ANALISIS POLA RETAK PADA BALOK STRUKTRAL DENGAN SLAG CEMENT
TUGAS AKHIR
diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
BASKARA HUTAHAEAN
15 040
4 082BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS POLA RETAK PADA BALOK STRUKTURAL DENGAN SLAG CEMENT
( Studi Eksperimental )
TUGAS AKHIR
diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelas Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
BASKARA HUTAHAEAN 15 0404 082
Disetujui Oleh:
Dosen Pembimbing
Rahmi Karolina, S.T., M.T.
NIP. 19820318 200812 2 001
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D NIP. 19710914 200012 1 001
Dosen Penguji I
Ir. Torang Sitorus, M.T.
NIP. 19571002 198601 1 001
Dosen Penguji II
M. Agung Putra Handana, S.T., M.T.
NIP. 19821206 201012 1 005
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Baskara Hutahaean
NIM : 150404082
Departemen : Teknik Sipil FT USU
Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan Judul “Analisis Pola Retak pada Balok Struktural dengan Slag cement” bebas plagiat.
Pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila dikemudian hari terbukti terhadap plagiat dalam Tugas Akhir saya tersebut, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Demikian pernyataan ini saya buat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, Juli 2019 Penulis,
Baskara Hutahaean 15 0404 082
PERNYATAAN Judul Tugas Akhir
“Analisis Pola Retak pada Balok Struktural dengan Slag cement”
Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tugas Akhir ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya penulis sendiri.
Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan Tugas Akhir ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah dan etika penulisan ilmiah.
Apabila dikemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian Tugas Akhir ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Medan, Juli 2019 Penulis,
Baskara Hutahaean 15 0404 082
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah ﷻ yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya. Shalawat serta salam selalu tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhamad ﷺ yang senantiasa memberikan syafaat bagi umatnya, sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktivitas sehari-hari karena sungguh sesuatu hal yang sangat sulit menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.
Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan Judul “Analisis Pola Retak pada Balok Struktural dengan Slag cement”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:
1 Ayahanda Binsan Hutahaean dan Ibunda Rohani Manurung tercinta, Yolanda T Hutahaean dan seluruh anggota keluarga besar yang telah banyak berkorban, memberikan do’a, motivasi hIdup, semangat dan nasehat dalam hidup saya.
2 Ibu Rahmi Karolina, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3 Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Wakil Dekan I Fakultas Tenik Universitas Sumatera Utara.
4 Bapak Medis Sejahtera Surbakti, ST., M.T., Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5 Bapak Dr. Ridwan Anas S.T., M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6 Bapak Dr. Muhammad Aswin S.T., M.T. dan Bapak Ir. Besman Surbakti S.T., MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
7 Bapak dan Ibu seluruh staff pengajar Departemen Tenik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8 Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.
9 Teman terdekat penulis Pandu Ramadhan, Arifa Dita Wiranti yang telah memberikan dukungan, saran, dan semangat selama penulis mengerjakan Tugas Akhir ini.
10 Teman-teman seperjuangan Samuel Theo, Gohiro Richie Pane, Aulia Azhari, Muhammad Rizki Laduni, Rizal Kurnia Riski, Arifa Dita, Pandu Ramadhan, Oetari Dwitya Larasati, Amirah Hanun Lubis, Ayu Gustina Mora Siregar, Syarkiah Anna dan teman-teman angkatan 2015 lainnya yang turut memberikan dukungan, bantuan dan do’a sehingga tugas ini dapat diselesaikan dengan baik.
11 Teman-teman agen susu kucing yang telah belajar dan berdiskusi bersama-sama selama penulis menjalankan perkuliahan di Teknik Sipil FT USU.
12 Adik-adik angkatan 2018 Reza, Fikri, Fahri, Nopal dan adik-adik lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
13 Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah turut membantu saya selama penulisan Tugas Akhir ini.
Mengingat adanya keterbatasan yang dimiliki penulis, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Juli 2019 Penulis,
Baskara Hutahaean 15 0404 082
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...i
LEMBAR PENGESAHAN ...ii
SURAT PERNYATAAN...iii
KATA PENGANTAR...v
DAFTAR ISI...vii
DAFTAR GAMBAR...xi
DAFTAR TABEL...xiii
DAFTAR NOTASI...xiv
ABSTRAK...xvi
BAB 1 PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah ...3
1.3 Tujuan penelitian ...3
1.4 Batasan penelitian ...3
1.5 Manfaat Penelitian ...4
1.6 Sisematika Penelitian ...4
1.7 Jadwal Penelitian ...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...6
2.1 Umum ...6
2.2 Beton Mutu Tinggi (High Strength Concrete) ...7
2.2.1 Faktor Semen ...8
2.2.2 Faktor Air Semen...8
2.2.3 Faktor Aggregat ...10
2.2.4 Penggunaan Bahan Tambah ...10
2.2.5 Rasio Air dan Bahan Semen ...11
2.3 Bahan Penyusun Beton ...11
2.3.1 Semen ...11
2.3.1.1 Semen Portland ...11
2.3.1.1.1 Karakteristik Kimia ...13
2.3.1.1.2 Karakter Fisik ...14
2.3.1.2 Slag Cement ...16
2.3.1.2.1 Karakteristik Kimia ...17
2.3.1.2.2 Karakteristik Fisik ...18
2.3.2 Aggregat ...19
2.3.2.1 Aggregat Halus ...20
2.3.2.2 Aggregat Kasar ...21
2.3.3 Air ...22
2.3.4 Bahan Kimia Pembantu (Chemical Admixture) ...24
2.3.4.1 Superplasticizer Master Ease 3029...24
2.4 Kuat Tekan Beton ...26
2.5 Baja Tulangan ...28
2.5.1 Ukuran Diameter Baja Tulangan Beton ...29
2.6 Balok Beton ...31
2.6.1 Balok Beton tanpa Tulangan ...31
2.6.2 Balok Beton Bertulang ...32
2.7 Lentur pada Balok ...33
2.7.1 Lentur Murni ...33
2.7.2 Kuat Lentur Balok Berpenampang Persegi ...34
2.8 Perhitungan Momen Kurvatur pada Balok Beton tanpa confinement....39
2.9 Perhitungan Beban Maksimum yang dapat Dipikul Balok...41
2.10 Perhitungan Lendutan yang terjadi pada Balok...42
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...43
3.1 Metode Penelitian...43
3.2 Alat dan Bahan ...43
3.2.1 Alat...43
3.2.2 Bahan...44
3.3 Sampel Pengujian...44
3.4 Prosedur Penelitian...45
3.5 Pemeriksaan Material...46
3.5.1 Semen Portland...46
3.5.2 Slag Cement...46
3.5.3 Aggregat Halus...47
3.5.4 Aggregat Kasar...50
3.5.5 Air...53
3.6 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)...53
3.7 Benda Uji...54
3.7.1 Benda Uji besi Tulangan...54
3,7.2 Persiapan Pembuatan Benda Uji...54
3.8 Pengecoran Benda Uji...56
3.9 Perawatan Benda Uji...56
3.10 Pengujian Benda Uji...57
3.10.1 Pengujian Tarik Tulangan...57
3.10.2 Pengujian Kuat tekan...58
3.10.3 Pengujian Kuat Lentur Balok Strukturall ...59
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN ...56
4.1 Hasil Penelitian...63
4.1.1 Pengujian Kuat Tarik Tulangan...63.
4.1.2 Pengujian Kuat Tekan beton...63
4.1.3 Hasil Teoritis Balok struktural...63
4.1.4 Hasil Pengujian Lendutan...71
4.1.5 Pola Retak Yang Terjadi Pada Balok...78
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN......82
DAFTAR PUSTAKA ... 83
LAMPIRAN I. Pemeriksaan Bahan ... 85
LAMPIRAN II. Pemeriksaan Data Hasil Pengujian ... 96
LAMPIRAN III Foto Dokumentasi ... 104
DAFTAR GAMBAR BAB I
Tidak ada gambar BAB II
Gambar 2.1 Grafik hubungan antara kuat tekan dengan faktor air semen (FAS),
Teknologi Beton ( Trimulyona,MT 2003)... 9
Gambar 2.2 Proses pembuatan slag ... 16
Gambar 2.3 Master EASE 3029 ... 27
Gambar 2.4 Hubungan antara tegangan dan regangan tekan beton ... 28
Gambar 2.5 Baja tulangan beton polos ... 30
Gambar 2.6 Baja tulangan beton sirip ... 30
Gambar 2.7 Tegangan-regangan Tarik baja tulangan ... 32
Gambar 2.8 Balok dengan beban p dan q ... 33
Gambar 2.9 Balok melengkung (Nawy, 2008 ... 33
Gambar 2.10 Tegangan Beton ... 33
Gambar 2.11 Eleman Balok Beton Bertulang (Nawy, 2008) ... 34
Gambar 2.12 Balok dibebani lentur murni ( Endah Pangestuti, 2009)) ... 35
Gambar 2.13 Distribusi tegangan-regangan balok dengan tulangan rangkap ... 35
BAB III Gambar 3.1 Persiapan sebelum Pengecoran ... 55
Gambar 3.2 Perawatan Beton ... 56
Gambar 3.3 Sampel uji tarik tulangan Ulir ... 57
Gambar 3.4 Sampel uji tarik tulangan polos ... 57
Gambar 3.5 Pengujian tarik tulangan ... 58
Gambar 3.6 Sampel Tulangan setelah diuji tarik ... 58
Gambar 3.7 Dial Guge dan magnetic stand ... 59
Gambar 3.8 Pompa hydraulic jack ... 59
Gambar 3.9 Hydraulic jack ... 59
Gambar 3.10 Balok grid ... 60
Gambar 3.11 Dimensi balok ... 60
Gambar 3.12 Static Load Frame... 60
Gambar 3.13 Pembebanan balok ... 61
Gambar 3.14 Uji Lentur Balok Struktural ... 62
BAB IV Gambar 4.1 Grafik Beban – Lendutan Balok Normal 01 ... 75
Gambar 4.2 Grafik Beban – Lendutan Balok Normal 02 ... 75
Gambar 4.3 Grafik Beban – Lendutan Balok Normal 03 ... 76
Gambar 4.4 Grafik Beban – Lendutan Balok Slagl 01 ... 76
Gambar 4.5 Grafik Beban – Lendutan Balok Slag 02 ... 77
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Beban – Lendutan (BN dan BS) ... 78
Gambar 4.8(a) Pola Retak Balok Normal Struktural 1 ... 79
Gambar 4.8(b) Pola Retak Balok Normal Struktural 2 ... 79
Gambar 4.8(c) Pola Retak Balok Normal Struktural 3 ... 79
Gambar 4.8(a) Pola Retak Balok Slag Struktural 1 ... 79
Gambar 4.8(b) Pola Retak Balok Slag Struktural 2 ... 80
Gambar 4.8(c) Pola Retak Balok Slag Struktural 3 ... 80
Gambar 4.10 Measuring crack ... 81
BAB V
Tidak ada gambar
DAFTAR TABEL
BAB I
Tabel 1.1 Jadwal Penelitian... 5
BAB II Tabel 2.1 Komposisi Kimia Semen Portland ... 13
Tabel 2.2 Komposisi Umum Oksida-oksida Semen Portland Tipe ... 14
Tabel 2.3 Karakteristik Fisika Semen Portland ... 14
Tabel 2.4 Komposisi Kimia Slag Cement ... 17
Tabel 2.5 Karakteristik Fisik Slag Cement ... 18
Tabel 2.6 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ... 20
Tabel 2.7 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar ... 21
Tabel 2.8 Karakteristik Master Ease 3029 ... 26
Tabel 2.9 Ukuran baja tulangan beton polos ... 30
Tabel 2.10 Ukuran baja tulangan beton sirip ... 31
Tabel 2.11 Sifat mekanis ... 32
BAB III Tabel 3.1 Jumlah Sampel Pengujian... 44
Tabel 3.2 Hasil Pemerikasaan Seman Portland ... 46
Tabel 3.3 Hasil Pemeriksaan Slag Cement ... 46
Tabel 3.4 Perbandingan Campuran Beton Normal ... 53
Tabel 3.5 Perbandingan Campuran Beton Slag ... 54
BAB IV Tabel 4.1 hasil perhitungan momen kurvatur balok normal ... 68
Tabel 4.2 hasil perhitungan momen kurvatur balok slag... 68
Tabel 4.3 hasil perhitungan balok beton ... 71
Tabel 4.4 hasil pengujian penurunan Balok Normal 01 ... 71
Tabel 4.5 hasil perhitungan penurunan Balok Normal 02 ... 72
Tabel 4.6 hasil perhitungan penurunan Balok Normal 03 ... 72
Tabel 4.7 hasil perhitungan penurunan Balok slag 01 ... 73
Tabel 4.8 hasil perhitungan penurunan Balok slag 02 ... 73
Tabel 4.9 hasil perhitungan penurunan Balok slag 03 ... 74
Tabel 4.10 lebar retak maksimum ... 81 BAB V
Tidak ada tabel
DAFTAR NOTASI 𝐴𝑠 : luas tulangan tarik non pratekan (mm2) 𝐴𝑠′ : luas tulangan tekan non pratekan (mm2) 𝑓’ 𝑐 : tegangan tekan beton umur 28 hari (Mpa 𝑓𝑦′ : tegangan izin leleh tulangan tekan baja (Mpa)
∆𝑃 : lendutan pada satu bentang akibat beban terpusat (mm)
∆𝑞𝑏𝑠 : lendutan akibat beban sendiri balok (mm)
∆𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 : lendutan total (mm)
𝐸𝐶 : modulus elasisitas beton (N/mm2) 𝐸𝑠 : modulus elastisitas baja (Mpa) 𝐹𝑢 : tegangan ultimit baja (N) 𝐹𝑦 : tegangan leleh baja (N)
𝐼𝑐𝑟 : inersia penampang retak (mm4) 𝐼𝑒 : momen inersia efektif (mm4) 𝐼𝑔 : inersia Gross (mm4)
𝐾𝑚 : koefisien lentur
𝑀𝑐𝑟 : momen saat retak awal (kNm) 𝑀𝑢 : momen ultimit (Nmm)
𝑀𝑛 : momen nominal (Nmm)
My : momen leleh (Nmm)
𝑓 𝑟 : modulus pecah beton (Mpa)
𝑓𝑦 : tegangan izin leleh tulangan tarik baja (Mpa)
𝜌𝑏 : rasio tulangan tarik yang memberikan kondisi regangan berimbang 𝜎𝑏 : kuat tekan benda uji (kg/cm2)
φ : kurvatur, rad/mm
φy : kurvatur saat leleh, rad/mm φretak : kurvatur saat retak, rad/mm
φu : kurvatur saat ultimate, rad/mm ρ : rasio tulangan tarik
ρ’ : rasiotulangan tarik
ABSTRAK
Semakin meluasnya penggunaan beton dan makin meningkatnya pembangunan menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton, sehingga diperlukan suatu inovasi baru terhadap beton tersebut dalam alternatif penggunaan material dasarnya. Slag cement adalah hasil gilingan halus dari steel slag yang memiliki sifat semen yang dapat berfungsi sebagai bahan perekat agregat pada campuran beton dan memiliki tingkat kehalusan yang baik sama atau lebih dibandingkan semen portlad tipe I.
Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan beton mutu tinggi berbahan dasar slag cement dan campuran beton kovensional. Benda uji balok beton bertulang berukuran 20 cm x 30 cm x 240 cm, dengan tulangan tekan 2D10 dan tulangan tarik 3D10. Jumlah benda uji 6 dengan variasi 3 beton bertulang mutu tinggi dengan semen potrland tipe I dan 3 dengan menggunakan slag cement. Pengujian flexural dengan menganalisis tentang perilaku balok akibat pembebanan,pola retak,dan hasil visual balok dengan slag cement.
Dari hasil penelitian, balok dengan slag cement menghasilkan kekakuan lebih baik dibanding balok normal. Dilihat dari hail penurunan akibat pembebanan dan lebar retak yang terjadi.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam dunia konstruksi bangunan, pembangunan merupakan upaya yang dilakukan secara terus menerus untuk peningkatan taraf hidup dan kesejahteraan masyarakat. Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mendapatkan produk- produk konstruksi yang lebih baik dan ramah lingkungan. Beton merupakan salah satu pilihan sebagai bahan struktur dalam konstruksi bangunan.
Semakin meluasnya penggunaan beton dan makin meningkatnya pembangunan menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton, sehingga diperlukan suatu inovasi baru terhadap beton tersebut dalam alternatif penggunaan material dasarnya. Inovasi tersebut diantaranya yaitu penggunaan limbah steel slag sebagai bahan substitusi agregat halus dan slag yang bisa dimanfaatkan untuk bahan baku pembuatan semen (Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor: 231 Tahun 2010). Slag adalah limbah yang dihasilkan dari hasil samping proses peleburan bijih logam.Bijih besi direduksi menjadi besi dan sisa bahan dari terak yang mengapung di atas besi. Slag ini secara berkala disadap sebagai cairan cair dan itu akan digunakan untuk pembuatan GGBS itu harus cepat dipadamkan dalam volume besar air. mengoptimalkan sifat semen dan menghasilkan butiran mirip dengan pasir kasar. Ampas “granulated‟ ini kemudian dikeringkan dan digiling menjadi bubuk halus. Meskipun biasanya ditetapkan sebagai "GGBS" di Inggris, itu juga dapat disebut sebagai "GGBS" atau "Slag semen" Beton pada dasarnya merupakan campuran agregat halus, agregat kasar dan semen. Kandungan komposisi kimia dominan dalam slag mengandung oksida besi dan silikat. Secara fisik dan komposisi kimia slag mirip dengan terak/clinker, sehingga slag dapat ditambahkan dalam penggilingan akhir semen di finish mill sebagai bahan subtitusi tambahan.
Penambahan Blast Furnace Slag (BFS) yang memiliki sifat seperti terak yang
tekan, dan berdasarkan SNI 152049-2004 syarat fisika utama untuk semen OPC dalam pengujian kuat tekan adalah umur 3, 7 dan 28 hari. Berdasarkan SNI 6385:2016 tentang spesifikasi semen sleg untuk digunakan dalam beton dan mortar terdapat persyaratan kimia dan fisik yang harus dipenuhi dalam penggunaan slag sebagai bahan subtitusi semen.
Di Indonesia banyak industri yang bergerak dibidang peleburan dan pemurnian baja, diantaranya PT Krakatau Steel terdapat di Jawa Barat yang menghasilkan setidaknya 150 ton slag setiap harinya. Setiap ton produksi baja menghasilkan 20 persen limbah slag. Hasil samping slag yang dihasilkan dari perusahaan peleburan dan pemurnian baja tersebut dapat dimanfaatkan menjadi bahan yang bernilai lebih melalui waste co processing. Bila tidak dimanfaatkan, limbah tersebut termasuk dalam kategori limbah bahan beracun dan berbahaya (B3). (Puslitbang Jalan dan Jembatan, 2011).
Pada kehalusan yang baik, slag cement menunjukkan kualitas yang sama atau lebih tinggi dibandingkan semen portland (tipe I) dan memiliki sifat “Low Heat Hydration” yaitu menghasilkan panas hidrasi yang rendah serta emisi CO2 yang di hasilkan saat produksinya sangat rendah, Oleh karenanya dapat menggantikan fungsi semen portland dengan rasio perbandingan massa tertentu. Berbagai level pengganti (substitusi) dimulai dari 30% - 70%. (Semen Indonesia, 2017).
Dari kandungan komposisi kimia dapat diharapkan agar slag dapat digunakan kembali untuk berbagai aplikasi dalam bidang Teknik Sipil. Saat ini pabrik baja telah mengembangkan penggunaan slag sebagai bahan campuran untuk beton struktural agar dapat mengurangi biaya pembangunan atau perbaikan kembali terhadap sarana dan prasarana yang ada. Sehingga diharapkan nanti slag memiliki nilai ekonomis tinggi selain itu dampak negatif akibat adanya slag terhadap kerusakan lingkungan dapat diminimalisir, sehingga lingkungan menjadi bersih, bebas dari limbah padat dan tetap terpelihara.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas dapat disusun perumusan masalah sebagai berikut
ini :
1. Bagaimana perilaku balok struktural dengan slag cement akibat pembebanan?
2. Bagaimana pola retak yang terjadi pada balok srtuktural dengan penggunaan slag cement ?
3. Bagaimana hasil visual balok struktural dengan slag cement ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian beton mutu tinggi yang ingin dicapai adalah : 1. Mengetahui perilaku balok struktural dengan slag cement akibat
pembebanan?
2. Mengetahui pola retak yang terjadi pada balok struktural dengan slag cement.
3. Mengetahui hasil visual balok struktural dengan slag cement.
1.4 Batasan Penelitian
Untuk memperjelas ruang lingkup yang akan dibahas dalam penelitian Tugas Akhir ini dan untuk mempermudah dalam menganalisa hasil penelitian, maka dibuat batasan masalah yang meliputi :
1. Benda uji yang digunakan adalah balok ukuran (20 x 30 x 240) cm dengan jumlah benda uji tiap variasi sebanyak 6 benda uji.
2. Penggunaan admixture superplasticizer Master Ease 3029 dalam campuran beton.
3. Variasi benda uji penggunaan slag cement dan semen portland (tipe I) dalam material penyusun beton.
4. Pengujian perilaku mekanik beton pada umur 28 hari.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini antara lain :
1. Bagi peneliti adalah untuk menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman tentang penelitian inovasi material penyusun beton seperti slag cement.
2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai kontribusi untuk perkembangan ilmu dan teknologi tentang inovasi material penyusun beton.
3. Memberikan informasi kepada industri peleburan baja tentang bahan alternatif limbah slag untuk digunakan dalam campuran semen yang dapat menaikkan nilai ekonomis dan memberikan pengaruh baik terhadap lingkungan.
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun tahapan sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah : Bab I. Pendahuluan
Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan tentang teori yang berhubungan dengan penelitian agar dapat memberikan gambar model, metode analisis yang akan digunakan dalam menganalisa masalah, hasil penelitian dan pemikiran peneliti sebelumnya yang ada hubungannya dengan penelitian yang akan dilakukan.
Bab III. Metodologi Penelitian
Bab ini menguraikan tentang urutan prosedur penelitian, bahan/materi, alat, variabel, parameter, analisis hasil dan model yang akan digunakan.
Bab IV. Hasil Penelitian dan Pembahasan
Bab ini merupakan hasil penelitian, pembahasan, evaluasi terhadap masalah yang sifatnya terpadu. Penyajian hasil penelitian dapat disertai dengan tabel, grafik, foto atau bentuk lain.
BAB V Kesimpulan dan Saran
Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari bab-bab sebelumnya.
1.7 Jadwal Penelitian
Tabel 1.1 Jadwal penelitian
N o Jenis Kegiatan
Desember Januari Februari Maret 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 1 Studi literatur
2
Persiapan bahan dan alat 3
Pengujian material dan
bahan.
4
Pembuatan benda
Uji 5 Pengujian di
Laboratorium 6
Analisis dan pengolahan
data 7 Pembuatan
laporan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Beton adalah pencampuran agregat kasar, agregat halus, air dan semen dengan atau tanpa bahan tambahan (addive) yang kemudian mengeras. Dalam suatu beton terdapat sekumpulan interaksi mekanis dan kimiawi dari material pembentuknya. Keragaman material pembentuk beton yaitu bahan yang terbuat dari berbagai macam tipe semen, agregat dan juga bahan pozzolan, abu terbang, terak tanur tinggi, serat, dan lain lain. (Neville dan Brooks 1987). Beton juga sebagai campuran antara semen portland atau semen hidrolik yang lainnya, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa bahan campuran tambahan membentuk suatu massa padat. (SNI 02 2847 2002).
Bahan penyusun beton mempunyai fungsi dan pengaruh berbeda-beda.
Dalam suatu beton Parameter-parameter yang paling mempengaruhi kekuatan beton adalah kualitas semen, proporsi semen terhadap campuran, kekuatan dan kebersihan agregat, interaksi atau adhesi antara pasta semen dengan agregat, pencampuran yang cukup dari bahan-bahan pembentuk beton, penempatan yang benar, penyelesaian dan pemadatan beton, perawatan beton, kandungan Klorida tidak melebihi 0,15% dalam beton yang diekspos dan 1% bagi beton yang tidak diekspos. (Nawy 1985:24).
Beton adalah bahan konstruksi yang memiliki kelebihan dan kekurangan.
Secara umum kelebihan beton antara lain:
1. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi 2. Mampu memikul beban berat.
3. Tahan terhadap temperatur tinggi.
4. Biaya pemeliharaan yang kecil.
5. Baik dalam memikul beban aksial.
Dan kekurangan beton antara lain :
1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah.
2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
3. Massanya yang berat.
4. Kekuatan tariknya rendah meskipun kekuatan tekannya besar.
Hasil perancangan beton (Mix Design) sangat penting untuk melihat komposisi campuran beton dan mendapatkan nilai kekuatan struktur yang telah direncanakan serta dapat memenuhi aspek ekonomi. Metode perancangan ini pada dasarnya menentukan komposisi dari bahan-bahan penyusun beton untuk kinerja tertentu yang diharapkan
mengakibatkan kegagalan elemen struktural ketika beban ekternal mencapai kapasitas elemen tersebut (Ahmad dan Hanafi, 2011), yaitu :
a. Kondisi balanced reinforced Tulangan tarik mulai leleh tepat pada saat beton mencapai regangan batasnya dan akan hancur karena tekan.
b. Kondisi Over-Reinforced Kondisi ini terjadi apabila tulangan yang digunakan lebih banyak dari yang diperlukan dalam keadaan balanced.
Keruntuhan ditandai dengan hancurnya penampang beton terlebih dahulu sebelum tulangan baja meleleh.
c. Kondisi Under-Reinforced Kondisi ini terjadi apabila tulangan tarik yang dipakai pada balok kurang dari yang diperlukan untuk kondisi balanced. Keruntuhan ditandai dengan lelehnya tulangan baja terlebih dahulu dari betonnya.
Dalam perencanaan elemen struktur, suatu elemen struktur harus direncanakan berada pada kondisi under-reinforced.
2.2 Beton Mutu Tinggi (High Strength Concrete)
Beton mutu tinggi adalah beton yang memiliki kuat tekan lebih tinggi dibandingkan beton normal. Berdasarkan Standard Nasional Indonesia 03-6468-
2000, beton mutu tinggi adalah beton yang mempunyai karakteristik sebagai kesatuan material yang sangat padat dengan kuat tekannya lebih besar dari 41.4 Mpa. Kepadatan beton mutu tinggi mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap serangan zat cair ataupun gas yang berbahaya.
Produksi beton mutu tinggi memerlukan pemasok untuk mengoptimalkan 3 aspek yang mempengaruhi kekuatan beton yaitu pasta semen, agregat, dan lekatan semen-agregat. Aspek-aspek ini perlu perhatian pada semua aspek produksi, yaitu pemilihan material, perencanaan, penanganan dan penuangan. Kontrol kualitas adalah bagian yang penting dan memerlukan kerja sama penuh antara pemasok, perencana dan kontraktor. (Paul Nugraha & Antoni, 2007).
Ada beberapa faktor yang memengaruhi pencapaian kekuatan beton mutu tinggi dalam pendesainannya.
2.2.1 Faktor Semen
Semen yang paling baik digunakan dalam pembuatan beton mutu tinggi adalah semen portland (tipe II) yang dalam penggunaannya mempunyai ketahanan terhadap sulfat dan kalor hidrasinya lebih kecil dari tipe I. Kandungan C3S kurang dari 50% dan kandungan C3A kurang dari 8%. Tetapi dalam mendapatkan semen tipe II, dibutuhkan pemesanan dalam jumlah besar yang menyebabkan penggantian tipe semen pada penelitian ini yaitu semen OPC tipe I.
Pada kehalusan yang baik ada jenis semen menunjukkan kualitas yang sama atau lebih tinggi di bandingkan semen portland (tipe I) seperti slag cement.
Slag cement mempunyai kandungan Oksida Besi dan Silikat yang besar sehingga akan memberikan pengaruh dalam meningkatkan kuat tekan beton dan mempunyai panas hidrasi serta CO2 yang lebih rendah dari semen portland. .
2.2.2 Faktor Air Semen (FAS)
Faktor air semen dapat ditentukan berdasarkan jenis semen yang dipakai dan kua tekan rata-rata silinder beton yang direncanakan. Faktor air semen yang
rendah, merupakan faktor yang paling menentukan dalam menghasilkan beton mutu tinggi dengan tujuan untuk mengurangi seminimal mungkin porositas beton yang dihasilkan.
Gambar 2.1 Grafik hubungan antara kuat tekan dengan faktor air semen (FAS), Teknologi Beton (Trimulyono, MT.,2003)
Gambar 2.1 menjelaskan bahwa idealnya semakin rendah fas kekuatan beton semakin tinggi, akan tetapi karena kesulitan pemadatan maka dibawah fas tertentu (sekitar 0,30) kekuatan beton menjadi lebih rendah. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan dapat digunakan alat getar (vibrator) atau dengan bahan kimia tambahan (chemical admixture) yang bersifat menambah kemudahan pengerjaan (Tjokrodimuljo, 1992). Umumnya nilai FAS minimum untuk beton normal sekitar 0,4 dan nilai maksimumnya 0,65 (Trimulyono, 2003). Untuk membuat beton bermutu tinggi faktor air semen yang dipergunakan antara 0,28 sampai dengan 0,38. Sedangkan untuk beton bermutu sangat tinggi faktor air
2.2.3 Faktor Agregat
Agregat terbagi atas 2 yaitu agregat halus dan agregat kasar. Agregat merupakan material granular misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku besi. Kandungan agregat dalam beton berkisar 60-70 %.
Biasanya, beton mutu tinggi diproduksi dengan menggunakan agregat dengan berat normal. Namun, beton mutu tinggi juga dapat diproduksi dengan menggunakan agregat ringan untuk struktur beton dan agregat berat untuk beton dengan densitas tinggi. Agregat dengan ukuran nominal 20 mm atau 25 mm umumnya digunakan untuk memproduksi beton dengan kekuatan sampai 62 Mpa dan ukuran 12,5 mm atau 10 mm untuk mutu beton diatas 62 Mpa. Umumnya ukuran agregat terkecil menghasilkan kekuatan yang paling tinggi dengan w/c+p yang diberikan. Penggunaan agregat kasar terbesar harus dipertimbangkan mengenai modulus elastisitas, rangkak dan susut kering yang akan terjadi.
(Iswandi Imran, 1997).
Gradasi dan bentuk partikel agregat halus merupakan faktor utama dalam memproduksi beton mutu tinggi. Bentuk partikel dan tekstur permukaan mempunyai pengaruh yang besar pada kebutuhan air pencampur dan kekuatan tekan. Agregat halus dengan modulus kehalusan (FM) antara 2,5 sampai 3,2 lebih baik untuk beton mutu tinggi. Campuran beton dengan modulus kehalusan (FM) lebih kecil dari 2,5 akan bersifat lengket dan memerlukan kebutuhan air pencampur yang lebih tinggi serta mempunyai workabilitas yang rendah. (Iswandi Imran,1997)
2.2.4 Penggunaan Bahan Tambah (Admixture)
Pada umumnya beton mutu tinggi mengandung baik admixture high range water reducing, water reducing maupun retarding. Admixture high-range water reducing (HRWR) atau Superplasticizer merupakan zat paling efektif dalam campuran beton yang mempunyai kandungan semen yang tinggi. HRWR
membantu penyebaran partikel semen dan dapat mengurangi kebutuhan campuran air sampai 30% sehingga kuat tekan beton dapat meningkat.
2.2.5 Rasio Air dan Bahan Semen (w/c+p)
Hubungan antara rasio air semen (w/c) dan kekuatan tekan pada beton normal juga berlaku pada beton mutu tinggi. Penggunaan admixture kimia dan bahan campuran semen lainnya dapat menghasilkan beton yang mudah dicor (placeable concrete) dengan w/c+p rendah. Rasio w/c+p untuk beton mutu tinggi berkisar antara 0,20 sampai 0,50.
2.3 Bahan Penyusun Beton
Beton tersusun atas tiga bahan penyusun utama, yaitu semen, agregat, dan air. Agregat terbagi atas 2 yaitu agregat kasar dan agregat halus. Tiap bahan penyusun memiliki fungsi yang berbeda terhadap suatu campuran beton. Dalam mendesain suatu campuran beton terkadang juga diberi bahan tambahan (additive) maupun bahan campur (admixture) demi mencapai tujuan tertentu.
2.3.1 Semen
Semen merupakan bahan campuran yang secara kimiawi aktif setelah berhubungan dengan air. Agregat tidak memainkan peran yang penting dalam reaksi kimia tetapi berfungsi sebagai bahan pengisi mineral yang dapat mencegah perubahan-perubahan volume setelah pengadukan selesai dan memperbaiki keawetan beton yang dihasilkan.
Semen yang digunakan untuk pekerjaan beton harus disesuaikan dengan rencana kekuatan dan spesifikasi teknik yang diberikan. Saat ini banyak tipe semen yang ada di pasaran sehingga kemungkinan variasi kekuatan semennya pun besar. (ACI 318-89:2-1).
2.3.1.1 Semen Portland
Menurut ASTM C-150 1985, Semen portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dhasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari
kalsium silikat hidrolik, yang umunya mengandung satu atau lebih bentuk Kalsium Sulfat sebagai bahan tambah yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya.
Proses pembuatan semen portland dimulai dengan memasukkan bahan mentah material utama dari quarry berupa batu kapur 70%, tanah liat 15%, Silika dan Oksida Besi dihaluskan hingga dapat diaduk merata sesuai proporsinya.
Kemudian dipanaskna hingga 800-9000C setalah itu dimasukkan ke rotary klin untuk dibakar pada suhu 14500C. Sesaat klinker didinginkan dilakukan penggilingan disertai penambahan gypsum hingga halus.
Menurut SNI 0031-81, Semen Portland dibagi menjadi lima tipe, yaitu : a. Tipe I
Ordinary Portland Cement (OPC) adalah semen untuk penggunaan umum, tidak memerlukan persyaratan khusus ( panas hidrasi, ketahanan terhadap Sulfat, kekuatan awal ). Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi.
b. Tipe II
Moderate Portland Cement adalah semen yang digunakan untuk membuat beton yang tahan terhadap Sulfat sedang dan memiliki panas hidrasi sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus menerus berhubungan dangan air kotor, air tanah atau untuk pondasi yang tertanam di tanah yang mengandung garam Sulfat.
c. Tipe III
Semen untuk penggunaan tidak umum, tidak memerlukan persyaratan khusus ( panas hidrasi, ketahanan terhadap Sulfat, kekuatan awal ). Jenis ini cukup banyak diproduksi karena dapat digunakan untuk berbagai konstruksi
d. Tipe VI
Low Heat of Hidration Cement, merupakan semen untuk beton yang memerlukan panas hidrasi rendah, kekuatan awal rendah. Digunakan untuk pekerjaan dimana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum, misalnya pada bangunan seperti bendungan gravitasi yang besar.
e. Tipe V
High Sulphate Resistance Cement, merupakan semen untuk beton yang tahan terhadap kadar Sulfat tinggi. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung Sulfat dalam presentase yang tinggi.
2.3.1.1.1 Karakteristik Kimia
Semen portland memiliki beberapa senyawa kimia yang memiliki sifat masing-masing. Empat senyawa kimia utama dari semen portland antara lain Trikalsium Silikat (C3S), Dikalsium Silikat (C2S), Trikalsium Aluminat (C3A), Tetrakalsium Aluminoferrit ( C4AF) yang disebut komposisi Bogue.
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Semen Portland
Jenis Komposisi dalam persen (%) C3S C2S C3A C4AF CaSO4 CaO MgO
Tipe
49 25 12 8 2,9 0,8 2,4
I
Tipe
46 29 6 12 2,8 0,6 3
II
Tipe
56 15 12 8 3,9 1,4 2,6
III
Tipe
30 46 5 13 2,9 0,3 2,7
IV
Tipe
43 36 4 12 2,7 0,4 1,6
V
(Nawy, 1985:11)
Tabel 2.2 Komposisi Umum Oksida-oksida Semen Portland Tipe I Oksida % Berat
CaO 63
SiO2 22
Al2O3 6
Fe2O3 2,5
MgO 2,6
K2O 0,6
Na2O 0,3
SO2 2,0
CO2 -
H2O -
(Paul Nugraha, 2007)
2.4.1.1.2 Karateristik Fisik
Pemeriksaan secara berkala perlu dilakukan baik yang masih berbentuk bubuk kering maupun pasta semen yang sudah mengeras. Sifat-sifat fisik semen disajikan dalam tabel berikut ini.
Tabel 2.3 Karakteristik Fisika Semen Portland
Uraian
Tipe Semen
I II III IV V
Kehalusan :
Sisa diatas ayakan 0,09 mm, % maks 10 10 10 10 10 Dengan alat Vicat Blainey 2800 2800 2800 2800 2800
Waktu Pengikatan : Menggunakan alat Vicat
Awal (menit maks) 45 45 45 45 45
Akhir (jam maks) 8 8 8 8 8
Menggunakan alat Vicat
Awal (menit maks) 60 60 60 60 60
Akhir (jam maks) 10 10 10 10 10
Kekekalan :
Pemuaian dalam Autoclave, maks 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 Kekuatan Tekan :
1 hari kg/cm2, min - - - 125 -
1+2 hari kg/cm2, min 125 100 250 - 85 1+6 hari kg/cm2, min 200 175 - 70 150
1+27 hari kg/cm2, min - - - 175 210
Pengikatan Semu :
Penetrasi akhir, % min 50 50 50 50 50
Panas hidrasi :
7 hari, cal/g, maks - 70 - 60 -
28 hari, cal/g, maks - 80 - 70 -
Pemuaian karena Sulfat :
14 hari, % maks - - - - 0,45
(Trimulyono, 2003)
2.3.1.2 Slag Cement
Slag cement adalah hasil penambahan Granulated Blast Furnace Slag yang memiliki sifat seperti terak/clinker kedalam penggilingan akhir semen di finish mill sebagai bahan substitusi tambahan. Kandungan komposisi kimia dominan dalam slag mengandung Oksida Besi dan Silikat. Secara fisik dan komposisi kimia slag mirip dengan terak tanur tinggi atau clinker.
Blast Furnace Slag adalah kerak (slag), bahan sisa dari pengecoran besi ( pig iron ), dimana prosesnya memakai dapur (furnace) yang bahan bakarnya dari udara yang ditiup (blast). Material penyusun slag adalah kapur, Silika dan Alumina yang bereaksi pada temperatur 16000c dan berbentuk cairan. Terak cair yang mengapung di atas bijih besi cair, dipisahkan dan bergranulasi. Terak cair memiliki komposisi sekitar 30% hingga 40% SiO2 dan sekitar 40% CaO yang dekat dengan komposisi kimia semen portland. Bila cairan ini didinginkan secara lambat maka akan terjadi kristal yang tidak beguna sebagai campuran semen dan dapat dipakai sebagai pengganti agregat yang biasa dikenal dengan slg steel.
Namun bila cairan tersebut didinginkan secara cepat dan mendadak, maka akan membentuk granulated glass yang sangat reaktif untuk pembuatan slag cement.
Granulated glass ini dikeringkan dan digiling dengan granulator hingga halus atau sampai ukuran yang dibutuhkan dan dapat dipakai sebagai bahan pengganti semen pada pembuatan beton. ( Paul Nugraha, 2007).
Gambar 2.2 Proses Pembuatan Slag
2.3.1.2.1 Karakteristik Kimia
Menurut Cain (1994:505) faktor-faktor untuk menentukan sifat penyemenan (cementious) dalam slag adalah komposisi kima, konsentrasi alkali dan reaksi terhadap sistem, kandungan kaca dalam slag, kehalusan dan temperatur yang ditimbulkan selama proses hidrasi berlangsung.
Produksi Granulated Blast Furnace Slag membutuhkan sedikit energi tambahan dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk produksi semen portland. Penggantian semen portland dengan GBFS akan menyebabkan pengurangan emisi gas karbon dioksida yang signifikan. Oleh karena itu bahan konstruksi yang ramah lingkungan. GBFS dengan teknologi moderen dapat menggantikan sebanyak 30% sampai 80% dari semen portland yang digunakan dalam beton.
Tabel 2.4 Komposisi Kimia Slag Cement
(Indocement, 2017)
Oksida % Berat
CaO 51,68
SiO2 29,59
Al2O3 10,05
Fe2O3 2,59
MgO 2,11
S 2- 0,22
as Na2O 0,44
SO3 2,31
LOI 0,21
IR 0,95
If Cao 0,18
Cr 6+ 0,52
3.2.1.2.2 Karakteristik Fisik
GBFS memiliki karakteristik impermeabilitas air yang lebih baik serta meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan serangan Sulfat. GBFS dapat meningkatkan panas hidrasi lebih rendah yang mengurangi resiko retak. Selain itu memiliki daya tahan yang lebih tinggi terhadap laut dan Sulfat, kemampuan kerja, mengurangi permeabilitas, yang membantu dalam membuat, menempatkan dan pemadatan. Serta memperbaiki penyelesaian akhir dan memberikan warna cerah pada beton.
Tabel 2.5 Karakteristik Fisik Slag Cement
Uraian Test Result
Air Content, % 5,4
Blaine, Fineness, m2/kg 388
Residu 45 mm, % 5,9
Autoclave Expansion, % 0,00
Shirnkage, 28 days 0,08
Compressive Strength :
3 Days, kg/cm2 107
7 Days, kg/cm2 161
28 Days, kg/cm2 358
Normal Consistency, % 26,13
Time of Setting, Vicat Test :
Initial Set, min 260
Final Set, min 238
False Set, % 87
Heat Hydration :
7 Days, cal/g 50
28 Days, cal/g 57
(Indocement, 2017)
2.3.2 Agregat
Berdasarkan SK.SNI T-15-1991-03, agregat merupakan material granular misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku besi yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton semen hidrolik atau campuran. Kandungan agregat dalam beton berkisar 60-70% dari volume beton.
Proporsi agregat yang besar dalam beton, mengindikasikan peran agregat yang amat penting. Agregat harus bergradasi sedemikan rupa sehingga seluruh massa beton dapat berfungsi sebagai benda yang utuh, homogen, dan rapat dimana agregat yang kecil berfungsi sebagai pengisi celah yang ada di antara agregat berukuran besar. (Nawy, 1998)
Pemilihan agregat merupakan hal yang penting karena akan berpengaruh terhadap kualitas beton. Oleh karena itu, agregat yang digunakan harus memiliki syarat-syarat sebagai berikut:
a. Agregat dalam keadaan bersih.
b. Keras.
c. Bebas dari sifat penyerapan.
d. Tidak bercampur dengan tanah liat atau lumpur.
e. Distribusi/gradasi ukuran agregat memenuhi ketentuan-ketentuan yang berlaku.
2.3.2.1 Agregat Halus
Agregat halus (pasir) berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher) dan mempunyai ukuran butir 5 mm.
Agregat halus yang akan digunakan harus memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan oleh ASTM. Jika seluruh spesifikasi yang ada telah terpenuhi, maka dapat dikatakan agregat tersebut bermutu baik. Adapun spesifikasi tersebut antara lain :
1. Susunan Butiran ( Gradasi ). Analisa saringan akan memperlihatkan jenis dari agregat halus. Melalui analisa saringan akan diperoleh angka Finenes Modulus. Melalui Finenes Modulus ini dapat digolongkan 3 jenis pasir yaitu :
Tabel 2.6 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus Ukuran Saringan Persentase berat yang lolos
ASTM pada tiap saringan
9,5 mm (3/8 in) 100
4,76 mm (No.4) 95-100
2,36 mm (No.8) 80-100
1,19 mm (No.16) 50-85
0,595 mm (No.30) 25-60
0,300 mm (No.50) 10-30
0,150 mm (No.100) 2-10
(ASTM C33-74a)
1. Pasir Kasar : 2.9 < FM < 3.2 2. Pasir Sedang : 2.6 < FM < 2.9 3. Pasir Halus : 2.2 < FM < 2.6
2. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron ( ayakan no.200 ), tidak boleh melebihi 5% (terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melampaui 5% maka agreagat harus dicuci.
3. Kadar liat tidak boleh melebihi 1% terhadap berat kering.
4. Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat organik yang akan merugikan beton, atau kadar organik jika diuji di laboratorium tidak menghasilkan warna yang lebih tua dari standar percobaan Abrahams – Harder dengan batas standarnya pada acuan No 3.
5. Agregat halus yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan di dalam mortar atau beton dengan semen kadar alkalinya tidak lebih dari 0,60% atau dengan penambahan yang bahannya dapat mencegah pemuaian.
6. Sifat kekal ( keawetan ) diuji dengan larutan garam Sulfat :
7. Jika dipakai Natrium – Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10 %.
8. Jika dipakai Magnesium – Sulfat, bagian yang hancur maksimum 15 %.
2.3.2.2 Agregat Kasar
Agregat kasar (kerikil/batu pecah) berasal dari disintegrasi alami dari batuan alam atau berupa batu pecah yang dihasilkan oleh alat pemecah batu (stone crusher), dan mempunyai ukuran butir antara 5-40 mm.
Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut :
1. Susunan butiran (gradasi)
Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau
penggunaan semen yang minimal. Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam batas-batas seperti yang terlihat pada tabel.
Tabel 2.7 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar
2. Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan di dalam mortar atau beton.
3. Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak berpori atau tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca seperti terik matahari atau hujan.
4. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan no.200), tidak boleh melebihi 1% (terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1% maka agregat harus dicuci.
5. Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan beban penguji 20 ton dimana harus dipenuhi syarat berikut:
6. Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 - 19,1 mm lebih dari 24% berat.
7. Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19,1 - 30 mm lebih dari 22% berat.
8. Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los Angeles dimana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50%.
2.3.3 Air
Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton..
Ukuran Lubang Persentase berat yang lolos pada tiap saringan
38,1 95-100
19,1 35-70
9,52 10-30
4,75 0-5
(ASTM,1991)
Air yang mengandung senyawa-senyawa berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula, atau bahan kimia lainnya bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan. Air yang digunakan dapat berupa air tawar (dari sungai, danau, telaga, kolam, situ, dan lainnya), air laut maupun air limbah, asalkan memenuhi syarat mutu yang telah ditetapkan (Trimulyono, 2003).
Nilai perbandingan antara berat air dan semen untuk suatu adukan beton dinamakan water cement ratio ( w/c). Agar terjadi prses hidrasi yang sempurna dalam adukan beton, pada umumnya dipakai nilai w/c 0,40-0,65 tergantung mutu beton yang hendak dicapai. Untuk menambah daya workability (kemudahan pengerjaan) diperlukan nilai w/c yang lebih tinggi. (Dipohusodo, 1994).
Kekuatan dan mutu beton umumnya sangat dipengaruhi oleh air yang digunakan. Jumlah air yang digunakan pada campuran beton dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu :
a. Air bebas, yaitu air yang diperlukan untuk hidrasi semen.
b. Air resapan agregat.
Berikut ini beberapa persyaratan air menurut SKSNI S-04-1989-F adalah : 1. Bersih.
2. Tidak mengandung lumpur, minyak, benda terapung lain yang bisa dilihat secara visual.
3. Tidak mengandung benda tersuspensi > 2 gram/liter.
4. Tidak mengandung garam yang mudah larut dan mudah merusak beton (asam, zat organik) > 15 gram/liter.
5. Kandungan Cl < 500 ppm
6. Senyawa Sulfat < 1000 ppm sebagai SO3.
7. Bila dibandingkan dengan kekuatan tekan beton yang memakai air suling, maka penurunan kekuatan beton yang memeakai air yang diperiksa tidak lebih dari 10%.
8. Semua air yang mutunya meragukan harus dianalisa secara kimia dan dievaluasi mutunya menurut pemakaiannya.
9. Untuk beton pratekan kecuali persyaratan air diatas tidak boleh mengandung Cl > 50 ppm.
2.3.4 Admixture
Admixture adalah bahan/material selain air, semen dan agregat yang ditambahkan ke dalam, beton atau mortar sebelum atau selama pengadukan.
Admixture digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik beton. Tujuan penggunaan admixxture pada beton segar :
Memperbaiki workability beton
Mengukur factor air semen pada beton segar
Mengurangi penggunaan semen
Mencegah terjadinya segregasi dan bleeding
Mengatur waktu pengikatan aduk beton
Meningkatkan kekuatan beton keras
Meningkatkan sifat kedap air pada beton keras
Meningkatkan sifat tahan lama pada beton keras termasuk tahan terhadap zat-zat kimia,tahan terhadapgesekan, dan lain-lain
Bahan tambahan (admixture) dibagi dalam beberapa kelompok diantaranya :
a. Air Entraining Agent (ASTM C260)
Yaitu bahan tanbahan untuk meningkatkan kadar udara agar beton tahan terhadap pembekuan dan pencucian terutama untuk daerah salju, juga harus memenuhi syarat SNI 03-2496-1991
b. Admixture Kimia ( Bahan Tambahan Kimia ), ASTM C49 dan BS 5075 Yaitu bahan tambahan cairan kimia yang ditambahkan untuk
mengendalikan waktu pengerasan (mempercepat atau memperlambat), mereduksi kebutuhan air, memudahkan penerjaan beton (meningkatkan slump) dan sebagainya.Ketentuan dan syarat mutu bahan tambahan kimia sesuai dengan ASTM C 494-81 “Standard Specification for Chemical Admixture for Concrete”. Definisi type dan jenis bahan tambahan kimia tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :
Type A : Water Reducing Admixture, adalah bahan tambahan yang bersifat mengurangi jumlah air pencampuran beton untuk menghasilkan beton yang konsistensinya tertentu.
Type B : Retarding Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi menghambat pengikatan beton.
Type C : Accelerating Admixture, adalah bahan tambahan berfungsi mempercepat pengikatan dan pengembangan kekuatan awal beton.
Type D : Water Reducing and Retarding Admixture, adalah bahan tambahan berfungsi ganda untuk mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu dan menghambat pengikatan beton.
Type E : Water Reducing and Accelerating Admixture, adalah bahan tambahan berfungsi ganda untuk mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton
dengan konsistensi tertentu dan mempercepat pengikatan beton.
Type F : Water Reducing and High Range Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu sebanyak 12%.
Type G : Water Reducing, High Range and Retarding Admixture, adalah bahan tambahan yang berfungsi mengurangi jumlah air pencampuran yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu sebanyak 12% atau lebih dan juga menghambat pengikatan beton.
c. Mineral Admixture (Bahan Tambahan Mineral)
Bahan tambahan mineral ini merupakan bahan padat yang dihaluskan yang ditambahkan untuk memperbaiki sifat beton agar beton mudah dikerjakan dan kekuatan serta keawetannya meningkat. Bahan-bahan mineral seperti :
1. Pozzolan 2. Slag
3. Fly Ash ( abu terbang0
4. Abu sekam 5. Silika Fume
d. Bahan Tambahan Lainnya (Micellanous Admixture)
Yang termasuk kategori bahan tambahan ini ialah semua bahan tambahan yang tidak termasuk kategori diatas, seperti :
1. Polymer 2. Fiber Mash
3. Bahan pencegah karatan
4. Bahan tambahan yang dapat mengembang
5. Bahan tambahan untuk perekat (bonding admixture) 2.3.4.1 Superplasticizer Master Ease 3029
Superplasticizer sangat meningkatan kelecakan campuran. Campuran dengan slump sebesar 7,5 cm akan menjadi 20 cm. Digunakan terutama untuk beton mutu tinggi karena dapat mengurangi air sampai 30%. Flowability yang tinggi pada campuran beton yang mengandung superplastizicer umumnya dapat bertahan sekitar 30-60 menit dan setelah itu berkurang dengan cepat. (Paul Nugraha, 2007).
Superplasticizer yang digunakan dalam campuran beton mutu tinggi ini adalah jenis Master Ease 3029. Master Eease 3029 adalah jenis superplasticizer high range water reduce yang diproduksi BASF. Master Ease dirancang untuk memberikan sifat reologi yang tinggi pada beton segar sehingga meningkatkan kemudahan dalam penempatan dan penyelesaian beton, serta pemompaan beton untuk semua kegiatan konstruksi.
Tabel 2.8 Karakteristik Master Ease 3029
Uraian Keterangan
Bentuk Larutan
Warna Kekuning- kuningan
Kerapatan relatif, 250C 1.090+0,03 gr/cm2
PH 6,1+2,0
Kandungan Klorin < 0,1 %
Kepadatan 41,5+1,5%
Efek optimal umumnya dapat dicapai dengan pemberian Master Ease dosis 400 ml sampai 2000 ml per 100 kg semen dalam campuran beton setelah penambahan 70% air dalam pengadukan.
Gambar 2.3 Master Ease 3029 2.4 Kuat Tekan Beton
Sifat utama dari beton adalah sangat kuat jika menerima beban tekan, maka mutu beton pada umumnya hanya ditinjau terhadap kuat tekan beton tersebut. Kuat tekan beton yang disyaratkan pada waktu berumur 28 hari. Untuk pengujian kuat tekan beton , benda uji silinder beton berdimeter 15 cm dan tingginya 30 cm ditekan dengan beban P sampai runtuh. Karena ada beban tekan P, terjadi tegangan tekan beton (𝜎𝑏) sebesar beban (P) dibagi dengan luas penampang beton (A), dirumuskan
𝜎𝑏 = P/A (2.1)
dengan :
𝜎𝑏 = tegangan tekan beton, Mpa P = besar beban tekan, N
A= luas penampang beton, 𝑚𝑚2
Beban P tersebut mengakibatkan bentuk fisik silinder beton berubah
sebesar perpendekan beton (∆L) dibagi dengan tinggi awal silender beton (Lo) ditulis dengan rumus :
𝜺𝒄=∆𝑳
𝑳𝟎 (2.2)
Dengan :
𝜀𝑐 = Regangan tekan beton
∆𝐿 = Perpendekan beton, mm 𝐿0 = Tinggi awal silinder,mm
Hubungan antara tegangan dan regangan tekan beton dilukiskan seperti pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Hubungan antara tegangan dan regangan tekan beton
Tampak perilaku tegangan regangan beton sebagai berikut :
1. Pada saat beban tekan mencapai 0,3 fc’- 0,4 fc’, perilaku tegangan regangan beton pada dasarnya masih linear. Retak- retak lekatan (bond crack) yang sebelum pembebanan sudah terbentuk, akan tetap stabil dan tidak berubah
selama tegangan tekan yang bekerja masih dibawah o,3 fc’ (fc’, merupakan kekuatan batas tekan beton ).
2. Pada saat beban tekan melibihi 0,3 fc’-0,4 fc’, retak-retak lekatan mulai terbentuk. Pada saat inimulai terjadi deviasi pada hubungan regangan- tegangan dari kondisi linear.
3. Pada saat beban tekan mencapai 0,75 fc’-0,90 fc’, freta-retak lekatan tersebut merambat ke mortar sehingga terbentuk pola retak yang kontinu.
Pada kondisi ini hubungan tengan-regangan beton semakin menyimpang dari kondisi linear.
Gambar tersebut menunjukkan bahwa pada saat beton akan runtuh(kuat tekan beton telah mencapai puncak fc’), maka tegangan beton turun (menjadi 0,85 fc’) sedangkan regangan tekan beton tekan tetap akan naik sampai mencapai retak ( εc sebesar 0,003) sangat penting bagi perencanaan struktur beton bertulang.
2.5 Baja Tulangan Beton
Baja tulangan beton adalah baja yang berbentuk batang berpenampang lingkaran yang digunakan untuk penulangan beton, yang diproduksi dari bahan baku billet debgan cara hot roling. Berdasarkan bentuknya baja tulangan beton dibedakan menjadi 2 (jenis) yaitu baja tulangan beton polos dan baja tulangan beton sirip.
Baja tulangan beton polos (BJTP) adalah baja tulangan beton berpenampang lingkaran dengan permukaan rata tidak bersirip dan baja tulangan beton sirip (BJTS) adalah baja tulangan beton dengan bentuk khususb yang permukaanya memeiliki sirip melintang dan rusuk memanjang yang dimaksudkan untuk meningkatkan daya lekat dan menahan gerakan membujur dari batang secara relatif terhadap beton.
Gambar 2.5 Baja tulangan beton polos
Gambar 2.6 Baja tulangan beton sirip 2.5.1 Ukuran Diameter Baja Tulangan Beton
Ukuran diameter baja tulangan beton polos dan baja tulangan beton sirip telah disesuaikan dengan standar nasional indonesia (SNI).
Tabel 2.9 Ukuran baja tulangan beton polos
No. Penamaan Diameter
nominal (d) (mm)
Luas penampa
ng Nominal
(L) (cm2)
Berat nominal
per meter (kg/m)
1. P.6 6 0,2827 0,222
2. P.8 8 0,5027 0,395
3. P.10 10 0,7854 0,617
4. P.12 12 1,131 0,888
5. P.14 14 1,539 1,12
Tabel 2.10 Ukuran baja tulangan beton sirip
Tabel 2.11 Sifat mekanis Baja Tulangan
6. P.16 16 2,011 1,58
7. P.19 19 2,835 2,23
8. P.22 22 3,801 2,98
9. P.25 25 4,909 3,85
10. P.28 28 6,158 4,83
11. P.32 32 8,042 6,31
No Pena- maan
Dia- meter nominal
(d)
Luas Penam-
pang nominal
Dia- meter dalam nominal
(do)
Tinggi sirip melintang
Jarak sirip melintang (maks)
Lebar rusuk me-
manjang (maks)
Berat nominal
Mi n
mak s
mm cm2 mm M
m mm mm mm Kg/m
1 S.6 6 0,2827 5,5 0,3 0,6 4,2 4,7 0,222
2 S.8 8 0,5027 7,3 0,4 0,8 5,6 6,3 0,395
3 S.10 10 0,7854 8,9 0,5 1,0 7,0 7,9 0,617
4 S.13 13 1,327 12,0 0,7 1,3 9,1 10,2 1,04
5 S.16 16 2,011 15,0 0,8 1,6 11,2 12,6 4,58
6 S.19 19 2,835 17,8 1,0 1,9 13,3 14,9 2,23
7 S.22 22 3,801 20,7 1,1 2,2 15,4 17,3 2,98
8 S.25 25 4,909 23,6 1,3 2,5 17,5 19,7 3,85
9 S.29 29 6,625 27,2 1,5 2,9 20,3 22,8 5,18
10 S.32 32 8,042 30,2 1,6 3,2 22,4 25,1 6,31
11 S.36 36 10,18 34,0 1,8 3,6 25,2 28,3 7,99
12 S.40 40 12,57 38,0 2,0 4,0 28,0 31,4 9,88
13 S.50 50 19,64 48,0 2,5 5,0 38,0 39,3 17,4
Kelas baja tulangan
Nomor batang uji
Uji Tarik
Uji lengkung Batas ulur
kgf/mm2 (N/mm2)
Kuat tarik kgf/mm2 (N/mm2)
Regang an (%)
Sudut lengkung
Diameter pelengkung BjTP 24 No. 2 Minimum 24
(235)
Minimum 39 (380)
20 1800 3 x d
No. 3 24
BjTP 30 No. 2 Minimum 30 (295)
Minimum 45 (440)
18 1800 d > 16 = 3xd d > 16 = 4xd
No. 3 20
BjTP 30 No. 2 Minimum 30 (295)
Minimum 45 (440)
10 1800
d > 16 = 4xd
No. 3 18
BjTP 35 No. 2 Minimum 35 (345)
Minimum 50 (490)
18 1800
5xd
No. 3 20
BjTP 40 No. 2 Minimum 40 Minimum 57 16 1800 5 x d
Hubungan antra tegangan dan regangan tarik baja tulangan dilukiskan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Tegangan-Regangan Tarik baja
Dari hubungan tegangan-regangan tarik baja tulangan terlihat sudut α yaitu sudut antara garis lurus kurva yng ditarik dari kondisi tegangan nol sampai tegangan leleh fy dan garis regangan leleh (εy) modulus elastisitas baja tulangan (Es) merupan tangens dari sudut α. Modulus elastisitas baja tulangan non pratekan sebesar 200000 Mpa.
2.6 Balok Beton
Balok dikenal sebagai elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser. Balok juga merupakan bagian struktur yang digunakan sebagai dudukan lantai dan pengikat kolom lantai dan pengikat kolom atas. Fungsinya adalah sebagai rangka penguat horizontal bangunan akan beban-beban.
BjTP 50 No. 2 Minimum 50 (490)
Minimum 57 (620)
12 1800
d > 25 = 6xd
No. 3 14
2.6.1 Balok Beton Tanpa Tulangan
Sifat dari bahan,yaitu sangat kuat untuk menahan tekan, tetapi tidak kuat (lemah) untuk menhan tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melibihi kut tariknya.
Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan ) ditumpu oleh tumpuan sederhana (sendi-rol), dandiatas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan timbul momen luar, sehingga balok akan melengkung ke bawah seperti tampak pada gambar 2.9 dan Gambar 2.10.
Gambar 2.8 Balok dengan Beban P dan q (Nawy, 2008)
Gambar 2.5 Balok Melengkung (Nawey, 2008)
Gambar 2.9 Balok Melengkung (Nawy, 2008)
