i
PENGARUH UKURAN SPESIMEN TERHADAP HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN PADA BETON HIGH VOLUME FLY ASH – SELF
COMPACTING CONCRETE (HVFA – SCC)
The Effect of Specimen Size on Stress – Strain Behaviour of High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC)
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh:
FITRIA RINDANG NUR INSYIROH NIM. I0113047
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
iv
MOTTO
Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap. – Q.S. Al-Insyirah, 6-8
Barang siapa menginginkan kebahagiaan didunia dan diakhirat maka haruslah memiliki banyak ilmu. – H.R. Ibnu Asakir
Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah. – Thomas Alva Edison
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Puji syukur atas berkat rahmat Allah SWT atas nikmat iman, nikmat sehat dan nikmat ilmu sehingga penyusun dapat menyelesaikan pengerjaan laporan skripsi ini. Penyusun pada kesempatan ini mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada :
Keluarga yang selalu berada di samping (Bapak, Ibu dan saudara), terimakasih atas semua doa, kepercayaan, motivasi dan dorongan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan, semoga selalu berada dalam penjagaan Allah SWT baik di dunia ataupun di akhirat kelak.
Bapak Agus Setiya Budi S.T, M.T. beserta Bapak Dr. Senot Sangadji, S.T., M.T. yang telah sabar, membimbing dan meluangkan waktunya untuk menyelesaikan penyusunan skripsi ini.
Teman-teman tim TEGAR, terimakasih atas kerjasama, kekompakan dan semangat selama ini, semoga kita akan terus mengingat ini sebagai pengalaman yang indah dan mengingat satu sama lain.
vi
ABSTRAK
Fitria Rindang Nur Insyiroh, 2017, Pengaruh Ukuran Spesimen terhadap Hubungan Tegangan dan Regangan pada High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete (HVFA-SCC), Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Fly ash merupakan limbah dari sisa pembakaran batu bara yang berbentuk partikel amorf. Dalam penggunaannya sebagai bahan tambah, fly ash memiliki ukuran butiran yang lebih bulat dan halus dibandingkan semen dan bersifat pozzolan yang berarti fly ash dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat perkembangan pengetahuan dan teknologi, diizinkan ukuran sampel silinder yang lebih kecil dengan ketentuan pemakaian ukuran maksimum nominal agregat tidak lebih dari ⅓ diameter sampel silinder itu sendiri. Penelitian ini mengkaji tentang pengaruh perbedaan ukuran spesimenbenda uji silinder terhadap hubungan tegangan dan regangan pada HVFA – SCC. Hal – hal yang dikaji meliputi kuat desak beton, grafik hubungan tegangan – regangan, modulus elastisitas beton, nilai indeks toughness, dan daktilitas.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang dilakukan di Laboratorium Bahan & Struktur Program Studi Teknik Sipil UNS serta Laboratorium Material Program Studi Teknik Mesin UNS. Penelitian ini membandingkan 3 variasi ukuran spesimen dengan rasio perbandingan diameter dan tinggi yang sama untuk benda uji HVFA – SCC dan beton normal. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan variasi diameter 5 cm, 7,5 cm, 11 cm dengan masing – masing variasi tinggi 10 cm, 15 cm, 22 cm. Rancang campur yang digunakan pada High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete menggunakan teknologi
Self-Compacting Concrete (SCC) berdasar EFNARC Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, 2002.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan ukuran spesimen benda uji silinder dengan rasio perbandingan diameter dan tinggi yang tetap akan menghasilkan karakteristik yang relatif hampir sama pada umur 28 hari. Penggunaan fly ash sebagai pengganti semen meningkatkan nilai indeks toughness dibandingkan dengan beton normal, yaitu 0,075953 pada HVFA-SCC dan 0,069491 pada beton normal. Daktilitas beton HVFA-SCC lebih tinggi sebesar 6,06772 dibandingkan beton normal sebesar 4,26767. Sedangkan kuat tekan rata-rata beton normal lebih tinggi sebesar 33,3957 MPa dibanding HVFA-SCC sebesar 26,5967 MPa.
vii
ABSTRACT
Fitria Rindang Nur Insyiroh, 2017, Effect of Speciment Size on Stress-Strain Behavior of High Volume Fly ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC), Final Project of Civil Engineering Department Faculty of Engineering Sebelas Maret University Surakarta.
Fly ash is a waste of coal combustion in the form of amorphous particles. Fly ash has a more rounded and smooth grain size than cement and it has character as a pozzolan which means, fly ash can react with lime at room temperature with water as a medium, to make binding compounds such as cement. The use of 50% fly ash a partial replacement of cement in a mixture is called High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC). High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA - SCC) technology is a combination of concrete that uses high fly ash content with self compacting concrete. Standard testing of cylindrical samples is 15 cm x 30 cm. As the development of knowledge and technology, allowed the smaller sample size of the cylinders with requirentment the maximum size of the aggregate is not more than
⅓ from the diameter of the cylinder sample. This reasearch will examine the effect of
different specimen sizes of cylinder on stress and strain behavior on HVFA - SCC. Several things are also being examined, which are the compressive strength of concrete, stress-strain relation graph, the modulus of concrete elasticity, and index toughness value.
This research uses experimental methods conducted in the Materials & Structures Laboratory and Material Laboratory of Faculty of Engineering in UNS. This research compared 3 variations of the specimen size with the same diameter and height ratio for the HVFA - SCC and normal concrete specimens. The specimens were used sample with variation of diameter 5 cm, 7.5 cm, 11 cm with each height variation 10 cm, 15 cm, 22 cm. The mixed design used in High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete uses Self-Compacting Concrete (SCC) technology based on EFNARC Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, 2002.
According to the research result, it was found that HVFA-SCC at 28 days had lower compressive strength compares to normal concrete, 33,3957 MPa for normal concrete and 26,5967 MPa for HFVA-SCC.. In the other hand, the difference in the specimen size of cylindrical test with fixed ratio of diameter and height will give a result of relatively similar characteristics at 28 days. The use of fly ash as a substitute for cement increases the toughness index value compared with the normal concrete, ie 0.075953 for HVFA-SCC and 0.069491 for normal concrete. HVFA-SCC concrete ductility is higher at 6,06772 than normal concrete 4,26767.
viii
PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul Pengaruh Ukuran Spesimen terhadap Hubungan Tegangan dan Regangan pada High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak banyak kendala yang sulit untuk penyusun hadapi sehingga terselesaikanya penyusunan skripsi ini. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Keluarga yang telah mendukung baik secara moril dan materiil serta senantiasa memberi motivasi dalam pengerjaan skripsi.
2. Wibowo, S.T., DEA, selaku Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Agus Setiya Budi, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I skripsi. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.
4. Dr. Senot Sangadji, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II skripsi. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.
5. Ir. Budi Utomo, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.
6. Semua Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
ix
8. Seluruh anggota skripsi tim TEGAR angkatan 2013, semoga dengan semua yang telah terlewati ini kita menjadi pribadi yang lebih kuat kedepannya. Semoga kita semua sukses kedepannya dan selamat berjuang.
9. Teman-teman mahasiswa Reguler Teknik Sipil angkatan 2013. Terimakasih untuk persahabatan, perjuangan, kebersamaan, dan semangatnya selama ini.
10.Semua orang yang telah terlibat baik langsung atau secara tidak langsung dalam penyusunan skripsi ini yang tidak bisa Penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sendiri.
Surakarta, Agustus 2017
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... Error! Bookmark not defined. PENGESAHAN SKRIPSI ... Error! Bookmark not defined. MOTTO ... iii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ... xix
BAB 1 PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined. 1.2 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1.3 Batasan Masalah... Error! Bookmark not defined. 1.4 Tujuan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 1.5 Manfaat Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIError! Bookmark not defined.
xi
2.2.1.1 Pengertian Self Compacting Concrete (SCC)Error! Bookmark not defined.
2.2.1.2 Sifat dan Metode Uji Self Compacting Concrete (SCC)Error! Bookmark not defined.
2.2.1.3 Kelebihan dan Kekurangan Self Compacing Concrete (SCC) ... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Reaksi Pozolanic ... Error! Bookmark not defined. 2.2.3 High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) .. Error!
Bookmark not defined.
2.2.3.1 Pengertian High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ... Error! Bookmark not defined. 2.2.2.2 Material Penyusun High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ... Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Mix Design ... Error! Bookmark not defined. 2.2.4.1 Mix Design Beton Normal ... Error! Bookmark not defined. 2.2.4.2 Mix Design High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA –
SCC) ... Error! Bookmark not defined. 2.2.5 Kuat Desak Beton ... Error! Bookmark not defined. 2.2.6 Perngertian Tegangan dan Regangan Beton Error! Bookmark not defined. 2.2.7 Modulus Elastisitas ... Error! Bookmark not defined. 2.2.8 Size Effect ... Error! Bookmark not defined. 2.2.9 Load Rate Pengujian Beton Silinder ... Error! Bookmark not defined. 2.2.10 Kurva Tegangan – Regangan Beton ... Error! Bookmark not defined. 2.2.11 Daktilitas ... Error! Bookmark not defined.
xii
3.2.1 Agregat Kasar... Error! Bookmark not defined. 3.2.2 Agregat Halus... Error! Bookmark not defined. 3.2.3 Semen ... Error! Bookmark not defined. 3.2.4 Fly Ash ... Error! Bookmark not defined. 3.2.5 Air ... Error! Bookmark not defined. 3.2.6 Superplasticizer ... Error! Bookmark not defined. 3.3 Benda Uji Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3.4 Peralatan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3.5 Diagram Alir ... Error! Bookmark not defined. 3.6 Tahap Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3.6.1 Studi Literatur dan Persiapan Bahan ... Error! Bookmark not defined. 3.6.2 Pengujian Bahan... Error! Bookmark not defined. 3.6.3 Perencanaan Rancang Campur High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ... Error! Bookmark not defined. 3.6.4 Mencetak Benda Uji High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ... Error! Bookmark not defined. 3.6.5 Perawatan High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA –
SCC) ... Error! Bookmark not defined. 3.6.6 Pengujian Benda Uji ... Error! Bookmark not defined. 3.6.7 Analisis Data ... Error! Bookmark not defined. 3.6.8 Kesimpulan dan Saran... Error! Bookmark not defined.
xiii
4.3 Hasil Pengujian Sampel Silinder ... Error! Bookmark not defined. 4.3.1 Hasil Pengujian Berat Volume ... Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton ... Error! Bookmark not defined. 4.3.3 Hasil Pengujian Grafik Hubungan Tegangan-ReganganError! Bookmark
not defined.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined. 5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined. 5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined.
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Identifikasi Pasing Ability Menggunakan Metode J - Ring Test .... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.2 Jenis dan Penggunaan Semen Portland . Error! Bookmark not defined. Tabel 2.3 Komposisi Material Kimia Semen (% dalam berat)Error! Bookmark
not defined.
Tabel 2.4 Senyawa Kimia Fly Ash ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.5 Kandungan Kimia Fly Ash PLTU JeparaError! Bookmark not defined. Tabel 2.6 Data Teknis Sika Viscocrete 10 ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.7 Syarat Prosentase Berat Lolos Saringan berdasarkan ASTMC C 33 ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.8 Tabel Perubahan Warna ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.9 Pengaruh Zat Organik Terhadap Presentase Penurunan Kekuatan
Beton ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2. 10 Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air-Semen, dan Agregat Kasar Yang Biasa Dipakai di IndonesiaError! Bookmark not defined.
Tabel 2.11 Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan Faktor Air Semen Maksimum Untuk Berbagai Macam Pembetonan Dalam Lingkungan Khusus. Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.12 Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m3) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan BetonError! Bookmark not defined.
Tabel 2. 13 Daerah Gradasi Agregat Halus... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.14 Mix Design range yang disarankan oleh The European Guidelines for
Self-Compacting Concrete (2005) ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.15 Kecepatan pembebanan benda uji silinder berdasarkan ukuran
xv
Tabel 3.1 Rincian Sampel Benda Uji ... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.2 Parameter Pengujian Fly Ash ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Hasil Pengujian Fly Ash dari PLTU JeparaError! Bookmark not
defined.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Berat Volume Beton NormalError! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Berat Volume Beton Jenis HVFA-SCC ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton NormalError! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Jenis HVFA-SCCError! Bookmark not defined.
Tabel 4.8 Hasil data dari hubungan tegangan-regangan HVFA-SCC ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.9 Hasil data dari hubungan tegangan-regangan Beton Normal ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4. 10 Nilai Toughness HVFA-SCC dan Beton NormalError! Bookmark not defined.
Tabel 4.11 Nilai Daktilitas berdasar Luasan di Bawah GrafikError! Bookmark not defined.
Tabel 4.12 Nilai Daktilitas berdasar Regangan ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.13 Perbandingan Besar Regangan Lateral pada Tegangan yang SamaError!
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip Dasar Preses Produksi Self Compacting Concrete ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Perbandingan Proporsi Campuran Self Compacting Concrete .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Pengujian Slump Flow Beton SCC (ASTM C 1611)Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 L – Shape Box Test (EDNARC, 2005) Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 V - Funnel Test ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.6 Metode U - Box Test pada Beton SCC Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7 Perbedaan Reaksi Hidrasi dan Reaksi PozzolanicError! Bookmark
not defined.
Gambar 2. 8 Reaksi Kimia Senyawa Semen dengan Air dan Hasil Rekasi Hidrasi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.9 Reaksi Pozzolanic Fly Ash ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.10 Sketsa Reaksi Hidrasi Semen Konvensional dan beton SCC ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 2.11 Bentuk Butiran Bulat Fly Ash ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.12 Tegangan normal (normal stress) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.13 Regangan (strain) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.14 Grafik Rasio (l/d) terhadap Kuat Tekan Beton (Mindess, 2003) . Error!
Bookmark not defined.
Gambar 2.15 Zona Batas dikarenakan Pengekangan Gesek untuk Spesimen dengan kelangsingan berbeda (Van Vliet and Van Mier, 1996) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.16 Kurva relasi tegangan-regangan untuk beberapa jenis beton ... Error! Bookmark not defined.
xvii
Gambar 3.3 Semen OPC Jayamix ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Fly Ash ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.5 Sika Viscocrete ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6 Timbangan... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.7 Ayakan ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8 Mesin Penggetar Ayakan ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.9 Oven ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.10 Corong Kronik ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.11 Mesin Los Angeles ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.12 Kerucut Abrams ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.13 Mesin Uji Kuat Desak ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.14 Alat Bantu ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.15 Diagram Alir ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.16 Pengujian Kadar Lumpur Agregat HalusError! Bookmark not
defined.
Gambar 3.17 Pengujian Kadar Zat Organik Agregat HalusError! Bookmark not defined.
Gambar 3.18 Pengujian Slump Flow ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.19 Diagram Alir Rancang Campur Beton Error! Bookmark not defined. Gambar 3.20 Sketsa Benda Uji Peenelitian ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.1 Grafik Kurva Tegangan-Regangan HVFA-SCC dan Beton Normal
... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Kurva Tegangan-Regangan HVFA-SCC .. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Kurva Tegangan-Regangan Beton Normal Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Perbandingan Kuat Tekan HVFA-SCC dengan Beton Normal ... Error! Bookmark not defined.
xviii
Gambar 4.6 Perbandingan Modulus Elastisitas Sampel HVFA-SCC dengan Beton Normal... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.7 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Lateral pada Sampel
HVFA-SCC 5 cm ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.8 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Lateral pada Sampel
HVFA-SCC 7,5 cm ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.9 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Lateral pada Sampel
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Hasil Pengujian Agregat Halus Lampiran B : Hasil Pengujian Agregat Kasar Lampiran C : Hasil Pengujian Fly Ash Lampiran D : Mix Design Rencana
xx
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
% = presentase
cm = centimeter
mm = millimeter
Ca(OH)2 = Kalsium Hidroksida SiO2 = Silica
Sr = deviasi standar rencana
f’cr = kuat tekan rata-rata
f’c = kuat tekan yang disyaratkan
f’c = kuat tekan beton benda uji silinder
P = beban desak maksimum
A = luas permukaan benda uji silinder
σ = tegangan
F = Gaya
ε = Regangan
∆l = Selisih panjang awal dan panjang akhir
l0 = Panjang awal
E = Modulus elastisitas beton
xxi
D2 = Diameter Akhir (setelah pembebanan) xx 𝜀circumferential = Regangan melingkar
𝜀lateral = Regangan lateral
= phi
∆K = selisih keliling
∆D = selisih diameter Psi = satuan tegangan
S = detik
Lb = pounds
Kg = kilogram
𝜀 = Regangan
f’c = Tegangan puncak
