1 PENGARUH PENGGUNAAN BAHANADDITIVE SILICAFUME DAN
SUPERPLASTICIZER TERHADAP PERILAKU FISIS DAN MEKANIS BETON MUTU TINGGI PASCA BAKAR
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
AIDYL BAGUS RAHARJO 11 0424 019
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
PENGARUH PENGGUNAAN BAHANADDITIVE SILICAFUME DAN SUPERPLASTICIZER TERHADAP PERILAKU FISIS DAN MEKANIS BETON
MUTU TINGGI PASCA BAKAR
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil NIP. 19770623 200501 2 001
Penguji I : Penguji II :
Ir. Besman Surbakti, M.T. Rahmi Karolina, S.T., M.T. NIP. 19541012 198003 1 004 NIP. 19820318 200812 2 001
Mengesahkan :
Koordinator PPSE Ketua
Departemen Teknik Sipil FT USU Departemen Teknik Sipil FT USU
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa yang telah melilmpahkan dan memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan juga kesempatan kepada penulis, sehingga mampu menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk mencapai gelar sarjana teknik dari Universitas Sumetera Utara dengan judul “PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN ADDITIVE SILICAFUME DAN SUPERPLASTICIZER TERHADAP PERILAKU FISIS DAN MEKANIS BETON MUTU TINGGI PASCA BAKAR”.
.
Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penulis telah mendapatkan bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis menyampaikan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;
2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil;
3. Ibu Nursyamsi, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini dari awal hingga selesai;
4. Seluruh dosen penguji yang telah memberi masukan pada tugas akhir ini;
ii 6. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua Kedua Orangtua, saudara yang telah memberikan banyak dukungan dan doa yang tulus kepada penulis;
7. Kepada asisten-asisten Laboratorium Beton dan Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU yang telah banyak membantu dan memberikan masukan;
8. Kepada Pimpinan PT. SIKA Indonesia dan Abangda Marsha Napitupulu untuk bantuan bahan/materialnya;
9. Kepada seluruh rekan-rekan mahasiswa ekstensi, terutama kepada Suyono, Andri, Fahri, Jusak, Yustina, Nadia dan semua teman-teman yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu persatu yang telah memberikan dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilapan di dalam laporan ini. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan, pengalaman dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca yang nantinya dapat memperbaiki laporan selanjutnya sehingga dapat lebih baik lagi.
iii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GRAFIK ... viii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
ABSTRAK ... xi
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Masalah... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penelitian ... 3
1.4. Batasan Masalah ... 3
1.5. Hasil Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 4
1.6. Metodelogi Penelitian ... 8
1.7. Lokasi Penelitian ... 13
iv
2.8. Perencanaaan Campuran Beton ... 44
2.9. Kebakaran pada Bangunan... 59
2.10. Kuat Tekan Beton ... 65
2.11. Porositas Beton ... 67
2.12. Hasil Penelitian yang Pernah dilakukan... 68
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 72
3.1. Lokasi Penelitian ... 72
3.2. Prosedur Penelitian ... 72
3.3. Peralatan dan Bahan ... 73
3.4. Pemeriksaan Material ... 75
3.5. Perancangan Campuran Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI (American Concrete Institute) ... 97
3.6. Pembuatan Benda Uji ... 105
3.7. Prosedur Pembakaran ... 107
v
BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 110
4.1. Umum ... 110
4.2. Analisa Data ... 111
4.3. Analisa Statistik ... 119
4.4. Perbandingan Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar dengan Beton Normal Pasca Bakar ... 124
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 132
A. Kesimpulan ... 132
B. Saran ... 134
vi DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji yang digunakan ... 11
Tabel 2.1 Unsur-unsur Beton ... 16
Tabel 2.2 Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton ... 20
Tabel 2.3 Klasifikasi Bentuk Agregat... 22
Tabel 2.4 Kekuatan Tekan Beton Relatif Sesuai dengan Pengaruh Jenis Semen yang Digunakan ... 27
Tabel 2.5 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland ... 28
Tabel 2.6 Batas Maksimum Ion Klorida ... 31
Tabel 2.7 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air ... 32
Tabel 2.8 Komposisi Kimia Silica Fume ... 36
Tabel 2.9 Nilai Slump untuk Berbagai Macam Struktur ... 41
Tabel 2.10 Faktor Air Semen untuk Setiap Kindisi Lingkungan ... 42
Tabel 2.11 Slump yang Dianjurkan untuk Beton dengan HRWR atau Tanpa HRWR ... 49
Tabel 2.12 Perkiraan Ukuran Maksimum Agregat ... 50
Tabel 2.13 Volume Agregat Kasar yang Dianjurkan per Unit Volume Beton 50 Tabel 2.14 Estimasi Pertama Air Campuran yang Dibutuhkan dan Kadar Udara Beton Segar Berdasarkan Penggunaan Pasir dengan 35% voids ... 54
vii Tabel 2.16 W/c+p Maksimum yang Dianjurkan untuk Beton dengan
Menggunakan HRWR ... 54
Tabel 2.17 Perbandingan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ... 66
Tabel 3.1 Spesifikasi yang direncanakan untuk Beton Mutu Tinggi ... 72
Tabel 4.1 Perubahan Warna dan Kondisi Visual Beton Pasca Bakar ... 109
Tabel 4.2 Porositas Beton Tanpa Pembakaran ... 110
Tabel 4.3 Porositas Beton Berdasakan Waktu Penahanan Pembakaran ... 111
Tabel 4.4 Data Kuat Tekan Beton Tanpa Pembakaran ... 114
Tabel 4.5 Kuat Tekan vs Suhu Pembakaran Benda Uji ... 115
Tabel 4.6 Kuat Tekan Beton Normal Tanpa Pembakaran ... 122
Tabel 4.7 Kuat Tekan Beton Normal Pasca Bakar ... 122
Tabel 4.8 Penurunan Kuat Tekan Beton Normal Pasca Bakar ... 124
Tabel 4.9 Penurunan Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar ... 125
Tabel 4.10 Porositas Beton Normal Pasca Bakar ... 127
Tabel 4.11 Peningkatan Porositas Beton Normal Pasca Bakar ... 129
viii DAFTAR GRAFIK
Halaman
Grafik 4.1 Temperatur vs Porositas ... 112
Grafik 4.2 Durasi Penahanan vs Porositas ... 112
Grafik 4.3 Kuat Tekan vs Suhu Pembakaran ... 115
Grafik 4.4 Kuat Tekan Beton vs Durasi Pembakaran ... 116
Grafik 4.5 Regresi Linier Temperatur vs Kuat Tekan Beton ... 117
Grafik 4.6 Regresi Linier Waktu Penahanan vs Kuat Tekan Beton ... 118
Grafik 4.7 Regresi Linier Temperatur vs Porositas ... 119
Grafik 4.8 Regresi Waktu Penahanan vs Porositas ... 121
Grafik 4.9 Kuat Tekan Beton Normal vs Suhu Pembakaran... 123
Grafik 4.10 Kuat Tekan Beton Normal vs Durasi Pembakaran ... 123
ix
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
ACI = American Concrete Institute
ASTM = American Society for Testing and Material SII = Standar Industri Indonesia
SNI = Standar Nasional Indonesia
f’c = Kuat tekan beton yang disyaratkan
W = Rasio total berat air PC = Portland Cement
fas = Faktor air semen, rasio berat air dan semen P = Beban maksimum yang dapat ditahan benda uji A = Luas tampang benda uji
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Hasil Pemeriksaan Agregat, Semen, dan Silica Fume.
Lampiran 2. Perhitungan Campuran Beton ( Mix Design ) dengan Metode ACI. Lampiran 3. Data Hasil Pengujian Kuat Tekan Dan Porositas Beton Mutu Tinggi
Pasca Bakar
xi
ABSTRAK
Beton mutu tinggi banyak mengalami perkembangan seiring dengan banyaknya penelitiann yang dilakukan dalam pembuatan beton mutu tinggi. Salah satunya yaitu penggunaan bahan additive dalam pembuatan beton mutu tinggi. Bahan additive tersebut salah satunya berupa superplasticizer (high range water reducer) yang bertujuan untuk meningkatkan workability pada pengerjaan beton mutu tinggi serta mikrosilika (silicafume) yang merupakan sisa abu pembakaran dari proses pembuatan silicon metal dalam tungku pembakaran. Penggunaan silicafume bertujuan untuk menutupi rongga-rongga yang tidak tertutupi oleh penggunaan semen. Terjadinya perubahan suhu ekstrim seperti kebakaaran tentunya akan membawa dampak kepada sifat- sifat beton. terutama pada beton mutu tinggi yang menggunakan bahan additive.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan penurunan kekuatan yang terjadi pada beton mutu tinggi yang menggunakan silica fume dan superplastiscizer dengan mutu beton 50 MPa jika dibandingkan dengan beton normal dengan mutu K300 setelah dibakar menggunakan mesin furnace. Pembakaran dilakukan pada suhu 500°C, 750°C, dan 1000°C dengan variasi waktu penahanan suhu selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Setelah itu, kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur ruangan. Jenis pengujian yang dilakukan adalah uji kuat tekan dan uji porositas. Pada suhu 500°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 12.593%-22.963% sedangkan pada beton mutu tinggi penurunan kuat tekan berada pada 20.186%-46.404%. Untuk suhu 750°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 56.444%-66.222% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami penurunan sebesar 61.624%-81.067%. Sedangkan pada suhu pembakaran 1000°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 76.741%-100% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami penurunan sebesar 88.863%-100%. Pada suhu 500°C peningkatan porositas beton normal berada pada 80%-84.005% sedangkan pada beton mutu tinggi peningkatan porositas berada pada 82.141%-92.741%. Untuk suhu 750°C peningkatan porositas beton normal berada pada 79.310%-88.889% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami peningkatan porositas 87.5%-95.095%. Sedangkan pada suhu pembakaran 1000°C peningkatan porositas beton normal berada pada 86.667%-90% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami peningkatan porositas sebesar 84.979%-94.219%.
Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa beton mutu tinggi dengan silica fume dan superplastiscizer mengalami penurunan kekuataan lebih besar daan mengalaami peningkatan porositas lebih besar sehingga sebisa mungkin hindari penggunaan silicafume dan superplasticizer pada struktur beton yang berada pada kondisi suhu tinggi.
Kata kunci: beton mutu tinggi, pascabakar, kuat tekan, porositas, superplastiscizer, silica