5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidrolik lain, agregat halus, agregat kasar, dan air dengan atau tanpa bahan tambah dengan perbandingan tertentu yang kemudian membentuk suatu massa yang padat. Dari bahan-bahan pembentuk beton tersebut semen merupakan bahan yang memiliki sifat adhesif dan kohesif yang memungkinkan melekatnya fragmen-fragmen mineral menjadi suatu massa yang padat. (Chiu-Kia Wang, 1986)
Dalam bidang bangunan yang dimaksud dengan beton adalah campuran dari agregat halus dan agregat kasar (pasir, kerikil, batu pecah, atau jenis agregat lain) dengan semen, yang dipersatukan oleh air dalam perbandingan tertentu. Beton juga dapat didefinisikan sebagai bahan bangunan dan konstruksi yang sifat- sifatnya dapat ditentukan terlebih dahulu dengan mengadakan perencanaan dan pengawasan yang teliti terhadap bahan-bahan yang dipilih. (Wuryati, 2001)
Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen portland atau bahan tambah kimia, sehingga sangat menguntungkan secara ekonomi.
Namun, pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan prilaku struktur. (Mulyono, 2003)
Mengingat beton merupakan material yang heterogen maka kekuatan beton tergantung pada :
1. Kekuatan agregat 2. Mutu semen
3. Kekuatan lekat antara semen dan agregat (Nugraha, 1989 : 158)
commit to user
Bermacam-macam jenis batu, bila mana dipecah cocok untuk agregat kasar beton yaitu :
1. Batu kapur 2. Batuan beku 3. Sandstone 4. Batu tulis
5. Batuan metamorfosa
(Murdock dan Brook, 1991 : 28)
Sifat- sifat beton keras yang penting adalah kekuatan karakteristik, kekuatan desak, tegangan-regangan, susut rangkak, reaksi terhadap temperature, keawetan, dan kekedapan air terhadap air. Dari sifat-sifat tersebut yang terpenting dan berkaitan dengan kekuatan beton adalah kuat desak. Dalam hal ini kuat desak beton merupakan gambaran dari mutu beton yang ada kaitannya dengan struktur beton. Alasan lain kuat desak beton merupakan parameter terpenting adalah beton lebih tahan terhadap desak daripada tarik. (Subakti, 1994 :IV-1)
Tolak ukur yang umum dari sifat elastik suatu bahan adalah modulus elastisitas, yang merupakan perbandingan dari tekanan yang diberikan dengan perubahan bentuk per-satuan panjang, sebagai akibat dari tekanan yang diberikan. Modulus elastisitas tidak berkaitan langsung dengan sifat-sifat beton lainnya, meskipun kekuatan yang lebih tinggi biasanya mempunyai harga E yang lebih tinggi pula.
(Murdock dan Brook, 1991 : 11)
Tiga kinerja yang dibutuhkan dalam pembuatan beton adalah (STP 169C, Concrete and concrete-making materials): 1. Memenuhi kriteria konstruksi yaitu dapat dengan mudah dikerjakan dan dibentuk serta mempunyai nilai ekonomis. 2.
kekuatan tekan dan 3. durabilitas atau keawetan. Menurut PBI’71 beton dibagi dalam kelas dan mutu sebagai berikut:
Tabel 2.1 Kelas dan Mutu Beton
Kelas Beton Mutu Beton Kekuatan Tekan Minimum (Kgf/cm2)
Tujuan Pemakaian Beton
I Bo 50-80 Non Struktural
II B1 K125
K175 K225
100 125 175 225
Rumah Tinggal Perumahan Perumahan Perumahan dan Bendungan
III K>225 >225 Jembatan,Bangunan
tinggi, Terowongan kereta api
(Sumber : Gunawan (2000)
P. Dinakar et al dalam penelitiannya menggunakan agregat kasar yang diganti dengan batu granit dan penggantian metakaolin terhadap semen. Batu granit dihancurkan dengan ukuran butir nominal 20 mm dan pasir sungai dengan ukuran maksimum 4,75 mm digunakan sebagai agregat kasar dan halus.. Berat jenis agregat yang ditentukan secara eksperimental. Agregat kasar dengan ukuran 20mm, fraksi 12,5 mm memiliki berat jenis 2,91 dan 2,80, sedangkan agregat halus memiliki berat jenis 2,73. Dan dengan ditambah metakaolin, maka kuat tekan dan modulus elastisitas maksimum terjadi di penggantian metakaolin 10 % terhadap semen. (P. Dinakar et al, 2013)
Spesifikasi AASHTO mempertimbangkan modulus elastisitas beton tetap konstan secara struktural (AASHTO 2010) . Perhitungan AASHTO tentang modulus elastisitas beton didasarkan pada berat jenis dan kuat tekan beton di 28 hari.
Persamaan untuk modulus elastisitas variabel beton mempertimbangkan jenis mineral admixtures dan agregat kasar dikembangkan sebelumnya (Nemati 2006) . Nilai kuat tekan beton, koefisien creep dan modulus elastisitas untuk beton type Florida dihasilkan melalui penelitian lain ( Tia et al . 2005). Yazdani et al (2005) mengembangkan model modulus elastisitas beton berdasarkan kelas agregat di Florida dan kekuatan beton variabel . (Brahama P. Singh et al, 2013)
Hal-hal yang perlu diperhatikan berkaitan dengan penggunaan beton ada lima, yaitu (Landgreen, 1994) :
1. Volume udara
Udara yang terdapat dalam campuran beton akan mempengaruhi proses pembuatan beton, terutama setelah terbentuknya pasta semen.
2. Volume padat
Kepadatan volume agregat akan mempengaruhi berat isi dari beton jadi.
3. Berat jenis agregat
Berat jenis agregat akan mempengaruhi dalam proporsi campuran dalam berat sebagai kontrol.
4. Penyerapan
Penyerapan berpengaruh pada berat jenis.
5. Kadar air permukaan agregat
Kadar air pemukaan agregat berpengaruh pada penggunaan air saat pencampuran.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Pengertian Beton
Beton adalah batu tiruan yang terbuat dari campuran semen, agregat dan air dengan atau tanpa bahan tambahan (admixture) dalam perbandingan tertentu.
Pencampuran material penyusun beton dilakukan sampai merata sehingga diperoleh beton yang homogen. Campuran beton yang rata ditandai dengan sifat campurannya plastis, dapat dituang dalam cetakan dan bisa dibentuk sesuai dengan kebutuhan. Campuran beton akan mengalami pengerasan akibat reaksi kimia antara semen dan air yang berlangsung dalam jangka waktu yang panjang atau dengan kata lain beton akan bertambah keras sejalan dengan umur beton tersebut.
Kekuatan, keawetan dan sifat-sifat lain dari beton tergantung dari kualitas bahan dasar, perbandingan volume campuran, cara pelaksanaan, cara pemdatan, dan pemeliharaannya.
Beton banyak digunakan sebgai struktur bangunan karena mempunyai banyak keuntungan, diantaranya :
1. Sebagian bahan pembentuknya didapat dari daerah setempat, kecuali semen porland, sehingga harganya relatif murah.
2. Beton sangat tahan terhadap aus dan juga tahan api/kebakaran.
3. Beton dapat dibentuk sesuai keinginan dalam berbagai ukuran.
4. Tidak memerlukan pemeliharaan yang rumit dan biaya perawatan relatif murah.
5. Beton sangat kuat dalam menahan kuat desak, serta mempunyai sifat tahan terhadap pengkaratan ataupun pembusukan oleh kondisi lingkungan.
Namun beton juga mempunyai kelemahan yang perlu ditinjau oleh perencana dalam merencanakan struktur bangunan, antara lain :
1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena itu sering diberi baja tulangan.
2. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
3. Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan didetail secara seksama agar setelah dikompositkan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail.
Gambar 2.1 Unsur-unsur Pembentuk Beton (Mulyono, 2003) SEMEN
AIR UDARA
ADMIXTURE PASIR SPLIT
PASTA
MORTAR
BETON
2.2.2 Material Penyusun Beton
2.2.2.1 Semen Portland
Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan (PUBI-1982, dalam Tjokrodimuljo, 1996).
Fungsi semen adalah untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang padat dan juga untuk mengisi rongga-rongga antar butir agregat.
Empat unsur yang paling penting dalam semen adalah:
a. Trikalsium silikat (C3S) atau 3CaO.SiO3
b. Dikalsium silikat (C2S) atau 2CaO.SiO2
c. Trikalsium aluminat (C3A) atau 3CaO.Al2O3
d. Tetrakalsium aluminoferit (C4AF) atau 4CaO.Al2O3.FeO2
Tabel 2.2 Jenis Semen Portland di Indonesia Sesuai SII 0013-81
Jenis semen Karakteristik umum
Jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti disyaratkan pada jenis- jenis lain
Jenis II Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang
Jenis III Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut
persyaratan panas hidrasi yang rendah
Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat
(Sumber : Tjokrodimuljo (1996)
2.2.2.2 Agregat
Agregat adalah butiran mineral yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar (aduk) dan beton. Agregat aduk dan beton dapat juga didefinisikan sebagai bahan yang dipakai sebagai pengisi atau pengkurus, dipakai bersama bahan perekat, dan membentuk suatu massa yang keras, padat bersatu, yang disebut adukan beton. (Wuryati, 2001)
Agregat berfungsi sebagai bahan pengisi beton yang melekat dengan bantuan pasta semen. Agregat terdiri dari agregat kasar dan agregat halus. Beberapa karaktersitik agregat yang patut mendapat perhatian adalah porositas, distribusi gradasi dan ukuran, penyerapan kelembapan, bentuk dan tekstur permukaan, kekuatan pecah, modulus elastisitas, dan keberadaan zat-zat yang dapat merusak beton. (Susilorini & Sambowo, 2011)
Jenis-jenis agregat dapat dibedakan menjadi 5, yaitu : 1. Berdasarkan berat
a. Agregat normal
Agregat ini biasanya berasal dari granit, basalt, kuarsa, dan sebagainya.
Berat jenis rata-ratanya adalah 2,5-2,7. Beton yang dibuat dengan agregat normal adalah beton normal, yaitu beton yang mempunyai berat isi 2.200-2.500 kg/m3.
b. Agregat ringan
Digunakan untuk menghasilkan beton yang ringan dalam sebuah bangunan yang memperhitungkan berat sendirinya. Biasanya digunakan pada produk beton, misalnya bahan-bahan untuk isolasi atau bahan-bahan untuk pratekan dan paling banyak digunakan untuk beton pracetak. Berat isi agregat ini berkisar 350-880 untuk agregat kasarnya dan 750-1.200 kg/m3 untuk agregat halus. Campuran kedua agregat tersebut mempunyai berat isi 1.040 kg/m3.
c. Agregat berat
Agregat ini mempunyai berat lebih besar dari 2.800 kg/m3. 2. Berdasarkan bentuk (ASTM D-3398)
a. Agregat bulat
Rongga udaranya minimum 33 %, sehingga rasio luas permukaannya kecil. Beton yang dihasilkan dari agregat ini kurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan atau beton mutu tinggi, karena ikatan antar agregat kurang kuat.
b. Agregat bulat sebagian atau tidak teratur
Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35-38 %, sehingga membutuhkan lebih banyak pasta semen agar mudah dikerjakan.
c. Agregat bersudut
Rongga udara berkisar 38-40 % sehingga membutuhkan lebih banyak lagi pasta semen. Beton yang dihasilkan agregat ini sudah cukup baik untuk struktur dengan kuat tekan tinggi. Biasa digunakan pada rigid pavement.
d. Agregat panjang
Agregat disebut panjang apabila ukuran terbesarnya lebih dari 9/5 dari ukuran rata-rata.
e. Agregat pipih
Dinamakan pipih jika ukuran terkecilnya kurang dari 3/5 ukuran rata- ratanya.untuk contoh di atas agregat disebut pipih jika lebih kecil dari 9 mm.
f. Agregat pipih dan panjang
Agregat jenis ini mempunyai panjang yang jauh lebih besar daripada lebarnya, sedangkan lebarnya jauh lebih besar dari tebalnya.
3. Berdasarkan tekstur permukaan a. Agregat licin / halus (glassy)
Agergat ini lebih sedikit membutuhkan air dibandingkan dengan agregat dengan permukaan kasar.
b. Berbutir (granular)
Pecahan agregat jenis ini berbentuk bulat dan seragam.
c. Kasar
Pecahannya kasar dapat terdiri dari batuan halus atau kasar yang mengandung bahan-bahan berkristal yang tidak dapat terlihat dengan jelas melalui pemeriksaan visual.
d. Kristalin (cristalline)
Agregat jenis ini mengandung kristal-kristal yang nampak dengan jelas melalui pemeriksaan visual.
e. Berbentuk sarang lebah (honeycombs)
Tampak dengan jelas pori-porinya dan rongga-rongganya. Dengan pemeriksaan visual , kita dapat melihat lubang-lubang pada batuannya.
4. Berdasarkan ukuran butir nominal a. Agregat halus
Agregat yang semua butirnya menembus ayakan 4,8 mm (SII.0052,1980) atau 4,75 mm (ASTM C33,1982) atay 5,0 mm (BS.812,1976).
b. Agregat kasar
Agregat yang semua butirnya tertinggal ayakan 4,8 mm (SII.0052,1980) atau 4,75 mm (ASTM C33,1982) atay 5,0 mm (BS.812,1976).
5. Berdasarkan gradasi a. Gradasi sela
Jika salah satu atau lebih dari ukuran butir atau fraksi pada satu set ayakan tidak ada, maka gradasi ini akan menunjukkan satu garis horisontal dalam grafiknya.
b. Gradasi menerus
Jika agregat yang semua ukuran butirnya ada dan terdistribusi dengan baik.
c. Gradasi seragam
Agregat yang memiliki ukuran yang sama.
a. Agregat Halus
Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil antara 0,15 mm dan 5 mm. Dalam pemilihan agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Karena sangat menentukan dalam hal kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Pasir sebagai bahan pembentuk mortar bersama semen dan air, berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu kesatuan yang kuat dan padat.
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 33, syarat-syarat agregat halus (pasir) adalah sebagai berikut :
1) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran tajam dan keras, bersifat kekal dalam arti tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti panas matahari dan hujan.
2) Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 % terhadap jumlah berat agregat kering. Apabila kandungan lumpur lebih dari 5 %, agregat halus harus dicuci terlebih dahulu.
3) Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak.
Hal demikian dapat dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams Header dengan menggunakan larutan NaOH.
4) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran yang beranekaragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat 1 (PBI 1971), harus memenuhi syarat sebagai berikut :
(a) Sisa di atas ayakan 4 mm , harus minimum 2 % berat.
(b) Sisa di atas ayakan 1 mm , harus minimum 10 % berat.
(c) Sisa di atas ayakan 0,25 mm , harus berkisar antara 80 % - 90 % berat.
Kategori agregat menurut asalnya adalah agregat mineral alami dan agregat buatan (sintesis). Agregat mineral alami adalah agregat yang diperoleh dan dihasilkan oleh alam, misalnya pasir, kerikil, dan batu pecah. Agregat alami diperoleh dari alam yang telah mengalami pengecilan secara alamiah (kerikil) atau dapat juga diperoleh dengan cara memecah batu alam. Dalam hal ini, pasir alam terbentuk dari pecahan batu sehingga dapat diperoleh dari dalam tanah, dasar sungai atau tepi laut. Agregat yang menurut asalnya dikategorikan sebagai agregat buatan (sintesis) diproses secara termal, atau merupakan hasil sampingan atau ikutan dari produksi suatu bahan. (Susilorini & Sambowo, 2011)
Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan dalam hal kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu pasir harus dikendalikan. Oleh karena itu pasir sebagai agregat halus harus
memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan. Batasan susunan butiran agregat halus dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Batasan Susunan Butiran Agregat Halus Ukuran saringan
(mm)
Persentase lolos saringan
Daerah 1 Daerah 2 Daerah 3 Daerah 4 10,00
4,80 2,40 1,20 0,60 0,30 0,15
100 90-100
60-95 30-70 15-34 5-20 0-10
100 90-100 75-100 55-90 35-59 8-30 0-10
100 90-100 85-100 75-100 60-79 12-40 0-10
100 95-100 95-100 90-100 80-100 15-50
0-15 (Sumber : Tjokrodimuljo (1996)
Keterangan:
Daerah 1 : Pasir kasar Daerah 2 : Pasir agak kasar Daerah 3 : Pasir agak halus Daerah 4 : Pasir halus
Tabel 2.4 Syarat Mutu Kekuatan Agregat Sesuai SII.0052-08 Kelas dan Mutu
Beton
Kekerasan dengan bejana Rudelloff, bagian hancur menembus ayakan 2 mm
persen% maksimum
Kekerasan dengan bejana geser Los
Angelos, bagian hancur menembus
ayakan 1,7mm,%
maksimum Fraksi butir
9,5-19 mm
Fraksi butir 19-30 mm
1 2 3 4
Beton kelas I dan mutu
B0 dan B1 22-30 24-32 40-50
Mutu beton kelas II dan mutu K-125, K-175 dan
K-225
14-20 16-24 27-40
Beton kelas III dan mutu > K-225 atau
beton pratekan
Kurang dari 14 Kurang dari 16 Kurang dari 27
(Sumber : Mulyono, 2003)
b. Agregat Kasar
Menurut Tjokrodimuljo (1996) disebutkan bahwa agregat kasar adalah agregat yang mempunyai ukuran butir-butir besar antara 5 mm dan 40 mm. Sifat dari agregat kasar mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya terhadap disintegrasi beton, cuaca dan efek-efek perusak lainnya. Agregat kasar mineral ini harus bersih dari bahan-bahan organik dan harus mempunyai ikatan yang baik dengan semen.
Sifat-sifat bahan bangunan sangat perlu untuk diketahui, karena dengan mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan tersebut, kita dapat menentukan langkah-langkah yang diambil dalam menangani bahan bangunan tersebut. Sifat- sifat dari agregat kasar yang perlu untuk diketahui antara lain ketahanan (hardness), bentuk dan tekstur permukaan (shape and texture surface), berat jenis agregat (specific gravity), ikatan agregat kasar (bonding), modulus halus butir (finenes modulus), dan gradasi agregat (grading).
Agregat kasar adalah agregat yang memiliki ukuran butiran lebih dari 5mm (PBI 1971). Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil atau batu pecah.
Jenis agregat kasar yang umum adalah :
1. Batu Pecah Alami : Bahan ini di dapat dari cadas atau batu pecah alami yang digali. Batu ini dapat berasal dari gunung api, jenis sedimen, atau jenis metamorf. Meskipun dapat menghasilkan kekuatan yang tinggi terhadap beton, batu pecah kurang memberikan kemudahan pengerjaan dan pengecoran dibandingkan dengan jenis agregat kasar lainnya.
2. Kerikil Alami : Kerikil didapat dari proses alami, yaitu dari pengikisan tepi maupun dasar sungai oleh air sungai yang mengalir. Kerikil memberikan kekuatan yang lebih rendah dari pada batu pecah, tetapi memberikan kemudahan pengerjaan yang lebih tinggi.
3. Agregat Kasar Buatan : Terutama berupa slag atau shale yang biasa digunakan untuk beton berbobot ringan. Biasanya merupakan hasil dari proses lain seperti blast-furnace dan lain-lain.
4. Agregat untuk Perlindungan Nuklir dan Berbobot Berat : Dengan adanya tuntutan yang spesifik pada zaman atau sekarang ini, juga untuk pelindung dari radiasi nuklir sebagai akibat dari semakin banyaknya pembangkit atom dan stasiun tenaga nuklir, maka perlu adanya beton yang dapat melindungi dari sinar x, sinar gamm, dan neutron.
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 3.4 syarat-syarat agregat kasar (kerikil) adalah sebagai berikut :
1) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir keras dan tidak berpori. Agregat kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya dapat dipakai apabila jumlah butir-butir pipih tersebut tidak melebihi 20 % dari berat agregat seluruhnya.
Butir-butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan.
2) Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1 % yang ditentukan terhadap berat kering. Apabila kadar lumpur melampaui 1 % maka agregat kasar harus dicuci.
3) Agergat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak beton, seperti zat-zat yang reaktif alkali.
4) Kekerasan butir-butir agregat kasar yang diperiksa dengan bejana penguji dari Rudelof dengan beton penguji 20 ton, yang harus memenuhi syarat-syarat :
(a) Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5-19 mm lebih dari 24 % berat.
(b) Tidak terjadi pembubukan sampai 19-30 mm lebih dari 22 % berat.
Kekerasan ini dapat juga diperiksa dengan mesin Los Angeles. Dalam hal ini tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50 %.
5) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beranekaragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat 1 PBI 1971, harus memenuhi syarat sebagai berikut :
(a) Sisa diatas ayakan 31,5 mm harus 0 % berat .
(b) Sisa diatas ayakan 4 mm harus berkisar antara 90 % dan 98 % berat.
(c) Selisih antara sisa-sisa kumulatif diatas dua ayakan yang berurutan, maksimum 60 % dan minimum 10 % berat.
Batasan susunan butiran agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Persyaratan Gradasi Agregat Kasar
Ukuran saringan (mm) Persentase lolos saringan
40 mm 20 mm
40 20 10 4,8
95-100 30-70 10-35 0-5
100 95 – 100
22-55 0-10 Sumber : Tjokrodimuljo (1996)
Susunan untuk butiran (gradasi) yang baik akan dapat menghasilkan kepadatan (density) maksimum dan porositas (voids) minimum. Sifat penting dari suatu agregat (baik kasar maupun halus) ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan.
Bentuk dari partikel agregat dapat mempengaruhi kebutuhan air, workability, kemampuan untuk diangkut (mobility), bleeding, kemampuan untuk membentuk hasil akhir yang baik (finishability) dan kekuatan. Partikel yang lebih bulat (rounded) memberikan workability yang lebih baik dibandingkan dengan partikel yang bentuknya pecah atau bersudut. Hal ini disebabkan karena sedikitnya bidang kontak antar partikel yang dialami oleh partikel bulat, sehingga gaya gesek antar partikel menjadi lebih kecil dan aliran campuran beton menjadi lebih mudah.
Bentuk agregat juga mempengaruhi kuat tekan pada beton. Campuran yang menggunakan agregat dengan bentuk pecah dan bersudut akan menghasilkan beton dengan kekuatan yang lebih tinggi karena kekuatan ikatan antar partikelnya besar. Kekuatan ikatan yang besar tersebut dikarenakan bidang kontak antara partikel dengan pasta yang besar.
2.2.2.3 Air
Air merupakan bahan dasar pembuat dan perawatan beton, penting namun harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi syarat pula untuk bahan campuran beton. Tetapi tidak berarti air harus memenuhi persyaratan air minum. Jika diperoleh air dengan standar air minum, maka dapat dilakukan pemeriksaan secara visual yang menyatakan bahwa air tidak berwarna, tidak berbau, dan cukup jernih. Menurut Tjokrodimuljo (1996), dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut:
1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang merusak beton (asam, zat organik, dll) lebih dari 15 gram/liter.
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
2.2.2.4 Batu Candi (Lava Stone)
Batu Candi atau Batu Lava tergolong batuan beku (Igenous Rock). Batu Alam jenis ini terjadi akibat perubahan suhu dari lava dingin yang membeku menjadi Batuan Beku yang terjadi dari magma yang tidak keluar ke permukaan bumi menjadi mengeras dan membeku di dalam perut bumi.
Batu candi banyak ditemukan di daerah gunung berapi terutama di pulau jawa seperti di Yogyakarta, Cirebon, Majalengka, dan daerah timur pulau jawa. Ciri- ciri batu candi adalah warna yang gelap, berpori dan solid. Tingkat kekerasan (density) batu candi sangat keras namun mempunyai porositas yang tinggi sehingga mudah menyerap air.
Warna batu candi adalah hitam dan cenderung homogen karena ada sebagain warna batu candi yang hitam agak keputihan dan mempunyai tingkat kekerasan yang sangat tinggi, tetapi ada juga yang hitam pekat namun mempunyai tingkat kekerasan lebih rendah dibanding yang berwarna hitam terang.
(http://www.artstonescapes.blogspot.com/2011/02/batu-candi-lava-stone.html )
Batu candi yang digunakan dalam penelitian ini merupakan limbah batu pasca produksi yang sudah tidak dipergunakan lagi. Limbah batu ini diambil langsung di tempat pembuangan limbah batu di kawasan Sambirejo, Prambanan, Yogyakarta.
Sedangkan untuk asal batu candi ini adalah dari aktivitas penambangan batu di Kawasan Gunung Merapi Yogyakarta.
Gambar 2.2 Limbah Batu Candi di Sambirejo, Yogyakarta
2.2.3 Kuat Tekan
Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan per satuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan.
Nilai kuat tekan beton didapat melalui pengujian standar menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton (diameter 150 mm, tinggi 300 mm)
sampai hancur. Sedang untuk pengujian kuat tekan dapat diformulasikan sebagai berikut:
A c P
f' = maks ………... (2.1)
dimana:
fc’ : kuat tekan beton salah satu benda uji (MPa) P : beban tekan maksimum (kN)
A : luas permukaan benda uji (mm2)
Besarnya kuat tekan beton dipengaruhi oleh sejumlah faktor antara lain:
1. Faktor air semen, hubungan faktor air semen dan kuat tekan beton secara umum adalah bahwa semakin rendah nilai faktor semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu niali faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnyasemakin rendah. Hal ini karena jika faktor air semen semakin rendah maka beton semakin sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen yang optimal yang menghasilkan kuat tekan yang maksimal.
2. Jenis semen dan kualitasnya mempengaruhi kekuatan rata-rata dan kuat batas beton.
3. Jenis dan lekuk-lekuk (relief) bidang permukaan agregat. Kenyataan menunjukkan bahwa penggunaan aggregat batu pecah akan menghasilkan beton dengan kuat desak maupun kuat tarik yang lebih besar dari pada kerikil.
4. Efisiensi dari perawatan (curing). Kehilangan kekuatan sampai 40 % dapat terjadi bila pengeringan terjadi sebelum waktunya. Perawatan adalah hal yang sangat penting pada pekerjaan di lapangan dan pada pembuatan benda uji.
5. Suhu. Pada umumnya kecepatan pengerasanbeton bertambah dengan pertambahan suhu. Pada titik beku kuat hancur akan tetap rendah untuk waktu yang lama.
6. Umur pada keadaan yang normal. Kekuatan beton bertambah dengan bertambahnya umur, tergantung pada jenis semen,misalnya semen dengan kadar alumina tinggi menghasilkan beton yang kuat hancurnya pada 24 jam, sama dengan semen portland biasa pada 28 hari. Pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa tahun.
Besar kecilnya nilai mutu beton yang dihasilkan sangat bergantung pada tingkat kesempurnaan pelaksanaannya. Dengan menganggap nilai-nilai dari hasil pemeriksaan tersebut menyebar normal (mengikuti lengkung Gauss), maka ukuran besar kecilnya penyebaran nilai hasil pemeriksaan menjadi ukuran mutu pelaksanaan. Dari hasil pemeriksaan kekuatan tekan benda uji tersebut memenuhi:
1 )
1
(
2−
−
=
∑
=
n fcr fci s
n
i ………... (2.2)
s = Standar Deviasi
Kekuatan beton karakteristik (f’cr), 5% kemungkinan adanya kekuatan yang tidak memenuhi syarat dan ditentukan dengan rumus :
f’cr = fcr – 1,64 s ………. (2.3) f’cr = Kuat desak Beton Rata rata yang dihasilkan
Tabel 2.6 Nilai Standar Deviasi untuk Berbagai Tingkat Pengendalian Mutu Pekerjaan
Tingkat Pengendalian Mutu Pekerjaan Standar Deviasi (MPa) Memuaskan
Sangat Baik Baik Cukup
Jelek Tanpa Kendali
2,8 3,5 4,2 5,6 7,0 8,4 Sumber : Tjokrodimuljo, Kardiyono(1994)
2.2.4 Modulus Elastisitas Beton
Kajian tentang hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan persamaan analisis dan perencanaan suatu bagian struktur.
Kemampuan bahan untuk menahan beban yang didukungnya dan perubahan bentuk yang terjadi pada bahan itu amat tergantung pada sifat tegangan dan regangan tersebut.
Pada baja terjadi perubahan bentuk secara elastis pada pembebanan dibawah elastis, sehingga beban uji kembali pada bentuk semula bila pembebanan ditiadakan. Beton berubah bentuk mengikuti regangan elastis dan sebagian mengalami regangan plastis. Hal ini digambarkan pada gambar 2.3 memperlihatkan kurva tegangan-regangan tipikal yang diperoleh dari percobaan benda uji silinder beton dan dibebani tekan uniaksial selama beberapa menit.
Gambar 2.3 Kurva Tegangan-Regangan Beton yang diberi Tekanan (Nawy,1990)
Bagian kurva ini (sampai sekitar 40% f’c) pada umumnya untuk tujuan praktis dapat dianggap linier. Setelah mendekati 70% tegangan hancur, material banyak kehilangan kekakuannya sehingga kurva tidak lagi linier.
Menurut Murdock dan Brook (1991:2), modulus elastisitas yang sebenarnya atau modulus pada waktu tertentu dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Modulus Elastisitas (E) = ………. (2.4) Dimana:
Tegangan (σ) = ……….…………. (2.5)
Regangan (ε) = …….………. (2.6)
P : beban yang diberikan (ton) A : luas tampang melintang (mm)
∆L : perubahan panjang akibat P (mm) L : panjang semula (mm)
Atau modulus elastisitas dapat diformulasikan sebagai berikut:
Modulus Elastisitas (EC) = ……….………. (2.7)
Dimana:
EC : modulus elastisitas (MPa) S1 : tegangan 40% fc’ (MPa)
S2 : tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar 0,00005 (MPa).
ε1 : regangan longitudinal akibat tegangan S1
ε 2 : regangan longitudinal akibat tegangan S2
dengan regangan (ε) = ……….……….…………. (2.8) dimana:
δ : deformasi longitudinal (mm) h : tinggi efektif pengukuran (mm)
Dengan berdasarkan formulasi tersebut maka dapat dihitung nilai modulus elastisitas beton.
ε σ
P A
∆L L
S1 – S2
ε1 -ε 2
h δ
Modulus elastisitas adalah kemiringan kurva tegangan-regangan di dalam daerah elastis linier pada sekitar 40% beban puncak (Concrete, Mindess et al, 2003 &
ASTM STP 169D Chapter 19).
(Sumber : ASTM STP 169D Chapter 19, 1994) Gambar 2.4 Macam-macam Bentuk Modulus Elastisitas
