TEGANGAN LEKAT PADA BETON YANG MENGANDUNG AIR LAUT DAN SERAT BAJA
M.W. Tjaronge(1), Rita Irmawaty(1), Reinhard Glorian Ba’ka(2).
ABSTRAK : Dalam kehidupan sehari-hari kebutuhan air bersih semakin meningkat namun potensi sumber air bersih semakin kecil, sehingga perlu memikirkan alternatif penggunaan air bersih pada konstruksi beton. Berkaitan dengan hal ini, maka dilakukan penelitian yang menggunakan air laut sebagai bahan campuran dan sebagai curing. Beton memiliki kekurangan yang tidak mampu menahan gaya tarik sehingga pada perkembangannya diberikan baja tulangan dengan tujuan mampu menahan gaya tarik. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa tegangan lekat antara beton campuran air laut dan pasir laut dengan baja tulangan serta dan tanpa penambahan serat baja. Pengujian dilakukan dengan menggunakan silinder berukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm pada umur 28 hari. Hasil penelitian tegangan lekat tanpa penambahan serat adalah 7.22 MPa sedangkan dengan penambahan serat 2.5%, 5% dan 7.5% masing-masing menunjukkan tegangan lekat sebesar 8.40 MPa, 8.60 MPa dan 8.85 MPa. Dari hasil penelitian menunjukkan terjadinya peningkatan nilai beban tarik maksimum beton dengan penambahan serat baja adalah 18.68 %, 19.14 % dan 22.50 % dari beton tanpa penambahan serat baja.
Kata Kunci : Air Laut, Beton Bertulang, Beton Serat, Tegangan Lekat
(1) Pembimbing, tjaronge@yahoo.co.jp, rita_irmawaty@yahoo.co.id (2) Mahasiswa, reinglorian@gmail.com
I.
PENDAHULUAN
Beton memiliki keterbatasan atau kekurangan, yaitu bersifat getas dan memiliki kapasitas tarik relatif rendah, yaitu kira-kira sepersepuluh dari kuat tekannya (Nawy, 1995). Untuk mengatasi masalah beton dalam memikul gaya tarik maka dapat dilakukan dengan penambahan serat/fiber pada adukan beton (fiber
reinforced concrete).
Data dari PBB dan organisasi meteorologi dunia memprediksi sekitar 5 miliyar orang akan kekurangan air bersih bahkan air minum (Sumber : Cofrence on Our World in Concrete and Structure di Singapura). Nobuaki Otsuki dkk. (2011) dalam konfrensi tersebut juga mengatakan bahwa di tahun 2025 setengah dari umat manusia akan tinggal di daerah yang kekurangan air bersih (air tawar).
Negara Indonesia merupakan negara kepulauan dimana setiap lokasi memiliki bangunan yang terletak di daerah pantai. Melihat kondisi ini, dipandang perlu memanfaatkan air laut sebagai bahan pencampur beton khususnya pada lokasi-lokasi bangunan yang berinteraksi dengan air laut dan daerah-daerah yang terisolir dengan air bersih. Salah satu aspek penting dari kekuatan beton bertulang adalah lekatan antara baja tulangan dan beton. Uji lekatan antara baja tulangan dan beton biasa dikenal dengan Pull Out Test.
Tujuan dari penelitian ini adalah Untuk menganalisa tegangan lekat antara beton campuran air laut, pasir laut dengan dan tanpa penambahan serat baja.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air Laut
M. Wihardi Tjaronge, dkk. (2011) meneliti pengaruh air laut pada kekuatan beton berongga yang menggunakan semen Portland komposit dan serat mikro monofilamen polypropylene. Uji kuat tekan dan kuat lentur dilakukan pada 3, 7 dan 28 hari menunjukkan kekuatan meningkat di air laut. Hasil ini memperlihatkan proses hidrasi tidak terganggu ketika beton berpori direndam air laut.
Erniati dkk dalam penelitiannya yang menguji kuat tekan beton SCC yang menggunakan air laut dan air tawar menyimpulkan bahwa kuat tekan SCC yang menggunakan air laut lebih meningkat dibanding menggunakan air tawar pada umur beton 1 dan 3 hari.
Dalam penelitian Adiwijaya dkk (2014), juga menyimpulkan bahwa efektivitas air laut sebagai pencampur beton memiliki peningkatan yang lebih besar untuk beton OPC dibandingkan dengan beton yang menggunakan campuran admixtures mineral.
2.2. Beton serat (Fiber Concrete)
Serat baja (steel fibre) adalah serat baja yang diproduksi melalui proses penarikan dingin
(cold drawn) dengan lekukan pada bagian ujung
yang akan memberikan pengikatan yang optimal pada beton. Dengan penambahan serat baja pada beton akan memberikan daktalitas dan kemampuan menerima beban yang tinggi (high load bearing
capacity). Selain itu juga akan memberikan aplikasi
yang cepat dan mudah serta memberikan solusi yang jauh lebih efektif dan ekonomis.
Menurut ACI (American Concrete Institute) 544 (1982), beton berserat diartikan sebagai beton yang terbuat dari semen hidrolis, agregat halus, agregat kasar dan sejumlah kecil serat yang tersebar secara acak, yang mana masih dimungkinkan untuk diberi bahan-bahan additive. Menurut SNI 2847-2013, beton serat adalah beton yang mengandung serat baja yang berorientasi acak tersebar.
Penambahan serat baja dapat meningkatkan keliatan beton, sehingga struktur akan terhindar dari keruntuhan yang tiba-tiba akibat pembebanan yang berlebihan.
Keuntungan teknis menggunakan serat baja : 1. Menambah kemampuan menerima beban (load
bearing capacity)karena tegangan yang
terdistribusi kembali (redistribution of stresses) oleh steel fiber.
2. Penulangan pada semua bagian memberikan kontrol terhadap retak (crack control) yang sangat baik.
3. Ketahanan yang optimal terhadap beban kejut dan beban dinamis.
4. Peningkatan ketahanan yang drastis terhadap kelelahan (fatique).
Keuntungan praktis menggunakan serat baja : 1. 15 - 30% waktu konstruksi yang lebih cepat
karena tidak memerlukan pemasangan
wiremeshataurebar.
2. Lebih tahan lama (durable). 3. Penghematan biaya 5 -30%.
2.3. Sifat Tegangan Lekat Tulangan (Bond Strength)
Tegangan lekatan merupakan saling geser
(shear interlock) antara elemen tulangan dan beton
di sekitarnya yang disebabkan oleh berbagai faktor lain. Efek ini dapat dinyatakan sebagai tegangan geser per satuan luas permukaan tulangan. Tegangan langsung ini ditransformasikan dari beton ke permukaan tulangan sehingga mengubah tegangan tarik tulangan di seluruh panjangnya (Edward G. Nawy:398)
Untuk memperoleh nilai tegangan lekat rata-rata, maka digunakan rumus (Edward G. Nawy,
Reinforced Concrete, 2009) :
μ= 𝑃
𝜋. 𝐷. 𝑙𝑑
Dimana:
μ = Tegangan Lekat Rata-rata (MPa)
P = Beban Maksimum (N)
D = Diameter Tulangan (mm)
ld = Panjang Penyaluran (mm)
III.
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian
Metode yang digunakan dalam penenelitian ini adalah metode eksperimen. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan Sipil, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Kampus Gowa selama kurang lebih 2 bulan. Sebelum pembuatan benda uji beton, dilakukan pengujian terhadap karakteristik agregat halus dan agregat kasar. Pemeriksaan karakteristik agregat kasar dan agregat halus yang dilakukan dalam penelitian ini berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI). Penentuan komposisi mix design
dengan cara trial mix yang mengacu pada SNI-03 2834-2000. Dalam penetapan faktor air semen akan dipengaruhi oleh kondisi agregat. Untuk mendapatkan nilai kuat yang tinggi diusahakan nilai faktor air semen sekecil mungkin dengan tetap memperhatikan workability-nya.
3.2. Pengujian Kuat Lekat Tulangan (Pull Out)
Pengujian pull out dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine
kapasitas 1000 kN. Pada pengujian pull out ini dibuatkan kerangkeng yang dimodifikasi sedemikian rupa untuk bisa menahan benda uji pada saat baja ulir yang tertanam dalam beton ditarik. Benda uji yang digunakan berupa silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Pada benda uji pull out, menggunakan baja ulir dengan diameter 19 mm dengan panjang penyaluran 20 cm, dan dipasangi pipa PVC pada bagian atas sepanjang 7 cm dimana 5 cm yang tertanam, untuk menghindari baja ulir mengalami korosi pada saat perendaman (curing).
Gambar 2. Dimensi benda uji pull out Pipa PVC
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pemeriksaan Karakteristik Agregat
Pemeriksaan karakteristik agregat dilakukan untuk menentukan kelayakan agregat digunakan. Tabel 1 menunjukkan hasil pengujian karakteristik agregat baik karakteristik agregat halus (pasir laut) dan agregat kasar (baetu pecah)yang telah dilakukan :
Tabel 1. Hasil pemeriksaan karakteristik agregat
4.2. Karakteristik Air laut
Tabel 2. Komposisi kimia air laut pantai Barombong, Kab. Gowa
4.3. Karakteristik Dramix
Tabel 3. Karakteristik dramix 3D 60/80
4.4. Rancangan Campuran Beton (Mix Design Concrete)
Rancang campuran beton (mix design concrete)
yang dilakukan pada penelitian ini mengacu pada metode DOE (Development of Environment). Kuat
tekan beton yang ditargetkan atau yang direncanakan sebesar f’c = 30 MPa dengan nilai slump rencana adalah 10 ± 2,5 cm. Tabel 4 memperlihatkan komposisi campuran beton normal tanpa penambahan serat baja dan beton dengan variasi penambahan serat baja yang telah ditentukan masing-masing yaitu 2,5 %, 5 % dan 7,5 %.
Tabel 4. Komposisi campuran 1 m3 dengan f’c = 30 MPa
4.5.Pengujian Pull Out
Gambar 5. Pull out beton normal dan beton dramix
Terjadi peningkatan beban seiring dengan meningkatnya orientasi serat, dimana serat yang berada didalam beton tidak patah selama proses pull out terjadi melainkan serat menjadi lurus akibat proses interlocking yang terjadi antara beton dan besi ulir. Peningkatan nilai beban tarik maksimum beton dengan penambahan serat baja adalah 18.68 %, 19.14 % dan 22.50 % dari beton tanpa penambahan serat baja. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan nilai beban tarik maksimum sekitar 2.9 % seiring dengan peningkatan penambahan serat baja sehingga hubungan nilai beban maksimum dengan peningkatan penambahan serat baja adalah berbanding lurus.
4.6.Tegangan Lekat (Bond Strength)
Terjadi kenaikan tegangan lekat (bond strength) seiring dengan kenaikan variasi serat baja yang digunakan. Presentase kenaikan yang terjadi cukup signifikan dari masing-masing variasi serat baja yang digunakan yaitu 16.34 %, 19.11 % dan 22.43 % terhadap beton tanpa penambahan serat baja.
Dari hasil penelitian juga dapat diketahui bahwa semakin besar variasi serat baja yang digunakan
maka tegangan lekat yang terjadi akan semakin besar pula.
V.
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dengan menggunakan air laut, pasir laut, dan penambahan serat baja maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Peningkatan nilai tegangan lekat beton dengan penambahan serat baja 2,5 %, adalah 16,34 %, dari beton air laut tanpa penambahan serat baja. Peningkatan nilai tegangan lekat sekitar 7,17 % seiring dengan peningkatan variasi penambahan serat baja 2,5 %. Semakin besar variasi serat baja yang digunakan maka tegangan lekat yang terjadi juga akan semakin besar, namun tidak terlalu signifikan.
VI.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih sebesar besarnya kepada bapak Prof. Dr. Eng. Muhammad Wihardi Tjaronge, S.T., M.Eng. dan Dr. Eng Rita Irmawaty, S.T., M.T. selaku pembimbing 1 dan 2 dalam penyelesaian tugas akhir ini serta bapak (alm) Sudirman Sitang, S.T. selaku laboran Laboratorium Struktur dan Bahan serta bapak Adnan sebagai mahasiswa S3 yang sangat membantu dalam penelitian ini. Selain itu, kepada teman-teman Lab. Riset Eco Material tetap semangat dan kerja keras,
keep on fighting till the end.
DAFTAR PUSTAKA
1. Anonim. 1990. Metode Pengujian Kuat Tekan
Beton (SNI 03-1974-1990). Departemen
Pekerjaan Umum
2. Anonim. 2000. Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal (SK
SNI03-2834-2000). Departemen Pekerjaan Umum.
3. Anonim. 2002. Metode Pengujian Kuat Tarik
Belah Beton (SNI 03-2491-2002).Departemen
Pekerjaan Umum.
4. Anonim. 2004. Semen Portland Pozzolan (SNI
15-0302-2004). Departemen Pekerjaan Umum.
5. Anonim. 2004. Semen Portland Komposit (SNI
15-7064-2004). Departemen Pekerjaan Umum.
6. Anonim. 2002. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2013).
Departemen Pekerjaan Umum.
7.
Anonim. 2002. State of the Art Report on FiberReinforced Concrete (ACI 544). ACI 544.1-96
became effective November 18, 1996. This
report supercedes ACI 544.1R-82(86). Copyright © 2001, American Concrete Institute. 8. M. W. Tjaronge, R. Irmawaty, S. A. Adisasmita,
A. Amiruddin, Hartini. Compressive Strength and Hydration Process of Self Compacting Concrete (SCC) Mixed with Sea Water, Marine
Sand and Portland Composite Cement".
Advanced Materials Research, Vol. 935, pp. 242-246, 2014.
9. Erniati, M.W. Tjaronge, Rudy Djamaluddin, Victor Sampebulu. 2015. Compresive Strength and Slump Flow Of Self Compacting Concrete
Uses Fresh Water and Sea Water. ARPN Journal
of Engineering and Applied Sciences, Vol.10, No. 6, April 2015, hal. 2373-2377. ISSN 1819-6608.
10. M. Wihardi Tjaronge, Rudy Djamaluddin, Fatriady, Amirullah. 2011. Effect Of Sea Water On The Strength Of Porous Concrete Containing Portland Composite Cement and
Microfilament Polypropylene Fiber. Asian and
Pacific Coasts (APAC 2011). Hal 2100. Hongkong,China.
11. M. Wihardi Tjaronge. 2012. Teknologi Bahan Lanjutan Semen dan Beton Berongga. CV. Telaga Zamzam. Makassar.
12. Neville. A. M. dan Brooks J.J. 1987. Properties
of Concrete 4th edition. Prentic Hall. London.
13. Nawy, E.G., (alih bahasa : Bambang Suryatmojo), 1998, Beton Bertulang Suatu
Pendekatan Dasar. Refika Aditama, Bandung
14. Vis, W.C. & Kusuma Gideon, Dasar-dasar
Perencanaan Beton Bertulang.Erlangga,
Jakarta.
15. Wang, C.K. dan Salmon, C.G., 1993, Desain
Beton Bertulang, Edisi Ke-4, Jilid 1,Erlangga,
Jakarta.
16. Otsuki, Nobuaki. 2011. Possibility Of Sea
Water As Mixing Water In Concrete.
Conference on Our World in Concrete & Structures. Tokyo Institute of Technology, Japan.
