TUGAS AKHIR
PENGARUH PENGGUNAAN SILICA FUME DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI SUBTITUSI SEMEN TERHADAP KUAT TEKAN
BETON
Disusun oleh : NOVI B TOMAGOLA
4513041006
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK SIPIL JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BOSOWA MAKASSAR
2019
iv
P R A K A T A
Puji dan syukur dipersembahkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan berkah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pengaruh Penggunaan Silica Fume dan Abu Sekam Padi Sebagai Substitusi Semen Terhadap Kuat Tekan Beton”
yang merupakan salah satu syarat diajukan untuk menyelesaikan studi S1 pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa.
Perjalanan yang dilalui penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak lepas dari tangan-tangan berbagai pihak yang senantiasa memberikan bantuan, baik berupa materi mauopun dorongan moril. Oleh karena itu, dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, ucapan terima kasih. Penghormatan serta pengahrgaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu, yaitu kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, yaitu Ayahanda Bakar M. Tomagola dan ibunda Hamsia atas segala dukungan yang selama ini diberikan, baik spiritual maupun materil.
2. Bapak Dr. Ridwan, ST, M.Si selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bosowa
3. Ibu Nurhadijah Yunianti, ST, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Jurusan Sipil, Fakultas Teknik Universitas Bosowa
4. Bapak Ir. H. Syahrul Sariman, MT selaku dosen pembimbing I dan selaku penasehat akademik, yang selalu memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.
v
5. Bapak, Eka Yuniarto, ST,. MT selaku dosen pembimbing II, atas segala keikhlasannya untuk selalu memberikan bimbingan dan pengarahan mulai dari awal penelitian hingga selesainya penulisan tugas akhir ini.
6. Seluruh dosen, asisten lab dan asisten tugas besar serta staf Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa atas segala arahan dan bantuannya.
7. Seluruh saudara-saudari ku angkatan 2013 yang senantiasa memberikan dukungan dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa setiap karya buatan manusia tidak pernah luput dari kesalahan dan kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kepada pembaca kiranya dapat memberi sumbangan pemikiran demi kesempurnaan dan pembaharuan tugas akhir ini.
Akhirnya semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan karunia-Nya kepada kita dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat, khususnya dalam bidang keteknik sipilan.
Makassar, Maret 2019
Novi B Tomagola
vi
PENGARUH PENGGUNAAN SILICA FUME DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI SUBTITUSI SEMEN TERHADAP
KUAT TEKAN BETON
Novi B Tomagola (4513041006)
ABSTRAK
Kondisi saat ini banyak terdapat pabrik pengolahan padi yang menghasilkan limbah abu sekam padi dimana pemanfaatan limbah abu sekam padi masih sedikit sekali. Penggunaan abu sekam padi sebagai bahan tambah masih mungkin dikembangkan untuk menghasilkan beton. Dalam penelitian ini digunakan bahan tambah yaitu, abu sekam padi dimana jumlah yang ditambahkan adalah 0 %, 5 %, 10 %, 15 % dan 20 % terhadap berat semen, juga digunakan silica fume 10 % dari berat semen. Pengujian kuat tekan dilakukan pada benda uji silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Jumlah benda uji 20 buah, setiap variabel menggunakan 4 buah benda uji. Hasil penelitian menunjukan kadar optimum penambahan abu sekam padi sebagai subtitusi semen hanya sebesar 10 % dengan kuat tekan rata-rata sebesar 20,02 Mpa.
Kata kunci : beton, abu sekam padi, silica fume, kuat tekan
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul ... i
Lembar Pengajuan ... ii
Lembar Pengesahan ... iii
Pernyataan Keaslian Disertasi ... iv
Pra Kata ... v
Abstrak ... vi
Daftar Isi ... vii
Daftar Notasi ... viii
Daftar Gambar ... ix
Daftar Tabel ... x BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ... I – 1 1.2 Rumusan Masalah ... I – 6 1.3 Tujuan Dan Manfaat Penelitian ... I – 6 1.3.1 Tujuan ... I – 6 1.3.2 Manfaat Penelitian ... I – 7 1.4 Pokok Bahasan dan Batasan Masalah ... I – 7 1.4.1 Pokok Bahasan ... I – 7 1.4.2 Batasan Masalah ... I – 8 1.5 Sistematika Penulisan ... I – 8
vii BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Beton ... II – 1
2.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton ... II – 10
2.2.1 Agregat ... II – 11
2.2.2 Air ... II – 15
2.2.3 Semen ... II – 16
2.3 Bahan Tambahan ... II – 17 2.3.1 Silica Fume ... II – 17 2.3.2 Abu Sekam Padi ... II – 20 2.4 Karakteristik Beton ... II – 21 2.4.1 Beton Segar ... II – 21 2.4.2 Umur Beton ... II – 26 2.4.3 Kuat Tekan Beton ... II – 27 2.4.4 Faktor Air Semen (FAS) ... II – 29 2.5 Tahapan Perencanaan Campuran ... II – 30 2.5.1 Persyaratan - Persyaratan ... II – 30 2.5.2 Persiapan Alat dan Bahan ... II – 31 2.5.3 Perencanaan Campuran Beton ... II – 34 2.6 Penelitian Terdahulu ... II – 47 BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Bagan Alir ... III – 1 3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian ... III – 2
vii
3.3 Tahapan Penelitian ... III – 3 3.4 Metode Pengujian ... III – 4 3.5 Variabel Penelitian ... III – 4 3.6 Notasi dan Jumlah Sampel ... III – 4 3.7 Metode Analisis ... III – 5 3.7.1 Analisis Spesifikasi Karakteristik Agregat ... III – 5 3.7.2 Analisis Nilai Kuat Tekan ... III – 5 3.7.3 Hubungan Kuat Tekan dan Variabel yang digunakan ... III – 6 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Laboratorium ... IV – 1 4.1.1 Hasil Pengujian Karakteristik Agregat ... IV – 1 4.1.2 Rancangan Campuran Beton Normal ... IV – 5 4.1.3 Hasil Pengujian Beton Normal ... IV – 7 4.1.4 Beton Variasi ... IV – 8 4.1.5 Hasil Pengujian Beton Variasi ... IV – 10 4.2 Pembahasan ... IV – 11
4.2.1 Pengaruh Substitusi Silica Fume Terhadap Kuat Tekan
Beton Normal ………. IV – 11
4.2.2 Pengaruh Substitusi Abu Sekam Padi Dan Silica Fume
Terhadap Kuat Tekan Beton ……… IV – 12
vii BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... V – 1 5.2 Saran ... V – 2 Daftar Pustaka ... xvi Lampiran ... xvii
v i i i
DAFTAR NOTASI
ASP : Abu sekam padi
ASTM : Acuan standar internasional dari Amerika Serikat
B0, B1 : Mutu beton ringan
BN : Beton Normal
F’c : Kuat tekan beton yang disyaratkan dengan benda uji silinder
F’cr : Kuat tekan beton rata-rata yang disyaratkan K 125, K 175, K 225 : Kuat tekan karakteristik beton 125 Kg/cm2, 175
Kg/cm2 225 Kg/cm2 dengan benda uji kubus berisi 15 cm
MPa : Satuan kuat tekan beton
P : Pasir
PCC : Jenis Semen komposit tipe 1
S : Semen
SNI : Acuan peraturan Standar Nasional Indonesia
SF : Silica fume
𝜎’bk : Kuat tekan karakteristik 𝜎’bm : Kuat tekan rata-rata
i x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Agregat Kasar Dan Agregat Halus ... II-11 Gambar 2.2 Grafik Hubungan Faktor Air Semen Dan Kuat Tekan
Rata – Rata Silinder Beton ... II-39 Gambar 2.3 Grafik Hubungan Ketentuan Air, Berat Jenis
Campuran Dan Berat Beton ... II-43 Gambar 4.1 Analisa Saringan Agregat Halus ( Pasir ) ... IV-2 Gambar 4.2 Analisa Saringan Agregat Kasar ( BP 1–2 ) ... IV-3 Gambar 4.3 Analisa Saringan Agregat Kasar ( BP 2–3 ) ... IV-4 Gambar 4.4 Pengaruh Beton Normal Dengan Subtitusi Silica Fume
Terhadap Kuat Tekan Beton ... IV-11 Gambar 4.5 Persentase Abu Sekam Padi (ASP) dan Silica Fume
(SF) Terhadap Kuat Tekan Beton ... IV-13
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kelas dan Mutu Beton ... II-3 Tabel 2.2 Korelasi Kuat Tekan Benda Uji ... II-29 Tabel 2.3 Korelasi Perbandingan Tinggi Terhadap Diameter Untuk
Benda Uji Silinder ... II-29 Tabel 2.4 Faktor Perkalian Deviasi Standar ... II-35 Tabel 2.5 Daftar Deviasi Standar ... II-35 Tabel 2.6 Kekuatan Tekan Rata – Rata Perlu Bila Data Tersedia
Untuk Menetapkan Deviasi Standar Benda Uji ... II-36 Tabel 2.7 Nilai Margin Jika Data Tidak Tersedia Untuk Menetapkan
Deviasi Standar ... II-37 Tabel 2.8 Perkiraan Kuat Tekan Beton Pada FAS 0.50 ... II-38 Tabel 2.9 Type Agregat Dan Perkiraan Kadar Air Bebas ... II-38 Tabel 2.10 Persyaratan Jumlah Semen Minimum Dan Faktor Air
Semen Maksimum Untuk Berbagai Macam Pembetonan
Dalam Lingkungan Khusus ... II-40 Tabel 3.1 Notasi Dan Jumlah Sampel ... III-4 Tabel 3.2 Jenis Pengujian Agregat Kasar ... III-5 Tabel 3.3 Jenis Pengujian Agregat Halus ... III-5 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Halus ( Pasir ) ... IV-1 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Agegat Kasar ( BP 1-2 ) ... IV-2 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Agegat Kasar ( BP 2-3 ) ... IV-3
x
Tabel 4.4 Data Mix Design ... IV-5 Tabel 4.5 Perhitungan Mix Design Untuk 1 Benda Uji ... IV-3 Tabel 4.6 Perhitungan Mix Design Untuk 20 Benda Uji ... IV-4 Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Normal ... IV-7 Tabel 4.8 Perhitungan Komposisi Variasi Untuk 1 Benda Uji ... IV-9 Tabel 4.9 Perhitungan Komposisi Beton Normal Dan Variasi
Untuk 1 Benda Uji ... IV-9 Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Variasi ... IV-10
I - 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Perkembangan rekayasa teknologi dalam bidang teknik sipil pada saat ini terasa begitu cepat, baik dalam bidang struktur, manajemen, maupun teknologi bahan. Beton merupakan salah satu unsur yang sangat penting dan paling dominan digunakan pada struktur bangunan. Pada saat ini, pemerintah telah membuat pedoman dan aturan perencanaan, pelaksanaan dan operasional bangunan yang memperhatikan kondisi dan dampak lingkungan yang ditimbulkan. Berbagai usaha terhadap upaya perkembangan teknologi konstruksi perlu didukung oleh penelitian.
Penelitian yang sudah sering dilakukan secara garis besar pada umumnya menggunakan suatu teknologi sederhana dengan memanfaatkan sumber daya lokal termasuk pemanfaatan limbah sebagai bahan bangunan. Beton sangat diminati karena bahan ini merupakan bahan konstruksi yang mempunyai banyak kelebihan diantaranya adalah mudah dikerjakan diantaranya mencampur semen, agregat, air dan bahan tambahan lain bila diperlukan dengan perbandingan tertentu. Kelebihan beton yang lain adalah ekonomis (dalam pembuatannya menggunakan bahan dasar lokal yang mudah diperoleh), dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan yang dikehendaki, mampu menerima kuat tekan dengan baik, tahan aus, rapat air, awet dan mudah perawatannya. Maka beton sangat popular dipakai
I - 2
baik untuk struktur besar maupun kecil. Ide–ide untuk menemukan, menggabungkan dan merekayasa suatu material telah banyak dilakukan dan diujikan dalam penelitian.
Menurut standar Spesification for Silica Fume for Use in Hydaulic Cemen Concrete and Mortar (ASTM C 618-86), silica fume merupakan bahan yang mengandung SiO2 lebih besar dari 85% dan merupakan bahan yang sangat halus berbentuk bulat dan berdiameter 1/100 diameter semen.
Silica fume mempunyai peranan penting terhadap pengaruh sifat kimia dan mekanik beton. Ditinjau dari sifat kimianya, secara geometris silica fume mengisi rongga-rongga diantara bahan semen, dan mengakibatkan diameter pori mengecil serta total volume pori juga berkurang. Sedangkan dari sifat mekaniknya, silica fume memiliki reaksi yang bersifat pozzolan yang bereaksi terhadap batu kapur yang dilepas semen, karena kandungan SiO2 yang cukup tinggi, hidrasi air dan semen akan menghasilkan Ca(OH)2 yaitu bahan yang mudah larut dalam air.
Kalsium hidroksida Ca(OH)2 ini bereaksi dengan silica oksida (SiO2) membentuk kalsium silikat hidrat, dimana C-S-H ini mempengaruhi kekerasan beton (Subakti, A, 1990)
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, precast atau beton prategang dan beberapa keperluan lain.
I - 3
Keuntungan dalam penggunaan silica fume dapat ditinjau pada dua kondisi:
1. Saat beton dalam proses pengikatan : a.) Memudahkan pengerjaan (workability)
b.) Mengurangi perembesan air dan beton (bleeding), dan c.) Memberikan waktu pengikatan (setting time) yang lama.
2. Saat beton dalam kondisi keras : a.) Meningkatkan kuat Tarik
b.) Meningkatkan kuat lentur
c.) Memperkecil susut dan rangkak
d.) Meningkatkan ketahanan terhadap sulfat dan dari lingkungan agresif
e.) Sebagai penetrasi klorida f.) Permeabilitas lebih kecil, dan
g.) Ketahanan terhadap keausan tinggi.
Keuntungan fisik yang diperoleh dari partikel silica fume yang halus untuk menempati ruang yang sangat rapat dengan partikel agregat dengan adonan semen yang merupakan daerah kelemahan dari beton yang merupakan alasan timbulnya efek dinding yang mencegah bersatunya semen Portland dengan permukaan agregat. Bagian ini yang nantinya akan diisi oleh partikel dari silica fume yang sangat halus sehingga air tidak terperangkap didalam partikel padat sehingga sifat
I - 4
menyerap dari daerah bidang pemisah agregat lebih kecil dibanding dengan tanpa silica fume.
Menurut Neville, penggunaan silica fume dengan jumlah yang rendah (dibawah 5% dari berat semen) tidak menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi dari beton karena jumlah silica fume tidak akan mencukupi untuk menutupi permukaan seluruh partikel dari agregat kasar, namun penggunaan silica fume yang menguntungkan juga terbatas tidak lebih dari 10% dari berat semen yang digunakan, hal ini disebabkan oleh penggunaan silica fume yang berlebih tidak akan dapat menutupi permukaan agregat.
Abu Sekam padi adalah bagian terluar dari butiran padi, yang merupakan hasil sampingan saat proses penggiling padi dilakukan.
Hingga saat ini padi masih merupakan produk utama pertanian di Negara agraris, termasuk Indonesia. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa beras yang merupakan bahan pokok. Sekam padi merupakan produk samping yang dihasilkan dari proses penggilingan padi, sekam padi selama ini digunakan untuk bahan bakar pada pembakaran bata merah atau dibuang begitu saja. Penanganan yang kurang tepat terhadap sekam padi, akan menimbulkan pencemaran lingkungan. Sekitar 20 % dari berat padi adalah sekam padi. Sekam padi yang dibakar selama 4 jam pada temperatur diatas 5000C akan menghasilkan abu sekam padi dengan kandungan silika (SiO 2) sebesar 94 - 96 % (Andhi L.P., 2007)
I - 5
Butiran abu sekam padi berbentuk persegi dan ada yang bulat, abu sekam padi secara fisik lebih halus daripada semen dan secara kimia mengandung unsur SiO2 yang tinggi, akan dapat bahan menambah kekuatan beton apabila digunakan sebagai bahan pengganti sejumlah semen. Pemikiran ini sangat beralasan karena secara mekanik abu sekam padi akan mengisi rongga antara butiran semen dan secara kimiawi akan memberikan sifat hidrolik pada kapur mati yang dihasilkan dari proses hidrasi.
Pembakaran sekam padi memiliki unsur yang bermanfaat untuk peningkatan kekuatan beton, mempunyai sifat pozzolan dan mengandung silika yang sangat menonjol, bila unsur ini dicampur dengan semen akan menghasilkan kekuatan beton yang tinggi. Dari pembakaran sekam padi menghasilkan abu sekam padi, abu sekam padi merupakan salah satu bahan yang potensial digunakan di Indonesia karena produksi yang tinggi dan penyebaran yang luas. Abu sekam padi yang dihasilkan dari sisa pembakaran mempunyai sifat pozzolan yang tinggi karena mengandung silika.
Penelitian yang dilakukan ini akan mengkaji pengaruh kuat tekan beton setelah diberi bahan tambah silica fume dan abu sekam padi sebagai subtitusi semen. Sehingga hasil dari penelitian ini diharapkan bisa menciptakan dan mendapatkan material beton yang menggandung bahan tambah silica fume dan abu sekam padi terhadap kuat tekan beton.
I - 6 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang telah dipaparkan maka dapat dirumuskan masalah yang akan diteliti yaitu :
1. Bagaimana pengaruh variasi abu sekam padi dan silica fume sebagai subtitusi semen pada campuran beton terhadap kuat tekan beton ?
2. Berapakah komposisi kadar optimum penggunaan abu sekam padi dan silica fume pada campuran beton terhadap workabilitas beton ?
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.3.1 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Untuk Menganalisis pengaruh variasi abu sekam padi dan silica fume sebagai subtitusi semen pada campuran beton terhadap kuat tekan beton.
2. Untuk Mengetahui komposisi optimum penggunaan abu sekam padi dan silica fume pada campuran beton terhadap workabilitas beton.
I - 7 1.3.2 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Menggunakan limbah abu sekam padi sebagai bahan campur beton.
2. Mengurangi penggunaan semen sehingga dapat menjaga kelestarian lingkungan.
1.4 Pokok Bahasan dan Batasan Masalah 1.4.1 Pokok Bahasan
Pokok bahasan dalam penelitian ini meliputi :
1. Melakukan pengujian karakteristik agregat bahan penyusun beton 2. Melakukan pengujian kuat tekan beton
3. Penelitian ini membandingkan kuat tekan beton dengan variasi penambahan abu sekam padi sebagai subtitusi semen sebesar 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% dan silica fume sebesar 10 %.
1.4.2 Batasan Masalah
Dalam penulisan ini penulis memberikan batasan masalah dengan maksud agar tujuan dari penulisan dapat tercapai dan dipahami, adapun batasan tersebut sebagai berikut :
1. Kuat tekan beton yang direncanakan sebesar f’c 20 Mpa
I - 8
2. Bahan penyusun beton terdiri atas : semen, batu pecah, pasir, abu sekam padi, silica fume, dan juga air.
3. Jumlah benda uji yang akan dibuat sebanyak 40 Buah, hal ini telah memenuhi standar SNI 2847-2013 tentang jumlah minimal sampel.
4. Tidak dilakukan pengujian keausan agregat .
5. Tidak dilakukan pengujian waktu ikat dan berat jenis semen.
6. Tidak dilakukan pengujian berat jenis abu sekam padi dan silica fume.
1.5 Sistematika Penulisan
Secara umum tulisan ini terbagi dalam lima bab yaitu:
Pendahuluan, Kajian Pustaka, Metode Penelitian, Hasil dan Pembahasan dan diakhiri oleh Kesimpulan dan Saran.
Berikut ini merupakan rincian secara umum mengenai kandungan dari kelima bab tersebut di atas:
BAB I PENDAHULUAN
Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, pokok bahasan dan batasan penelitian, serta sistematika penelitian.
I - 9 BAB II KAJIAN PUSTAKA
Bab ini berusaha menguraikan dan membahas bahan bacaan yang relevan dengan pokok bahasan study, sebagai dasar untuk mengkaji permasalahan yang ada dan menyiapkan landasan teori.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini menguraikan tentang tahapan penelitian, waktu dan lokasi penelitian, prosedur pelaksanaan penelitian, variabel penelitian, notasi dan jumlah sampel, dan analisis data.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini menyajikan hasil analisis perhitungan data – data yang diperoleh dari hasil pengujian laboratorium serta pembahasan dari hasil pengujian yang diperoleh.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dari hasil analisis masalah dan disertai dengan saran – saran yang diusulkan.
II - 1 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Beton
Beton dibentuk oleh pengerasan campuran semen, air, agregat halus, agregat kasar (batu pecah atau kerikil), udara dan kadang-kadang campuran bahan tambahan lainnya (mulai dari bahan kimia, serat sampai bahan buangan non kimia) dengan perbandingan tertentu. Campuran yang masih plastis ini dicor kedalam perancah dan dirawat untuk mempercepat reaksi hidrasi campuran semen-air, yang menyebabkan pengerasan beton. Bahan yang terbentuk ini mempunyai kuat desak yang tinggi, dan ketahanan terhadap tarik rendah (Nawy, 1990).
Sifat yang paling penting dari suatu agregat (batu-batuan, kerikil, pasir dan lain-lain) ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan (Murdock dan Brook, 1999).
Nilai banding berat air dan semen untuk suatu adukan beton dinamakan water cement ratio. Agar terjadi proses hidrasi yang sempurna dalam adukan beton, pada umumnya dipakai nilai water cement ratio (wcr) 0,40 – 0,60 tergantung mutu beton yang hendak dicapai. Semakin tinggi mutu beton yang ingin dicapai umumnya menggunakan nilai wcr rendah, sedangkan dilain pihak, untuk menambah daya workabilitas (kelecakan,
II - 2
sifat mudah dikerjakan) diperlukan nilai wcr yang lebih tinggi. (Istimawan Dipohusodo, 1990 : 3).
Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air yang diperlukan waktu proses hidrasi berlangsung. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan untuk proses hidrasi hanya kira – kira 25 persen dari berat semennya, penambahan jumlah air akan mengurangi kekuatan setelah mengeras. Air kelebihan dari yang diperlukan untuk proses hidrasi pada umumnya memang diperlukan pada pembuatan beton, agar adukan beton dapat dicampur dengan baik, diangkut dengan mudah dan dapat dicetak tanpa rongga – rongga yang besar (tidak keropos). Akan tetapi hendaknya selalu diusahakan jumlah air sesedikit mungkin, agar kekuatan beton tidak terlalu rendah. Kuat tekan beton sangat dipengaruhi oleh besar pori – pori pada beton. Kelebihan air akan mengakibatkan beton berpori banyak, sehingga hasilnya kurang kuat dan juga lebih porous (berpori). (Kardiyono Tjokrodimulyo, 1996 : 8).
Beton yang paling padat dan kuat diperoleh dengan menggunakan jumlah air yang minimal konsisten dengan derajat workabilitas yang dibutuhkan untuk memberikan kepadatan maksimal. Derajat kepadatan harus dipertimbangkan dalam hubungannya dengan cara pemadatan dan jenis konstruksi, agar terhindar dari kebutuhan akan pekerjaan yang berlebihan dalam mencapai kepadatan maksimal. (Murdock, 1979 : 97).
II - 3
Bentuk dan tekstur permukaan agregat berpengaruh pada kekuatan beton. Bentuk yang runcing mempunyai kemampuan saling mengunci, dan permukaan yang kasar mempunyai koefesien gesek yang tinggi dan akan menghasilkan kekuatan tekan yang lebih tinggi. Gradasi bahan batuan yang heterogen mengurangi volume pori yang ada dan menghasilkan beton yang padat dan berkekuatan tinggi. (Sudarmoko, 1996).
Bahan tambah ialah bahan selain unsur pokok beton (air, semen dan agregat) yang ditambahkan pada adukan beton, sebelum, segera atau selama pengadukan beton. Tujuannya ialah mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam keadaan segar atau setelah mengeras, misalnya mempercepat pengerasan, menambah encer adukan, menambah kuat tekan, menambah daktilitas, mengurangi sifat getas, mengurangi retak-retak pengerasan dan sebagainya (Kardiyono Tjokrodimuljo, 1996 : 47)
Pengertian beton sendiri adalah merupakan campuran yang homogen antara semen, air dan agregat. Karakteristik beton adalah mempunyai tegangan hancur tekan yang tinggi serta tegangan hancur tarik yang rendah. Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (Portland cement), agregat kasar, agregat halus, air, dan bahan tambah (admixture atau additive). Sampai saat ini beton masih menjadi pilihan utama dalam pembuatan struktur.
Selain karena kemudahan dalam mendapatkan material penyusunnya, hal
II - 4
itu juga disebabkan oleh penggunaan tenaga yang cukup besar sehingga dapat mengurangi masalah penyedian lapangan kerja. Hal yang menjadi pertimbangan pada proses produksinya berupa kekuatan tekan yang tinggi dan kemudahan pengerjaannya, serta kelangsungan proses pengadaan beton. Pada umumnya, beton mengandung rongga udara sekitar 1% - 2%, pasta semen (semen dan air) sekitar 25% - 40%, dan agregat (agregat halus dan agregat kasar) sekitar 60% - 75%. Untuk mendapatkan kekuatan yang baik, sifat dan karakteristik dari masing- masing bahan penyusun tersebut perlu dipelajari. Sifat beton yang meliputi : mudah diaduk, di salurkan, di cor, di padatkan dan diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan adukan dan mutu beton yang disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi (Tri Mulyono, 2003).
Faktor-faktor yang membuat beton banyak digunakan kerena memiliki keunggulan-keunggulan antara lain:
1. Kemudahan pengolahannya yaitu dalam keadaan plastis, beton dapat dan diisi dalam cetakan.
2. Material yang mudah didapat karena sebagian material-material pembentuknya, biasanya dilokasi dengan harga murah atau pada tempat yang tidak jauh dari lokasi konstruksi.
3. Kekuatan tekan tinggi seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok diapakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan pekerjaan konstruksi lainnya.
II - 5
4. Daya tahan yang tinggi terhadap api dan cuaca merupakan bukti dari kelebihannya.
Perancangan beton perlu dilakukan untuk melakukan perbandingan bahan guna mendapat beton dengan sifat yang diperlukan. Sifat yang diminta tergantung pada penggunaan beton. Sifat yang dapat diatur oleh perbandingan campuran adalah kekuatan, ketahanan kedap air dan kemampuan pengerjaan. Sifat yang paling penting dari beton yang telah diset adalah sifat mekanik beton. Kekuatan tekan beton dipengaruhi oleh berbagai factor seperti air, semen, jenis agregat dan sebagainya.
Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekonomi. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencanaan tidak memahami karakteristik bahan – bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang akan dibuat.
Pengaplikasian material beton untuk konstruksi jalan raya khususnya perkerasan kaku (rigid pavement) telah banyak dilakukan. Beton dari yang dihasilkan tersebut harus memenuhi kekuatan sesuai yang ditentukan dalam perencanaan. Sifat-sifat dan karakteristik material penyusun beton akan mempengaruhi kinerja dari beton yang dibuat. Kinerja beton ini harus disesuaikan dengan kategori bangunan yang dibuat, yang harus memenuhi kriteria konstruksi, kekuatan tekan dan keawetan.atau durabilitas.
II - 6
Menurut Mulyono (2006) secara umum beton dibedakan kedalam 2 kelompok, yaitu :
1. Beton berdasarkan kelas dan mutu beton.
Kelas dan mutu beton ini, di bedakan menjadi 3 kelas, yaitu :
a. Beton kelas I adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan non struktutral. Untuk pelaksanaannya tidak diperlukan keahlian khusus. Pengawasan mutu hanya dibatasi pada pengawasan ringan terhadap mutu bahanbahan, sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak disyaratkan pemeriksaan. Mutu kelas I dinyatakan dengan B₀.
b. Beton kelas II adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan struktural secara umum. Pelaksanaannya memerlukan keahlian yang cukup dan harus dilakukan di bawah pimpinan tenaga-tenaga ahli. Beton kelas II dibagi dalam mutu-mutu standar B1, K 125, K 175, dan K 225. Pada mutu B₁, pengawasan mutu hanya dibatasi pada pengawasan terhadap mutu bahanbahan sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak disyaratkan pemeriksaan. Pada mutu-mutu K 125 dan K 175 dengan keharusan untuk memeriksa kekuatan tekan beton secara kontinu dari hasil-hasil pemeriksaan benda uji.
c. Beton kelas III adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan struktural yang lebih tinggi dari K 225. Pelaksanaannya memerlukan keahlian khusus dan harus dilakukan di bawah pimpinan tenaga-tenaga ahli.
II - 7
Disyaratkan adanya laboratorium beton dengan peralatan yang lengkap serta dilayani oleh tenaga-tenaga ahli yang dapat melakukan pengawasan mutu beton secara kontinu.
Adapun pembagian beton ini, dapat dilihat dalam tabel 2.1 berikut ini : Tabel 2.1 Kelas dan Mutu Beton
Kelas Mutu
𝜎’bk (Kg/cm³)
𝜎’bm
(Kg/cm³) Tujuan
Pengawasan terhadap mutu kekuatan agregat
tekan
I B₀ - - Non
Struktrural
Ringan Tanpa
II B₁ - - Struktural Sedang Kontinu
K 125 125 200 Struktural Ketat Kontinu K 175 175 250 Struktural Ketat Kontinu K 225 225 200 Struktural Ketat Kontinu III K >225 >225 >300 Struktural Ketat Kontinu
(Sumber: Mulyono T, 2003)
2. Berdasarkan jenisnya, beton dibagi menjadi 6 jenis, yaitu :
a. Beton Ringan
Beton ringan merupakan beton yang dibuat dengn bobot yang lebih ringan dibandingkan dengan bobot beton normal. Agregat yang digunakan untuk memproduksi beton ringan pun merupakan agregat ringan juga. Agregat yang digunakan umumnya merupakan hasil dari pembakaran shale, lempung, slates, residu slag, residu batu bara dan banyak lagi hasil pembakaran vulkanik. Berat jenis agregat ringan sekitar 1900 kg/m³ atau berdasarkan kepentingan
II - 8
penggunaan strukturnya berkisar antara 1440 – 1850 kg/m³, dengan kekuatan tekan umur 28 hari lebih besar dari 17,2 Mpa.
b. Beton Normal
Beton normal adalah beton yang menggunakan agregat pasir sebagai agregat halus dan batu pecah sebagai agregat kasar sehingga mempunyai berat jenis beton antara 2200 kg/m³ – 2400 kg/m³ dengan kuat tekan sekitar 15 – 40 Mpa.
c. Beton Berat
Beton berat adalah beton yang dihasilkan dari agregat yang memiliki berat isi lebih besar dari beton normal atau lebih dari 2400 kg/m³. Untuk menghasilkan beton berat digunakan agregat yang mempunyai berat jenis yang besar.
d. Beton Massa (mass concrete)
Dinamakan beton massa karena digunakan untuk pekerjaan beton yang besar dan masif, misalnya untuk bendungan, kanal, pondasi, dan jembatan.
e. Ferro Cement
Ferro Cement adalah suatu bahan gabungan yang diperoleh dengan cara memberikan suatu tulangan yang berupa anyaman
II - 9
kawat baja sebagai pemberi kekuatan tarik dan daktil pada mortar semen.
f. Beton serat (fibre concrete)
Beton serat (fibre concrete) adalah bahan komposit yang terdiri dari beton dan bahan lain berupa serat. Serat dalam beton ini berfungsi mencegah retak-retak sehingga menjadikan beton lebih daktil daripada beton normal.
Disamping beton memiliki pengelompokkan, beton pun memiliki kelebihan dan kekurangan. Berikut ini kelebihan dan kekurangan dari beton, yaitu (Nugraha. P, 2007) :
1. Kelebihan :
a. Dapat denngan mudah mendapatkan material dasarnya (availability) Agregat dan air pada umumnya bisa didapat dari lokal setempat. Semen pada umumnya juga dapat dibuat didaerah setempat, bila tersedia. Dengan demikian, biaya pembuatan relatif murah karena semua bahan bisa didapat di dalam negeri, bahkan bisa setempat. Bahan termahal adalah semen, yang bisa diproduksi di dalam negeri.
b. Kemudahan untuk digunakan (versatility)
c. Kemampuan beradaptasi (adaptability) sehingga beton dapat dicetak dengan betuk dan ukuran berapapun
d. Tahan terhadap temperatur tinggi
II - 10 e. Biaya pemeliharaan yang kecil.
f. Mampu memikul beban yang berat 2. Kekurangan :
a. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m³
b. Kekuatan tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar c. Beton cenderung untuk retak, karena semen nya hidrolis. Baja
tulangan bisa berkarat, meskipun tidak terekspose separah struktur baja
d. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan.
Beton yang baik maupun yang buruk dapat terbentuk dari rumus dan campuran yang sama
e. Struktur beton sulit untuk dipindahkan. Pemakaian kembali atau daurulang sulit dan tidak ekonomis. Dalam hal ini struktur baja lebih unggul, misalnya tinggal melepas sambungannya saja.
2.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton
Bahan campuran beton sangat menentukan baik tidaknya mutu beton yang akan dihasilkan, sehingga para peneliti harus mengadakan eksperimen untuk mendapatkan data-data yang akurat yang bias dijadikan sebagai dasar dalam perencanaan untuk menentukan karakteristik serta perbandingan bahan campuran yang akan digunakan. Seperti yang diketahui bahwa bahan-bahan campuran beton antara lain :
II - 11 2.2.1 Agregat
Agregat adalah sekumpulan butir-butir batu pecah kerikil, pasir, atau mineral lainnya baik berupa hasil alam maupun buatan (SNI No:1737-1989-F). Agregat adalah material granular, misalnya pasir, kerikil, batu pecah yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk suatu beton semen hidraulik atau adukan.
Menurut Silvia Sukirman, (2003), agregat merupakan butir-butir batu pecah, kerikil, pasir atau mineral lain, baik yang berasal dari alam maupun buatan yang berbentuk mineral padat berupa ukuran besar maupun kecil atau fragmen-fragmen.
Gambar 2.1 Agregat kasar dan agregat halus
Agregat merupakan komponen utama dari struktur perkerasan jalan, yaitu 90% - 95% agregat berdasarkan persentase berat, atau 75% - 85% agregat berdasarkan persentase volume. Dengan demikian kualitas perkerasan jalan ditentukan juga dari sifat agregat dan hasil campuran agregat dengan material lain.
II - 12 1. Sifat - sifat agregat
Sifat agregat merupakan salah satu faktor penentu kemampuan perkerasan jalan memikul beban lalu lintas dan daya tahan terhadap cuaca. Yang menetukan kualitas agregat adalah :
a) Gradasi b) Kebersihan c) Kekerasan
d) Ketahanan agregat e) Bentuk butir
f) Tekstur permukaan g) Porositas
h) Kemampuan untuk menyerap air i) Berat jenis, dan
j) Daya kelekatan
Sifat agregat tersebut sangat dipengaruhi oleh jenis batuannya.
Karakteristik bagian luar agregat, terutama bentuk partikel dan tekstur permukaan memegang peranan penting terhadap sifat beton segar dan yang sudah mengeras. Menurut BS 812 : Part 1:1975, bentuk partikel agregat dapat dibedakan atas :
a) Rounded b) Irregular c) Flaky d) Angular
II - 13 e) Elonggated
f) Flaky & Elonggated
2. Klasifikasi Agregat
Agregat dapat diklasifikasikan yaitu: Agregat Halus, Agregat Kasar, Agregat Ringan dan Bahan Pengisi (Filler).
1) Agregat halus
Agregat halus adalah pasir alam atau disintegrasi alami dengan diameter minimum 0,075 mm dan maksimum 5 mm, yang mempunyai susunan butiran yang bervariasi. Agregat halus mempunyai kadar bagian yang ukurannya lebih kecil dari 0,063 mm tidak lebih dari 5% (Departemen Pekerjaan Umum, 1982).
Pasir dibedakan menjadi 3 yaitu :
a. Pasir galian yang diperoleh dari permukaan tanah b. Pasir sungai yang diambil dari sungai
c. Pasir laut yang diperoleh dari pantai (digunakan dengan petunjuk petunjuk dari lembaga pemeriksaan bahan-bahan yang di akui).
Sesuai dengan syarat-syarat pengawasan mutu pada Departemen Pekerjaan Umum 1982, maka agregat halus harus memenuhi syarat sebagai berikut :
a. Harus terdiri dari butir-butir yang tajam dank eras. Butir agregat halus tidak boleh pecah dan hancur oleh pengaruh cuaca.
II - 14
b. Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5%, jika melebihi dari 5% pasir harus dicuci.
c. Tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dengan menambahkan larutan NaOH 3%.
d. Agregat halus harus terdiri dari butiran-butiran ragam besarnya.
2) Agregat kasar
Agregat kasar adalah kerikil sebagai hasil disintegrasi alami dari batuan atau berupa batu pecah yang diperoleh dari industry dengan ukuran butiran antara 5 mm sampai 40 mm (SK SNI T-15-1991 03).
Agregat kasar yang akan dicampurkan dalam adukan beton harus mempunyai syarat mutu yang ditetapkan. Adapun persyaratan batu pecah yang digunakan dalam campuran beton menurut DPU tahun 1982 adalah sebagai berikut :
1. Syarat fisik
a. Besar butir agregat maksimum, tidak boleh lebih besar dari 1/5 jarak terkecil bidang-bidang samping dari cetakan, 1/3 tebal pelat atau ¾ dari jarak bersih minimum tulangan.
b. Kekerasan yang ditentukan dengan menggunakan bejana Rudellof tidak boleh mengandung bagian hancur yang tembus ayakan 2 mm lebih dari 16% berat.
II - 15
c. Bagian yang hancur bila diuji dengan menggunakan mesin Los Angeles tidak boleh lebih dari 27% berat.
d. Kadar lumpur maksimal 1%
e. Bagian butir yang panjang dan pipih, maksimum 20% berat, terutama untuk beton mutu tinggi.
2. Syarat kimia
a. Kekekalan terhadap Na2SO4 bagian yang hancur maksimal 12%
berat.
b. Kemampuan bereaksi terhadap alkali harus negatif sehingga tidak berbahaya.
2.2.2 Air
Air merupakan komponen yang penting dalam pembuatan beton karena dengan adanya air dapat terjadi reaksi kimiawi dengan semen yang mengakibatkan terjadinya pengikatan dan proses pengerasan.
Kebutuhan kualitas air untuk beton mutu tinggi tidak jauh berbeda dengan air untuk beton normal. Pengerasan beton dipengaruhi oleh reaksi antara semen dan air, sehingga air yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat tertentu. Persyaratan air yang digunakan dalam campuran beton adalah sebagai berikut :
1. Air tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 2 gram/lter.
2. Air tidak boleh mengandung garam atau zat organik lainnya yang dapat merusak beton lebih dari 15 gram/liter.
II - 16
3. Air tidak boleh mengandung Chlorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
4. Air tidak boleh mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
5. Tujuan utama dari penggunaan air ialah agar tidak terjadi hidrasi, yaitu reaksi kimia semen dan air yang menyebabkan campuran ini menjadi keras setelah lewat beberapa waktu tertentu.
2.2.3 Semen
Semen berasal dari bahsa latin caementum yang berarti bahan perekat. Secara sederhana , definisi semen adalah bahan perekat yang bias merekatkan bahan-bahan material lain seperti batu koral dan batu bata hingga membentuk sebuah bangunan. Sedangkan pengertian secara umum semen diartikan sebagai bahan perekat yang memiliki sifat mampu mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kompak dan kuat. (Bonardo Pangaribuan, Holcim).
Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu :
1. Semen Non-hidrolik
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras didalam air, akan tetapi dapat mengeras diudara. Contoh utama dari semen non- hidrolik adalah kapur. Kapur dihasilkan oleh proses kimia dan mekanis dialam. Kapur telah digunakan selama berabad-abad lamanya sebgai bahan adukan dan pelesteran untuk bangunan. Hal tersebut terlihat pada
II - 17
piramida-piramida dimesir yang dibangun 4500 tahun sebelum masehi.
Kapur digunakan sebagai bahan pengikat selama zaman Romawi dan Yunani. Jenis kapur yang baik adalah kapur putih, yaitu mengandung kalsium oksida yang tinggi ketika masih berbentuk tohor (belum berhubungan dengan air) dan akan mengandung banyak kalsium hidroksida ketika telah berherhubungan dengan air.
2. Semen Hidrolik
Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras didalam air. Contoh semen hidrolik antara lain kapur hidrolik, semen pozzolan, semen terak, semen alam, semen Portland terak tanur tinggi, semen alumina dan semen expansif.
2.3 Bahan Tambahan 2.3.1 Silica Fume
Menurut standar Spesification for Silica Fume for Use in Hydaulic Cemen Concrete and Mortar (ASTM C 618 - 86), silica fume merupakan bahan yang mengandung SiO2 lebih besar dari 85% dan merupakan bahan yang sangat halus berbentuk bulat dan berdiameter 1/100 diameter semen.
Silica fume mempunyai peranan penting terhadap pengaruh sifat kimia dan mekanik beton. Ditinjau dari sifat kimianya, secara geometris silica fume mengisi rongga-rongga diantara bahan semen, dan mengakibatkan diameter pori mengecil serta total volume pori juga
II - 18
berkurang. Sedangkan dari sifat mekaniknya, silica fume memiliki reaksi yang bersifat pozzolan yang bereaksi terhadap batu kapur yang dilepas semen, karena kandungan SiO2 yang cukup tinggi, hidrasi air dan semen akan menghasilkan Ca(OH)2 yaitu bahan yang mudah larut dalam air.
Kalsium hidroksida Ca(OH)2 ini bereaksi dengan silica oksida (SiO2) membentuk kalsium silikat hidrat, dimana C-S-H ini mempengaruhi kekerasan beton (Subakti, A, 1990).
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, precast atau beton prategang dan beberapa keperluan lain.
Keuntungan dalam penggunaan silica fume dapat ditinjau pada dua kondisi:
1. Saat beton dalam proses pengikatan : a. Memudahkan pengerjaan (workability)
b. Mengurangi perembesan air dan beton (bleeding), dan c. Memberikan waktu pengikatan (setting time) yang lama.
2. Saat beton dalam kondisi keras : a. Meningkatkan kuat Tarik
b. Meningkatkan kuat lentur
c. Memperkecil susut dan rangkak
d. Meningkatkan ketahanan terhadap sulfat dan dari lingkungan agresif
II - 19 e. Sebagai penetrasi klorida f. Permeabilitas lebih kecil, dan
g. Ketahanan terhadap keausan tinggi.
Keuntungan fisik yang diperoleh dari partikel silica fume yang halus untuk menempati ruang yang sangat rapat dengan partikel agregat dengan adonan semen yang merupakan daerah kelemahan dari beton yang merupakan alasan timbulnya efek dinding yang mencegah bersatunya semen Portland dengan permukaan agregat. Bagian ini yang nantinya akan diisi oleh partikel dari silica fume yang sangat halus sehingga air tidak terperangkap didalam partikel padat sehingga sifat menyerap dari daerah bidang pemisah agregat lebih kecil dibanding dengan tanpa silica fume.
Menurut Neville, penggunaan silica fume dengan jumlah yang rendah (dibawah 5% dari berat semen) tidak menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi dari beton karena jumlah silica fume tidak akan mencukupi untuk menutupi permukaan seluruh partikel dari agregat kasar, namun penggunaan silica fume yang menguntungkan juga terbatas tidak lebih dari 10% dari berat semen yang digunakan, hal ini disebabkan oleh penggunaan silica fume yang berlebih tidak akan dapat menutupi permukaan agregat.
II - 20 2.3.2 Abu Sekam Padi (Risk Husk Ash)
Abu sekam padi atau RHA merupakan bahan berlignoselulosa seperti biomassa lainnya namun mengandung silica yang tinggi.
Kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50 % selulosa, 25 – 30 % lignin, dan 15 – 20 % silica (Ismail and Waliuddin, 1996).
Sekam padi saat ini telah dikembangkan sebagai bahan baku untuk menghasilkan abu yang dikenal di dunia sebagai RHA (rice husk ash).
Abu sekam padi yang dihasilkan dari pembakaran sekam padi pada suhu 800 C akan menjadi silica amorphous dan pada suhu lebih besar dari 850 C akan menjadi silica kristalin. Silica amorphous yang dihasilkan dari abu sekam padi diduga sebagai sumber penting untuk menghasilkan silicon murni, karbid silicon, dan tepung nitrid silicon (Katsuki et al, 2005).
Konversi sekam padi menjadi abu silica setelah mengalami proses karbonisasi juga merupakan sumber pozzolan potensil sebagai SCM (Supplementary Cementitious Material). Abu sekam padi lainnya seperti slag, fly ash, dan silica fume. Beberapa hasil ikutan industry dan pertanian seperti slag, fly ash, dan rice husk ash (abu sekam padi) ternyata merupakan polutan potensil yang dapat digunakan sebagai bahan subtitusi atau bahan tambahan semen. Penggunaan bahan pengganti sebagian semen (SCM) melalui komposisi campuran yang inovatif akan mengurangi sejumlah semen yang digunakan sehingga secara ekologis dapat mengurangi emisi gas-gas rumah kaca dan penggunaan konsumsi energi fosil bumi pada industri semen. Pembakaran sekam padi padi
II - 21
dengan menggunakan metode konvensional seperti fluidized bed combustors menghasilkan emisi CO antara 200 – 300 mg/Nm3 dan emisi CO2 sebesar 14.762 ton, CH4 sebesar 74 ton, dan NO2 sebesar 0,16 ton pertahun dari pembakaran sekam padi sebesar 34.919 to pertahun (Mathias, 2000).
2.4 Karakteristik Beton
2.4.1 Beton Segar
Dalam pengerjaan beton segar, tiga sifat penting yang harus selalu diperhatikan adalah Workability (kemudahan pengerjaan), segregasi (pemisahan kerikil) dan bleeding (naiknya air ke permukaan).
1) Workability.
Workability adalah sifat atau perihal mudah/tidaknya beton segar dikerjakan, diangkut, homogenitas, stabil, sifat pemadatan serta memperkecil pori udara beton. Agar pengertian workability didefinisikan sekurang-kurangnya pada tiga sifat yang berbeda, yaitu:
a. Kompabilitas atau kemudahan dimana beton dapat dipadatkan.
b. Mobilitas atau kemudahan dimana beton dapat mengalir ke dalam cetakan.
c. Stabilitas atau kemampuan beton untuk tetap sebagai massa yang homogen, koheren dan stabil selama dikerjakan dan digetarkan tanpa terjadi segregasi terhadap bahan-bahan utamanya.
II - 22 2) Segregasi.
Segregasi merupakan pemisahan unsur-unsur pokok dari campuran heterogen sehingga distribusi atau proses penyebarannya tidak lagi merata. Pada adukan beton perbedaan dalam ukuran partikel-partikel dan berat jenis masing-masing campuran merupakan penyebab utama segregasi, tapi hal ini dapat diantisipasi dengan pemilihan gradasi yang sesuai dan pengerjaan yang baik.
Ada dua bentuk segregasi, yang pertama terjadi jika partikel- partikel yang lebih besar cenderung bergerak lebih jauh sepanjang kemiringan atau turun lebih dalam dibanding partikel-partikel yang lebih halus. Bentuk segregasi yang kedua terjadi pada campuran-campuran yang basah (mengandung air yang banyak) dan dipengaruhi oleh pemisahan mortar dari campuran. Segregasi dapat disebabkan oleh beberapa hal:
a. Campuran kurus atau kurang semen.
b. Terlalu banyak air.
c. Besar ukuran agregat maksimum lebih besar dari 40 mm.
d. Permukaan butir agregat kasar. Semakin kasar permukaan agregat semakin mudah terjadi segregasi.
Kecenderungan terjadinya segregasi ini dapat dicegah jika (Winter George, Arthur H. Nilson. Perencanaan Struktur Beton Bertulang. 1993):
a. Tinggi jatuh diperpendek.
b. Penggunaan air sesuai dengan syarat.
II - 23 c. Ukuran agregat sesuai dengan syarat.
d. Pemadatan yang baik.
3) Bleeding.
Kecenderungan air untuk naik ke permukaan beton yang baru dipadatkan disebut bleeding. Air yang naik ini membawa semen dan butir- butir halus pasir, yang pada saat beton mengeras nantinya akan membentuk selaput. Hal ini disebabkan karena ketidakmampuan unsur- unsur padat campuran untuk menahan seluruh air campuran pada saat unsur-unsur tersebut turun ke bawah.
Bleeding dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut:
b. Susunan butir agregat.
Jika komposisinya sesuai, kemungkinan untuk terjadinya bleeding kecil.
c. Banyaknya air.
Semakin banyak air berarti semakin besar pula kemungkinan terjadinya bleeding.
d. Kecepatan hidrasi.
Semakin cepat beton mengeras, semakin kecil kemungkinan terjadinya bleeding.
e. Proses pemadatan.
Pemadatan yang berlebihan bukan penyebab terjadinya bleeding.
Bleeding ini dapat dikurangi dengan cara:
a. Memberi lebih banyak semen.
II - 24 b. Menggunakan air paling minimum.
c. Menggunakan agregat dengan butiran halus lebih banyak.
d. Memasukkan sedikit udara dalam adukan untuk beton khusus.
Sifat-sifat beton segar hanya penting sejauh mana mempengaruhi pemilihan peralatan yang dibutuhkan dalam pengerjaan dan pemadatan serta kemungkinan mempengaruhi sifat-sifat beton pada saat mengeras.
Ada 2 hal yang harus dipenuhi dalam pembuatan beton yaitu :
a. Sifat-sifat yang harus dipenuhi dalam jangka waktu lama oleh beton yang mengeras seperti kekuatan, keawetan dan kestabilan volume.
b. Sifat-sifat yang harus dipenuhi dalam jangka waktu pendek ketika beton dalam kondisi plastis (workability) atau kemudahan pengerjaan tanpa adanya bleeding dan segregation. Akan tetapi sifat ini tidak dapat dirumuskan dengan pasti dan berlaku untuk semua jenis bahan baku, kondisi lingkungan dan cuaca disekitar lokasi pekerjaan. Sebagai contoh, campuran yang mudah dikerjakan untuk pekerjaan lantai belum tentu akan mudah dikerjakan pada cetakan balok dengan penampang sempit serta mempunyai penulangan yang rapat.
Campuran beton direncanakan berdasarkan asumsi adanya hubungan antara siat-sifat komposisi campuran dan sifat-sifat beton setelah mengeras. Untuk dapat bertahan dengan sifat-sifat ini, maka beton harus dipadatkan secara seragam pada cetakannya. Dengan
II - 25
demikian, pengetahuan tentang sifat beton merupakan hal penting dalam upaya menghasilkan beton yang berkualitas baik setelah mengeras.
Istilah kemudahan pekerjaan masih memberikan pengertian yang umum dan untuk dapat memahami sifat ini lebih jauh. Kemudahan pengerjaan atau workability pada pekerjaan beton didefinisikan sebagai kemudahan untuk dikerjakan, dituangkan dan dipadatkan serta dibentuk dalam acuan (Ilsley, 1942:224). Kemudahan pengerjaan ini diindikasikan melalui nilai slump. Maka sifat ini dapat dijabarkan kedalam sifat-sifat yang lebih spesifik, yaitu :
a. Sifat kemampuan untuk dipadatkan (compactibiity) dan sifat kemampuan untuk dialirkan (mobility).
Kedua sifat ini mempunyai kaitan erat antara yang satu dengan yang lainnya dan dapat dikatakan bahwa campuran yang mudah dialirkan akan mudah pula dipadatkan. Ternyata untuk dapat memahami mengenai masalah aliran campuran beton segar, prinsip-prinsip yang terdapat didalam ilmu tentang sifat aliran air atau gas tidak dapat diterapkan pada campuran beton. Ini disebabkan karena ilmu tentang aliran air dan gas didasarkan pada massa yang mempunyai ukuran partikel/molekul atau atom yang seragam. Salah satu sifat yang dapat menggambarkan kedua sifat tersebut adalah sifat kekentalan campuran, walaupun sifat kekentalan ini tidak identik sepenuhnya dengan sifat-sifat kemudahan untuk dialirkan.
II - 26
Untuk mengukur sifat kemudahan pengerjaan dapat dilakukan dengan metode pengujian slump test.
b. Sifat kemampuan untuk tetap dapat bertahan seragam (stability).
Sifat ini merupakan kebutuhan lain agar beton dapat dihasilkan mencapai kekuatan optimal. Bertahan disini ialah tidak terjadi perubahan terhadap keseragaman campuran akibat terjadinya pemisahan butiran agregat dengan pasta semen selama proses pengangkutan, pengecoran dan pemadatan. Campuran yang tidak stabil dapat ditandai dengan terpisahnya air dengan benda padat serta timbulnya pemisahan agregat kasar dari pastanya.
2.4.2 Umur Beton
Kekuatan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton.
Kekuatan beton akan naiknya secara cepat (linier) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya akan kecil. Untuk struktur yang menghendaki kekuatan awalnya tinggi, maka campuran akan dikombinasikan dengan semen khusus ataupun pengantian agregat serta menambahkan bahan tambah kimia dengan tetap menggunakan jenis semen tipe I (OPC-I). Laju kenaikan umur beton sangat tergantung dari penggunaan bahan penyusunnya terutama pada penggunaan bahan semen karena semen cenderung secara langsung memperbaiki kinerja pada tekanannya.
II - 27 2.4.3 Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur.
Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Perancangan beton harus memenuhi kriteria perancangan standar yang berlaku. Perancangan tersebut juga dimaksudkan untuk mendapatkan beton yang harus memenuhi kinerja utamanya yaitu kuat tekan sesuai rencana dan mudah untuk dikerjakan serta ekonomis dalam pembiayaannya. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton tersebut yaitu : proporsi bahan- bahan penyusunnya, metode perancangan, perawatan dan keadaan pada saat pengecoran dilaksanakan yang terutama dipengaruhi oleh lingkungan setempat. Kekuatan tekan beton dapat dinotasikan sebagai berikut : a) f ’c = Kekuatan tekan beton yang disyaratkan (MPa)
b) f ’c = Kekuatan tarik dari hasil uji benda uji silender beton (MPa) c) f’cr = Kekuatan beton rata-rata yang dibutuhkan, sebagai dasar
pemilihan pada perencanaan campuran beton (MPa) d) S = Standar deviasi (s) (MPa)
e) f’cm = Kuat Tekan karakteristik beton (MPa)
Nilai kuat tekan beton diperoleh dari rumus sebagai berikut : f’c
=
𝑃𝐴
S =
√∑𝑛𝑖=1(𝑥𝑖−𝑥̅)2 𝑛−1
II - 28 f'cr = f'c - 2,33 x Ss + 3,5
Dengan :
f’c = kuat tekan beton (kg/cm2) P = beban maksimum (kg)
A = luas penampang benda uji (cm2)
Data kuat tekan sebagai dasar perancangan, dapat menggunakan hasil uji kurang dari 28 hari berdasarkan data rekaman yang lalu untuk kondisi pekerjaan yang sama dengan karakteristik lingkungan dan kondisi yang sama. Jika menggunakan hal ini maka dalam perancangan harus disebutkan (dalam gambar atau dalam uraian lainnya), dan hasilnya dikonversikan untuk umur 28 hari.
Dalam perancangan komponen struktur beton diasumsikan hanya menerima beban tekan. Dengan demikian mutu beton selalu dikaitkan dengan kuat tekan beton itu sendiri. Penentuan kuat tekan beton dapat diperoleh melalui pengujian kuat tekan di laboratorium. Dan benda uji yang sering dipakai berupa benda uji berbentuk silinder dan benda uji berbentuk kubus. Kuat tekan beton yang diperoleh dari benda uji silinder dengan kuat tekan beton yang diperoleh dari benda uji kubus.
Di samping itu sering dipakai juga benda uji silinder yang memiliki ukuran yang berbeda dengan standar, namun perbandingan antara diameter dan tingginya tetap diusahakan 1:2. Korelasi kuat untuk masing- masing dimensi benda uji dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut.
II - 29 Tabel 2.2 Korelasi kuat tekan benda uji Ukuran
Silinder (mm)
50 x 100
75 x 30
150 x 300
200 x 400
300 x 600
450 x 900
600 x 1200
900 x 1200 Kuat Tekan
Relatif 1,09 1,06 1,00 0,96 091 0,86 0,84 0,82 (Sumber: SNI 2847 - 2013)
Untuk benda uji silinder dengan perbandingan tinggi terhadap diameter (L/D) yang berbeda harus dikoreksi sesuai tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.3 Koreksi Perbandingan tinggi terhadap diameter untuk benda uji silinder
Rasio (L/D) 2,0 1,75 1,5 1,25 1,1 1 0,75 0,5 Faktor Koreksi
Kekuatan 1,0 0,98 0,96 0,94 0,90 0,85 0,70 0,50 Kuat tekan relative
terhadap silinder standar
1,0 1,02 1,04 1,06 1,11 1,18 1,43 2,00 (Sumber: SNI 2847 - 2013)
2.4.4 Faktor Air Semen (FAS)
Secara umum diketahui semakin tinggi nilai faktor air semen, semakin rendah pula mutu kekuatan beton. Namun demikian nilai faktor air semen yang semakin rendah tidak selalu berarti mempunyai kekuatan beton yang tinggi. Terdapat batasan-batasan dalam menentukan nilai faktor air semen, nilai faktor air semen yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam hal pengerjaan dilapangan dan akhirnya menyebabkan mutu beton menjadi rendah. Umumnya nilai faktor air semen minimum yang diberikan sekitar 0,4 dan maksimum 0.60. Rata-rata ketebalan
II - 30
lapisan yang memisahkan antar partikel dalam beton sangat tergantung pada faktor air semen yang digunakan dan kehalusan butir semennya.
Hubungan antara faktor air semen dengan kuat tekan beton dinyatakan dalam persamaan 2.4.
f’c = 𝐴 𝐵1.5𝑋 dengan :
A dan B = Nilai konstanta
x = Faktor air semen (semula dalam proporsi volume)
2.5 Tahapan Perencanaan Campuran
2.5.1 Persyaratan- Persyaratan (SNI 03-2834-2000) a) Umum
Persyaratan umum yang harus dipenuhi sebagai berikut:
Proposi campuran beton harus menghasilkan beton yang memenuhi persyaratan berikut:
1. Kekentalan yang memungkinkan pengerjaan beton (penuangan, pemadatan, dan perataan) dengan mudah dapat mengisi acuan dan menutup permukaan secaraserba sama (homogen);
2. Keawetan;
3. Kuat tekan;
4. Ekonomis;
5. Beton yang dibuat harus menggunakan bahan agregat normal tanpa bahan tambah
II - 31 b) Persyaratan Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam perencanaan harus mengikuti persyaratan berikut:
1. Bila pada bagian pekerjaan konstruksi yang berbeda akan digunakan bahan yang berbeda, maka setiap proporsi campuran yang akan digunakan harus direncanakan secara terpisah;
2. Bahan untuk campuran coba harus mewakili bahan yang akan digunakan dalam pekerjaan yang diusulkan.
2.5.2 Persiapan Alat dan Bahan Penelitian a) Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut : 1. Semen : Semen Portland Komposit (PCC) Type I 2. Air : Air PDAM yang terdapat di laboratorium 3. Agregat Halus : Pasir
4. Agregat Kasar : Batu Pecah Split 1-2 cm dan 2-3 cm 5. Abu Sekam Padi
6. Silica Fume b) Peralatan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut :
1. Pengujian Analisa Saringan Agregat Kasar dan Agregat Halus a. Timbangan ketelitian 0,2%
b. Satu set saringan
II - 32
c. Oven yang dilengkapi pengatur suhu d. Alat pemisah sampel
e. Mesin pengguncang saringan f. Talam-talam
g. Kuas / sikat kuningan
2. Pengujian Berat Jenis Agregat Kasar dan Agregat Halus
a. Keranjang kawat ukuran 3,35 mm atau 2,36 mm (No. 6 atau no.8) dengan kapasitas 5 kg
b. Tempat air
c. Timbangan dengan kapasitas 1 – 5 kg dengan ketelitian 0,1% yang dilengkapi dengan alat penggantung keranjang d. Oven
e. Saringan no. 4
f. Piknometer kapasitas 500 ml g. Air suling
h. Bejana tempat air
3. Pengujian Berat Isi Agregat Kasar dan Agregat Halus a. Timbangan ketelitian 0,1%
b. Talam berkapasitas besar
c. Tongkat pemadat diameter 15 mm, panjang 60 cm d. Mistar perata
e. Wadah baja berbentuk silinder
4. Pengujian Kadar air Agregat Kasar dan Agregat Halus
II - 33 a. Timbangan dengn keteitian 0,1%
a. Oven
b. Talam logam berkapasitas besar
5. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Kasar dan Agregat Halus a. Saringan no. 16 dan no. 200
b. Wadah pencuci benda uji berkapasitas besar (Wajan) c. Oven
d. Timbangan dengan ketelitian 0,1%
6. Pencampuran material (Mix Design)
a. Cetakan silinder, degan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm b. Tongkat pemadat
c. Mesin pengaduk / molen d. Timbangan
e. Peralatan tambahan : sendok, talam, ember, sendok perata f. Alat penggetar
7. Pengujian Slump Beton
a. Cetakan berup kerucut terpancung b. Tongkat pemadat
c. Pelat logam dengan permukaan kokoh, rata dan kedap air d. Sendong cekung
e. Mistar
8. Pengujian Kuat Tekan Beton a. Bak perendaman
II - 34 b. Mesin tekan / Compressor test c. Timbangan
d. Satu set alat pelapis (capping)
2.5.3 Perencanaan Campuran Beton
Perencanaan Campuran Beton mengunakan standar perencanaan Dinas Pekerjaan Umum dan dimuat dalam buku standar SNI 03-2384- 2000. Metode ini digunakan karena merupakan metode yang paling sederhana dengan menghasilkan hasil yang akurat diantaranya penggunaan rumus dan grafik, waktu pencampuran beton pada kondisi SSD tanpa harus kering oven. Langkah metode ini secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Penentuan kuat tekan beton yang disyaratkan
Penentuan kuat tekan ini disyaratkan dengan perencanaan struktural dan kondisi setempat.
2. Penetapan nilai deviasi standar
Deviasi standar ditetapkan berdasarkan tingkat mutu pengendalian pelaksanaan pencampuran betonnya.semakin baik mutu pelaksanaannya maka semakin kecil nilai deviasi standarnya. Jika jumlah data hasil pengujian kurang dari 30 benda uji sehingga dilakukan koreksi terhadap nilai standar deviasi dengan suatu faktor perkalian pada tabel 2.4 berikut ini.
II - 35
Table 2.4 Faktor perkalian deviasi standar
Jumlah Data 30 25 20 15 < 15
Faktor Pengali 1.0 1.03 1.08 1.16 Tidak boleh Sumber : Buku petunjuk praktikum teknologi bahan universitas
jember dalam M. Ainur Rofiqi, 2015
Jika pelaksanaan tidak mempunyai catatan / pengalaman hasil pengujian beton pada sebelumnya yang memenuhi persyaratan tersebut (termaksud data hasil pengujian kurang dari 15 buah), maka nilai margin dapat langsung di ambil 7 Mpa. Penilaian tingkat pengendalian mutu pekerjaan beton dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut ini.
Tabel 2.5 Daftar Deviasi Standar
Indonesia Inggris
Isi pekerjaan Deviasi Standar Sr (kg/cm2)
Tingkat pekerjaan
Sr Mpa Satuan jumlah
beton (m3)
Baik
sekali Baik Dapat
diterima
Memuaskan Baik sekali Baik
Cukup Jelek Tanpa kendali
2.80 3.50 4.20 5.60 7.00 8.40 Kecil < 1000
Sedang 1000-3000 Besar > 3000
45<Sr<55 35<Sr<45 25<Sr<35
55<Sr<65 45<Sr<55 35<Sr<45
65<Sr<85 65<Sr<75 45<Sr<65
Sumber : Buku Panduan Laboratorium Struktur Dan Bahan Universitas 45 Makassar
II - 36 3. Perhitungan nilai tambah (margin)
Jika nilai tambah sudah ditetapkan, maka langsung ditetapkan kuat tekan rata-rata rencana). Nilai tambah dapat dihitung berdasarkan nilai deviasi standar dengan rumus :
M = k x S
Dengan :
M = Nilai Tambah
k = 1.34
Sd = Standar Deviasi (MPa)
Tabel 2.6 Kekuatan tekan rata-rata perlu bila data tersedia untuk menetapkan deviasi standar benda uji
Kekuatan tekan disyaratkan, Mpa Kekuatan tekan rata-rata perlu, MPa f'c ≤ 35 f'cr = f'c + 1,34 Ss
f'cr = f'c + 2,33 Ss - 3,5 f'c > 35 f'cr = f'c + 1,34 Ss
f'cr = 0,90 f'c + 2,33 Ss
Sumber : SNI 2847:2013
