PENGARUH ASAM SULFAT TERHADAP PERUBAHAN MAKRO STRUKTUR DAN MIKRO STRUKTUR BETON HIGH VOLUME FLY ASH - SELF COMPACTING CONCRETE.

(1)

commit to user

PENGARUH ASAM SULFAT TERHADAP PERUBAHAN

MAKRO STRUKTUR DAN MIKRO STRUKTUR BETON

HIGH VOLUME FLY ASH - SELF COMPACTING CONCRETE

(Effect of Sulfuric Acid on Changes Macro Structure and Micro Structure of Concrete

High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete)

SKRIPSI

Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun Oleh :

KARTIKA ADRIANINGTIAS

NIM I 0109047

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

commit to user

iv

MOTTO

Alloh knows what’s best for us and when it’s best for us to have it. Suplicate to Alloh with full trust. Alloh the best planner for us

(Khadimul Qur’an)

Janganlah putus asa jika Alloh menunda apa yang engkau inginkan. Tetap bersabar dan tersenyumlah karena Alloh berfirman dengan penuh kasih sayang “Sesungguhnya sesudah kesulitan itu kemudahan“ (QS. Al Insyiroh: 6)

Bersyukurlah di setiap langkah yang engkau jalani, karena pasti Alloh akan manambah nikmat dan kebahagian untukmu

PERSEMBAHAN

Allah SWT, atas segala limpahan rahmat dan rizki-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan studi ini.

Ayah dan Ibu, terimakasih buat semua dukungan, semangat, serta doa yang selalu menemani dimanapun aku berada. Terimakasih buat semua jerih payah ayah dan ibu, semoga tika tidak akan pernah berhenti membanggakan dan selalu mencintai kalian.

Pipit dan Fitri, adekku yang pintar, terimakasih buat dukungan dan celotehan kamu yang selalu bikin semangat terus. Selalu belajar yang serius untuk raih kesuksesan, buat Ayah Ibu bangga dan bahagia!

Pak Kristiawan dan Pak Masto, terimakasih atas bimbingan, waktu serta ilmunya yang secara langsung maupun tidak telah di share kepada saya. Semoga ilmu yang saya peroleh dari bapak dapat saya manfaatkan dengan sebaik mungkin kedepannya.

Mas Fatkhulloh dan Mas Hendra Abditya, terimakasih atas kerja sama serta bantuan

mas selama penyelesaian skripsi ini.

Sekar, Cenot, Abah, dan Vina, terimakasih buat semua bantuan kalian selama kita kuliah bareng. Terimakasih sudah mau bersama dalam suka duka kehidupan KULIAH bareng aku. Semangat dan sukses BRO..

Sahabatku Gian, Erni, Anah, Datul, Fifin, aku gak akan pernah melupakan

kebersamaan kita dari dulu sampe sekarang. Kita tercipta krn byk perbedan, semoga abadi dan saling mendoakan yang terbaik selalu. Thx untuk segala doa, support, kasih sayang, curhatan, dan banyolan kalian.. sukses buat kita ndul!

Anak Kos Pravithasari, Mba Erna cantik, mb Nunu unyu, Ningsih temen geje sepanjang kos, mb Yana, mb Reni, dan temen lain..thx buat bantuan dan doanya.

(5)

commit to user

v

Kakak Non-Reg 2010 yang banyak membantu selama penelitian dan banyak

memberikan support.

Dosen terhormat saya ucapkan terimakasih kepada dosen teknik sipil UNS yang secara langsung ataupun tidak, pernah membantu masa perkuliahan saya di teknik sipil UNS. Terima kasih atas ilmu yang telah diberikan, semoga bisa bermanfaat untuk saya dan untuk orang lain.

(6)

commit to user

vi ABSTRAK

Kartika Adrianingtias, 2013, Pengaruh Asam Sulfat Terhadap Perubahan Makro

Struktur dan Mikro Struktur Beton High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete.

Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penurunan ketahanan beton salah satunya disebabkan oleh adanya serangan zat kimia. Asam sulfat merupakan zat kimia yang memiliki agresifitas yang cukup tinggi yang dapat merubah struktur pada beton. Perlindungan beton diperlukan baik dari dalam maupun dari luar. Bahan tambah fly ash akan mengurangi dampak reaksi beton dengan asam sulfat, meningkatkan kepadatan, workability, dll. Penggunaan self compacting concrete juga akan menghasilkan beton dengan workability yang baik dan mengurangi penggunaan air. Kadar penggunaan fly ash pada beton hingga lebih dari 50% disebut dengan high volume fly ash – self compacting concrete. Kadar fly ash sebagai pengganti sebagian semen dalam beton yang cukup tinggi mampu memperkecil ruang antar agregat sehingga mengurangi reaksi beton dengan asam sulfat yang akan melarutkannya. Ketahanan beyond dapat diteliti dari perubahan baik makro struktur atau mikro struktur beton yang telah mengeras setelah bereaksi dengan asam sulfat.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan teknik Sipil Universitas Sebelas Maret. Untuk observasi penelitian struktur makro digunakan benda uji silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sebanyak 6 buah. Untuk observasi penelitian struktur mikro yang dilakukan di Balai Konservasi Borobudur Magelang dengan menggunakan Scanning Electron Microscope, digunakan benda uji slab slab persegi dengan ukuran 25 cm x 25 cm x 5 cm sebanyak 2 buah. Variasi penambahan kadar fly ash yang digunakan adalah 35%, 55%, dan 65% dari total berat binder. Benda uji akan direndam dalam air dan asam sulfat (konsentrasi 5%). Pengambilan data benda uji penelitian struktur makro dilakukan saat beton umur 7 hari, 28 hari, 56 hari, dan 90 hari. Pengujian benda uji penelitian struktur mikro dilakukan saat beton umur 7 hari (direndam air) dan umur 90 hari (direndam air dan direndam asam sulfat) dan juga dilakukan pengujian bahan (semen portland dan fly ash) yang akan digunakan sebelum penelitian.

Hasil penelitian pada beton HVFA-SCC menunjukkan penggunaan fly ash yang semakin tinggi dalam campuran beton akan mengurangi dampak buruk akibat reaksi dengan asam sulfat. Ditinjau dari perubahan struktur makro maupun struktur mikro selama umur 90 hari. Beton HVFA-SCC kadar fly ash 65% memiliki bentuk yang paling baik dengan perubahan struktur beton yang paling sedikit dibanding dua variasi lain. Dari hasil penelitian mikro struktur didapati beton umur 7 hari memiliki struktur yang baik dengan ikatan semen dan fly ash yang baik. Fly ash sebagai filler mengurangi space dalam campuran beton sehingga didapat ketahanan yang baik. Beton umur 90 hari menunjukkan antara beton yang direndam air dan beton direndam asam sulfat. Beton yang direndam air memiliki ikatan yang baik serta ukuran partikel yang sama, sedangkan beton yang direndam asam sulfat memiliki ikatan yang buruk dan ukuran partikel yang lebih kecil. Terdapat space karena reaksi asam sulfat dan semen yang menyebabkan semen terlarut dan terkikis.

(7)

commit to user

vii ABSTRACT

Kartika Adrianingtias, 2013, Effect of Sulfuric Acid on Changes Macro Structure and Micro Structure of Concrete High Volume Fly Ash Self - Compacting Concrete Thesis Civil Engineering Departement of Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta.

One concrete resistance decrease caused by the chemical attacks. Sulfuric acid is a chemical substance that has a high enough aggressiveness that can change the structure of concrete. Concrete protection is needed both from within and from outside. Additive material of fly ash used to reduce the impact of concrete reaction with sulfuric acid, increased density, workability, etc.. The content of fly ash in the concrete can increase the workability, flowability, fillingability and reduce water content of concrete. Concrete that contains more than 50% of fly ash reffered as high volume fly ash concrete-self compacting concrete. The contains of fly ash as a partial replacement for cement in concrete high enough able to reduce the space between the aggregates so that the concrete produced is more dense and reduce the cement reaction with sulfuric acid that will dissolve it. The density of the concrete in durability can be known from the changes in both macro structure and micro structure of concrete after hardened concrete reacts with sulfuric acid.

This research used experimental method in Materials and Structures Laboratory of Civil engineering Sebelas Maret University. To observational research of macro structure used specimens on silinder with 15 cm diameter and 30 cm height with total 6 pieces. To observational research of micro structure will do in Balai Konservasi Borobudur Magelang using the Scanning Electron Microscope, used slab-shaped square with size of 25 cm x 25 cm x 5 cm with total 2 pieces. The fly ash content variation used in this research is 35%, 55%, and 65% from the binder. Specimens will be soaked in water and soaked in sulfuric acid (5% concentration). Specimen data retrieval research conducted at the macro-structure of concrete age of 7 days, 28 days, 56 days, and 90 days. Test specimen micro structure research did concrete age were 7 days (soaked in water) and 90 days (soaked in water and soaked sulfuric acid) and also testing of materials (portland cement and fly ash) which will be used before the research.

The results on concrete HVFA-SCC showed the use of fly ash are higher in the concrete mix will reduce the damage caused by reaction with sulfuric acid. In terms of changes in the macro-structure and micro-structure over the age of 90 days. Concrete HVFA-SCC content of fly ash 65% have a best form with changes in concrete structures at least compared to the two other variations. From the research of micro structures known concrete of 7 days has good structure with bonding cement and fly ash are good. Fly ash as filler reduces the space in the concrete mix in order to get the density and good resistance. Concrete of 90 days showed the concrete soaked in water and concrete soaked sulfuric acid. Concrete is soaked in water having a good bond with the same particle size, while the concrete soaked sulfuric acid has a bond bad and particle size smaller. There is space caused by the reaction of sulfuric acid and cement and make the cement dissolved and eroded.

(8)

commit to user

viii

PENGANTAR

Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga

Penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan baik dan tepat

waktu. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

kesarjanaan S-1 di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, banyak

kendala yang sulit untuk penulis selesaikan hingga penyusunan skripsi ini selesai.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

3. Bapak S.A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I.

4. Bapak Ir. Sunarmasto, MT., selaku Dosen Pembimbing II.

5. Tim Dosen Penguji Pendadaran.

6. Staf pengelola Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2009 dan semua pihak yang

telah banyak membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung yang

tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Skripsi ini masih banyak kekurangan dan mengharapkan masuknya saran serta

kritik yang membangun demi kesempurnaan penelitian ini maupun setelahnya.

Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.

Surakarta, Agustus 2013

(9)

commit to user

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 7

2.1 Tinjauan Pustaka ... 7

2.2 Landasan teori ... 10

2.2.1 Beton ... 10

2.2.2 Jenis – jenis Beton ... 11

2.2.3 High Volume Fly ash Concrete (HVFAC) ... 11

2.2.3.1 Pengertian High Volume Fly ash Concrete (HVFAC) ... 11

2.2.3.2 Spesifikasi High Volume Fly ash Concrete (HVFAC) ... 14

2.2.3.3 Keunggulan dan Kelemahan High Volume Fly ash Concrete (HVFAC) ... 17

2.2.4 Self Compecting Concrete (SCC) ... 18

2.2.4.1 Pengertian Self Compecting Concrete (SCC) ... 18

(10)

commit to user

x

2.2.4.3 Sifat Self Compecting Concrete (SCC) ... 21

2.2.4.4 Keunggulan dan Kelemahan Self Compecting Concrete (SCC) ... 24

2.2.5 High Volume Fly ash - Self Compecting Concrete (HVFA-SCC) ... 25

2.2.5.1 Pengertian High Volume Fly ash - Self Compecting Concrete (HVFA-SCC) ... 25

2.2.5.2 Bahan Penyusun High Volume Fly ash - Self Compecting Concrete (HVFA-SCC) ... 26

2.2.6 Rancang Campur High Volume Fly ash - Self Compecting Concrete (HVFA-SCC) ... 31

2.2.8 Analisis Pengaruh Asam Sulfat terhadap Perubahan Mikro Struktur Beton dengan Scanning Electron Microscope (SEM) ... 36

BAB 3. METODE PENELITIAN ... 44

3.3.1.2. Pengujian Kadar Zat Organik Agregat Halus ... 47

3.3.1.3. Pengujian Specific Gravity Agregat Halus ... 47

3.3.1.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus ... 48

0.0.2 Agregat Kasar ... 48

3.3.2.1. Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar ... 48

3.3.2.2. Pengujian Gradasi Agregat Kasar ... 49

3.3.2.3. Pengujian Abrasi Agregat Kasar ... 50

3.3.3 Fly Ash ... 50

3.4. Rancang Campur High Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete (HVFA–SCC) ... 51

(11)

commit to user

xi

Fly Ash-Self Compacting Concrete (HVFA–SCC) ... 54

3.6. Perendaman Benda Uji ... 56

3.7. Pengamatan Makro Struktur Beton ... 57

3.8. Pengamatan Mikro Struktur Beton ... 57

3.9. Tahap Penelitian ... 57

BAB 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 60

4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar ... 60

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ... 60

4.1.1.1. Pemeriksaan Kandungan Zat Organik ... 60

4.1.1.2. Pemeriksaan Kandungan Lumpur ... 61

4.1.1.3. Pengujian Gradasi Agregat Halus ... 61

4.1.1.4. Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus ... 61

4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ... 63

4.1.2.1. Hasil Pengujian Abrasi Agregat Kasar ... 63

4.1.2.2. Hasil Pengujian Berat Jenis (Specific Grafity) Agregat Kasar ... 64

4.1.2.3. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar ... 64

4.1.3. Hasil Pengujian Fly Ash ... 65

4.2. Rancang Campur ... 67

4.3. Hasil Pengujian Beton Segar ... 68

4.4. Perubahan Makro Struktur Beton HVFA-SCC ... 72

4.4.1. Beton HVFA-SCC Kadar Fly ash 35% ... 73

4.5. Perubahan Mikro Struktur Beton HVFA-SCC ... 84

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 89

0.1. Kesimpulan ... 89

0.2. Saran ... 90

DAFTAR PUSTAKA ... 91

(12)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

Tabel 2.1. Persyaratan Kandungan Kimia FlyAsh ...28

Tabel 2.2. Pengujian Fly Ash PLTU Cilacap, 2013 (Fatkhulloh, 2013) ...28

Tabel 2.3. Data Teknis Sika Viscocrete 10 ...31

Tabel 3.1. Rincian Sampel Benda Uji (Makro Struktur) ...44

Tabel 3.2. Rincian Sampel Benda Uji (Mikro Struktur) ...45

Tabel 3.3. Tabel Perubahan Warna Pada Uji Kadar Zat Organik Pasir ...47

Tabel 3.4. Tabel Pengujian Fly Ash ...50

Tabel 3.5. Tabel Contoh Hasil Rancang Campur HVFA-SCC untuk Variasi Per 1 m3 ...54

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ...61

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus ...62

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Berat Jenis (Specific Gravity) Agregat Kasar ...64

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar ...64

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Fly Ash PLTU Cilacap ...66

Tabel 4.6. Parameter Kandungan Fly Ash PLTU Cilacap ...67

Tabel 4.7. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC Tiap Variasi Per 1 m3 ...67

Tabel 4.8. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC Tiap 1 Silinder ...67

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Flow Table Test ...68

Tabel 4.10.Hasil Pengujian J-Ring Flow Table ...69

Tabel 4.11.Hasil Pengujian L Shaped-Box Test HVFA-SCC ...71

Tabel 4.12.Hasil Pengujian Box-Type Test HVFA-SCC ...71

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Scanning Electron Microscopy (SEM) dari Fly Ash ... 16

Gambar 2.2. Perbandingan Proporsi Campuran SCC dan Beton Konvensional (Okamura dan Ouchi, 2003) ... 20

Gambar 2.3. Prinsip Dasar Proses Produksi SCC (Dehn, 2000) ... 21

Gambar 2.4. Beton Terkena Asam Sulfat ... 35

Gambar 2.5. Prinsip Kerja SEM ... 39

Gambar 2.6. Sinyal-sinyal Penting dari SEM ... 40

Gambar 2.7. Perbandingan Sinyal Secondary Electron dan Sinyal Backscattered Electron... 40

Gambar 2.8. Mekanisme Kontras Sinyal Backscattered Electron ... 41

Gambar 3.1. Diagram Alir Rancang Campur Beton ... 53

Gambar 3.2. Silinder Benda Uji ... 56

Gambar 3.3. Bagan Alir Tahap-Tahap Penelitian ... 59

Gambar 4.1. Grafik Gradasi Agregat Halus... 63

Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Kasar... 65

Gambar 4.3. Sampel Benda Uji Kadar Fly Ash 35% Umur 1 Hari ... 73

Gambar 4.8. Perubahan Permukaan Beton Kadar Fly Ash 35% Setelah Mendapat Serangan Asam Sulfat... 76

(14)

commit to user

xiv

Gambar 4. 20. Perubahan Permukaan Beton Kadar Fly Ash 65% Setelah Mendapat Serangan Asam Sulfat ... 83

Gambar 4.21. Hasil Scanning Electron Microscope Bahan ... 85

Gambar 4.22. Hasil Scanning Electron Microscope Beton Umur 7 Hari (direndam Air) ... 86

Gambar 4.23. Hasil Scanning Electron Microscope Beton Umur 90 Hari (direndam Air) ... 87

Gambar 4.24. Hasil Scanning Electron Microscope Beton Umur 90 Hari (direndam Asam Sulfat) ... 88

(15)

commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Hasil Uji Agregat

Lampiran B. Mix Design Beton HVFA-SCC

Lampiran C. Hasil Uji Beton Segar