4. HASIL PENELITIAN DAN ANALISA

Dalam penelitian ini ada beberapa macam hasil percobaan yang diklasifikasikan menurut jenis percobaan, yaitu berdasarkan faktor air semen dan tipe orientasi fiber. Selain itu juga berdasarkan test yang dilakukan, yaitu uji kuat tekan beton dan test penetrasi ion klorida. Hasil penelitian adalah sebagai berikut:

4.1 Uji Kuat Tekan Beton

Adapun hasil uji kuat tekan beton adalah sebagai berikut:

Tabel 4.1. Tabel hasil kuat tekan beton

Mix Umur

(hari)

Berat (kg)

Gaya tekan hancur

(kN)

Tegangan Hancur (kg/cm

²

) 0.5%-0.4 28 8.4 980 444.44

1%-0.4 28 8.5 900 408.16

1.5%-0.4 28 8.5 1055 478.46 0.5%-0.5 28 8.4 700 317.46

1%-0.5 28 8.3 770 349.21

1.5%-0.5 28 8.4 710 322.00 0.5%-0.6 28 8.3 480 217.69

1%-0.6 28 8.4 615 278.91

1.5%-0.6 28 8.5 550 249.43

Dari Tabel 4.1 tersebut di atas, dapat dibuat grafik yang menunjukkan

hubungan antara besarnya kuat tekan beton dengan faktor air semen maupun

volume steel fiber yang digunakan.

0 100 200 300 400 500 600

0.5 1.0 1.5

Fiber Content (%) C o m p re ssi v e S tr e n g th (k g /cm

2

)

w/c 0.4 w/c 0.5 w/c 0.6

Gambar 4.1. Grafik hubungan kuat tekan beton dan faktor air semen pada tiap-tiap volume fiber

Hasil kuat tekan yang didapat dalam hubungannya dengan faktor air semen, sesuai dengan yang diharapkan, yaitu nilai kekuatan tekan akan menurun seiring dengan bertambahnya faktor air semen.

Pada faktor air semen 0.5 dan 0.6, tampak bahwa kuat tekan tertinggi terjadi pada beton dengan volume fiber 1%, dan semakin menurun pada volume yang lebih tinggi. Hal ini tampak sesuai dengan data dari produsen fiber yang merekomendasikan penggunaan fiber maksimum yaitu 70 kg/m

³

beton (0.9-1.0%

volume). Pada faktor air semen 0.4, volume fiber 1% justru memiliki kuat tekan terendah. Hal ini dapat diakibatkan proses pencampuran dan pemadatan yang kurang baik. Untuk mendapatkan beton dengan posisi orientasi fiber sesuai dengan yang diharapkan, maka tidak dilakukan pemadatan dengan cara dirojok melainkan digetarkan dengan mesin penggetar. Namun khusus untuk beton dengan faktor air semen 0.4, pemadatan tidak dilakukan dengan mesin penggetar melainkan secara manual yaitu dipukul menggunakan palu karet, karena mesin penggetar yang ada sedang dalam masa perbaikan.

Namun secara umum penurunan kekuatan yang terjadi pada beton dengan

faktor air semen 0.4 tidaklah terlalu berpengaruh, karena penurunan yang terjadi

sangatlah kecil sehingga dapat ditolerir dan tidak mempengaruhi grafik kekuatan

Air berperan penting pada proses hidrasi pasta semen. Kelecakan campuran beton juga ditentukan oleh banyaknya air dalam campuran. Terlalu sedikit air akan membuat campuran beton menjadi kaku dan adanya kemungkinan segregasi yang membuat kuat tekan beton menjadi sangat rendah. Sebaliknya, air yang terlalu banyak akan membuat jumlah pori-pori dalam beton meningkat.

Hanya sebagian air yang digunakan pada proses hidrasi. Sisa air dalam beton akan menguap oleh pengaruh temperature sekitarnya. Ketika penguapan terjadi, ruang yang semula terisi oleh air menjadi kosong dan menjadi rongga udara.

Air yang berlebih dapat menyebabkan bleeding pada campuran, dimana air

dalam campuran naik ke permukaan. Hanya sebagian kecil yang dapat sampai ke

permukaan. Sebagian besar tertahan oleh agregat kasar berukuran besar yang

bersifat seperti efek dinding (wall effect) dan apabila terjadi penguapan, akan

meninggalkan ruang kosong berupa rongga udara, dimana hal tersebut

memperlemah kekuatan beton. Kandungan air yang terlalu banyak dan agregat

yang terlalu besar akan membuat proses hidrasi terganggu, dimana terbentuk

produk hidrasi, seperti ettringite dan kalsium hidroksida dalam bentuk kristal-

kristal berukuran besar di sekeliling agregat besar. Akibatnya daerah ini akan

lebih porus dan memperlemah kekuatan beton.

4.2 Uji Penetrasi Ion Klorida

Penetrasi ion klorida ini dilakukan dengan cara merendam specimen- specimen beton ke dalam larutan NaCl 10% selama 3 bulan. Data pengukuran kedalaman penetrasi rata-rata pada specimen-specimen beton, terlampir.

1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75

0.5 1.0 1.5

Volume Fiber (%V)

K e da la m a n P e ne tr a s i (c m )

w/c 0.4 w/c 0.5 w/c 0.6

Gambar 4.2. Grafik hubungan faktor air semen dan kedalaman penetrasi ion klorida

Dari Gambar 4.2 di atas dapat dilihat bahwa seiring dengan bertambahnya faktor air semen, kedalaman penetrasi ion klorida akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena semakin rendah faktor air semen, campuran beton akan semakin padat asalkan pemadatan yang dilakukan memadai. Porositas dipengaruhi oleh jumlah air yang berada dalam campuran beton serta derajat hidrasinya.

Karena semua specimen telah dicuring dalam waktu yang hampir sama, maka

dapat dianggap derajat hidrasinya sama. Jadi, porositasnya hanya dipengaruhi oleh

jumlah air yang ada. Volume dan ukuran void (rongga) ditentukan oleh jarak

antara partikel semen yang terhidrasi dalam campuran pasta segar. Semakin

banyak jumlah air yang dicampurkan, maka densitas (kepadatan) produk hidrasi

akan semakin kecil, sehingga jarak antara partikel semen yang terhidrasi akan

semakin besar dan volume serta ukuran void menjadi lebih besar, dan semakin

memudahkan penetrasi ion klorida ke dalam beton.

Peningkatan faktor air semen juga menyebabkan peningkatan ketebalan Interfacial Transition Zone (ITZ), yang merupakan daerah lemah pada beton yang dapat menjadi salah satu akses masuknya ion klorida ke dalam beton. Jadi semakin tinggi faktor air semen, maka semakin besar ketebalan ITZ, sehingga menyebabkan semakin mudah ion klorida merembes ke dalam beton.

Dengan faktor air semen yang berbeda, maka kadar semen yang digunakan pada setiap mix design pun berbeda. Dengan kadar semen yang lebih tinggi, ikatan antara agregat dengan pasta semen semakin kuat. Ikatan yang kuat tersebut membuat beton menjadi material yang padat dan kedap air. Semakin tinggi kadar semen yang digunakan semakin baik ikatan yang dihasilkan karena pasta semen yang tersedia menyelimuti seluruh permukaan agregat. Di samping itu semen mempunyai satu senyawa utama, yaitu C

₃

A. Senyawa C

₃

A ini mempunyai kemampuan untuk mengikat ion klorida dalam berupa garam Frieel, C

₃

A.CaCl

₂

.11H

₂

O. Semakin tinggi kadar semen, C

₃

A yang terkandung juga semakin banyak sehingga dapat mengikat ion klorida dengan lebih baik pula.

1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

0.5 1.0 1.5

Volume Fiber (%V)

K e da la m a n P e ne tr a s i ( c m )

0.4 H 0.5 H 0.6 H 0.4 V 0.5 V 0.6 V

Gambar 4.3. Grafik hubungan volume fiber dan kedalaman penetrasi ion klorida pada tiap-tiap faktor air semen dan tipe orientasi fiber

Dari Gambar 4.3 diatas, secara umum dapat dilihat bahwa penetrasi ion

klorida pada beton dengan tipe orientasi fiber horisontal lebih besar daripada

beton dengan tipe orientasi fiber vertikal. Hal ini disebabkan karena susunan fiber pada tipe orientasi vertikal cenderung menahan masuknya ion klorida ke dalam beton, karena lintasan ion klorida untuk yang terbentuk untuk menembus beton semakin panjang. Sedangkan pada tipe orientasi horisontal, daerah yang terjadi antara fiber dan pasta semen yang terhidrasi membentuk saluran yang menerus yang memudahkan masuknya ion klorida ke dalam beton. Atau dengan kata lain, untuk mencapai kedalaman yang sama, beton dengan tipe orientasi fiber horisontal membutuhkan waktu yang lebih pendek dibanding beton dengan tipe orientasi fiber vertikal (dapat dilihat pada Gambar 3.15 dan Gambar 3.16).

Untuk perbandingan kedalaman penetrasi ion klorida antara beton dengan tipe orientasi fiber horisontal dan beton dengan tipe orientasi fiber vertikal pada tiap-tiap faktor air semen, dapat dilihat pada Gambar 4.4, Gambar 4.5, dan Gambar 4.6.

1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50

0.5 1.0 1.5

Volume Fiber (%V)

K e da la m a n P e ne tr a s i ( c m )

0.4 H 0.4 V

Gambar 4.4. Grafik hubungan volume fiber dan kedalaman penetrasi ion klorida

pada tiap-tiap tipe orientasi fiber dengan faktor air semen 0.4

2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80

0.5 1.0 1.5

Volume Fiber (%V)

K e da la m a n P e ne tr a s i ( c m )

0.5 H 0.5 V

Gambar 4.5. Grafik hubungan volume fiber dan kedalaman penetrasi ion klorida pada tiap-tiap tipe orientasi fiber dengan faktor air semen 0.5

2.50 2.70 2.90 3.10 3.30 3.50 3.70 3.90 4.10

0.5 1.0 1.5

Volume Fiber (%V)

K e da la m a n P e ne tr a s i ( c m )

0.6 H 0.6 V

Gambar 4.6. Grafik hubungan volume fiber dan kedalaman penetrasi ion klorida pada tiap-tiap tipe orientasi fiber dengan faktor air semen 0.6

Untuk beton dengan faktor air semen 0.4 tidak terjadi perbedaan

kedalaman penetrasi ion klorida yang signifikan antara orientasi vertikal dan

horisontal. Perbedaan kedalaman penetrasi ion klorida antara kedua orientasi fiber

semakin nampak seiring dengan meningkatnya faktor air semen yang juga

meningkatkan besarnya Interfacial Transition Zone (ITZ). Karena rendahnya air semen menyebabkan daerah lemah yang terjadi antara fiber dan pasta semen yang terhidrasi (ITZ) sangat kecil sehingga orientasi fiber tidak terlalu mempengaruhi penetrasi ion klorida. Sedangkan pengaruh orientasi fiber semakin tampak pada ITZ yang semakin besar.

Namun terjadi beberapa penyimpangan, yaitu pada beberapa volume fiber terlihat justru kedalaman penetrasi pada beton dengan tipe orientasi fiber vertikal lebih besar daripada beton dengan tipe orientasi fiber horisontal. Dan hampir keseluruhan penyimpangan ini terjadi pada beton yang mengandung fiber 1.5%

volume. Hal ini mungkin terjadi karena padatnya kandungan fiber di dalam beton dan besarnya ukuran agregat yang digunakan (±1-2 cm), menyebabkan sulitnya mencampur dan memadatkan beton secara merata, sehingga banyak terjadi pengelompokan material beton khususnya fiber, dan tipe orientasi fiber yang diharapkan tidak tercapai. Dengan kata lain, distribusi fiber pada beton tidak merata dan susunan fiber pada beton tidak sesuai dengan tipe orientasi yang diharapkan. Atau dapat pula terjadi karena penggunaan fiber melebihi batas maksimum yang dianjurkan produsen fiber yaitu 0.9-1.0% volume, sehingga terjadi pengelompokan fiber pada beton dan terjadi microcrack di sekitar fiber.

Pada Grafik 2, pengaruh besarnya volume fiber pada beton terhadap

kedalaman penetrasi ion klorida tidak tergambar secara jelas. Dari gambar

tersebut, dapat dikatakan bahwa tipe orientasi fiber pada beton lebih berpengaruh

terhadap penetrasi ion klorida dibandingkan volume fiber pada beton.

1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

potongan atas bekisting

Sisi Beton

K e da la m a n P e n e tr a s i (c m )

0.4 H 0.5 H 0.6 H 0.4 V 0.5 V 0.6 V

Gambar 4.7. Grafik hubungan kedalaman penetrasi ion klorida untuk setiap sisi pada tiap-tiap faktor air semen dan tipe orientasi fiber

Gambar 4.7 secara jelas menunjukkan bahwa penetrasi ion klorida terdalam terjadi pada sisi beton yang merupakan sisi potongan (lihat Gambar 3.18 dan Gambar 3.19). Hal ini mungkin terjadi karena pada sisi potongan, agregat bersentuhan langsung dengan larutan NaCl sedangkan pada sisi beton bagian atas san sisi beton yang menempel pada bekisting, beton masih dilapisi atau dilindungi oleh pasta semen. Hal ini sesuai dengan beberapa referensi yang menulis bahwa dengan kadar semen dan faktor semen yang sama, mortar akan lebih padat dari pada beton.

Mortar lebih padat karena sebagian besar terdiri dari pasir yang butirannya lebih kecil dibandingkan dengan agregat kasar, sehingga dapat mengisi pori-pori dengan lebih baik. Yang menyebabkan beton lebih porus adalah adanya zona transisi antara agregat kasar dan pasta semen. Air yang berlebih dan agregat kasar berukuran besar membuat pasta semen di sekeliling agregat kasar tidak terhidrasi dengan baik. Pada mortar, zona transisi tidak dominan pengaruhnya karena mortar terdiri dari pasir yang ukuran butirnya lebih kecil. Proses hidrasi pada mortar relatif terjadi dengan lebih baik daripada beton, karena beton mengandung agregat kasar yang ukurannya lebih besar.

Ketika pemadatan beton berlangsung, maka agregat dan pasta semen akan

turun dan menempati ruang pada bekisting dan sejumlah air akan naik ke

permukaan beton. Demikian pula setelah proses hidrasi berlangsung maka kelebihan air akan menguap dan sejumlah air akan naik ke permukaan beton.

Karena hal-hal tersebut, maka sisi bagian atas beton mengandung air cenderung lebih banyak dibandingkan sisi beton yang menempel pada bekisting. Ketika penguapan terjadi, ruang yang semula terisi air menjadi kosong dan menjadi rongga udara. Dengan demikian pori yang terbentuk pada permukaan beton lebih banyak dibandingkan pada sisi beton yang menempel pada bekisting, dan menyebabkan ion klorida semakin mudah menembus masuk dan kedalaman penetrasinya juga semakin tinggi.

Untuk lebih jelasnya, Gambar 4.8 menunjukkan penetrasi ion klorida pada tiap sisi beton untuk tiap-tiap faktor air semen.

1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

potongan atas bekisting

Sisi Beton

K e da la m a n P e n e tr a s i ( c m )

w/c 0.4 w/c 0.5 w/c 0.6

Gambar 4.8 Grafik hubungan kedalaman penetrasi ion klorida untuk setiap sisi

pada tiap-tiap faktor air semen