PENGARUH SUHU DAN WAKTU PEMBAKARAN TERHADAP
SIFAT MEKANIK BETON
Oleh:
Suryani P Sarumpaet
NIM. 409240032
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan karuniaNya sehingga penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik dengan
waktu yang telah direncanakan. Skripsi ini berjudul “Pengaruh Suhu dan Waktu
Pembakaran Terhadap Sifat Mekanik Beton.” Diajukan untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIMED.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Abdul
Rais, S.Pd, ST, M.Si
selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak
memberikan bimbingan dan saran kepada penulis. Ucapan terimakasih juga
disampaikan kepada Bapak Drs. Makmur Sirait, M.Si selaku dosen penguji I,
Bapak Jonny Panggabean,M.Si selaku dosen penguji II, dan Bapak Drs. Henok
Siagian, M.Si selaku dosen penguji III yang telah memberikan masukan dan saran
demi selesai nya skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak
Dr. Nurdin Bukit, M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang selama ini
telah memberikan bimbingan dan saran dalam perkuliahan. Kepada Ibu Dr.
Derlina, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika dan Bapak Drs.Pintor Simamora, M.Si
selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNIMED serta seluruh staf pegawai
jurusan Fisika FMIPA UNIMED. Ucapan terima kasih juga kepada Bapak Kepala
Laboratorium Teknik Sipil Polmed Drs. Damurji, M.Si dan koordinator
Laboratorium Teknik Sipil Polmed Bapak Sunardi dan kepada Bapak Arman yang
telah memberikan izin penelitian dan telah memberikan bimbingan sehingga
penelitian skripsi ini dapat berjalan dengan baik.
v
Penulis mengucapkan terima kasih kepada kawan-kawan kandung Noddi
bakurap tercinta Vinni Waty Rumapea, teroris yang menyebalkan dan teman yang
paling jail Devi Trisna Sinaga, Pokoyoku Sartika Lumbantoruan, Fernita
Sylverina Nainggolan, Lisbet Lumban Gaol. Serta seluruh teman-teman Fisika
khususnya Fisika Nondik ’09, sahabat penulis Susan Hutahaean yang memberi
dukungan semangat dan doa. Kepada keluarga besar UKMKP UP FMIPA
UNIMED terkhusus buat kelompok kecil Te Amo (K’Romanti Lumban Gaol).
Dan terima kasih kepada tonggekku yang terkasih dan istimewa Ranto Permana
Putra Hutauruk yang memberikan dukungan doa dan perhatian dalam
menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun
bahasa, untuk itu penulis mengaharapkan saran dan kritik yang bersifat
membangun dari pembaca demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini ini
bermanfaat bagi pembaca.
Medan, September 2013
Penulis,
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
viii
Daftar Tabel
ix
Daftar Lampiran
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
1
1.2.Batasan Masalah
6
1.3.Rumusan Masalah
6
1.4.Tujuan Penelitian
7
1.5.Manfaat Penelitian
7
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Beton
8
2.2.Beton Ringan
9
2.3.Semen
12
2.4.Air
15
2.5.Agregat
16
2.5.1.
Klasifikasi Agregat
16
2.6.Batu Apung
18
2.7.Pasir
19
2.8.Fly Ash
20
2.9.Kulit Kerang
23
2.10. Karakterisasi Beton
24
2.10.1
Massa Jenis
24
2.10.2
Tekanan
25
2.10.3
Pengaruh Suhu Pembakaran Terhadap Kuat Tekan Beton
25
2.10.4
Pengaruh Waktu Pembakaran Terhadap Kuat Tekan Beton
26
2.10.5
Ketahanan Api
26
vii
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
28
3.1.1. Tempat Penelitian
28
3.1.2. Waktu Penelitian
28
3.2. Alat dan Bahan
28
3.2.1. Alat
28
3.2.2. Bahan
29
3.3. Komposisi Pencampuran Bahan Baku Beton
29
3.4. Prosedur Penelitian
30
3.4.1. Prosedur Pembuatan Benda Uji Beton
30
3.4.2. Pengujian Sampel
31
3.4.2.1. Prosedur Pengujian Kuat Tekan Beton
31
3.4.2.2 Tekanan
31
3.4.2.3. Ketahanan Api
32
3.5. Data Pengujian Kuat Tekan Beton
32
3.6. Teknik Pengumpulan Data
33
3.7. Diagram Alir Penelitian
34
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
35
4.2 Pembahasan
37
4.2.1 Kuat Tekan
37
4.3 Pengamatan Warna dan Visual Beton
39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
40
5.2 Saran
40
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi bahan pembentuk beton
9
Tabel 2.2 Penelitian tentang beton
11
Tabel 2.3 Komposisi kimia batu apung
19
Tabel 2.4 Sifat-sifat fisik fly ash
22
Tabel 2.5 Kandungan ilmiah fly ash
22
Tabel 2.6 Komposisi kimia kulit kerang
24
Tabel 3.1 Nama Alat
28
Tabel 3.2 Bahan Penelitian
29
Tabel 3.3 Komposisi pencampuran bahan baku beton ringan
29
Tabel 3.4 Data Pengujian Kuat Tekan Beton
32
Tabel 4.1 Pengukuran Kuat Tekan Beton
35
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Kuat Tekan Beton pada waktu 30 dan 60 menit
43
Lampiran 2 Analisa Regresi Kuat Tekan Beton pada waktu 30 dan 60 menit
50
Lampiran 3 Surat Persetujuan Dosen PS
53
Lampiran 4 Surat Keterangan Penelitian
54
Lampiran 5 Surat Keterangan Balasan Penelitian
55
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada masa lalu, material yang utama digunakan sebagai pasangan dinding
adalah batu beton yang terbuat dalam lempung yang dibakar. Seiring dengan
perkembangan jaman maka muncul berbagai alternatif lainnya. Dan saat ini material
untuk pemasangan dinding yang sedang popular selain batu beton adalah AAC
Block
atau beton ringan. Hampir 60% material yang digunakan dalam konstruksi adalah
beton
(concrete)
yang dipadukan dengan baja
(composite)
atau jenis lainnya
(Mulyono,2005).
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau
agregat-agregat lain yaitu agregat kasar maupun agregat halus yang dicampur jadi
satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen dan air membentuk suatu massa
mirip batuan. Campuran bahan-bahan yang membentuk beton harus ditetapkan
sedemikian rupa, sehingga menghasilkan beton basah yang cukup mudah dikerjakan,
memenuhi kuat tekan setelah mengeras, dan ekonomis. Secara umum proporsi
komposisi bahan pembentuk beton adalah agregat kasar dan agregat halus dengan
jumlah 60-80%, semen 7-15%, air 14-21% dan udara 1-8%. (Murdock, 1999)
2
Banyaknya
jumlah
penggunaan
beton
dalam
konstruksi
tersebut
mengakibatkan peningkatan kebutuhan material beton, sehingga memicu
penambangan batuan sebagai salah satu bahan pembentuk secara besar-besaran. Hal
ini menyebabkan turunnya jumlah sumber alam yang tersedia untuk keperluan
pembetonan dan perusak lingkungan. Beton sangat banyak digunakan untuk
konstruksi kayu dan baja. Pembangunan suatu konstruksi diperlukan beton dengan
kemampuan menahan beban yang cukup tinggi dan ketahanan terhadap waktu yang
memadai. Kekuatan beton pada dasarnya sangat dipengaruhi oleh beberapa hal
diantaranya adalah mutu agregat halus dan kasar (yang meliputi modulus kehalusan,
porositas, berat jenis, dan asalnya) dan jenis semen, rasio w/c dan lainnya.
Komposisi agregat dalam sebuah beton biasanya sangat dominan, dari
pengalaman komposisi agregat tersebut menempati 60%-70% dari berat campuran
beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi dengan melihat
komposisinya yang cukup besar dalam suatu campuran, maka agregat inipun
menjadi sangat penting. Agregat dapat berasal dari alam maupun dari agregat
batuan. Secara umum agregat dapat dibedakan dari ukuran bentuknya, yang dapat
dibedakan menjadi dua yaitu agregat kasar dan agregat halus. Agregat kasar
biasanya dinamakan krikil, split, batu pecah sedangkan agregat halus dinamakan
pasir. (Mulyono, 2005)
Selama ini berbagai penelitian sudah dilakukan tetapi masih belum ditemukan
alternatif teknik konstruksi yang efisien serta penyediaan bahan bangunan dalam
jumlah besar dan ekonomi. Hal tersebut memberikan suatu alternatif untuk
memanfaatkan limbah-limbah industri dan konstruksi yang dibiarkan begitu saja.
Limbah industri untuk bahan campuran beton ternyata mampu meningkatkan daya
kuat tekan.
3
dari pembangkit listrik di Indonesia terus meningkat, pada tahun 2000 jumlahnya
mencapai 1,66 milyar ton dan diperkirakan mencapai 2,00 milyar ton pada tahun
2006. PLTU Labuhan Angin Kabupaten Tapanui Tengah yang sementara
berkapasitas 2 x 115 MW setiap harinya menghasilkan limbah abu terbang mencapai
85 ton (Indonesia Power, 2002)
Dari hasil penelitian yang diteliti oleh Sumarno (2010) tentang limbah abu
terbang dan kulit kerang sebagai substansi semen dan limbah beton sebagai
pengganti pasir dalam pembuatan bata beton diperoleh kesimpulan bahwa abu
terbang batubara dan kulit kerang dapat dimanfaatkan sebagai bahan substitusi
semen dan limbah beton sebagai pengganti pasir dalam pembuatan bata beton. Dan
dihasilkan juga densitasnya berkisar antara 1,76 gr/cm² - 2,11 gr/cm², kuat tekan
beton dari sampel tersebut berkisar antara 8,06 MPa – 23,20 MPa.
Bahan-bahan limbah di sekitar dapat juga dimanfaatkan sebagai bahan
tambahan dalam campuran beton. Hal tersebut dapat memberikan alternatif untuk
memanfaatkan limbah-limbah yang tidak termanfaatkan, seperti batu apung. Dengan
optimalisasi pemanfaatan batu apung ini diharapkan dapat mengurangi limbah yang
mencemari lingkungan dan dapat memberikan nilai tambah tersendiri. Dalam
penelitian ini digunakan batu apung sebagai bahan baku utama dalam pembuatan
beton ringan, sehingga dapat bermanfaat dan menurunkan biaya operasional
pembuatannya.
4
yang baik dan dapat dilihat penggunaan pada bangunan yang tepat dari jenis beton
ringan tersebut.
Pada penelitian yang diteliti oleh Syaram (2005) tentang pembuatan dan
karakterisasi beton ringan dengan memanfatkan batu apung dan tepung tapioka
diperoleh kesimpulan bahwa densitas, kuat tekan, kuat impak dan kekerasan
berbanding terbalik dengan penambahan batu apung dan tepung tapioka dan
berbanding lurus dengan daya serap airnya disebabkan oleh batu apung dan tepung
tapioca lebih ringan daripada pasir dan cenderung berongga sehingga air yang
diserap semakin banyak.
Pada penelitian tentang pemanfaatan serat bijik dalam pembuatan beton
ringan dan karakterisasinya oleh (Nelly 2005) diperoleh kesimpulan bahwa kuat
tekan beton dengan penambahan serat ijuk dan pengurangan semen 0% adalah 25,61
MPa, dengan pengurangan semen 25% diperoleh kuat tekan sebesar 16,70 MPa. Hal
tersebut diakibatkan karena variasi komposisi campuran serat ijuk pendek
memberikan pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik beton ringan (sifat fisis
dan sifat mekanik). Semakin banyak serat ijuk maka akan menghasilkan berat jenis
beton yang lebih kecil namun kekuatan beton akan lebih rendah dan hal tersebut
disesuaikan dengan kegunaannya untuk struktur ringan atau untuk dinding pemisah.
Teori faktor air semen (factor w/c) menyatakan bahwa untuk sebuah
kombinasi bahan yang sudah memenuhi konsistensi yang telah dikerjakan, kekuatan
beton pada umur tertentu tergantung pada perbandingan berat air dan berat beton.
Dengan perkataan lain, jika angka perbnadingan air terhadap beton sudah tertentu,
maka kekuatan beton pada umur tertentu pada dasarnya dapat diperoleh, dengan
syarat bahwa campurannya plasti, dapat dikerjakan, dan agregatnya baik dan tahan
lama, dan bebas material yang merugikan. Sifat yang paling penting dari beton
adalah sifat mekaniknya yaitu sifat kekuatan tekan, kekuatan tarik, dan kekuatan
lemtur. Sifat beton berubah karena sifat dari bahan-bahan prmbentuk beton yaitu
pasir, semen, batu, air maupun perbandingan campurannya.
5
modern. Beton diperoleh deengan mencampurkan semen Portland, air dan agregat.
Kadang kala beton masih ditambah lagidengan bahan kimia pembantu
(admixture)
untuk mengubah sifat-sifatnya ketika masih berupa beton segar
(fresh concrete)
atau
beton keras. Pada beton yang baik, setiap butir agregat seluruhnya terbungkus
dengan mortar, jadi kualitas pasta atau mortar menentukan kualitas beton. Semen
adalah unsur kunci dalam beton, meskipun jumlahnya hanya 7-15% dari campuran.
Beton dengan jumlah semen yang sedikit (sampai 7%) disebut beton kurus
(lean
concrete)
, sedangkan beton gemuk
(rich concrete)”
(Nugraha,2007).
Matriks yang saya gunakan dalam penelitian ini adalah semen,
fly ash
dan
kulit kerang. Sedangkan agregat yang saya gunakan dalam penelitian ini yaitu pasir
dan batu apung. Pada penelitian sebelumnya oleh Fenny melakukan pembakaran
pada beton pada waktu 20 menit dan 40 menit pada suhu 100
0C samapai 500
0C,
sedangkan saya akan melakukan penelitian pada waktu 30 menit sampai 60 menit
pada suhu 100
0C sampai 500
0C. Salah satu kelebihan struktur beton terlihat pada
saat mengalami kebakaran adalah keruntuhanannya tidak terjadi secara tiba-tiba.
(Bayuasri,T.2006)
Pada penelitian tentang pengaruh suhu dan waktu pembakaran terhadap kuat
tekan beton yang diteliti oleh Fenny (2005) yang diperoleh kesimpulan bahwa beton
yang mengalami pembakaran dengan suhu
500C dengan waktu penahanan 20
menit dihasilkan kuat tekan beton sebesar 20,637 MPa dan waktu penahanan 40
menit dihasilkan kuat tekan beton sebesar 18,509 MPa. Hal ini merupakan hasil
maksimum untuk kuat tekan beton sehingga bahan ini dapat domanfaatkan kembali.
Tingginya temperatur pembakaran menyebabkan porositas beton semakin besar,
massa beton akan menurun dan densitasnya juga menurun. Dalam hal ini dapat
dinyatakan bahwa temperatur sangat berpengaruh dalam menentukan fisis beton.
6
diketahui sampai saat ini. Para peneliti mulai meneliti dengan membuat benda uji
beton yang kemudian dibakar langsung atau dibakar dalam oven atau tungku.
Setelah itu, dilakukan pengujian pada benda uji berapa kuat tekan, kuat lentur, dan
modulus elastisitas. Semua penelitian yang dilakukan merupakan usaha untuk
menaksir, kekuatan sisa suatu bangunan yang telah terbakar. Namun sejauh ini
penelitian penaksiran tersebut masih belum menemukan landasan awal yang kuat.
(Ahmad, dkk, 2009)
Berdasarkan uraian di atas maka penulis akan melakukan penelitian tentang
“
Pengaruh Suhu dan Waktu Pembakaran Terhadap Sifat Mekanik Beton
”.
Dengan melakukan penelitian ini maka penulis berharap hasil penelitian ini akan
menghasilkan sifat fisis dan sifat mekanik beton ringan yang lebih baik.
1.2 Batasan Masalah
Mengarahkan penelitian ini agar tidak menyimpang dari pembahasan, maka
perlu membuat pembatasan ruang lingkup permasalahan yaitu pada
menganalisa secara regresi untuk mendapatkan model hubungan antara
temperatur dan kuat tekan beton.
Melakukan pengujian mekanik pada beton tersebut yaitu kekuatan tekannya.
Menerangkan
secara
terperinci
pembuatan
beton
ringan
dengan
memanfaatkan batu apung, kulit kerang dan
Fly Ash
(abu terbang batubara).
1.3 Rumusan Masalah
7
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui Pengaruh Suhu dan
Waktu Pembakaran Terhadap Sifat Mekanik Beton..
1.5 Manfaat Penelitian
Dengan penelitian ini diharapkan masyarakat dapat mengetahui bahwa beton
yang telah terbakar dengan suhu maksimum
500C masih dapat dimanfaatkan
kembali. Selain itu dapat memberikan nilai ekonomis pada masyarakat dan
mengurangi dampak negative terhadap lingkungan.
Hasil penelitian ini akan menjadi sumber informasi tentang sifat mekanik dan
41
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, Aswanni. I.,Nur, AST., dan Abdul, H.A., (2009),
Analisis Pengaruh
Temperatur terhadap Kuat Tekan Beton, Jurnal Teoritis dan Terapan
Bidang Rekayasa Sipil 18 (2)
: 0853-2952.
Bayuasri, T.,dkk, (2006),
Perubahan Perilaku Mekanis Beton Akibat Temperatur
Tinggi 15 (12)
: 117-126.
Chandra, S., (1997),
Waste Materials Used in Concrete Manufacturing,
New
Jersey USA: Noyes Publications.
Duggal, S.K., (2008),
Building Material,
New Delhi: New Age International.
Fenny, F., (2005),
Pengaruh Suhu dan Waktu Pembakaran pada Struktur Beton
Terhadap kuat Tekan Beton
., Skripsi, Fmipa, USU, Medan.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan,
(2010),
Buku Pedoman Penulisan Skripsi dan Proposal Penelitian Sains,
FMIPA UNIMED.
Hidayat, (2002),
Studi Banding Pengaruh Faktor Air Semendan Kadar Fly Ash
Terhadap Kuat Tekan dan Permeabilitas Beton Ringan
, Tesis UI, Jakarta.
Indonesia Power, (2008),
Sistem Pengukuran Kuantitas Batubara pada Instalasi
Penyaluran Bahan Bakar,
Yogyakarta: PLTU Suralaya.
Juwairiah, (2009),
Efek Komposisi Agregat Batu Apung dan Epoxy Resin Dalam
Pembuatan Polymer Concrete Terhadap Karakteristiknya,
Medan: Tesis
USU.
Mulyono, T., (2004),
Teknologi Beton
, Yogyakarta: Andi.
Murdock,L.J., L.M.Brock., (1999),
Bahan dan Praktek Beton,
Terjemahan oleh
Stephanus Hendarko, Jakarta: Erlangga.
Nugraha, P., dan Antoni, (2007),
Teknologi Beton dari Material Pembuatan ke
Beton Kinerja Tinggi,
Yogyakarta: Andi.
Sebayang, Surya., (2006,)
Pengaruh Abu Terbang sebagai Pengganti Sejumlah
Semen Type V pada Beton Mutu Tinggi,
Jurnal Teknik Sipil, 6(2): 116-123
42
SNI 03-3449-2002,
Tata Cara Perancangan Campuran Beton Ringan dengan
Agregat Ringan
, Balitbang Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
SNI 03-2460-1991,
Abu Terbang sebagai Bahan Tambahan untuk Campuran
Beton
, Balitbang Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
Subasi, S., (2009), The Effects of Using Fly Ash on High Strength Lightweight
Concrete Produced with Expanded Clay Aggregate
, Scientific Research
and Essay / Academic Journals, 4
, 275-288.
Sumarno, (2010),
Pemanfaatan Limbah Abu Terbang (Fly Ash) Batubara dan
Kulit Kerang sebagai Bahan Substitusi Semen Serta Limbah Beton
sebagai Pengganti Pasir dalam Pembuatan Bata Beton,
Medan: Tesis
USU.
Surdia, T., & Shinroku, S., (1995),
Pengetahuan Bahan Teknik
, Cetakan Keenam,
Pradnya Paramita, Jakarta.
Syaram, Z., (2010),
Pembuatan dan Karekterisasi Beton Ringan dengan
Memanfaatkan Batu Apung,
Skripsi FMIPA USU, Medan
