lain Mutu bata beton minimum dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1. Persyaratan Mutu Setiap Jenis Bata Beton

( Sumber: SNI 03-0691-1996)

2.2.11.Perkerasan Kaku

Rigid pavement atau Perkerasan Kaku adalah suatu susunan konstruksi perkerasan di mana sebagai lapisan atas digunakan pelat beton yang terletak di atas pondasi atau di atas tanah dasar pondasi atau langsung di atas tanah dasar (subgrade). Perkerasan beton yang kaku dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi, mendistribusikan beban dari atas menuju ke bidang tanah dasar yang cukup luas sehingga bagian terbesar dari kapasitas struktur perkerasan diperoleh dari plat beton sendiri. Hal ini berbeda dengan perkerasan lentur dimana kekuatan perkerasan diperoleh dari tebal lapis pondasi bawah, lapis pondasi dan lapis permukaan. Karena yang paling penting adalah mengetahui kapasitas struktur yang

Jenis

Kuat Tekan (MPa)

Rata-rata.

Minimum

A 40 35

B 20 17

c

15 12,5

19

menanggung beban, maka faktor yang paling diperhatikan dalam perencanaan tebal perkerasan beton semen adalah kekuatan beton itu sendiri. Adanya beragam kekuatan dari tanah dasar dan atau pondasi hanya berpengaruh kecil terhadap kapasitas struktural perkerasannya. Lapis pondasi bawah jika digunakan di bawah plat beton karena beberapa pertimbangan, yaitu antara lain untuk menghindari terjadinya pumping, kendali terhadap sistem drainasi, kendali terhadap kembang-susut yang terjadi pada tanah dasar dan untuk menyediakan lantai kerja (working platform) untuk pekerjaan konstruksi.

Kekuatan beton harus dinyatakan dalam nilai kuat tarik uji lentur (flexural, strength) umur 28 hari, yang didapat dari hasil pengujian balok dengan pembebanan tiga titik (ASTM C-78) yang besarnya secara tipikal sekitar 3-5 Mpa (30-50 kg/cm2). Beton juga bisa di perkuat dengan serat baja (stell fibre) untuk memperkuat kuat tarik lenturnya serta mengendalikan retak pada plat khususnya bentuk tak lazim. Untuk penentuan beban lalu lintas rencana pada perkerasan beton semen dinyatakan dalam jumlah sumbu kendaraan niaga sesuai dengan konfigurasi sumbu pada lajur rencana selama umur rencana. Lalu lintas harus dianalisis berdasarkan hasil perhitungan volume lalu lintas dan konfigurasi sumbu menggunakan data terakhir atau data 2 tahun terakhir. Untuk kendaraan yang ditinjau memiliki berat total minimum 5 ton

Secara umum, langkah perencanaan sistem drainase jalan dimulai dengan memplot rute jalan yang akan ditinjau di peta topografi untuk mengetahui daerah layanan sehingga dapat memprediksi kebutuhan penempatan bangunan drainase penunjang seperti saluran samping jalan, fasilitas penahan air hujan dan bangunan pelengkap. Dalam merencanakan harus memperhatikan pengaliran air yang ada di permukaan maupun yang ada di bawah permukaan dengan mengikuti ketentuan teknis yang ada tanpa menggangu stabilitas konstruksi jalan. Sistem drainase permukaan jalan berfungsi untuk mengendalikan limpasan air hujan di permukaan jalan dan juga dari daerah sekitarnya agar tidak merusak konstruksi jalan akibat air banjir yang melimpas di atas perkerasan jalan atau erosi pada badan jalan.

20

Gambar 2.3.Tipikal Sistem Drainase Perkeraan lulus air

(Sumber: Perencanaan sistem drainase jalan,GJW Fernandes,Peneliti utama, bidang geometrik jalan puslitbang jalan dan jembatan)

Sistem drainase bawah permukaan bertujuan untuk menurunkan muka air tanah dan mencegah serta membuang air infiltrasi dari daerah sekitar jalan dan permukaan jalan atau air yang naik dari subgrade jalan.