EKSPERIMEN PEMBUATAN BETON RINGAN DENGAN PENAMBAHAN ABU SINABUNG DAN SILICA FUME PADA
BETON FOAM UNTUK KEPERLUAN STRUKTURAL
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
JEFRY STANLEY GINTING 130404105
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN
2018
ABSTRAK
Beton ringan menjadi material yang populer digunakan dalam konstruksi modern. Beton busa (Foam Concrete) adalah salah satu bagian dari beton ringan tersebut. Beton busa dalam penelitian ini dibuat dengan campuran air, semen, pasir, busa dan penambahan abu vulkanik gunung Sinabung dan Silica Fume dengan variasi kadar busa (foam Agent) sebanyak 10% dan 20%. Penambahan busa pada campuran akan membentuk pori-pori pada beton sehingga beton tersebut menjadi ringan karena berkurangnya jumlah material yang digunakan. Busa di sini dibentuk dari foaming agent yang dicampur dengan air yang akan menghasilkan busa yang stabil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kadar foam 10% dengan penambahan abu vulkanik gunung Sinabung diperoleh penambahan kuat tekan sebesar 12% dan dengan penambahan silica fume peningkatan kuat tekan sebanyak 7,1%. Pada kadar foam 20% peningkatan kuat tekan dengan penambahan abu vulkanik gunung Sinabung sebesar 15,8% dan 15,4% dengan penambahan silica fume. Dengan penambahan abu vulkanik dan silica fume maka berat isi beton juga akan bertambah yaitu sebesar 1,9% dengan penambahan abu vulkanik dan 0,4%
dengan penambahan silica fume pada kadar foam 10%. Pada kadar foam 20%
peningkatan berat isi hanya sebesar 0,9% dengan penambahan abu vulkanik dan 0,45% dengan penambahan silica fume. Menurut SNI 03-3449-2002 maka beton foam memenuhi untuk digunakan pada struktural ringan karena memenuhi menurut batasan kuat tekan dan berat isi beton yang diatur dalam peraturan tersebut.
Kata kunci : Beton Foam (foam concrete), Abu vulkanik gunung Sinabung, Silica Fume, Foam Agent, Kuat Tekan, Berat Isi.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi Struktur, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, dengan judul :“Eksperimen Pembuatan Beton Ringan Dengan Penambahan Abu Sinabung Dan Silica Fume Pada Beton Foam Untuk Keperluan Struktural”.
Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Bapak Prof. Dr. Ing-. Johannes Tarigan selaku pembimbing yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Dr. Ir. Medis Sejahtera Surbakti, MT selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Andi Putra Rambe, MBA selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Masius Damian atas dukungan, waktu, dan tenagauntuk membantu saya menyelesaaikan tugak akhir ini dan PT. Multi Guna Bangunan Sentral yang telah bersedia menyediakan tempat, peralatan, dan bahan yang saya gunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak Dr. Ir. Daniel Rumbi, MT dan Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku Dosen Pembanding dan Penguji, atas saran dan masukan yang di berikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
6. Teristimewa untuk kedua orang tua saya, telah memberikan
segala pengorbanan, yang telah di berikan kepada saya. Juga tak lupa kepada abang saya Dodhy Ginting yang selama ini memberi dorongan dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Bapak/Ibu seluruh pegawai Laboratorium P4TK yang telah memberikan ijin saya atas peralatan mereka untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
10. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa yang telah membantu memberi masukan dan mendukung selesainya tugas akhir ini.
11. Buat teman-teman seperjuangan Puja, Sebastian, Frans, Jeremy, Ivan, Agung, Doni, Andrew Pieter, Andrew pakpahan, Rijal, Roni, Herru, Fadel, Zharfan, Asafin, Merry, Joy, Benedictus, Dian Fajar dan sahabat-sahabat stambuk 2013 lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas dukungan, semangat dan bantuannya dalam pengerjaan tugas akhir ini dan selama masa kuliah.
12. Juga tidak lupa untuk adik-adik junior stambuk 2016 terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Mei 2018 Penulis
( Jefry Stanley Ginting )
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB I - PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah... 7
1.3 Tujuan Penelitian... 7
1.4 Pembatasan Masalah ... 8
1.5 Metodologi Penelitian ... 8
1.6 Flowchart Penelitian ... 10
1.7 Mekanisme Pengujian ... 11
BAB II - TINJAUAN PUSTAKA ... 12
2.1 Umum ... 12
2.2 Foam Concrete ... 14
2.2.1 Proses Pembuatan Foam Concrete ... 14
2.3 Bahan Pembentuk Foam Concrete ... 15
2.3.1 Semen Portland ... 15
2.3.2 Pasir ... 19
2.3.3 Air... 21
2.3.5 Silica Fume ... 23
2.3.5.1 Sifat-sifat Fisk Silica Fume ... 24
2.3.5.2 Sifat Kimia Silica Fume ... 24
2.3.5.3 Kelebihan Dan Kekurangan Silica Fume ... 24
2.3.6 Abu Vulkanik Sinabung ... 25
2.4 Pengujian ... 27
BAB III - METODE PENELITIAN ... 29
3.1 Umum ... 29
3.2 Penyediaan Bahan Penyusun Beton Foam ... 30
3.2.1 Semen Portland ... 31
3.2.2 Air... 31
3.2.3 Foaming Agent ... 31
3.2.4 Silica Fume ... 32
3.2.5 Abu Vulkanik Gunung Sinabung ... 32
3.2.6 Pasir ... 32
3.2.6.1 Sifat Analisa ayakan Agregat Halus ... 33
3.2.6.2 Pemeriksaan Berat Isi Pasir ... 34
3.2.6.3 Pemeriksaan Kandungan Organik ... 36
3.2.6.4 Pemeriksaan Kadar Lumpur ... 37
3.2.6.5 Pemeriksaan Clay Lump Pasir ... 37
3.2.6.6 Berat Jenis Dan Absorbsi Pasir ... 38
3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix design) ... 39
3.4 Pembuatan Benda Uji Beton Foam ... 41
3.5 Pengujian Benda Uji... 43
3.5.1 Pengujian Visual ... 43
3.5.2 Pengujian Berat Isi ... 43
3.5.3 Pengujian Kuat Tekan Sampel ... 44
BAB IV - HASIL DAN PEMBAHASAN ... 46
4.1 Kuat Tekan Dan Berat Isi ... 46
4.1.1 Kuat Tekan Beton Dengan Ekxperimen ... 46
4.1.2 Berat isi Beton Foam ... 51
4.2 Penyesuaian Standar SNI ... 54
BAB V - KESIMPULAN DAN SARAN ... 55
5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 56
DAFTAR PUSTAKA ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Pori-pori udara dalam Foamed Concrete ... 3
Gambar 1.2. Foam Agent dalam bentuk Foam ... 4
Gambar 1.3. beton foam sebagai pengisi kerusakan tangki minyak ... 4
Gambar 1.4. distribusi beban pada beton biasa dan beton ringan ... 5
Gambar 1.5. abu vulkanik sinabung ... 6
Gambar 1.6. Silica Fume ... 7
Gambar 2.1. hand mixer ... 15
Gambar 3.1. Flowchart Metodologi Penelitian ... 30
Gambar 3.2. Foam Generator ... 31
Gambar 3.3. Abu vulkanik gunung Sinabung ... 32
Gambar 3.4. Compression machine di P4TK ... 44
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi vertikal untuk beton foam dengan kadar foam 10% ... 48
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi vertikal untuk beton foam dengan kadar foam agent 20% ... 49
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi vertikal untuk beton foam dengan Abu Sinabung dan foam agent 10% ... 49
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi vertikal untuk beton foam dengan abu Sinabung 10% dan foam agent 20% ... 49
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi vertikal untuk beton foam dengan silica fume 10% dan foam agent 10% ... 50
Gambar 4.7. Grafik Hubungan Pembebanan dan Deformasi vertikal untuk beton
foam dimana pasir diganti 10% dengan abu Sinabung ... 50
Gambar 4.8. Grafik hasil uji kuat tekan sampel dengan kadar foam 10% ... 51
Gambar 4.9. Grafik hasil uji kuat tekan sampel dengan kadar foam 20% ... 51
Gambar 4.10. Grafik berat isi sampel dengan kadar foam 10% ... 53
Gambar 4.11. Grafik berat isi sampel dengan kadar foam 20% ... 53
DAFTAR TABEL BAB I
TABEL 1.1. Mix design, perbandingan bahan yand digunakan dalam pengecoran ... 9 BAB II
TABEL 2.1.Sifat-sifat kimia dan fisika Silica Fume ... 23 TABEL 2.2. Kandungan kimia abu vulkanik gunung Sinabung ... 26 TABEL 2.3. Syarat kekuatan beton ringan berdasarkan tujuan konstruksi ( SNI 03-
3449-2002) ... 27 TABEL 2.4. konversi berdasarkan bentuk benda uji (Faktor Bentuk) ... 28 BAB III
TABEL 3.1.Perbandingan Bahan Yang Digunakan ... 40 TABEL 3.2.Jumlah Bahan Beton ... 41 BAB IV
TABEL 4.1. .Hasil Kuat Tekan Beton Foam Di P4TK ... 47 TABEL 4.2. Data Pengujian Berat Isi Sampel ... 52 TABEL 4.3. Kuat tekan dan berat isi sampel disesuaikan dengan
SNI 03-3449-2002 ... 54 BAB V
Tidak terdapat Tabel
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dengan semakin pesatnya pertumbuhan pengetahuan dan teknologi di bidang teknologi beton yang mendorong kita lebih memperhatikan standar mutu serta produktivitas kerja yang lebih berkualitas. Pemakaian bahan khususnya beton sebagai bahan bangunan mulai menjadi pilihan masyarakat. Hal ini dikarenakan keunggulannya, seperti beton mempunyai kesesuaian material struktural dan arsitektur, ekonomis, perawatan yang mudah, tahan panas dan bahan penyusunnya mudah didapat.
Karena keuntungan praktis dan ekonomis yang dimilikinya, permintaan akan beton ringan telah meningkat selama bertahun - tahun dan telah sebagian digunakan sebagai struktur seperti dinding panel, pelat atap dan lain-lain. Dengan menggunakan beton dengan kepadatan rendah, secara signifikan mengurangi bobot sendiri struktur beton dengan akibatnya memungkinkan pengurangan kolom dan ukuran pondasi dan beban lainnya bantalan elemen dan pengurangan yang sesuai dalam hal biaya.
Keuntungan lain dari Beton ringan termasuk sifat insulasi panas yang baik, ketahanan api yang lebih baik dan kenyamanan dalam menangani beton sebagai total massa Bahan yang akan ditangani dikurangi, yang kemudian menurunkan biaya pengangkutan dan pengangkutan dan meningkatkan produktivitas.
Salah satu metode untuk mengurangi kepadatan beton tersebut adalah dengan menyisipkan pori-pori udara dalam perkerasan pasta semen atau mortar. Pori-pori tersebut bisa dihasilkan oleh gas atau udara. Karena foaming agent menghasilkan pori-pori udara, maka beton yang dihasilkan dari percampuran ini dinamakan foam concrete atau beton busa (MD Jalal. 2017).
Foam concrete biasanya digunakan menjadi bata isolator panas, atau digunakan sebagai bahan untuk pelat atap untuk mengurangi panas ruangan atau bisa juga digunakan untuk ruangan pendingin penyimpanan makanan sebagai bahan bata dinding.
Foam concrete atau beton busa diproduksi dengan menambahkan campuran
dengan air untuk menghasilkan busa. Campuran pasta semen akan mengikat disekeliling partikel busa tersebut pada saat campuran akan mengeras, dimana akibat dari proses ini maka kuat takan dan berat isi beton akan berkurang. Masalah ini biasanya diatasi dangan panambahan 10% atau 20% silica fume atau bahan tambah lainnya. Ada banyak variasi beton foam dengan menggunakan material yang berbeda-bedayang diuji untuk kuat tekannya untuk keperluan struktural atau non- struktural (B. Karthikeyan et al. 2015).
Busa diproduksi sehingga menghasilkan struktur seluler pada beton. Busa harus kokoh dan stabil sehingga tahan terhadap tekanan mortar sampai semen mengambil set awalnya dan kerangka beton dibangun di sekitar kekosongan yang dipenuhi udara. Busa preformed bisa jadi baik busa basah atau kering. Busa basah diproduksi dengan mengeluarkan larutan foam agent di atas jaring halus, memiliki ukuran gelembung yang relatif kurang stabil. Busa kering dihasilkan dengan mengalirkan larutan foam agent melalui rangkaian tekanan tinggi dan memaksa tekan udara secara bersamaan ke dalam ruang pencampuran. Busa kering sangat stabil dan memiliki ukuran lebih stabil, yang membuatnya lebih mudah untuk pencampuran dengan bahan dasar untuk menghasilkan beton foam.
Beton ringan foam disukai karena berat beton yang jauh lebih kecil daripada beton normal. Meski kuat tekan Beton ringan foam berkurang dengan densitasnya yang rendah, pemanfaatan Beton ringan foam sebagai komponen bantalan non-beban telah menurunkan beban mati struktural. Penurunan beban mati dapat menyebabkan pengurangan biaya beton, karena bisa kurangi ukuran bagian dan anggota struktur seperti kolom dan ketebalan dinding. Di sisi lain, manfaat lain yang lumayan menarik daripada Beton foam adalah sifat isolasi termal yang sangat baik yang dimilikinya, karena struktur berpori yang lebih tinggi yang terkandung dalam beton foam. Isolasi panas yang sangat baik memastikan cuaca panas tidak akan menembus ke dalam bangunan dengan mudah, menjaga bangunan pada suhu yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan suhu di luar Selain itu, sifat lain yang dimiliki dengan ringan Beton berbusa seperti sifat akustik yang baik yaitu sifat meredam suara dan juga kemampuan kerja (workability) yang tinggi adalah Keuntungan dari beton foam.
Gambar 1.1. Pori-pori udara dalam Foamed Concrete
Menurut R. Sagel et al. (1997), bahan kimia tambahan atau Admixtures pada beton bertujian untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu dari campuran beton lunak dan keras, takaran bahan kimia tambahan pada beton tidak dapat mengoreksi komposisi spesi beton yang buruk. Dari berbagai macam bahan kimia yang tambahan yang ada harus diadakan percobaan awal terlebih dahulu demi kepentingan apakah takarannya memenuhi sifat-sifat tertentu yang dituju. Bahan kimia tambahan yang umum dipakai adalah :
Super-plasticizer yang bertujuan untuk mempertinggi kelecakan, mengurangi jumlah air pencampur beton.
Retarder bertujuan untuk memperlambat awal pengikatan/pengerasan, memperpanjang waktu pengerjaan.
Bahan warna yang bertujuan untuk memberi warna permukaan.
Pembentuk gelembung udara bertujuan untuk Gelembung-gelembung ini berada diantara butiran semen dan agregat yang berfungsi sebagai bola pelincin sehingga adukan beton menjadi lebih mudah diaduk. zat ini membuat beton mempunyai sifat penyusutan yang kecil dan membuat beton lebih kedap air, dan foam agent termasuk dalam kategori ini.
Gambar 1.2. Foam Agent dalam bentuk Foam
Menurut MD Jalal et al. (2017), Contoh pemakaian Foamed Concrete antara lain:
Konstruksi dinding dan plat atap : Beton foam dengan berat isi 300-500 kg/m3bisa digunakan untuk konstruksi dinding dan atap agar bangunan lebih tahan panas atau sebagai isolator panas.
Bahan pengisi : karena beton foam memiliki workability yang tinggi dan mudah untuk disalurkan untuk mengisi bahkan celah yang sempit dalam suatu struktur. Biasanya digunakan beton foam dengan berat isi 600-800 kg/m3.
Gambar 1.3. beton foam sebagai pengisi kerusakan tangki minyak
Pondasi : Untuk pondasi digunakan Foam Concrete sekitar 300kg/m3. Foam Concrete memberikan tekanan yang lebih rendah terhadap permukaan dibawahnya. Pondasi foam concrete digunakan pada daerah yang memiliki lapisan tanah yang buruk.
Precast : Precast beton foam memiliki keunggulan terhadap suhu dan kedap suara dan juga mudah dalam proses produksinya yang kemudian akan memiliki peluang yang menjanjikan dalam ekonomi.
Gambar 1.4. distribusi beban pada beton biasa dan beton ringan
Pada gambar diatas menjelaskan perbedaan beton normal dengan beton ringan dalam hal pendistribusian beban yang diterima beton tersebut. Pada beton normal beban yang diterima oleh beton akan dipikul oleh kerikil (agregat kasar) yang terkandung didalamnya, sedangkan pada beton ringan beban tersebut dipikul oleh mortar beton itu sendiri. Jadi bisa disimpulkan bahwa kekuatan beton normal sangat dipengaruhi oleh kerikilnya sedangkan kekuatan beton ringan mortarlah yang mempengaruhi kuat tekan beton tersebut. (Thorsten Faust, 2002)
Untuk meningkatkan kualitas foam concrete maka digunakanlah alternatif bahan yaitu abu vulkanik Gunung Sinabung dan Silica Fume. Eruspsi Gunung Sinabung menghasilkan abu vulkanik yang pada saat ini berlimpah dan tidak dimanfaatkan, sehingga dapat dijadikan bahan pengisi atau agregat dalam pembuatan foam concrete demikian juga dengan Silica Fume adalah material pozzolan yang halus, dimana komposisi silika lebih banyak dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silikon atau alloy besi silikon (dikenal sebagai gabungan antara micro silica dengan silica fume).
Pada tahun 2010 hingga saat ini kabupaten karo dilanda bencana meletusnya gunung sinabung yang mengakibatkan kerusakan sektor pertanian, pemukiman
memakan korban jiwa manusia. Dalam kurun waktu tersebut daerah disekitar gunung sinabung dipenuhi oleh abu yang cukup tebal. Pernah tercatat letusan gunung sinabung mengeluarkan abu yang mencapai ketinggian 6000 m, akibatnya abu mencapai daerah dalam jarak yang cukup luas. Kandungan lumpur abu vulkanik Gunung Sinabung kurang dari 5% sehingga dapat digunakan sebagai agregat halus. Ukuran abu Gunung Sinabung berada pada ukuran agregat halus yang diperbolehkan yaitu dibawah 4,75 mm. Abu gunung Sinabung digunakan sebagai agregat halus pengganti sebagian pasir. (Eric Sandy Marbun, 2014)
Gambar 1.5. abu vulkanik sinabung
Silica fume merupakan serbuk halus yang terdiri dari amarphous microsphere dengan diameter berkisar antara 0,1-1,0 micron meter, berperan penting terhadap pengaruh sifat kimia dan mekanik beton. Ditinjau dari sifat mekanik, secara geometrikal silica fume mengisi rongga-rongga di antara bahan semen (grain of cement), dan mengakibatkan pore size distribution (diameter pori) mengecil serta total volume pori juga berkurang.
Penggunaan silica fume dalam campuran beton dimaksudkan untuk menghasilkan beton dengan kekuatan tekan yang tinggi. Beton dengan kekuatan tinggi digunakan, misalnya, untuk kolom struktur atau dinding geser, pre-cast atau beton pra-tegang dan beberapa keperluan lain. Berbagai penelitian dengan substitusi 10% dari semen dengan silica fume menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi
fume yang lain. Jadi substitusi semen dengan 10% silica fume adalah yang paling optimal (Faseyemi V Ajileye. 2012).
Gambar 1.6. Silica Fume
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Apakah dengan penambahan Silica Fume dan abu vulkanik gunung Sinabung kuat tekan dari foam concrete akan meningkat ?
2. Bagaimanakah pengaruh penambahan foam agent sebagai bahan tambah beton terhadap kuat tekan beton ?
3. Bagaimanakah pengaruh penambahan foam agent sebagai bahan tambah beton terhadap berat isi beton ?
4. Bagaimanakah pengaruh penambahan Silica Fume dan abu vulkanik gunung Sinabung sebagai bahan tambah beton terhadap berat isi beton ?
5. Apakah beton foam bisa digunakan untuk keperluan struktural ?
6. Bagaimanakan Perbandingan antara sampel beton yang menggunakan Silica fume dengan abu vulkanik gunung Sinabung ?
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Pada percobaan ini penulis mencoba untuk meningkatkan kuat tekan Foam concrete dengan cara menambahkan abu gunung Sinabung dan Silica Fume. Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Mengetahui sampai kadar berapakah penambahan foam agent pada campuran beton ringan memenuhi syarat untuk keperluan struktur.
2. Mengetahui pengaruh penambahan foam agent terhadap kuat tekan beton.
3. Mengetahui pengaruh penambahan foam agent terhadap berat isi beton.
4. untuk mendapatkan perbandingan mix design beton ringan foam yang tepat untuk digunakan untuk keperluan struktural.
1.4 PEMBATASAN MASALAH
Untuk memperjelas ruang lingkup yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini dan untuk mempermudah penulis dalam menganalisa maka dibuat batasan masalah yang meliputi :
1. Sampel benda uji yaitu kubus dengan dimensi 15 cm x 15 cm x 15 cm.
2. Semen yang digunakan adalah Semen Portland Type I.
3. Silica fume yang digunakan produk dari PT. SIKA INDONESIA 4. Pasir yang digunakan berasal dari daerah Binjai, Sumatera Utara.
5. Abu vulkanik yang digunakan berasal dari desa Gamber ( radius 5 km dari gunung Sinabung) kabupaten Karo, Sumatera Utara.
6. Dalam penelitian ini variasi foam agent berturut-turut adalah 10%, 20%.
7. Jumlah sampel pada setiap variasi adalah sebanyak 3 buah. Mengacu pada SNI 03-1974-1990 “Metode pengujian kuat tekan beton” bahwa jumlah minimal benda uji kuat tekan adalah 2 buah benda uji.
1.5 METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi dan tahapan pelaksanaan yang dibuat penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini menggunkan beberapa pendekatan antara lain:
1. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen.Untuk mendapatkan benda uji mengacu pada SNI 03-1974-1990. Dimana kadar kadar foam agent sudah ditentukan yaitu sebanyak 10% dan 20% dari volume semen.
Adapun jenis-jenis material yang digunakan adalah :
Tabel 1.1. Mix design, perbandingan bahan yand digunakan dalam pengecoran Mix
Proporion
Foam Agent Abu Gunung
Sinabung Silica Fume Nama Sampel
10% 20% 10% 10%
S+P+A (1:1:0,25)
C1
C2
C3
C4
C5
C6
S+AS+A
(1:1:0,25)
Pada sampel ini pasir digantikan oleh abu gunung sinabung dengan perbandingan yang sama
C7 Dimana :
S adalah Semen Portland Tipe 1
P adalah Pasir
A adalah Air
AS adalah abu gunung Sinabung
Masing-masing variasi akan dibuat 3 benda uji, maka pada percobaan kali ini diperlukan 21 buah benda uji kubus.
2. Penulisan tugas akhir ini mengacu pada metode studi analitis berdasarkan data- data dan literatur yang berhubungan dengan topik dan dilakukan eksperimen serta masukan-masukan dari dosen pembimbing.
3. Pengujian kuat tekan beton menggunakan metode menurut SNI 03-1974-1990 tentang Metode pengujian kuat tekan beton.
4. Pengujian berat isi beton yaitu dengan cara membandingkan berat kering beton tersebut dengan volume beton tersebut yaitu kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm.
5. Data hasil pengujian kemudian akan disajikan dalam bentuk grafik dan tabel .
1.6 FLOWCHART PENULISAN
Mulai
Latar Belakang Penelitian
Studi Literatur :
1. Buku-buku refrensi 2. Jurnal-jurnal pendukung 3. Peraturan-peraturan terkait
Perumusan Masalah
Pembatasan Masalah
Pengujian :
1. Perencanaan Mix design 2. Pengujian kuat tekan beton 3. Pengujian berat isi beton
Selesai
Penyajian Data Hasil Pengujian
Kesimpulan dan Saran
1.7 MEKANISME PENGUJIAN
1. Pembuatan benda uji kubus dengan ukuran 15cm x 15cm x 15cm dengan perbandingan antar bahannya sudah dijabarkan sebelumnya.
kadar foam agentnya yang digunakan yaitu 10% dan 20% masing-masing variasi sampel dibuat sebanyak 3 buah seperti tersaji dalam tabel yang sudah dijabarkan sebelumnya.
2. Dalam 24 jam benda uji dilepaskan dari cetakannya dan kemudian di lakukan Curing sampai 24 jam sebelum dilakukannya pengujian yaitu selama 28 hari.
3. Pengujian kuat tekan dilakukan menurut SNI 03-1974-1990 tentang Metode Pengujian Kuat Tekan Beton yaitu dengan tahapan sebagai berikut :
letakkan benda uji pada mesin tekan secara centris;
jalankan mesin tekan dengan penambahan beban yang konstan berkisar antara 2 sampai 4 kg/cm2 per detik;
lakukan pembebanan sampai uji menjadi hancur dan catatlah beban maksimum yang terjadi selama pemeriksaan benda uji;
catat hasil kuat tekan beton pada masing-masing variasi foam agent untuk kemudian dilakukan perbandingan dalam tabel dan grafik .
4. pengujian berat isi beton yaitu dengan cara membandingkan berat kering beton dengan volume beton yang berbentuk kubus dengan ukuran 15cm x 15cm x 15cm.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. UMUM
Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang umum digunakan untuk pembangunan gedung, jembatan, jalan, dan lain-lain. Beton ini didapatkan dengan cara mencampur agregat halus, agregat kasar, air dengan semen Portland, dan kadang-kadang ditambah dengan bahan tambahan (additive) yang bersifat kimiawi ataupun fisika pada perbandingan tertentu. Campuran tersebut akan mengeras. Hal ini diakibatkan oleh reaksi kimia antara semen dengan air.
Dari pemakaiannya yang begitu luas maka dapat diduga sejak dini bahwa struktur beton mempunyai banyak keunggulan dibanding struktur yang lain. Adapun keunggulan pemakaian struktur beton adalah :
a. Ketersediaan (availability) material dasar.
b. Kemudahan untuk digunakan (versatility).
c. Kemampuan beradaptasi (adaptability).
d. Kebutuhan pemeliharaan yang minimal.
Di samping segala keunggulan diatas, beton sebagai struktur juga mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan seperti:
a. Kekuatan tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar.
b. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
c. Struktur beton sulit untuk dipindahkan. Pemakaian kembali atau daur ulang sulit dan tidak ekonomis.
d. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan. Beton yang baik maupun yang buruk dapat terbentuk dari rumus dan campuran yang sama.
Perkembangan teknologi beton pada saat sekarang ini, membuat konstruksi beton semakin banyak dipilih sebagai bahan konstruksi. Konstruksi dari beton banyak memiliki keuntungan selain bahannya sangat mudah diperoleh, juga memiliki beberapa keuntungan antara lain harganya relatif lebih murah, mempunyai kekuatan tekan tinggi, serta mudah perawatannya, sehingga banyak bangunan-bangunanyang didirikan memilih konstruksi yang terbuat dari beton sebagai bahan materialnya.
Beton ringan menjadi material yang populer digunakan dalam konstruksi modern. Beton busa (Foam Concrete) adalah salah satu bagian dari beton ringan tersebut. Keunggulan Beton Busa yang paling utama adalah mampu mengurangi jumlah material yang digunakan untuk beton, sehingga dihasilkan beton yang sangat ringan dengan tingkat kepadatan yang rendah. Walaupun ada beberapa kendala dalam penggunaan Beton busa, seperti penurunan kuat tekan beton yang dikarenakan adanya pori-pori udara dalam beton tersebut yang memungkinkan penggunaan material konstruksi menjadi berkurang.
Beton busa dalam penelitian ini dibuat dengan campuran air, semen, pasir, busa dan penambahan abu vulkanik gunung Sinabung dan Silica Fume dengan variasi kadar busa (foam Agent) sebanyak 10% dan 20%. Penambahan busa pada campuran akan membentuk pori-pori pada beton sehingga beton tersebut menjadi ringan karena berkurangnya jumlah material yang digunakan. Busa di sini dibentuk dari foaming agent yang dicampur dengan air yang akan menghasilkan busa yang stabil. Foaming agent dipilih sebagai bahan pembentuk pori karena mudah didapat dan mudah diproduksi secara masal.
Diatur menurut SNI SNI 03-3449-2002 penggunaan beton untuk keperluan struktural perlu memenuhi persyaratan kuat tekan dan berat isi beton tersebut. Jadi dalam penelitian ini adalah didapatkannya kuat tekan beton dan berat isinya agar disesuaikan dengan standart SNI agar bisa digunakan untuk keperluan struktural.
2.2. FOAM CONCRETE
Salah satu metode untuk mengurangi kepadatan beton adalah dengan adanya pori-pori udara dalam beton tersebut. Pori-pori udara tersebut bisa diperoleh dengan
mudah dengan menambahkan Foam agent dan beton yang dihasilkan disebut Foam concrete atau Beton busa.
Campuran beton busa adalah campuran beton yang sangat homogen dibandingkan dengan beton normal, karena jumlah material yang terkandung didalamnya hampir sama persis. Bagaimanapun, sifat-sifat mekanik beton foam sangat bergantung pada perbandingan jumlah material yang digunakan seperti semen dan pasir dan kadar Foam agent yang digunakan, metode pembuatan busanya, dan proses curingnya. Karena beton busa (Foam concrete) memiliki pori-pori udara didalamnya maka secara alami maka material ini memiliki sifat isolator panas yang memungkinkan ruangan akan terasa lebih sejuk dan nyaman. Density (kepadatan) beton foam mudah untuk di kontrol yaitu cukup dengan mengatur jumlah foam agent yang digunakan. Pembuatan beton foam dengan berbagai kepadatan telah digunakan dalam pelat atap, sub-base jalan raya, abutmen jembatan, konstruksi dinding dan sebagainya.(Jalal MD et al.,2017).
Foam agent menurut material pembuatannya ada dua jenis yaitu :
Natural Foam agent
Didapatkan dari limbah industri kulit dan sabun. Busa jenis ini memiliki properti yang beragam, masa penyimpanan yang terbatas.
Synthetic Foam agent
Diproduksi dengan menuruti kebutuhan teknis, jadi busa jenis ini memiliki properti yang permanen dan homogen dan masa penyimpanannya jauh lebih lama. Foam agent yang jenis sintetislah yang umum digunakan.
2.2.1. Proses Pembuatan Foam Concrete
Pembuatan beton busa yaitu dengan menyiapkan campuran mortar betonnya dulu yang terdiri dari semen, pasir, air dan penambahan silica fume atau abu gunung sinabung dengan perbandingan yang telah ditentukan dan campurkan dengan hand mixer. Setelah campuran merata maka busa yang dihasilkan dari foam agent yang diolah dengan mesin fakum dipompakan kedalam campuran beton sesuai jumlah
Gambar 2.1. hand mixer
Setelah proses pencampuran maka beton foam dicetak menjadi kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cmx 15 cm selama 24 jam untuk kemudian di curing dalam bak perendam selama 28 hari.
2.3. BAHAN PEMBENTUK FOAM CONCRETE
Bahan dasar untuk membentuk foam concrete pada penelitian ini terdiri dari semen, pasir, abu vulkanik gunung Sinabung, air, silica fume dan foaming agent.
2.3.1. Semen Portland
Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : Semen non-hidrolik dan Semen hidrolik.
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur, sedangkan Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain : kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, semen portland pozolland dan semen alumina.
Fungsi semen adalah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran
sebagai semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen portland terutama yang terdiri atas kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain.Menurut Ali Asroni (2010), semen yang dipakai di Indonesia terbagi atas 5 jenis, yaitu :
a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunanbangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus.
Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.
b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang.
Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat).
c. Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi.
Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai. Tipe IV, semen portland yang penggunaannya diperlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan dimana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan seperti bendungan gravitasi yang besar.
d. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.
Agar semen tetap memenuhi syarat meskipun disimpan dalam waktu lama, cara penyimpanan semen perlu diperhatikan (PB, 1989:13). Semen harus terbebas
gudang tertutup, terhindar dari basah dan lembab, dan tidak tercampur dengan bahan lain. Semen dari jenis yang berbeda harus dikelompokkan sedemikian rupa untuk mencegah kemungkinan tertukarnya jenis semen yang satu dengan yang lainnya.
Urutan penyimpanan harus diatur sehingga semen yang lebih dahulu masuk gudang terpakai lebih dahulu.
Semen curah harus disimpan di dalam silo yang terbuat dari baja atau beton dan harus terhindar dari kemungkinan tercampur dengan bahan lainnya. Apabila semen telah disimpan terlalu lama, perlu dibuktikan dulu bahwa semen tersebut memenuhi syarat sebelum dipakai.
Untuk menghindari pecahnya kantong semen, tinggi maksimum penimbunan zak semen adalah 2 meter atau sekitar 10 zak. Jarak bebas antara bidang dinding dan semen sekitar 50 cm, sedangkan jarak bebas antara lantai dan semen sekitar 30 cm.Secara umum ada beberapa sifat-sifat mekanis semen portland antara lain yaitu :
a. Kehalusan butir
Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan (setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih besar. Sebaliknya, semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan berkurang. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi bleeding atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak dan susut.
b. Kemulusan
Kemulusan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta semen disebabkan oleh terlalu banyaknya jumlah kapur bebas yang pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat di dalam campuran tersebut.
Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras terhitung mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua yaitu:
1) Waktu ikat awal (initial setting time) yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan.
2) Waktu ikat akhir (final setting time) yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.
Waktu pengikatan diukur dengan alat vicat atau gillmore. Dengan demikian dapat ditentukan apakah pasta semen itu cukup lama berada dalam keadaan plastis sampai beton bersangkutan dapat dituang atau dicor.
d. Perubahan Volume
Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi.
Ketidakkekalan semen disebabkan oleh terlalu banyaknya kapur bebas yang pembakaran semen tidak sempurna. Kapur bebas itu mengikat air dan kemudian menimbulkan gaya-gaya expansi.
e. Kepadatan (Density)
Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3,15. Pada kenyataannya, berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,05-3,25.
Variasi ini akan berpengaruh pada proporsi semen dalam campuran.
f. Konsistensi
Konsistensi semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton
Panas hidrasiadalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air. Jumlah panas yang dikeluarkan terutama bergantung pada susunan kimia, kehalusan butiran semen, serta suhu pada waktu dilaksanakan perawatan. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni timbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.
aspek bahan semen.
g. Panas Hidrasi h. Kekuatan Tekan
Kekutan semen portland ditentukan dengan menekan benda uji semen sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan pasir silika dengan perbandingan tertentu kemudian dibentuk menjadi kubus atau silinder.
Setelah dirawat dalam jangka waktu tertentu benda uji ditekan sampai hancur untuk memperoleh gambaran dari perkembangan kekutan semen portlandyang sedang diuji.
2.3.2. Pasir
Pasir adalah bahan butiran batuan halus yang berukuran 0,14 – 5 mm, didapat dari basil desintegrasi batuan alam (natural sand) atau dengan memecah (artificial sand). Pasir diperoleh biasanya dari penggalian di dasar sungai, pasir cocok digunakan untuk pembuatan bata konstruksi. Pasir terbentuk ketika batu-batu dibawa arus sungai dari sumber air ke muara sungai. Pasir dan kerikil dapat juga digali dari laut asalkan pengotoran serta garam-garamnya (khlorida) dibersihkan dan kulit kerang disisihkan.
Jenis pasir dapat dibedakan berdasarkan asal dan sifat pasir, antara lain:
a. Pasir gunungan, pasir ini ditemukan di daerah-daerah yang terletak agak tinggi, banyak mengandung kerikil.
b. Pasir sungai, jenis pasir ini yang mempunyai butiran yang tak merata.
Pasir ini sangat baik untuk membuat mortar (adukan) karena unsur-unsur
c. Pasir laut, jenis pasir ini banyak mengandung kapur karena sisa-sisa kulit kerang. d. Pasir gunungan tepi pantai, pasir ini juga sama dengan pasir laut banyak mengandung kapur. Pasir gunungan tepi pantai adalah pasir yang terbawa angin. Pembulatan butir-butir disebabkan oleh arus laut dan terpaan ombak.
e. Pasir perak, pasir ini banyak menamakkan kilapan. Ini banyak digunakan sebagai penghias pada dinding dan langit-langit.
f. Pasir lembek, jenis pasir ini merupakan pasir halus dengan butiran bulat, yang sedikit mengandung tanah liat namun banyak mengandung lumpur, dan mengandung air.
g. Pasir timah, Pasir ini merupakan pasir yang dihanyutkan oleh air hujan dan sisa-sisa humus berwarna abu-abu timah.
Sebagai bahan adukan, baik untuk spesi maupun beton, maka agregat halus harus diperiksa di lapangan. Hal-hal yang dapat dilakukan dalam pemeriksaan agregat halus di lapangan adalah:
1) Agregat halus terdiri dari butir – butir tajam dan keras. Butir agregat halus harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh-pengaruh cuaca.
2) Agregat halus tidak mengandung lumpur lebih dari 5% (ditentukan terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melampaui 5%, maka agregat halus harus dicuci.
3) Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak, hal tersebut dapat diamati dari warna agregat halus.
4) Agregat yang berasal dari laut tidak boleh digunakan sebagai agregat halus untuk semua adukan spesi dan beton .
2.3.3. Air
Air pada pembuatan beton berfungsi untuk mempermudah sifat pengerjaan
dalam pencampuran beton besar/banyak, maka adukan beton menjadi encer dan dapat dikerjakan dengan mudah (workability tinggi). Sebaliknya, jika jumlah air sedikit maka beton menjadi kental dan susah untuk dikerjakan (workability rendah).
Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton foam. Air yang mengandung senyawa – senyawa berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula, atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunan kualitas beton, bahkan dapat merubah sifat – sifat beton yang dihasilkan.
Faktor air semen adalah perbandingan antara berat air dan berat semen dalam campuran adukan. Kekuatan dan kemudahan pengerjaan (workability) campuran adukan foam concrete sangat dipengaruhi oleh jumlah air campuran yang dipakai. Untuk suatu perbandingan campuran beton tertentu diperlukan jumlah air yang tertentu pula.
2.3.4. Foaming Agent
Admixture adalah bahan/material selain air, semen dan agregat yang ditambahkan ke dalam beton atau mortar sebelum atau selama pengadukan.
Admixture digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik beton. Secara umum ada dua jenis bahan tambah yaitu bahan tambah yang berupa mineral (additive) dan bahan tambah kimiawi (chemical admixture).
Bahan tambah admixture ditambahkan pada saat pengadukan atau pada saat pengecoran. Sedangkan bahan tambah additive ditambahkan pada saat pengadukan.
Bahan tambah admixture biasanya dimaksudkan untuk mengubah perilaku beton pada saat pelaksanaan atau untuk meningkatkan kinerja beton pada saat pelaksanaan.
Untuk bahan tambah additive lebih banyak bersifat penyemenan sehingga digunakan dengan tujuan perbaikan kinerja kekuatannya.
Admixture atau bahan tambah untuk beton digunakan dengan tujuan untuk memperbaiki atau menambah sifat beton tersebut menjadi lebih baik. Jadi sifatnya hanya sebagai bahan penolong saja. Jadi admixture sendiri bukan zat yang dapat membuat beton yang buruk menjadi baik.
Salah satu konsep dari beton busa adalah mengurangi kepadatan yang terdapat dalam suatu sampel didalam volume yang sama, artinya berat benda tersebut menjadi berkurang akibat kepadatannya berkurang akan tetapi volume benda tersebut tetap sama. Penelitian ini menggunakan zat kimia berupa foaming agent yang digunakan oleh PT.Multi Guna Bangunan Sentral. Perusahaan ini bergerak dibidang produksi bata ringan yang beralamat di Jl. Gatot Subroto No. 257, Medan.
Komponen utama penyusun dari foaming agent adalah Alcohol dan Sulfuric Ester. Zat tersebut sangat baik untuk digunakan dalam pembuatan beton ringan ataupun bata ringan. Perbandingan pemakaian airnya 1:20 s/d 1:39 (Muhammad Fathur Rahman, 2016).
Penggunaan foam agent bertujuan untuk mengurangi jumlah material yang digunakan, karena berkurangnya berat beton tetapi dengan volume yang tetap meskipun berarti kuat tekan beton tersebut berkurang dikarenakan pori-pori udara didalam beton tersebut.
2.3.5. Silica Fume
Silica fume bisa dipakai sebagai pengganti sebagian semen, untuk tujuan pengurangan kadar semen, meskipun tidak ekonomis. Kedua, sebagai tambahan untuk memperbaiki sifat beton, baik beton segar maupu keras. Untuk beton normal dengan kadar semen diatas 250 kg/m3, kebutuhan air bertambah dengan ditambahkannya silica fume. Campuran lebih kohesif. Pada slump yang sama, lebih banyak energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan aliran tertentu. Ini mengindikasikan stabilitas yang lebih baik dari beton cair. Pendarahan (bleeding) sangat berkurang sehingga perlu perawatan dini untuk mencegah retak susut plastis, khususnya pada cuaca panas dan berangin. Silica fume umumnya dipakai bersama plastisizer (Paul Nugraha, 2007).
Tabel 2.1. Sifat-sifat kimia dan fisika Silica Fume
Kimia Beratdalampersen
SiO2 Karbon
Fe2O3 CaO Al2O3 MgO MnO K2O Na2O
92-94 3-5 0,10-0,50 0,10-0,15 0,20-0,30 0,10-0,20
0,008 0,10 0,10
Fisika Beratdalampersen
Berat Jenis
Rata-rataUkuran Partikel (Mikron) Lolos Ayakanno. 325 dalam % Keasaman PH(10% air dalamslurry)
2,02 0,1 99,00
7,3
Sumber : Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2003: 127 2.3.5.1. Sifat-sifat Fisik Silica Fume
Sifat-sifat fisik silica fume adalah (Wulandari: 24) sebagai berikut:
a. Warna: bervariasi mulai dari abu-abu sampai abu-abu gelap.
b. Spesifik gravity: 2,0-2,5.
c. Bulk density: 250-300 kg/m3
d. Ukuran: 0,1-1,0 mikron (1/100 ukuran partikel semen).
2.3.5.2. Sifat Kimia Silica Fume
Silica fume merupakan material yang bersifat pozzollonic. Dalam penggunaanya, silica fume berfungsi sebagai pengganti sebagian dari jumlah semen dalam campuran beton, yaitu sebanyak 5%-15% dari total berat semen.
Kandungan SiO2 dalam silica fume akan bereaksi dengan kapur bebas yang dilepaskan semen pada saat proses pembentukan senyawa kalsium silikat hidrat (CSH) yang berpengaruh dalam proses pengerasan semen.
2.3.5.3. Kelebihan Dan Kekurangan Silica Fume
Keunggulan-keunggulan penggunaan silica fume dalam beton adalah sebagai berikut:
a. Meningkatkan kuat tekan beton;
b. Meningkatkan kuat lentur beton;
c. Memperbesar modulus elastisitas beton;
d. Mengecilkan regangan beton;
e. Meningkatkan durabilitas beton terhadap serangan unsur kimia;
f. Mencegah reaksi alkali silica dalam beton;
g. Meningkatkan kepadatan (density) beton;
h. Meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan korosi;
i. Menyebabkan temperatur beton menjadi lebih rendah sehingga mencegah terjadinya retak pada beton.
Kekurangan dalam penggunaan silica fume sebagai campuran beton adalah sebagai berikut:
a. Silica fumemerupakan material yang sangat lembut sehingga mudah terbawa oleh angin. Hal ini menyebabkan kesulitan dalam pelaksanaan loading, pengangkutan, penyimpanan dan pencampuran.
b. Terhirupnya partikel halus silica fume dapat mengganggu saluran pernafasan.
c. Termasuk Material yang Mahal.
Kuat tekan beton optimum atau tertinggi terdapat pada campuran beton dengan penambahan silica fume sebanyak 10% dari berat semen dan superplasticizer sebanyak 2% dari berat semen (Krisman Aprieli Zai. 2014).
Pada penelitian ini saya menggunakan silika fume dari produkPT. Sika Indonesia.
2.3.6. Abu Vulkanik Sinabung
Secara umum komposisi abu vulkanik terdiri atas Silika dan Kuarsa, sehingga abu vulkanik digolongkan kedalam bahan yang bersifat pozolan. Bahan pozolan didefinisikan bahan bukan semen yang mengandung silika dan alumina.
Karakter butiran yang halus akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida (CH), pada suhu normal dan dengan adanya air akan membentuk produk yang tidak larut, yaitu Calsium Silikat Hidrat (CSH)yang mempunyai sifat seperti semen. Sementaraklasifikasi bahan pozolan terbagi menjadi dua bagian, pozolan alam (natural) dan buatan (sintetis), contoh pozolan alam adalah: tufa, abu vulkanis, tanah diatomae dan trass adalah sebutan pozolan alam yang terkenal di Indonesia. Selanjutnya contoh pozolanbuatan adalah hasil pembakaran tanah liat, abu sekam padi, abu ampas tebu dan fly ash (Eric Sandy Marbun 2014).
Pada tahun 2010 hingga 2014 kabupaten karo dilanda bencana meletusnya gunung sinabung yang mengakibatkan kerusakan sektor pertanian, pemukiman warga, bahkan letusan gunung merapi yang berada di daerah laukawar ini telah memakan korban jiwa manusia. Ini telah menjadi berita nasional di negara kita dan indonesia berkabung atas peristiwa tersebut. Dalam kurun waktu tersebut daerah disekitar gunung sinabung dipenuhi oleh abu yang cukup tebal.
Pernah tercatat letusan gunung sinabung mengeluarkan abu yang mencapai ketinggian 6000 m, akibatnya abu mencapai daerah dalam jarak yang cukup luas. Dapat terbayangkan betapa besarnya jumlah material yang dimuntahkan oleh gunung tersebut dan belum termanfaatkan dengan baik. Berawal dari latar belakang ini saya mencoba untuk memanfaatkan material yang dimuntahkan oleh gunung sinabung yaitu abu gunung sinabung untuk mengurangi pemakaian jumlah semen dalam campuran beton.
Abu vulkanik termasuk kedalam bahan pozzolan alami karena mengandung unsur silika (SiO2) dan alumina (Al2O3) sehingga dapat mengurangi pemakaian jumlah semen portland dalam satu adukan beton.
Dibawah ini disajikan persentase unsur-unsur kimia yang terdapat dalam abu vulkanik .
Tabel 2.2. Kandungan kimia abu vulkanik gunung Sinabung
Parameter Hasil Satuan Metode
Silika (Si) 73,74 % Gravimetri
Besi (Fe) 0,072 % Spektrofotometer
Aluminium (Al) 7,048 % Gravimetri
Kalsium (Ca) 0,739 % Titrimetri
Magnesium (Mg) 0,122 % Titrimetri
Kadar Air 4,969 % Gravimetri
Sumber : Eric Sandi Marbun. 2014
Pada penelitian ini saya menggunakan abu vulkanik gunung Sinabung dari desa Gamber yang radiusnya 5 km dari gunung Sinabung.
Eric Sandy Marbun dalam penelitiannya yang berjudul “Eksperimen Pengaruh Subsitusi Semen Dengan Abu Vulkanik Sinabung Terhadap Sifat Mekanis Beton” . Hasil pengujian kuat tekan menunjukkan untuk subsitusi abu vulkanik sinabung sebesar 10% terjadi peningkatan kuat tekan beton sebesar 4,072% dari beton normal.
2.4. PENGUJIAN
Kekuatan tekan adalah sifat mekanik yang paling penting dari setiap beton,termasuk beton ringan foam. Kekuatan tekanmenurun secara eksponensial dengan pengurangan densitas beton ringan foam. Selain itu kerapatan beton, bentuk dan ukuran, metodeformasi pori, arah pemuatan, umur pengawetan, kadar air, karakteristik, bahan yang digunakan dan zat aditif tambahan akan mempengaruhi kekuatanbeton ringan foam. Parameter lainnya sepertirasio semen-pasir dan air- semen, proses pengawetan, jenis dan ukuran partikeldistribusi pasir dan jenis bahan pembusa yang digunakan dapat menjadi faktor yang mempengaruhi kekuatan beton ringan
Syarat suatu beton ringan bisa digunakan untuk keperluan struktural sudah diatur dalam SNI 03-3449-2002 dengan memerlukan data kuat tekan beton dan berat
isinya. Pada SNI 03-3449-2002 beton ringan bisa diklasifikasikan kedalam 3 bagian menurut kuat tekan (Mpa) dan berat isi (kg/m3) beton tersebut.
Tabel 2.3. Syarat kekuatan beton ringan berdasarkan tujuan konstruksi ( SNI 03- 3449-2002)
Konstruksi Bangunan Beton Ringan
Kuat Tekan (Mpa) Berat isi (kg/m3)
Struktural Minimun 17,24 1400
Maksimum 41,36 1850
Struktural Ringan Minimun 6,89 800
Maksimum 17,24 1400
Struktural Sangat Ringan
Minimun - -
Maksimum - 800
Adapun metode pengujian kuat tekan beton mengacu pada SNI 03-1974- 1990 tentang Metode pengujian kuat tekan beton. Metode ini dimaksudkan sebagai pegangan dalam pengujian ini untuk menentukan kuat tekan (compressive strength) beton dengan benda uji berbentuk kubus yang dibuat dan dimatangkan (curring) di laboratorium maupun di lapangan. Kuat tekan beban beton adalah
Rumus perhitungan kuat tekan yang digunakan dalam perhitungan adalah : kuat tekan =A(cmP (kg )2) x 1,0 dimana 1,0 adalah faktor bentuk dari benda uji kubus seperti yang terlampir dalam SNI 03-1974-1990 yaitu :
Tabel 2.4. Daftar konversi berdasarkan bentuk benda uji (Faktor Bentuk)
Bentuk Benda Uji Perbandingan
Kubus : 15 cm x 15 cm x 15 cm Kubus : 20 cm x 20 cm x 20 cm Silinder : 15 cm x 30 cm
1,0 0,95 0,83
Besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. UMUM
Penelitian ini menggunakan metode penelitian secara eksperimen.
Adapun faktor yang diteliti pada penelitian ini adalah komposisi foaming agent, silica fume dan abu vulkanik gunung Sinabung sebagai bahan tambah pada beton foam dengan mengurangi jumlah semen sebesar 10% dari penambahan silica fume dan abu vulkanik gunung Sinabung. Beton dengan bahan tambah foaming agent, silica fume dan abu vulkanik gunung Sinabung yang telah jadi dicetak, kemudian dirawat sampai umur 28 hari dan dilakukan pengetesan.
Pada penelitian ini dilakukan kajian eksperimental berupa pemeriksaan bahan yang akan digunakan yang dilakukan di Laboratorium Beton Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, pengecoran sampel di workshop PT.Multi Guna Bangunan Sentral yang berlokasi di Jl. Gatot Subroto No. 153 dan pengujian kuat tekan di Laboratorium Pusat Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan Listrik (PPPPTK-BBL) atau biasa disingkat P4TK yang berlokasi di Jln. Setia Budi No. 75 Kapten Sumarsono, Helvetia, Medan. Secara umum urutan tahap penelitian ini meliputi :
a. Penyediaan bahan penyusun beton b. Pemeriksaan bahan
c. Perencanaan campuran beton (mix design) d. Pembuatan benda uji
f. Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari
Untuk metode penelitian dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah
Gambar 3.1. Flowchart Metodologi Penelitian 3.2. PENYEDIAAN BAHAN PENYUSUN BETON FOAM
Bahan-bahan penyusun yang digunakan dalam masing-masing benda uji meliputi :
a. Semen Portland b. Pasir
c. Air
d. Silica Fume e. Foam Agent
Mulai
Pembatasan Masalah Studi Literatur Persiapan Alat Dan Bahan
Pengujian Kuat Tekan Kubus Beton
Pemeriksaan Berat Jenis Kubus Beton
Analisa Hasil Pengujian dalam Bentuk Tabel dan Grafik Penarikan Kesimpulan Dan Saran
Selesai
Pembuatan Benda Uji
Masing-masing tipe beton terdiri komponen penyusun utama yang berbeda. Sebelum dilakukan pengecoran benda uji beton, maka bahan-bahan yang digunakan diuji terlebih dahulu.
3.2.1. Semen Portland
Semen Portland yang digunakan adalah semen Portland tipe I dengan merek dagang Semen Holcim dengan kemasan 1 sak 50 kg.
3.2.2. Air
Secara pengamatan visual air yang dapat pembuatan beton yaitu air yang jernih, tidak berwarna dan tidak mengandung kotoran-kotoran seperti minyak dan zat organik lainnya. Dalam penelitian ini air yang dipakai adalah berasal dari PDAM Tirtanadi, di workshop PT.Multi Guna Bangunan Sentral yang berlokasi di Jl. Gatot Subroto No. 153, Medan.
3.2.3. Foaming Agent
Penelitian ini menggunakan zat kimia berupa foaming agent yang digunakan oleh PT.Multi Guna Bangunan Sentral dengan menggunakan mesin vakum (sistem pompa) sehingga, menghasilkan ukuran busa yang lebih seragam daripada metode menggunakan bor tangan dengan mata bor yang sudah dimodifikasi.
Gambar 3.2. Foam Generator
3.2.4. Silica Fume
Penelitian ini menggunakan silica fume dengan merek dagang Sika Fume yang diproduksi oleh PT. Sika Indonesia.
3.2.5. Abu vulkanik Gunung Sinabung
Pada penelitian ini saya menggunakan abu vulkanik gunung Sinabung dari desa Gamber yang radiusnya 5 km dari gunung Sinabung. Abu terbang yang dikeluarkan oleh gunung sinabung tersebut dikumpukan oleh peneliti yang menjadi bahan subsitusi semen dengan maksud mengurangi penggunaan semen dalam pembuatan beton dan menambah kuat tekan beton tersebut.
Gambar 3.3. Abu vulkanik gunung Sinabung 3.2.6. Pasir
Pasir yang dipergunakan dalam penelitian ini diambil dari quarry di Binjai.
Pemeriksaan yang dilakukan terhadap pasir sebagai agregat halus meliputi :
Analisa ayakan agregat halus
Pemeriksaan berat isi pasir
Pemeriksaan Kandungan Organik (colorimetric test)
Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir
Pemeriksaan Clay Lump Pasir
Berat Jenis Dan Absorbsi Pasir
3.2.6.1 Analisa Ayakan Agregat Halus (ASTM C.136-71)
Keadaan gradasi suatu agregat sangat mempengaruhi kekuatan dan keekonomisan suatu beton. Agregat dengan gradasi homogen dikatakan bergradasi jelek dan tidak bisa dipakai sebagai campuran beton, karena dengan butiran yang homogen akan banyak ruang yang kosong atau celah diantara agregat tersebut.
Ruang kosong inilah dengan sendirinya akan diisi oleh semen, sehingga pemakaian semen akan berlebihan dan pembiayaan menjadi tidak ekonomis.
Jadi agegat yang baik adalah agregat dengan perbutiran yang bervariasi, karena ruang-ruang kosong antara partikel akan terisi oleh partikel yang lebih kecil dan semen akan mengisi ruangan yang tidak terisi oleh partikel yang lebih kecil, sehingga pemakaian semen akan lebih hemat dan partikel-partikel beton akan terikat dengan baik.
a. Tujuan Percobaan
1) Menentukan gradasi/distribusi butiran pasir
2) Mengetahui modulus kehalusan (fineness modulus) pasir b. Peralatan
1) Timbangan
2) Sieve shaker machine 3) 1 set ayakan
4) Oven
5) Sample splitter c. Bahan
Pasir kering oven sebanyak 1000 gram.
d. Prosedur Percobaan
1) Ambil pasir yang telah kering oven (110±5)ºC;
2) Sediakan pasir sebanyak 2 sampel masing-masing seberat 1000 gr
3) Susun ayakan berturut-turut dari atas ke bawah: 9,52 mm; 4,76 mm;
2,38 mm; 1,19 mm; 0,60 mm; 0,30 mm; 0,15 mm dan pan;
4) Tempatkan susunan ayakan tersebut diatas sieve shaker machine;
5) Masukkan sampel 1 pada ayakan yang paling atas lalu ditutup rapat;
6) Mesin dihidupkan selama 5 (lima) menit;
7) Timbang sampel yang tertahan pada masing-masing ayakan;
8) Lakukan percobaan diatas untuk sampel 2.
e. Rumus
FM = % Kumulatif Tertahan Ayakan
100 (3.1)
Dimana:
FM = Fineness Modulus
Derajat kehalusan (kekasaran) suatu agregat ditentukan oleh modulus kehalusan (fineness) dengan batasan-batasan sebagai berikut:
Pasir halus : 2,20 < FM < 2,60
Pasir sedang : 2,60 < FM < 2,90
Pasir kasar : 2,90 < FM < 3,20
f. Hasil Percobaan
Modulus kehalusan pasir (FM) = 2,227
Pasir dapat dikategorikan sebagai pasir halus (2,20 < FM < 2,60).
3.2.6.2. Pemeriksaan Berat isi Pasir (ASTM C.136-71)
Berat isi pasir perlu diketahui agar dapat mengkonversikan pasir dari satuan berat menjadi satuan volume atau sebaliknya. Pengkonversian ini perlu agar pada pelaksanaan dilapangan tidak diperlukan waktu yang banyak untuk menentukan komposisi pasir yang harus dicampur pada pembuatan beton dengan perbandingan tertentu. Pada umumnya, perbandingan komposisi yang digunakan adalah dalam
waktu yang lama, jadi untuk mengatasi itu maka perlu diketahui berat isi bahan yang digunakan agar takaran jumlah bahan yang tadinya dalam satuan berat menjadi satuan volume yang pengerjaannya lebih cepat. Karena, biasanya bahan seperti pasir dipesan dalam satuan volume.
a. Tujuan Percobaan
Menentukan berat isi agregat halus (pasir).
b. Peralatan
1) Timbangan dengan tingkat kepekaan 0,1% dari berat sampel 2) Batang perojok
3) Bejana besi 4) Termometer 5) Sekop Kecil c. Bahan
1) Pasir ≤ Saringan Ø 4,76 mm kering oven suhu 110±5 ºC 2) Air
d. Prosedur Percobaan 1) Dengan cara merojok:
a) Bejana besi ditimbang dan kemudian diisi dengan pasir sampai bagian tinggi bejana tersebut lalu rojok sebanyak 25 kali secara merata pada permukaannya;
b) Pasir ditambah lagi hingga mencapai ⅔ tinggi bejana dan dirojok 25 kali secara merata pada permukaannya, kemudian bejana diisi pasir sampai penuh dan dirojok 25 kali secara merata lalu permukaannya diratakan.
Dalam perojokan untuk setiap lapis tidak boleh menembus lapisan dibawahnya;
c) Timbang bejana + pasir;
d) Pasir dikeluarkan dan bejana dibersihkan lalu diisi oleh air hingga penuh,
2) Cara menyiram:
a) Bejana besi ditimbang kemudian diisi pasir dengan cara menyiram dengan sekop setinggi ± 5 cm dari bagian atas bejana sampai bejana tersebut penuh, lalu ratakan permukaannya;
b) Timbang bejana + pasir;
c) Pasir dikeluarkan dan bejana dibersihkan lalu diisi air hingga penuh, timbang berat bejana + air dan diukur suhu air didalam bejana.
3) Percobaan dilakukan untuk 2 sampel.
e. Rumus
ρ = 𝑀𝑉 (3.2)
Dimana:
ρ = Berat isi pasir (Kg/m3) m = Berat pasir (Kg) v = volume bejana (m3) f. Hasil Percobaan
Berat isi dengan cara merojok : 1717,714 Kg/m3
Berat isi dengan cara menyiram : 1577,99 Kg/m3
3.2.6.3. Pemeriksaan Kandungan Organik (ASTM C.40 – 84 C 1990)
Pasir adalah bahan batuan yang dapat diambil dari dasar sungai atau batu gunung yang dihaluskan. Salahsatu syarat utama dalam pemakaian pasir dalam konstruksi adalah tidak mengandung kandungan bahan organik, lumpur, garam dan minyak yang melebihi standar yang berlaku. Bahan-bahan organik ini akan memperlambat proses pengikatan semen dengan butiran pasir.
Menurut PBI’71 agregat halus tidak boleh mengandung bahan organik yang terlalu banyak dan harus dibuktikan dengan percobaan warna Abraham Harder
a. Tujuan
Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir.
b. Hasil pemeriksaan
Warna kuning tua (standar warna No.3), memenuhi persyaratan.
c. Pedoman
Standar warna No.3 adalah batas yang menentukan apakah kadar bahan organik pada pasir lebih kurang dari yang disyaratkan.
3.2.6.4. Pemeriksaan Kadar Lumpur (ASTM C.117)
Agregat halus dalam fungsinya sebagaio bahan campuran beton harus lebih bersih dari materi yang halus (lumpur). Pemakaian semen akan semakin banyak jika kandungan lumpur dalam agregat semakin banyak, hal ini disebabkan karena semakin luas permukaan yang harus diselimuti sedangkan larutan perekat semakin menipis yang mengakibatkan kemampuan mengikat akan berkurang dan kuat tekan beton akan semakin kecil.
a. Tujuan
Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir.
b. Hasil pemeriksaan
Kandungan lumpur : 3,9%< 5% , memenuhi persyaratan.
c. Pedoman
Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5% (dari berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 5% maka pasir harus dicuci.
3.2.6.5. Pemeriksaan Clay Lump Pasir (ASTM C.142)
Dalam pekerjaan pencampuran beton, kadar liat yang ada harus seminimal
terkandung dalam agregat halus maka semakin banyak juga permukaan yang harus ditutupi oleh semen. Ini menyebabkan pemakaian semen menjadi boros dan kemampuan semen dalam mengikat menjadi berkurang sehingga mutu beton menjadi berkurang.
a. Tujuan
Untuk memeriksa kandungan liat pada pasir.
b. Hasil pemeriksaan
Kandungan liat 0,901%< 1% , memenuhi persyaratan (pasir tidak perlu dicuci) c. Pedoman
Kandungan liat yang terdapat pada agregat halus tidak boleh melebihi 1%
(dari berat kering). Apabila kadar liat melebihi 1% maka pasir harus dicuci.
3.2.6.6. Berat Jenis Dan Absorbsi Pasir (ASTM C.127 & 128)
Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat pasir dalam keadaan SSD dengan volume pasir dalam keadaan SSD. Keadaan SSD (Saturated Surface Dry) di mana permukaan pasir jenuh dengan uap air sedangkan dalamnya kering, keadaan pasir kering di mana pori-pori pasir berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu di mana pasir basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir yang hilang terhadap berat pasir kering di mana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering.
a. Tujuan
Untuk menetukan berat jenis (specific gravity) dan penyerapan air (absorbsi) pasir.
b. Hasil pemeriksaan
Berat jenis SSD : 2,493766
