i
TUGAS AKHIR
“ANALISIS KUAT TEKAN BETON MENGGUNAKAN GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG SEBAGAI PENGGANTI PARSIAL SEMEN DENGAN
TAMBAHAN ZAT ADITIF”
DISUSUN OLEH :
MOHAMAD BISMAR DIRGANTARA 4514041034
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK SIPIL JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BOSOWA
2019
v
PRAKATA
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat, kasih karunia yang berlimpah sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “ANALISIS KUAT TEKAN BETON MENGGUNAKAN GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG (GGBFS) SEBAGAI PENGGANTI PARSIAL SEMEN DENGAN TAMBAHAN ZAT ADITIF” Tugas akhir ini disusun berdasarkan hasil penelitian dan pengujian yang dilakukan di laboratorium Struktur dan Bahan Universitas Bosowa. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan – bantuan pihak lain dalam memberi bantuan dan bimbingan, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tugas akhir.
Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada :
1. Allah SWT tempat meminta dan memohon pertolongan
2. Kedua orang tua & Keluarga yang telah memberikan dukungan moral dan materi yang tidak terhitung jumlahnya, sehingga tugas akhir ini dapat rampung seperti saat ini.
vi
3. PT. Karakatau Semen Indonesia, Tbk yang telah memberikan material Ground Granulated Blast Furnace Slag
4. PT. Ravirianmas Supplier and Applicator, yang telah memberikan material Silica Fume
5. Bapak Ir. Tamrin Mallawanggeng, MT sebagai pembimbing I, dan bapak Ir. Eka Yuniarto, MT sebagai pembimbing II dan selaku Kepala Laboratorium Struktur dan Bahan yang sudah meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan saya sehingga terselesainya penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Ir. Syahrul Sariman, MT selaku Ketua KBK Struktur
7. Bapak Dekan, Para Wakil Dekan dan Staf Fakultas Teknik Universitas Bosowa.
8. Ibu Nur Hadijah Yunianti, ST,MT. sebagai Ketua Jurusan Sipil beserta staf dan dosen pada Fakultas Teknik jurusan sipil Universitas Bosowa.
9. Ibu Marlina Alwi, ST selaku asisten laboratorium Struktur dan Bahan Jalan Universitas Bosowa yang sudah meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan selama penelitian di laboratorium.
10. Fita Magista selalu menenami dari awal perkuliahan sampai sekarang 11. Teman - teman Angkatan 2014 Teknik Sipil Universitas Bosowa yang
telah membagi suka dan duka dengan penulis selama perkuliahan.
12. Teman – teman Dekat (Sabri, Yulius, Elia , Prisil, Azizah, Ayu, Joko,dan Putu ), yang tiap hari memberi motifasi kepada saya dan membantu penelitian saya.
vii
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa pada penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, oleh sebab itu penulis mohon maaf dan mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak.
Akhirnya, semoga penulisan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun rekan-rekan mahasiswa lainnya dimasa yang akan datang dan semoga segala bantuan dari semua pihak bernilai ibadah disisi Tuhan Yang Maha Esa, Amin.
Makassar, 20 Maret 2019
Mohamad Bismar Dirgantara
viii
ANALISIS KUAT TEKAN BETON MENGGUNAKAN GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG SEBAGAI PENGGANTI PARSIAL SEMEN DENGAN TAMBAHAN ZAT ADITIF
Mohamad Bismar Dirgantara1) Tamrin Mallawangeng2) Eka Yuniarto3)
ABSTRAK
Granulated Blast Furnace Slag/Granulated Blast furnace Slag (GGBFS) berbentuk butiran/pasir merupakan residu pembakaran pada tanur (furnace) dari proses pemurnian baja atau produk samping dari pabrik baja. Silica fume merupakan material pozzolan yang halus, dimana komposisi silika lebih banyak dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silikon dan alloy besi silikon (dikenal sebagai gabungan antara microsilica dengan silica fume). Silica fume merupakan bahan pengisi (filler) dalam beton. Penggunaan kedua material tersebut diharapkan mengurangi penggunaan semen dan untuk menghasilkan kuat tekan beton maksimal. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Teknik Sipil Universitas Bosowa selama empat bulan. Jumlah benda uji beton normal sebanyak 20 buah dan variasi beton sebanyak 18 buah dengan dimensi silinder berukuran 15x30. Dalam penelitian ini dilakukan dengan memanfaatkan GGBFS dan Silica Fume. variasi pecahan GGBFS yang digunakan sebesar 25
% , 50 % dan 75 % dan bahan tambah Silica Fume sebesar 10% . Hasil kuat tekan beton variasi GGBFS dengan tanpa tambahan Silica Fume adalah sebesar 25% = 27 Mpa, 50% = 21.3 Mpa, 75% = 18.3 Mpa. Adapun hasil kuat tekan beton variasi GGBFS dengan tambahan Silica Fume adalah sebesar 25% = 23.9 Mpa, 50% = 20.2 Mpa, dan 75% = 11.0 Mpa. Dapat disumpulkan nilai tertinggi kuat tekan rata rata beton variasi GGBFS sebesar 25 % tanpa bahan tambah Silica Fume
Kata Kunci : Granulated Blast Furnace Slag/Granulated Blast furnace Slag (GGBFS), Silica Fume Kuat Tekan Beton
ix DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Lembar Pengajuan Ujian Tutup ... ii
Lembar Pengesahan ... iii
Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ... iv
Pra Kata ... v
Abstrak ... viii
Daftar Isi ... ix
Daftar Gambar ... xiii
Daftar Tabel ... xiv
Daftar Notasi ... xv BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Masalah ... I-3 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... I-4 1.3.1 Tujuan Penelitian ... I-4 1.3.2 Manfaat Penelitian ... I-4 1.4 Pokok Bahasan dan Batasan Masalah ... I-4 1.4.1 Pokok Bahasan ... I-4 1.4.2 Batasan Masalah ... I-5 1.5 Sistematika Penulisan ... I-5
x BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Gambaran Umum ... II-1 2.2 Material Penyusun Beton ... II-2 2.2.1 Semen Portland ... II-2 2.2.2 Agregat ... II-6 2.2.2.1 Agregat Kasar ... II-7 2.2.2.2 Agregat Halus ... II-10 2.2.3 Air ... II-11 2.3 Bahan Pengganti ... II-13 2.3.1 Produksi Grand Granulated Blash Furnace Slag ... II-14 2.3.2 Reaksi Hidrasi ... II-15 2.4 Bahan Tambah ... II-15 2.5 Pengujian Karakteristik Agregat ... II-19 2.5.1 Kadar Air ... II-19 2.5.2 Kadar Lumpur ... II-19 2.5.3 Berat Isi ... II-20 2.5.4 Berat Jenis dan Penyerapan ... II-20 2.5.5 Analisa Saringan ... II-22 2.6 Uji Slump Test ... II-22 2.7 Kuat Tekan Beton ... II-23 2.8 Standar Deviasi ... II-26 2.9 Penelitian Terdahulu ... II-28
xi BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ... III-1 3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... III-3 3.3 Prosedur Penelitian... III-3 3.3.1 Tahap Persiapan ... III-3 3.3.2 Tahap Pengujian Karakteristik Agregat ... III-3 3.3.3 Tahap Perancangan Campuran Beton ... III-4 3.3.4 Tahap Pembuatan Benda Uji ... III-4 3.3.7 Tahap Perawatan Benda Uji ... III-5 3.3.6 Tahap Pengujian Kuat Tekan Beton ... III-5 3.4 Variabel ... III-5 3.4.1 Variabel Bebas ... III-5 3.4.2 Variabel Terikat ... III-5 3.7 Notasi Sampel dan Jumlah Sampel ... III-5 3.6 Referensi Pengujian... III-6 3.7. Metode Analisis ... III-7 3.7.1 Pengaruh Ground Granulated Blast Furnace Slag ... III-7 3.7.2 Pengaruh Silica Fume terhadap variasi GGBFS ... III-7 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHAN
4.1 Hasil Pengujian ... IV-1 4.1.1 Karateristik Agregat ... IV-1 4.1.2 Gradasi Gabungan Agregat ... IV-3 4.1.3 Mix Design ... IV-3
xii
4.1.4 Pengujian Slump Test ... IV-4 4.1.5 Hasil Kuat Tekan Beton ... IV-5 4.1.6 Hasil Kuat Tekan Beton Variasi ... IV-7 4.2 Pembahasan ... IV-8 4.2.1 Pengaruh Ground Granulated Blast Furnace Slag ... IV-8 4.2.2 Pengaruh Silica Fume ... IV-9 4.2.3 Pengaruh Silica Fume terhadap Variasi GGBFS ... IV-10 4.2.4 Perbandingan Kuat Tekan Beton Variasi GGBFS menggunakan Silica Fume dan tanpa menggunakan Silica Fume ... IV-11
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... V-1 5.2 Saran ... V-2
Daftar Pustaka ... xvii Lampiran ... xix
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ground Granulated Blast Furnace Slag ... II-13
Gambar 2.2 Diagram proses produksi GGBS ... II-15
Gambar 2.3 Silica Fume ... II-17
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... III-1
Gambar 4.1 Gradasi Penggabungan Agregat ... IV-3
Gambar 4.2 Perbandingan Nilai Kuat Tekan Beton Normal dengan menggunakan GGBFS sebagai parsial semen ... IV-8
Gambar 4.3 Perbandingan penambahan Silica Fume 10 % terhadap
Beton Normal ... IV-9
Gambar 4.4 Perbandingan Nilai Kuat Tekan Beton Silica Fume terhadap variasi GGBFS ... IV-10
Gambar 4.5 Perbandingan Kuat Tekan Rata-Rata Variasi GGBFS dengan menggunakan Silica fume dan tanpa menggunakan Silica Fume ... IV-11
Gambar 4.5 Nilai Kuat Tekan Rata-Rata Beton Variasi GGBFS untuk mencapai beton normal ... IV-12
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi karakteristik agregat kasar ( batu pecah)... II-9
Tabel 2.2 Persyaratan Gradasi Batu Pecah ... II-9
Tabel 2.3 Spesifikasi karakteristik agregat halus (pasir)... II-10
Tabel 2.4 Analisa Kimia Semen dan GGBFS ... II-15
Tabel 2.5 Faktor modifikasi untuk deviasi standar... II-27
Tabel 2.6 Kekuatan tekan rata-rata perlu ... II-27
Tabel 3.1 Tabel Notasi Sampel ... III-6
Tabel 3.2 Refensi Pengujian ... III-6
Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus ... IV-1
Tabel 4.2 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Kasar ... IV-2
Tabel 4.3 Komposisi kebutuhan bahan campuran beton Normal Per 5 Slinder... IV-4
Tabel 4.4 Komposisi kebutuhan bahan campuran beton Variasi Per 3 Slinder... IV-4
Tabel 4.5 Nilai Slump ... IV-5
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat tekan Beton Normal... IV-5
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat tekan Beton Variasi ... IV-7
xv
DAFTAR NOTASI
A : Luas penampang
ASTM : American Society for Testing and Material
AASHTO : American Association of State Highway and Transportation Officials
Bj : Berat Jenis
BI : Berat Isi
BN : Beton Normal
BG : Beton Normal Menggunakan GGBFS
BSG : Beton Normal Menggunakan Silica Fume dengan Variasi
GGBFS
BP : Batu Pecah
CTM : Compression Testing Machine F’c : Kuat Tekan Karakteristik Beton
F’cr : Kuat Tekan Beton Rata Rata
GGBFS : Ground granulated blast furnace slag Sf : Silica Fume
SSD : Saturated Surface Dry
Sr : Standar Deviasi
xvi PCC : Portland Composit Cement
W : Kadar Air
Wl : Kadar Lumpur
Wf : Kadar Air Bebas
V : Volume Wadah
I - 1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beton merupakan salah satu material kontruksi yang banyak digunakan pada berbagai macam elemen struktur bangunan seperti kolom, balok pelat dan lain sebagainya. Beton merupakan campuran dari bahan penyusunnya yang terdiri dari semen, agregat kasar, agregat halus, dan air dengan atau tanpa bahan tambah (admixture). Material pengikat beton adalah semen. Akan tetapi pengguanaan semen dalam jumlah yang banyak akan meningkatkan panas hidrasi yang di hasilkan proses hidrasi semen. Menurut Kementerian perindustrian produksi semen menghasilkan emisi gas CO2 sekitar 7% dari total emisi CO2 serta memperkirakan total kapasitas semen nasional pada 2017 akan mencapai 102 juta ton dari total kebutuhan 70 juta ton per tahun, seiring dengan tingginya realisasi investasi pada industri semen di dalam negeri. Kemungkinan sulit untuk menggantikan semen dalam memproduksi beton, akan tetapi bisa diminimalisasi dengan menggunakan bahan pengganti/subsitusi semen seperti fly ash, silica fume, ground granulated blast furnace slag dan lainnya
Granulated Blast Furnace Slag berbentuk butiran merupakan hasil residu pembakaran tanur (furnace) dari proses pemurnian baja atau produk samping dari pabrik baja seperti PT Krakatau Steel (Persero) Tbk.
I - 2
Unsur pembentuk granulated blast furnace slag adalah kapur, silica dan alumina. Memiliki komposisi kimia tidak berbeda dengan bahan mineral alami termasuk bahan hidrasi seperti semen Portland. Sering juga dipakai sebagai campuran Semen Portland dalam pembuatan beton, mortar,dan lain-lain.
Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) adalah Granulated Blast Furnace Slag yang sudah dihaluskan yang memiliki sifat layaknya semen yang dapat berfungsi sebagai bahan perekat agregat. Pada kehalusan yang baik, ground granulated blast furnace slag menunjukkan kualitas perekatan yang sama dengan Semen Portland. Oleh karenanya dapat menggantikan fungsi Semen Portland dengan rasio perbandingan massa tertentu.
Keunggulan lain penggunaan ground granulated blast furnace slag adalah membuat beton dan mortar lebih stabil secara kimia, menambah kuat tekan pada variasi tertentu, permukaan akhir yang baik serta warna yang lebih terang. Beton dengan campuran ground granulated blast furnace slag dinilai cocok digunakan untuk proyek infrastruktur seperti pelabuhan, jembatan, jalan, dan gedung bertingkat serta dapat mengurangi panas hidrasi yang terjadi. Sementara itu, Kepala Sub Bidang Pengolahan dan Pemanfaatan Limbah B3 Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan menyatakan ground granulated blast furnace slag merupakan produk ramah lingkungan dan dalam pemanfaatannya tidak lagi diperlukan izin khusus.
I - 3
Zat adiktif ada bermacam macam di antaranya Silica Fume. Silica fume merupakan material pozzolan yang halus, dimana komposisi silika lebih banyak dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silikon dan alloy besi silikon (dikenal sebagai gabungan antara microsilica dengan silica fume). Silica fume merupakan bahan pengisi (filler) dalam beton yang mengandung kadar silica yang tinggi. Kandungan SiO2 mencapai lebih dari 90%. Penggunaan silica fume dalam campuran beton dimaksudkan untuk menghasilkan beton dengan kekuatan tekan yang tinggi
Berdasarkan uraian di atas, maka disusun tugas akhir yang berjudul :
“ANALISIS KUAT TEKAN BETON MENGGUNAKAN GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG SEBAGAI PENGGANTI
PARSIAL SEMEN DENGAN TAMBAHAN ZAT ADITIF”
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, maka masalah dalam penelitian ini dapat di rumuskan bahwa :
1. Bagaimana pengaruh ground granulated blast furnace slag sebagai pengganti parsial semen terhadap kuat tekan beton?
2. Bagaimana pengaruh penambahan silica fume terhadap variasi ground granulated blast furnace slag sebagai pengganti parsial semen terhadap kuat tekan beton ?
I - 4 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.3.1 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Untuk menganalisa pengaruh variasi Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai pengganti parsial semen
2. Untuk mengetahui pengaruh Silica fume 10 % terhadap variasi Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai pengganti parsial semen
1.3.2 Manfaat Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Memanfaatkan limbah hasil pembuatan besi
2. Mengurangi penggunaan semen yang berdampak pada penurunan emisi CO2
1.4 Pokok Bahasan dan Batasan Masalah 1.4.1 Pokok Bahasan
Adapun pokok bahasan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan pengujian karakteristik agregat kasar dan halus.
2. Melakukan pengujian kuat tekan beton
3. Penelitian ini membandingkan kuat tekan beton dengan variasi Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) sebagai subsitusi
I - 5
semen sebesar 25%, 50%, dan 75% dengan penambahan Silica Fume sebesar 10% dan tanpa Silica Fume
1.4.2 Batasan Masalah
Mengingat banyaknya hal yang dapat mempengaruhi dalam suatu penelitian, maka permasalahan dalam penelitian ini dibatasi dalam hal-hal sebagai berikut :
1. Kuat tekan rencana 20 Mpa
2. Menggunakan benda uji silinder berukuran 15 x 30 cm
3. Jumlah sampel yang digunaka tiap kali pengujian sebanyak 3 buah untuk tiap variasi dan 20 buah beton normal
4. Semen yang digunakan yaitu semen tipe Portland Komposit (pcc) dan ground granulated blast furnace slag
5. Tidak melakukan pengujian karakteristik ground granulated blast furnace slag dan silica Fume
6. Tanpa pengurangan air dengan penggunaan silica fume
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai keseluruhan tulisan ini, maka diuraikan secara singkat mengenai bab – bab yang ada didalamnya sebagai berikut:
I - 6 BAB I PENDAHULUAN
Merupakan gambaran singkat tentang pola umum penyajian tugas akhir yang berisi uraian latar belakang, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, batasan masalah, gambaran umum penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini menjelaskan teori–teori tentang beton menggunakan Ground Granulated Blast Furnace Slag. Beton secara umum serta bahan campuran yang akan digunakan dalam penelitian ini.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini menguraikan tentang pelaksanaan penelitian di laboratorium yang meliputi: Diagram Alur Penilitian, Notasi sampel,Variabel Penelitian, Metode pengujian, Metode Analisis alat dan bahan yang digunakan, serta prosedur penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini merupakan inti dari keseluruhan materi pembahasan, dimana dikemukakan hasil-hasil dari pengujian mengenai karakteristik agregat, komposisi rancangan campuran beton, hasil kuat tekan rata-rata dan perbandingan kuat tekan beton normal dengan beton yang menggunakan Ground Granulated Blash Furnace Slag dan beton yang menggunakan Ground Granulated Blash Furnace Slag dengan tambahan zat adiktif.
I - 7 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Dalam bab ini menyajikan kesimpulan akhir yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dibahas serta saran perbaikan dan pengembangan hasil penelitian.
II - 1 BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Gambaran Umum
Beton merupakan hasil dari pencampuran bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu pasir, batu, batu pecah atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan semen secukupnya yang berfungsi sebagai perekat bahan susun beton, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Agregat halus dan kasar, disebut sebagai bahan susun kasar campuran, merupakan komponen utama beton. Nilai kekuatan serta daya tahan (durability) beton merupakan fungsi dari banyak faktor, diantaranya nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan pengecoran, pelaksanaan finishing, temperatur dan kondisi perawatan pengerasannya. Untuk mengetahui dan mempelajari perilaku elemen bahan penyusun beton kita perlu mengetahui karateristik masing masing komponen.
Nawy (1985) mendefinisikan beton sebagai sekumpulan interaksi mekanis dan kimiawi dari material pembentuknya. Hal yang sama dikemukakan oleh Dolch (1994) bahwa penyelidikan terhadap bahan- bahan penyusun beton dilakukan untuk memahami sifat dan karakteristik beton yang dihasilkan, baik pada kondisi beton segar, beton muda ataupun beton yang telah mengeras.
II - 2
Nugraha, Paul (2007), mengungkapkan bahwa pada beton yang baik, setiap butir agregat seluruhnya terbungkus dengan mortar. Demikian pula halnya dengan ruang antar agregat, harus terisi oleh mortar. Jadi kualitas pasta atau mortar menentukan kualitas beton. Semen adalah unsur kunci dalam beton, meskipun jumlahnya hanya 7-15% dari campuran. Beton dengan jumlah semen yang sedikit (sampai 7%) disebut beton kurus (lean concrete), sedangkan beton dengan jumlah semen yang banyak disebut beton gemuk (rich concrete).
Mather (1957), mengungkapkan bahwa Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) dapat mensubsitusi semen dengan kombinasi kapur halus untuk pembuatan mortal
Pada umumnya beton terdiri dari ± 15% semen, 8% air, 3% udara, selebihnya pasir dan kerikil. Campuran tersebut setelah mengeras mempunyai sifat yang berbeda-beda, tergantung pada cara pembuatannya, perbandingan campuran, cara mencampur, cara mengangkut, cara mencetak, cara memadatkan, cara merawat dan sebagainya yang akan mempengaruhi sifat-sifat beton.
2.2 Material Penyusun Beton
Bahan yang dipakai dalam pembuatan atau penyusunan beton terdiri dari semen, agregat halus, agregat kasar, dan air.
2.2.1 Semen Portland
II - 3
Semen Portland adalah bahan kontruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150,1985, semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau leih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.
Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi sarat SII.0012-81 ATAU Standa Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harrus memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan dalam standar tersebut ( PB, 1989:3.2-8)
Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik pada dunia konstruksi. Jika ditambah air semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus pasta semen akan menjadi mortar, dan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar, yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).
Adapun sifat–sifat semen yaitu : a. Sifat Kimia Semen
Kadar kapur yang tinggi tetapi tidak berlebihan cenderung memperlambat pengikatan, tetapi menghasilkan semen yang lemah, dan bilamana kurang sempurna pembakarannya, menyebabkan ikatan yang
II - 4
cepat. Sifat kimia serta komposisi semen sesuai teknologi beton (Mulyono, 2014).
b. Sifat Fisik Semen 1) Kehalusan Butir
Semakin halus semen, maka permukaan butirannya akan semakin luas, sehingga senyawanya dengan air akan semakin sempit dan membutuhkan air dalam jumlah yang besar pula.
2) Berat Jenis
Berat jenis semen pada umumnya berkisar 3,15 kg/liter.
3) Waktu Pengerasan Semen
Pada pengerasan semen dikenal dengan adanya waktu pengikatan awal (initial setting) dan waktu pengikatan akhir (final setting). Waktu pengikatan awal dihitung sejak semen tercampur dengan air hingga mengeras. Pengikatan awal untuk semua jenis semen harus diantara 60–
120 menit.
4) Kekekalan Bentuk
Pasta semen yang dibuat dalam bentuk tertentu dan bentuknya berubah saat mengeras, maka semen tersebut memiliki sifat kekal bentuk.
5) Pengerasan Awal Palsu
Gips yang terurai lebih dulu dapat menimbulkan efek pengerasan palsu seolah–olah semen tersebut mulai mengeras tetapi pengaruhnya terhadap sifat semen tidak berubah. Pengerasan palsu biasanya terjadi jika semen mengeras kurang dari 60 menit.
II - 5 6) Pengaruh Suhu
Pengikatan semen berlangsung dengan baik pada suhu 350 C dan berjalan dengan lambat pada suhu dibawah 150 C.
Menurut SNI15-2049-2004, semen Portland adalah semen hidrolis dengan menggiling terak semen Portland terutama yang terdiri atas kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan digiling bersama-sama dengan bahan tambah berupa satu atau lebih Kristal senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain.
Menurut SNI 15-7064-2004, semen Portland komposit terbuat dari bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama-sama terak (klinker), semen Portland dan gips dengan satu atau lebih bahan anorganik atau hasil pencampuran antara bubuk semen Portland dengan bubuk bahan anorganik lain. Bahan anorganik tersebut antara lain terak tanur tinggi (blast furnace slag), poxolan, senyawa silikat, batu kapur dengan kadar total bahan anorganik 6% - 35% dari massa semen Portland komposit.
Ditinjau dari segi penggunaannya, menurut ASTM dibagi menjadi 5 tipe semen Portland :
1. Jenis I : Semen Portland jenis umum (normal portland cement) yaitu jenis semen portland untuk penggunaan dalam konstruksi beton secara umum yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus, misalnya untuk pembuatan trotoar dan pasangan bata.
2. Jenis II : Semen jenis umum dengan perubahan-perubahan (modified portland cement) memiliki panas hidrasi lebih rendah yang dapat
II - 6
mengurangi terjadinya retak-retak pengerasan dan keluarnya panas lebih lambat daripada semen jenis I. Semen ini digunakan untuk bangunan tebal seperti pilar berukuran besar, dan bangunan drainase.
3. Jenis III : Semen Portland dengan kekuatan awal tinggi (high heat portland cement). Jenis ini memperoleh kekuatan besar dalam waktu singkat sehingga dapat digunakan dalam perbaikan bangunan beton yang perlu segera digunakan atau yang acuannya perlu segera dilepas.
4. Jenis IV : Semen Portland dengan panas hidrasi yang rendah (low heat portland cement) merupakan jenis khusus untuk penggunaan yang membutuhkan hidrasi serendah-rendahnya. Digunakan untuk bangunan beton seperti bendungan.
5. Jenis V : Semen portland tahan sulfat (sulfate resisting cement) merupakan jenis khusus untuk digunakan pada bangunan–bangunan yang kena sulfat, seperti pada tanah atau air yang tinggi kadar alkalinya. Pengerasan berjalan lebih lambat dari pada semen portland biasa.
Panas Hidrasi adalah panas yang terjadi paa saat semen bereaksi dengan air, dinyatakab dalam bentuk kalori/gram. Jumlah panas yang dibentuk antara lain bergantung pada jenis semen yang digunakan
2.2.2 Agregat
Agregat adalah butiran mineral yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar (aduk) dan beton. Agregat aduk beton dapat juga didefinisikan sebagai bahan yang dipakai sebagai pengisi atau pengkurus,
II - 7
dipakai bersama dengan bahan perekat, dan membentuk suatu massa yang keras, padat bersatu, yang disebut adukan beton. Fungsi agregat dalam beton mengisi sebagian besar volume beton yaitu antara 50%
sampai 80%, sehingga sifat-sifat dan mutu agregat sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat dan mutu beton (Wuryati dan Candra, 2001).
2.2.2.1 Agregat kasar
Agregat kasar adalah kerikil sebagai hasil desintegrasi alami dari batu atau berupa batu pecah yang diperoleh dari industry pemecah batu dan mempunyai ukuran butir antara 5 mm – 40 mm (SNI 03-2834-2000).
Agregat kasar diperoleh dari alam dan juga dari proses memecah batu alam. Agregat alami dapat diklasifikasikan ke dalam sejarah terbentuknya peristiwa geologi, yaitu agregat beku, agregat sediment dan agregat metamorf, yang kemudian dibagi menjadi kelompok-kelompok yang lebih kecil. Agregat pecahan diperoleh dengan memecah batu menjadi berukuran butiran sesuai yang diinginkan dengan cara meledakan, memecah, menyaring dan seterusnya.
Karekteristik agregat kasar yang dapat mempengaruhi sifat-sifat dan mutu beton adalah:
a. Gradasi, mempengaruhi kekuatan.
b. Kadar air, mempengaruhi perbandingan air semen.
c. Kebersihan, mempengaruhi kekuatan dan keawetan.
Menurut PUBI 1982, agregat kasar untuk beton harus memenuhi hal-hal sebagai berikut :
II - 8
1. Agregat kasar harus bersifat kekal, berbutir kasar dan keras serta tidak berpori. Untuk pengujian kekerasasan ditentukan dengan bejana Rudellof atau menggunakan mesin Los Angelos, dengan ketentuan sebagai berikut :
a) Bejana Rudellof = butir agregat kasar yang hancur dan melewati ayakan 2 mm, tidak lebih dari 32% berat total.
b) Mesin Los Angelos = butir agregat kasar yang hancur tidak lebih dari 50% berat yang diuji.
2. Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1% berat pengujian (dari berat kering), apabila melebihi 1% agregat harus dicuci sebelum dicampur menjadi beton.
3. Bagian butir agregat kasar yang panjang dan pipih tidak melebihi 20%
berat pengujian,terutama untuk beton mutu tinggi.
4. Agregat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak beton, seperti reaktif alkali.
5. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya dan tidak melewati saringan 4,75 mm.
Spesifikasi karakteristik agregat kasar (batu pecah) dapat dilihat pada tabel 2.1. dan 2.2.
Tabel 2.1. Tabel Spesifikasi Karateristik Agregat Kasar (Batu Pecah)
II - 9 Sumber : SNI (Standar Nasional Indonesia)’
Tabel 2.2. Persyaratan Gradasi Batu Pecah Ukuran Saringan Persentase lolos
(mm) 37,5-4,75 19,0-4,75 12,5-4,75
38,1 90-100 100 -
19 30-70 90-100 100
9,5 10-35 25-55 40-70
4,75 0-5 0-10 0-15
Sumber : SNI-15-1990-032
Fungsi agregat kasar pada beton adalah sebagai kekuatan pada beton. Faktor yang mempengaruhi kekuatan agregat pada beton yaitu kekerasan agregat, kekasaran permukaan agregat dan gradasi agregat.
Pada agregat dengan permukaan kasar akan terjadi ikatan yang baik antara pasta semen dengan agregat tersebut.
No
Karateristik
Interval
Spesifikasi
Agregat Kasar (SNI/ASTM)
1 Kadar Lumpur < 1 % SNI-03-4142-1996
2 Kadar Air 0.5 – 2 % SNI-03-4142-1998
3 Berat Volume 1.6-1.9 kg/ltr SNI-03-4804-1998
4 Berat Jenis SSD 1.6 – 3.2 SNI-1970-2008
II - 10 2.2.2.2 Agregat halus
Agregat halus adalah pasir alam sebagai hasil desintegrasi alami batuan atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butir terbesar 5,0 mm (SNI 03-2834-2000). Agregat halus dapat berupa pasir alam, pasir olahan atau gabungan dari kedua pasir tersebut. Spesifikasi karakteristik agregat halus (pasir) dapat dilihat pada tabel 2.3 dan 2.4.
Tabel 2.3. Spesifikasi Karakteristik Agregat Halus (Pasir)
No
Karateristik Agregat Halus
Interval Spesifikasi SNI
1 Kadar lumpur < 5 % SNI-03-4142-1996
2 Kadar air 3 – 5 % SNI-03-4142-1998
3 Berat volume 1.4-1.9 kg/ltr SNI-03-4804-1998 4 Berat jenis SSD 1.6 – 3.2 SNI-1970-2008 Sumber : SNI (Standar Nasional Indonesia)’
Agregat halus adalah pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami batuan atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butiran sebesar 5 mm. Pasir yang digunakan dalam campuran adukan beton harus memenuhi syarat – syarat seperti tertera pada PBI 1971 Bab 3.3 , yaitu :
II - 11
1. Agregat halus terdiri dari butir – butir yang tajam dan keras. Butir–
butiran agregat halus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti terik matahari atau hujan.
2. Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5%.
Lumpur adalah bagian yang dapat melalui saringan 0,063 mm. Bila kadar lumpur melampaui 5% maka agregat harus dicuci dahulu sebelum digunakan pada campuran
3. Agregat halus tidak boleh mengandung zat organik terlalu banyak yang harus dibuktikan dengan warna dari Abrams-Harder.
4. Agregat halus terdiri dari butir-butir beraneka ragam besarnya dan apabila diayak, harus memenuhi syarat–syarat.
2.2.3 Air
Air yang digunakan dapat berupa air tawar (dari sungai, danau, telaga, kolam, dan lainnya), air laut maupun air limbah, asalkan memenuhi syarat mutu yang telah ditetapkan. Sesuai dengan persyaratan SNI 03-6817- 2002, air yang dapat digunakan dalam proses pencampuran beton adalah sebagai berikut :
a. Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari bahan–bahan yang merusak yang mengandung oli, asam, alkali, garam, bahan organik atau bahan–bahan lainnya yang merugikan terhadap beton atau tulangan.
II - 12
b. Air pencampur yang digunakan pada beton prategangan atau pada beton yang didalamnya tertanam logam aluminium, termasuk air bebas yang terkandung dalam agregat, tidak boleh mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan.
c. Air yang tidak dapat diminum tidak boleh digunakan pada beton, kecuali ketentuan berikut terpenuhi :
▪ Pemilihan proporsi campuran beton harus didasarkan pada campuran beton yang menggunakan air dari sumber yang sama.
;Pada pembuatan beton, air diperlukan dalam proses pengadukan untuk melarutkan semen supaya membentuk pasta semen yang kemudian mengikat semua agregat dari yang paling besar sampai yang paling halus dan menjadi bahan pelumas antara butir–butir agregat agar dapat mudah dikerjakan dalam proses pengadukan, penuangan, maupun pemadatan.
Sehingga dapat dikatakan bahwa air berperan sebagai penyatu dari keseluruhan komponen beton.
Air memiliki peranan yang sangat penting dalam proses pembuatan beton, dimana control serta ketelitian dalam penggunaan air pada campuran sangat berpengaruh pada pasta yang dihasilkan. Pasta semen merupakan hasil reaksi kimia antara air dan semen, maka bukan perbandingan jumlah air terhadap total berat campuran yang penting, tetapi justru perbandingan air dengan semen yang biasa disebut faktor air semen (FAS).
II - 13 2.3 Bahan Pengganti
Ground Granulated Blast Furnace Slag adalah granulated blast furnace slag yang sudah dihaluskan yang memiliki sifat cementitious layaknya semen yang dapat berfungsi sebagai bahan perekat agregat.
Pada kehalusan yang baik, GGBFS/GGBS menunjukkan kualitas perekatan yang sama dengan Semen Portland. Oleh karenanya dapat menggantikan fungsi Semen Portland dengan rasio perbandingan massa tertentu.
Ground granulated blast furnage slag (GGBFS) berasal dari produk buangan pada proses pembuatan besi yang mana senyawa utamanya terdiri dari SiO2, CaO, Al2O3, and MgO, mirip dengan senyawa utama pembuatan semen
Gambar 2.1 Ground Granulated Blast Furnace Slag
II - 14
2.3.1 Produksi Grand Granulated Blast Furnace Slag
Bahan baku pembuatan besi yakni biji besi, coke dan limestone dimasukkan ke dalam tungku kemudian dipanaskan hingga suhu 1500 ºC.
Dua produksi yang dihasilkan berupa besi dan slag dalam bentuk cair.
Slag berada di atas puncak karena lebih ringan dari besi seperti ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.2 Diagram proses produksi GGBS
2.3.2 Reaksi Hidrasi Grand Granulated Blast Furnace Slag
Hasil utama reaksi yang terbentuk ketika Grand Granulated Blast Furnace Slag dicampur semen dan air adalah sama dengan hasil reaksi ketika hanya semen yang digunakan, yakni kalsium silikat hidroksit ( C-S-
II - 15
H)12. Akan tetapi hasil hidrasi Granulated Blast Furnace Slag ditemukan bersifat gel dibandingkan dengan hasil hidrasi semen saja, sehingga meningkatkan kepadatan pasta. Semakin banyak Granulated Blast Furnace Slag yang beraksi dalam proses hidrasi maka pori yang dihasilkan semakin berkurang dengan yang lebih kecil.
Tabel 2.4. Analisa Kimia Semen dan GGBFS
Senyawa
Oksida % Berat
Semen GGBFS
CaO 62.12 42.07
SiO2 19.88 37.79
Al2O3 5.06 15.10
Fe2O3 2.66 0.47
SO3 3.19 1.7
MgO 2.09 1.62
K2O 0.59 0.17
Na2O 0.27 -
IR 0.71 -
LOI 2.93 < 0.01
CI 0.06 0.02
Sumber : Report Of Analysis GGBFS
2.4 Bahan Tambah
Tujuan pemakaian bahan tambah dalam adukan beton atau mortar adalah :
II - 16
1) Membuat adukan lebih mudah dikerjakan.
2) Membuat adukan lebih tahan terhadap pengaruh cuaca.
3) Membuat mortar menjadi lebih ringan.
4) Membuat mortar lebih kedap air dan lebih tinggi kekuatannya
pada jangka waktu pengerasan yang lebih pendek.
Berdasarkan tujuan pemakaiannya, bahan tambah diklasifikasikan dalam 5 jenis, antara lain :
1) Jenis A : bahan kimia pembantu untuk mengurangi jumlah air.
2) Jenis B : bahan kimia pembantu untuk memperlambat proses
pengikatan dan pengerasan beton.
3) Jenis C : bahan kimia pembantu untuk mempercepat proses
pengikatan dan pengerasan beton.
4) Jenis D : bahan kimia pembantu berfungsi ganda, untuk
mengurangi air dan sekaligus memperlambat proses pengikatan dan pengerasan beton.
5) Jenis E : bahan kimia pembantu berfungsi ganda, untuk
mengurangi air sekaligus mempercepat proses pengikatan dan pengerasan beton
Dalam teknologi beton, Silica Fume (SF) digunakan sebagai pengganti sebagian dari semen atau bahan tambahan pada saat sifat-sifat khusus beton dibutuhkan, seperti penempatan mudah, kekuatan tinggi, permeabilitas rendah, durabilitas tinggi, dan lain sebagainya. Silica fume merupakan hasil sampingan dari produk logam silikon atau alloy
II - 17
ferosilikon. Menurut standar ”Spesification for Silica Fume faor Use in Hydraulic Cement Concrete and Mortal” (ASTM.C.1240,1995: 637-642), 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).
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.
Kriteria kekuatan beton berkinerja tinggi saat ini sekitar 50-70 Mpa untuk umur 28 hari. Penggunaan silica fume berkisar 0-30% untuk memperbaiki karakteristik kekuatan keawetan beton dengan faktor air semen sebesar 0,34 dan 0,28 dengan atau tanpa superplastisizer dan nilai slump 50 mm (Yogerdran, et al, 1987: 124-129).
Gambar 2.3 Silica Fume
II - 18
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 (Subakti, 1995: 269).
Silica Fume merupakan bahan yang sebagian besar amopfus (amarphoous silico), bahan spherical yang sangat lembut, yang terdiri dari pertikel-pertikel seperti kaca hasil dari pembekuan cepat ’agaseous SiO, bela bersentuhan dengan udara terjadi oksidasi secara cepat di dalam pendingin bagian dari ’furnace yang menghasilkan logam metal alloy ferosilikon. Kandungan SiO2 yang tinggi dalam SF yang mencapai 85 sampai 98 persen, berguna untuk keperluan campuran semen (Khayat, K.H, et al, 1997).
Diameter rata-rata silica fume adalah sekitar 0,1 micron meter, yaitu 100 kali lebih kecil daripada partikel semen. Hasil pengujian porosimeter yang menggunakan metode penyerapan merkuri, diperoleh distribusi ukuran median adlah 8,53 micron meter, jari-jari pori rata-rata sebesar 0,13 micron meter, dan luas permukaan spesifik yang sangat tinggi 216,0 m2/g. Kadungan silika (SiO2) sangat tinggi 93,09 persen, ketentuan ASTM C 1240-93 mensyaratkan minimal sebesar 85 persen (Ilham, 2006: 29).
II - 19 2.5 Pengujian Karakteristik Agregat
Pengujian karakteristik material agregat meliputi : 2.5.1 Kadar air
Kadar air merupakan perbandingan antara berat air yang terkandung dalam agregat dengan berat agregat dalam keadaan kering yang dinyatakan dengan persen (%). Berat air yang terkandung dalam agregat besar sekali pengaruhnya pada pekerjaan yang menggunakan agregat terutama beton. Dengan diketahuinya kadar air yang terkandung dalam agregat, maka perencanaan mix design menjadi lebih akurat karena adanya faktor koreksi kadar air campuran beton pada saat akan dilakukan pengecoran di lapangan.
Adapun rumus kadar air ditunjukkan pada persamaan 1 berikut:
W =𝑊1− 𝑊2
𝑊2 − 100 % (1) Dengan :
W : Kadar air (%)
W1 : Berat agregat sebelum dioven (gr) W2 : Berat agregat setelah dioven (gr)
2.5.2 Kadar Lumpur
Agregat yang cocok untuk menghasilkan beton dengan mutu tinggi adalah harus bebas dari lempung, lanau dan bahan organik yang akan
II - 20
mengurangi kekuatannya. Adapun rumus kadar lumpur ditunjukkan pada persamaan 2 berikut:
W =(𝑊1− 𝑊2)
𝑊1 𝑥 100 % (2) Dengan :
W : Kadar lumpur (%)
W1 : Berat agregat sebelum dioven (gr) W2 : Berat agregat sesudah dioven (gr)
2.5.3 Berat Isi
Berat isi agregat adalah perbandingan antara berat dengan volume yang ditempatinya. Menentukan berat isi agregat dapat dilakukan dalam keadaan lepas dan keadaan padat. Adapun rumus berat volume ditunjukkan pada persamaan 3 berikut:
Berat volume agregat = W
V (3) Dengan :
W : Berat benda uji (kg) V : Volume wadah (liter, cm3)
2.5.4 Berat Jenis dan penyerapan untuk agregat kasar
a. Berat jenis kering adalah perbandingan antara berat kering dan berat air yang isinya sama dengan isi agregat dalam keadaan jenuh pada suhu tertentu. Adapun rumus berat jenis kering ditunjukkan pada persamaan 4 berikut :
II - 21 Berat jenis kering = C
A - B (4) Dengan :
A : Berat benda uji kondisi SSD (gr) B : Berat benda uji kondisi SSD di air (gr) C : Berat benda uji kering oven (gr)
b. Berat jenis permukaan (kering SSD) yaitu perbandingan antara berat kering permukaan jenuh dengan berat air yang isinya sama dengan isi agregat dalam keadaan jenuh pada suhu tertentu. Adapun rumus berat jenis permukaan ditunjukkan pada persamaan 5 berikut :
Berat jenis permukaan = A
A - B (5) Dengan :
A : Berat benda uji kondisi SSD (gr) B : Berat benda uji kondisi SSD di air (gr)
c. Berat jenis semu adalah perbandingan antara berat agregat kering oven dengan berat air yang isinya sama dengan isi agregat dalam keadaan jenuh pada suhu tertentu. Adapun rumus berat jenis semu ditunjukkan pada persamaan 6 berikut:
Berat jenis semu = C
C - B (6) Dengan :
B : Berat benda uji kondisi SSD di air (gr)
II - 22 C : Berat benda uji kering oven (gr)
d. Penyerapan adalah prosentase yang menyatakan kebutuhan air yang akan diserapoleh agregat sehingga Jenuh Permukaan Kering (JPK).
Adapun rumus penyerapan ditunjukkan pada persamaan 7 berikut:
Penyerapan = A - C
C x 100% (7) Dengan :
A : Berat benda uji kondisi SSD (gr) C : Berat benda uji kering oven (gr)
2.5.5 Analisa Saringan
Analisa saringan agregat adalah salah satu analisa untuk mengetahui distribusi ukuran agregat kasar dengan menggunakan ukuran saringan standar tertentu yang ditunjukkan dengan lubang saringan (mm) dan untuk menilai apakah agregat kasar yang akan digunakan cocok untuk produksi beton. Selain itu juga mendapatkan presentasi agregat kasar dalam campuran. Adapun modulus kehalusan yang diisyaratkan untuk agregat kasar yaitu 5,5 – 8,5. Adapun rumus modulus kahalusan ditunjukkan pada persamaan 8 berikut:
Fkasar=∑% Komulatif tertahan saringan no.100 s/d saringan maks
100 (8)
2.6 Uji Slump Test
Uji Slump adalah suatu uji empiris/metode yang digunakan untuk menentukan konsistensi/kekakuan (dapat dikerjakan atau tidak) dari
II - 23
campuran beton segar (fresh concrete) untuk menentukan tingkat workability nya. Kekakuan dalam suatu campuran beton menunjukkan berapa banyak air yang digunakan. Untuk itu uji slump menunjukkan apakah campuran beton kekurangan, kelebihan, atau cukup air.
Dalam suatu adukan/campuran beton, kadar air sangat diperhatikan karena menentukan tingkat workability nya atau tidak. Campuran beton yang terlalu cair akan menyebabkan mutu beton rendah, dan lama mengering. Sedangkan campuran beton yang terlalu kering menyebabkan adukan tidak merata dan sulit untuk dicetak.
2.7 Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton merupakan salah satu kinerja utama beton.
Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Walaupun dalam beton terdapat tegangan tarik yang kecil, diasumsikan bahwa semua tegangan tekan didukung oleh beton tersebut.
Penentuan kekuatan tekan dapat dilakukan melalui pemeriksaan menggunakan alat uji tekan dan benda uji (kubus atau silinder) pada umur 28 hari.
Kuat tekan beton adalah besarnya beban maksumum persatuan luas atau parameter yang menunjukkan besarnya beban yang dapat ditahan persatuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan oleh mesin kuat tekan. kuat tekan beton merupakan gamabaran dari mutu beton yang berkaitan
II - 24
dengan struktur beton. Kuat tekan beton merupakan parameter terpenting adalah beton lebih tahan terhadap tekan daripada tarik (Tjokrodimuljo, K., 1996). Kuat tekan beton merupakan salah satu sifat penting untuk menentukan mutu beton, sedangkan kualitas beton itu sendiri yang ditentukan oleh perbandingan semen, agregat halus, agregat kasar, air dan berbagai jenis bahan tambahan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu proporsi bahan-bahan penyusunnya, metode perancangan, perawatan dan keadaan saat pengecoran dilaksanakan.
Pembuatan benda uji untuk kuat tekan adalah dengan cara memasukkan beton yang masih segar (fresh concrete) secara tiga lapis kedalam cetakan. Setiap lapis dipadatkan dengan cara menusuk- nusuknya dengan sebatang besi tumpul berdiameter 1 cm kemudian ditumbuk sebanyak 25 kali tiap lapisnya. Berdasarkan ASTM C39/C39M- 01 pengujian kuat tekan beton dilakukan setelah benda uji berumur 28 hari. Benda uji dirawat dengan cara merendam dalam air. Sebelum dilakukan pengujian, benda uji dikeluarkan dari bak perendam dan dianginkan selama kurang lebih dua hari agar kering. Pengujian dilakukan dengan memberikan gaya tekan pada beton sampai benda uji pecah.
Benda uji diratakan pada sisi atas (capping) agar beban yang terjadi benar-benar beban merata dan tidak terkonsentrasi. Beban yang diberikan dapat terkonsentrasi pada satu titik mengingat beton ini tidak menggunakan agregat halus sehingga permukaan menjadi tidak rata.
II - 25
Perataan dilakukan dengan menggunakan pasta semen dengan faktor air semen yang sama dengan benda uji. Hal ini dilakukan agar lapisan permukaan memiliki kekuatan yang sama atau lebih kuat sehingga tidak pecah pada saat diuji. Perataan permukaan dilakukan setelah uji kemampuan untuk meloloskan air sehingga tidak mengganggu pengujian tersebut.
Pengujian kuat tekan benda uji silinder 15x30 cm menggunakan alat Compression Testing Machine kapasitas 1500 Kn
Rumus–rumus yang digunakan untuk menghitung kekuatan tekan beton adalah :
) (
' Mpa
A c P
f = (10)
Kekuatan tekan beton rata-rata dihitung berdasarkan rumus berikut:
) ' (
N Mpa c cr f
f = (11)
Sedangkan kekuatan tekan hancur karakteristik beton sesuai dengan peraturan SNI 2847 : 2013 dengan f’c ≤ 35 Mpa dapat dihitung dengan rumus :
Sr c
f cr
f' = ' +1.34 (12)
5 . 3 . 33 . 2 '
'cr= f c+ Sr−
f (13)
Untuk f’c ≥ 35 mpa dapat dihitung dengan rumus
Sr c
f cr
f' = ' +1.34 (14)
Sr c
f cr
f' =0.90 ' +2.33. (15)
II - 26 Gunakan nilai f’c yang terbesar
Setelah mendapatkan Nilai F’c yang terbesar maka F’c di bagi jumlah Faktor modifikasi untuk deviasi standar benda uji
2.8 Deviasi Standar
Bila fasilitas produksi beton mempunyai catatan benda uji kekuatan tidak lebih dari 24 bulan lamanya, deviasi standar contoh uji Sr harus didapatkan. Catatan uji dari mana Sr di hitungan
a) Harus mewakili material, prosedur kualitas dan kondisi yang serupa dengan yang diharapkan, dan perubahan- perubahan pada material ataupun proporsi campuran dalam data pengujian tidak perlu dibuat lebih ketat dari yang digunakan pada pekerjaan yang akan dilakukan
b) Harus mewakili beton yang dibuat untuk memenuhi kekuatan yang diisyartakan atau kekuatan tekan f’c pada kisaran 7 Mpa c) Harus terdiri dari sekurang kurangnya 30 hasil pengujian secara
beurutan atau dua kelompok pengujian berurutan yang jumlahnya sekurang-kurangnya 30 hasil pengujian
Jika fasilitas produksi beton tidak mempunyai catatan hasil uji kekuatan yabg memenuhi persyaratan, tetapi mempunyai catatatn uji tidak lebih dari 24 bulan lamanya berdasarkan pada pengujian sebanyak 15 sampai 29 hasil pengujian secara berurutan, maka deviasi standar Sr di tentukan sebagai hasil perkalian antara nilai deviasi standar benda uji
II - 27
yang dihitung dan factor modifikasi dari table 2.4 Faktor Modifikasi untuk Deviasi standar benda uji jika jumlah pengujian kurang dari 30 sampel Tabel 2.5 Faktor modifikasi untuk deviasi standar benda uji jika jumlah pengujian kurang dari 30 sampel
Bila fasilitas produksi beton tidak mempunyai catatan hasil uji kekuatan lapangan untuk perhitungan Sr yang memenuhi ketentuan, maka kekuatan rata rata perlu f;cr harus di tetapkan dari Tabel 2.5 Kekuatan tekan rata-rata perlu jika data tidak tersedia untuk menetapkan deviasi standar benda uji
Tabel 2.6 Kekuatan tekan rata-rata perlu jika data tidak tersedia untuk menetapkan deviasi standar benda uji
Kekuatan tekan diisyartakan, MPA Kekuatan tekan rata rata perlu, , MPA
F’c < 21 F’cr = f’c + 7.0
21≤ f’c ≤ 35 F’cr = f’c + 8.3
F’c > 35 F’cr = 1.10 f’c + 5.0
Jumlah Pengujian Faktor Modifikasi untuk deviasi Standar Benda Uji
Kurang dari 15 Gunakan Tabel 2.5
15 1.16
20 1.08
25 1.03
30 atau lebih 1.00
‘ Interpolasi untuk jumlah pengujian yang berada di antara nilai-nilai di atas
II - 28
Standart deviasi dapat dihitung dengan rumus:
( )
1
' 2
−
−
=
n cr f c
Sr f (16)
Dengan :
fcr : Kekuatan tekan rata-rata beton (Kg/cm2) n : Jumlah benda uji
f’c : Kekuatan tekan karakteristik (Kg/cm2) P : Beban yang bekerja (kg)
A : Luas penampang benda uji (cm2) Sr : Nilai Standart deviasi (kg/cm2)
2.9 Penelitian Terdahulu
1. Kinerja Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai Bahan Pengganti sebagian semen untuk Subtainable Development oleh Gidion Turu’allo Jurusan Teknik Sipil Unversitas Tadulako (2013 )
Penelitian ini menguraikan singkat penggunaan ground granulated blast furnace slag sebagai cementitious material, menggantikan sebagaian semen yang digunakan dalam kontruksi beton. Mekanisme dan kinerja dari penggunaan GGBS dalam Produksi beton seperti pengurangan jumlah air yang diperlukan, meningkat workabiitas dan mengurangi resio keretkan beton akibat thermal dan drying shringkage yang berhubungan dengan durabilitas beton
II - 29
2. Strength Behavior of Mortar Using Slag As Partial Replacement of Cement oleh Md. Moinul Islam Chittagong University of Eengineering
& Techology (December 2011)
This paper presents an experimental investigation carried out to study the effects of Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) on strength development of mortar and the optimum use of slag in mortar. Cement was partially replaced with seven percentages (10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% and 70%) of slag by weight. Ordinary Portland cement (OPC) mortar was also prepared as reference mortar. A total of 400 cube and briquet mortar specimens were cast and compressive as well as tensile strength of the mortar specimens were determined at curing age of 3, 7, 14, 28, 60, 90 and 180 days. Test results show that strength increases with the increase of slag up to an optimum value, beyond which, strength values start decreasing with further addition of slag. Among the seven slag mortars, the optimum amount of cement replacement is about 40%, which provides 19% higher compressive strength and 25% higher tensile strength as compared to OPC mortar
3. Efek Penggantian Sebagian Semen dengan Silica Fume Terhadap Berat Jenis dan Kuat Tekan Beton Ringan oleh Dwi Afif Susilo
Penelitian ini menguraikan singkat tentang penggunan silica fume terhadap kuat tekan beton. Kuat tekan maksimal didapat dari penambahan silica fume 9% dengan nilai 21,20 MPa.Penambahan kadar silica fume
II - 30
12% memberi penurunan kuat tekan akan tetapi penambahan silica fume 15% memberi peningkatan kuat tekan dari 12% sebesar 8,45%.
III - 1 BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Adapun alur penelitian ini secara garis besar dapat dilihat pada diagram alir berikut ini.
Ya Mulai
Buku dan Jurnal Penelitian
Spesifikasi
Persiapan Alat dan Material
Pengujian Karakteristik Agregat:
- Kadar Lumpur - Kadar Air - Berat Isi
- Berat Jenis dan Penyerapan - Analisa saringan
Tidak
A
III - 2
Perancangan Campuran Beton f’c 20 MPa
Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton Normal 28 Hari
02
Slump
Uji Kuat Tekan Beton
Tidak
Ya
Ya
Pembuatan Adukan Beton A
Tidak
Perawatan Benda Uji 28 Hari
Uji Kuat Tekan Beton
B
Pembuatan Benda Uji Beton dengan ground granulated blast furnace slag sebagai pengganti
parsial dengan dan tanpa zat aditif
02
III - 3
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bosowa Makassar selama tiga bulan yang akan dimulai pada bulan September sampai Desember 2018.
3.3 Prosedur Penelitian
Dalam penelitian ini terdapat beberapa tahapan yang meliputi:
3.3.1 Tahap persiapan
Tahap persiapan merupakan suatu tahapan dimana segala sesuatu yang berkaitan dengan persiapan penelitian diantaranya studi literatur, persiapan peralatan dan bahan, tempat pengujian karakteristik bahan, penentuan mix design dan teknis pelaksanaan.
3.3.2 Tahap pengujian karakteristik agregat
Pengujian karateristik agregat dimaksudkan untuk memastikan apakah bahan yang digunakan dalam penelitian ini telah memenuhi spesifikasi agregat yang ada atau tidak.
Pengujian ini meliputi :
Analisa Data dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai B
III - 4
a. Kadar lumpur, untuk mengetahui kadar lumpur yang terkandung oleh dalam agregat
b. Kadar air, untuk mengetahui kadar air yang terkandung oleh agregat
c. Berat isi, untuk mengetahui kepadatan dari agregat dalam keadaan kering permukaan
d. Berat jenis, untuk menentukan berat jenis dari agregat dengan gradasi ukuran butirnya
e. Analisa saringan, untuk mengindetifikasi agregat dengan gradasi ukuran butrinya
3.3.3 Tahap perancangan campuran beton
Perancangan campuran beton dilakukan dengan metode Standar Nasional Indonesia (SNI-03-2834-2000) dan dalam perancangan campuran beton kuat tekan rencana f’c 20 MPa. Tahapan ini dilakukan setelah data–
data material dari pengujian karakteristik telah ditetapkan. Hal ini dimaksudkan untuk mendesain bagaimana komposisi agregat, semen, air serta bahan tambah yang diperlukan.
3.3.4 Tahap pembuatan benda uji
Benda uji yang digunakan silinder Ø 15 cm dan tinggi 30 cm dengan kuat tekan rencana f’c 20 MPa yang terdiri dari beton normal,beton dengan grand granulated blash furnace slag sebagai pengganti semen dan beton dengan grand granulated blash furnace slag sebagai pengganti semen
III - 5
dengan penambahan zat adiktif. Pertama benda uji yang di buat beton normal. Setelah beton normal memenuhi kuat tekan rencana, maka dilanjutkan dengan pembuatan beton menggunakan ground granulated blast furnace slag dengan dan tanpa zat aditi
3.3.5 Tahap perawatan benda uji
Perawatan beton dilakukan selama 28 hari dengan cara merendam benda uji di dalam bak perendaman.
3.3.6 Tahap pengujian kuat tekan beton
Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari dengan menggunakan mesin uji kuat tekan beton ( Compression Strength Machine )
3.4 Variabel Penelitiaan
3.4.1 Variabel Bebas
- Grand Granulated Blash Furnace Slag (GGBFS) 3.4.2 Variabel Terikat
- Semen
- Agregat Kasar dan Agregat Halus - Air
3.5 Notasi Sampel dan Jumlah Sampel
Adapun notasi sampel yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut :
III - 6 Tabel 3.1 Notasi Sampel
Benda Uji
Jumlah Benda Uji
untuk Variasi GGBS Total 25 % 50 % 75 %
Beton Normal - - - 20
Beton Dengan GGBS 3 3 3 9
Beton dengan Silica
Fume 10 % - - - 3
Beton dengan GGBS +
SF 10 % 3 3 3 9
Dalam penelitian ini digunakan grand granulated blash furnace slag sebagai pengganti semen dengan variasi 25 % , 50 % , 75 % dan zat adiktif 10 % terhadap berat semen
3.6 Referensi Pengujian
Adapun metode pengujian akan diuraikan pada table berikut : Tabel 3.2 Referensi Pengujian
No Uraian Pengujian Referensi
1 Kadar Lumpur SNI-03-4142-1996
2 Kadar Air SNI-03-4808-1998
3 Berat Isi SNI-03-4804-1998
4 Berat Jenis dan Penyerapan SNI-1969-2008/ SNI-1970-2008
5 Analisa Saringan SNI ASTM C1336-2012
6 Uji Slump SNI-1972-2008
7 Uji Kuat Tekan SNI-2847-2013
III - 7 3.7 Metode Analisis
3.7.1 Pengaruh Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai pengganti parsial semen terhadap kuat tekan beton
Analisis pengaruh kuat tekan beton dengan menggunakan Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai pengganti parsial semen
3.7.2 Pengaruh Silica Fume terhadap beton yang menggunakan variasi Ground Granulated Blast Furnace Slag
Analisis pengaruh Silica fume terhadap beton yang menggunakan variasi Ground Granulated Blast Furnace Slag sebagai pengganti parsial semen
IV-1 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian 4.1.1 Karakteristik Agregat
Pengujian karakteristik agregat didasarkan pada SNI. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan 4.2.
Tabel 4.1 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Halus
NO. KARAKTERISTIK
AGREGAT INTERVAL HASIL
PENGAMATAN KETERANGAN
1 Kadar Lumpur Maks 5% 3,15 % Memenuhi
2 Kadar Air 3% - 5% 4,45% Memenuhi
3
Berat Isi 1,6 - 1,9 gr/cm3
- Lepas 1.603% Memenuhi
- Padat 1.762% Memenuhi
4 Absorpsi Maks 2% 0.77% Memenuhi
5
Berat Jenis Spesifik
-
Bj. Curah 1.6% - 3.3% 2.62% Memenuhi
- Bj. SSD 1.6% - 3.3% 2.64% Memenuhi
- Bj. Semu 1.6% - 3.3% 2.67% Memenuhi
Sumber: Hasil Pengujian,2018
IV-2
Tabel 4.2 Rekapitulasi Hasil Pengujian Agregat Kasar
NO. KARAKTERISTIK
AGREGAT INTERVAL HASIL PENGAMATAN
KETERANG AN
1 Kadar Lumpur Maks 1% 0.79% Memenuhi
2 Kadar Air 0.5% - 2% 0.56% Memenuhi
3
Berat Isi 1,4 - 1,9 gr/cm3 Memenuhi
- Lepas 1.408% Memenuhi
- Padat 1.527% Memenuhi
4 Absorpsi Maks 4% 1.67% Memenuhi
5
Berat Jenis Spesifik Memenuhi
- Bj. Curah 1.6% - 3.3% 2.55% Memenuhi
- Bj. SSD 1.6% - 3.3% 2.59% Memenuhi
- Bj. Semu 1.6% - 3.3% 2.66% Memenuhi
Sumber: Hasil Pengujian,2018
Material yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari agregat alam yaitu agregat halus (pasir) dan agregat kasar (batu pecah ukuran maksimum 20 mm) yang berasal dari Tombangi (Malino). Berdasarkan pelaksanaan pemeriksaan agregat di laboratorium Struktur dan Bahan Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar, diperoleh hasil pemeriksaan karakteristik
IV-3 4.1.2 Gradasi Gabungan Agregat
Gradasi penggabungan agregat diperoleh berdasarkan pengujian karakteristik agregat yang dapat dilihat pada Gambar 4.1:
Sumber : Hasil Pengujian Analisa Saringan,2018
Gambar 4.1 Gambar gradasi penggabungan agregat
Dari kombinasi penggabungan agregat didapakan komposisi yang akan digunakan dalam pencampuran beton (mix design).
4.1.3 Mix Design
Pada penelitian ini digunakan mix design metode Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 03-2834-2000 untuk komposisi beton normal, sedangkan untuk beton variasi, penggunaan Ground Granulated Blast Furnace Slag , dan Silica fume dilakukan sesuai variasi yang telah ditentukan.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.01 0.1 1 10 100
Sieve Size (mm)
Spesifikasi 1 Spesifikasi 2 Hasil Combine
