KARAKTERISTIK BETON RINGAN KUAT TEKAN 35 MPa MENGGUNAKAN LIMBAH KERTAS SEBAGAI SUBSTITUSI PARSIAL
AGREGAT HALUS
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Diploma Empat (D-4)
Pada Politeknik Negeri Ujung Pandang
Oleh
RANGGA P. TANDIPAYUK 412 12 014
PROGRAM STUDI D-IV JASA KONSTRUKSI JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG MAKASSAR
iv
ABSTRAK
(Rangga P. Tandipayuk) “Karakteristik Beton Ringan Kuat Tekan 35 MPa Menggunakan Limbah Kertas sebagai Substitusi Parsial Agregat Halus”, Makassar (Dr. Eng. Adiwijaya, S.ST., M.T dan Martha Manganta, S.T., M.T.)
Penelitian ini dilakukan untuk menginvestigasi pengaruh penambahan limbah kertas pada karakteristik beton. Limbah kertas diproduksi menjadi bulir kertas dimanfaatkan sebagai bahan pengganti agregat halus dengan persentase substitusi 25% (P25-0) dan 50% bulir kertas (P50-0). Tujuh jenis variasi campuran beton menggunakan semen PCC dan Silica F ume sebagai binder (bahan pengikat). Jumlah benda uji untuk kuat tekan dan modulus elastisitas sebanyak 42 spesimen silinder (=10 cm, t=20cm) dan kuat lentur sebanyak 9 spesimen balok (10x10x40 cm). 24 jam setelah spesimen beton dicetak, benda uji dirawat dalam air. Kemudian, sampai pada umur tertentu 7 hari dan 28 hari, kuat tekan dan modulus elastisitas serta kuat lentur beton diuji menggunakan Compression Testing Machine, Flexural Strength Machine, Universal Testing Machine dan LVDT. Hasil penelitian menunjukkan bahwa beton dengan atau tanpa penambahan bulir kertas mengalami kenaikan kuat tekan sampai dengan umur 28 hari. Pergantian bulir kertas sebagai agregat halus dapat mereduksi berat isi beton hingga mencapai 3.87%. Penambahan bulir kertas pada campuran beton menurunkan kuat tekan beton (dibanding beton normal), tetapi dapat meningkatkan kuat lentur sebesar 6.79% pada spesimen P25-0. Ini mengindikasikan bahwa bulir kertas berpotensi digunakan sebagai bahan pengganti agregat halus dalam produksi beton dengan kuat tekan minimal 37 MPa dengan persentase substitusi bulir kertas sebesar ± 25%.
v
ABSTRACT
(Rangga P. Tandipayuk) “The Characteristics of Lightweight Concrete with Compressive Strength 35 MPa Using Wasted Paper as a Partial Substitution of Fine Aggregate”, Makassar (Dr. Eng. Adiwijaya, S.ST., M.T amd Martha Manganta, S.T., M.T.)
This study was conducted to investigate the effect of wasted paper addition in concrete characteristics. Waste paper was produced into paper pulp and be used as a substitution of fine aggregate to the substitution percentage of 25% (P25-0) and 50% (P50-0) of paper pulp. Seven types of concrete mix variations using PCC cement and Silica Fume as a binder. Number of specimen for compressive strength and modulus of elasticity is 42 cylinder specimens (=10 cm, h=20 cm) and flexural strength is 9 beam specimens (10x10x40 cm). 24 hours after concrete specimens molded, specimens will be treated in water. Then, until a certain age of 7 days and 28 days, the compressive strength, modulus of elasticity and the flexural strength of concrete will be tested using Compression Testing Machine, Flexural Strength Machine, Universal Testing Machine and LVDT. The research results showed that the concrete with or without the addition of paper pulp has increased the compressive strength up to the 28 days. The substitution of paper pulp as fine aggregate can reduce the concrete density up to 3.87%. The addition of paper pulp in a concrete mix has decreased the compressive strength (compare to normal concrete), but can increase the flexural strength of 6.79% on the specimen P25-0. This indicates that the paper pulp could potentially be used as a substitute material for fine aggregate in the production of concrete with a minimum compressive strength of 37 MPa with paper pulp substitution percentage about 25%.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya kepada penulis sampai saat ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal Skripsi dengan judul “
Karakteristik Beton Ringan Kuat Tekan 35 MPa Menggunakan Limbah Kertas sebagai Substitusi Parsial Agregat Halus” ini.
Penulis menyadari bahwa dalam proses awal hingga terselesainya laporan ini, banyak pihak yang telah terlibat dan berperan serta untuk mewujudkan terselesainya laporan ini, karena itu penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada Yth. :
1) Bapak Dr. Ir. Hamzah Yusuf, M.Sc. selaku Direktur Politeknik Negeri Ujung Pandang.
2) Bapak Dr. Eng. Adiwijaya, S.ST., M.T. dan Ibu Martha Manganta, S.T., M.T yang merupakan pembimbing I dan pembimbing II yang selama ini dengan tekun dan sabar serta segala jerih payah, bimbingan dan bantuan yang tulus ikhlas yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
vii Tandipayuk selaku adik dari penulis yang selama ini dengan penuh kasih sayang merawat penulis hingga dapat menyelesaikan program pendidikan ini. Seluruhnya penulis persembahkan kepada kedua orang tua penulis yang sangat penulis cintai dan sayangi.
6) Abdul Rahim Rola, Ahmad Haryanto, Yansen, Yahya, Fithrah Idris, Indah Hanindita, Delwim Libranito, Amirullah, Syafar dan Svenson yang telah menemani dan membantu seluruh pengerjaan penelitian yang penulis laksanakan hingga terselesaikannya laporan skripsi ini.
7) Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang, khususnya kelas 5 D-IV angkatan 2012 yang telah memberikan semangat dan dukungan.
viii 9) Rekan-rekan pengurus dan anggota PKKPN-UP yang senantiasa memberikan semangat dan doa tidak hentinya kepada penulis dan seluruh teman-teman penulis yang sedang berjuang dalam menyelesaikan tugas akhir di Politeknik Negeri Ujung Pandang.
10) Rekan-rekan penulis dari Komunitas One Piece Indonesia (KOPI) SULSEL X Nakama MKZ dan Komunitas One Piece Makassar (OPM) yang tidak sempat saya sebutkan satu persatu, yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis.
11) Seluruh pihak-pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu persatu, yang telah membantu penulis hingga laporan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa di dalam laporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan masih memerlukan perbaikan, baik. Hal ini tidak lain disebabkan karena keterbatasan ilmu dan kemampuan yang dimiliki oleh penulis dalam menyelesaikan laporan ini, karenanya berbagai masukan dan saran yang sifatnya membangun sangatlah penulis harapkan demi kesempurnaan laporan ini.
Harapan penulis agar Laporan ini dapat memberikan manfaat kepada kita semua dan terkhusus kepada penulis sendiri, Amin.
Makassar, Oktober 2016
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING ... ii
PENERIMAAN PANITIA UJIAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan Masalah ... 3
C. Batasan Masalah ... 4
D. Tujuan Penelitian ... 4
E. Manfaat Penelitian ... 5
x
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Tinjauan Umum ... 7
B. Teori Tentang Beton ... 7
C. Beton Ringan (Lightweight Concrete) ... 21
D. Kertas ... 22
E. Silica F ume / Mikrosilika... 27
F. Penelitian Sejenis Sebelumnya ... 32
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tinjauan Umum ... 35
B. Bahan, Alat, Waktu dan Tempat ... 35
C. Diagram Alir Penelitian ... 39
D. Tipe Penelitian dan Sumber Data ... 41
E. Prosedur Penelitian ... 42
F. Variasi Agregat dan Jumlah Benda Uji ... 51
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengujian Karakteristik Material ... 52
B. Rancangan Campuran Beton (Mix Design) ... 55
C. Hasil Pengujian Karakteristik Beton ... 56
D. Analisa dan Pembahasan... 62
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 73
xi
DAFTAR PUSTAKA ... 75
LAMPIRAN ... 76
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Faktor-faktor yang mempengaruhi Kekuatan Beton ... 9
Gambar 2 Tipe-tipe Keruntuhan Slump berdasarkan Nilai FAS ... 11
Gambar 3 Hubungan Kuat Tekan dan Umur Beton ... 13
Gambar 4 Proses Terjadinya Pengikatan dan Beton ... 14
Gambar 5 Bentuk Visual Kertas ... 23
Gambar 6 Bentuk Visual Silica F ume ... 29
Gambar 7 Kertas (P aper P ulp) ... 36
Gambar 8 Mikrosilika (Silica F ume) ... 37
Gambar 9 Diagram Alir Penelitian ... 40
Gambar 10 Uji Kuat Tekan Beton ... 47
Gambar 11 Uji Kuat Lentur Beton 1/3 Bentang ... 49
Gambar 12 Uji Kuat Tekan Tekan dan Modulus Elastisitas ... 50
Gambar 13 Peningkatan Kuat Tekan Beton Normal (NC) di Umur 7 dan 28 Hari ... 58
Gambar 14 Peningkatan Kuat Tekan Beton Kertas 25% (P25) di Umur 7 dan 28 Hari ... 59
xii
28 Hari ... 60
Gambar 16 Pola Keruntuhan Beberapa Spesimen Hasil Uji Kuat Lentur ... 61
Gambar 17 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Berat Isi Beton... 62
Gambar 18 Model Penyebaran Bulir Kertas di dalam Beton ... 63
Gambar 19 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Kuat Tekan Umur 28 Hari... 64
Gambar 20 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Modulus Elastisitas ... 65
Gambar 21 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Kuat Lentur Beton ... 66
Gambar 22 Pengaruh Silica F ume terhadap Kuat Tekan Beton Kertas ... 67
Gambar 23 Hubungan antara Kuat Tekan - Berat Isi ... 68
Gambar 24 Hubungan Tegangan - Regangan Beton Kertas... 69
Gambar 25 Hubungan Tegangan - Regangan Beton Kertas dengan Silica F ume ... 70
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Matriks Sampel Pengujian... 51
Tabel 2 Hasil Pengujian Komposisi Senyawa Semen PCC dan SF ... 52
Tabel 3 Rekapitulasi Hasil Pengujian Karakteristik Agregat Halus (Pasir) ... 53
Tabel 4 Rekapitulasi Hasil Pengujian Karakteristik Agregat Kasar (Batu Pecah) ... 54
Tabel 5 Proporsi Material Campuran Beton (Mix P roportion) ... 55
Tabel 6 Nilai Pengujian Slump Semua Variasi (Slump Test) ... 56
Tabel 7 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dan Modulus Elastisitas ... 57
Tabel 8 Hasil Pengujian Kuat Lentur ... 61
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil Pengujian Karakteristik Agregat ... 76
Lampiran 2 Hasil Pengujian Karakeristik Beton ... 96
Lampiran 3 Mix P roportion ... 108
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Seiring dengan pesatnya pertumbuhan pengetahuan dan teknologi di bidang konstruksi ini akan terus mendorong kita untuk lebih memperhatikan standar mutu serta produktivitas kerja yang dapat berperan serta dalam meningkatkan sebuah pembangunan konstruksi dengan lebih berkualitas. Insfrastruktur-infrastruktur dan fasilitas umum dituntut untuk semakin maju, seperti jembatan, perumahan, bangunan high-rise, konstruksi jalan dan berbagai fasilitas lainnya. Diperlukan suatu bahan bangunan yang memiliki keunggulan yang lebih baik untuk membangun semua infrastruktur tersebut, yaitu penggunaan teknologi beton. Dikarenakan bahan tersebut memiliki beberapa keuntungan seperti bentuk yang dapat menyesuaikan dengan kebutuhan, spesifikasi teknis dan daya tahan yang kuat, kecepatan pelaksanaan konstruksi serta yang terpenting ramah lingkungan.
2
memproduksi sampah karena semakin banyak sampah yang dihasilkan oleh masyarakat maka perlu diadakan pengolahan sampah, dengan tujuan mengubah sampah menjadi material yang memiliki nilai ekonomis atau mengolah sampah agar menjadi material yang tidak membahayakan bagi lingkungan hidup.
Berdasarkan penelitian terdahulu, di Kota Makassar, tempat menampung sampah yang diproduksi oleh penduduk Kota Makassar, berlokasi di Tamangapa. Karakteristik fisik sampah di TPA Tamangapa yang berupa komposisi sampah diperoleh sampah organik 80.71%, plastik 9.23%, kertas 7.03%, kain 0.03%, kayu 0.17%, kaca 0.22%, kaleng/besi 2.12%, karet 0.50%. Sedangkan densitas atau pemadatan sampah yakni 0,19 kg/ltr (Zubair & Haeruddin, 2012). Melihat data tersebut terungkap bahwa salah satu potensi pencemaran lingkungan yang harus dikelola dengan baik adalah pencemaran tanah akibat limbah kertas yang terdapat di lingkungan. Permasalahannya yaitu penumpukan limbah kertas dalam jumlah yang besar. Biasanya limbah kertas tersebut hanya ditumpuk ataupun dibakar dan belum dapat dikelola dengan baik, sehingga apabila terkontaminasi secara langsung dengan tanah dalam jumlah besar, akan menimbulkan pencemaran tanah, bau, dan gangguan bagi masyarakat sekitar serta akan mengganggu kestabilan unsur hara dalam tanah.
3
mengolah potensi sumber daya alam yang ada, salah satunya ialah limbah kertas. Limbah kertas sendiri saat ini tersedia dalam jumlah yang tidak sedikit oleh karena itu pemanfaatan kertas limbah sebagai bahan baku beton mungkin merupakan salah satu alternatif yang dapat diaplikasikan pada struktur beton. Selain itu pemanfaatan kertas limbah ini juga dapat mengatasi permasalahan pembuangan limbah kertas sekaligus mendukung program pemerintah dalam pengadaan bahan konstruksi bangunan yang murah, dan ringan yang diharapkan dapat meningkatkan karakteristik beton.
Berdasarkan uraian latar belakang masalah di atas, maka penulis mencoba meneliti dan membahas akan hal tersebut di dalam Skripsi yang berjudul :
“ Karakteristik Beton Ringan Kuat Tekan 35 MPa Menggunakan Limbah Kertas sebagai Substitusi Parsial Agregat Halus. ”
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang sudah dijelaskan di atas maka permasalahan yang dapat dirumuskan adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh limbah kertas sebagai pengganti agregat halus terhadap karakteristik beton ?
4 C. Batasan Masalah
Untuk memberikan arah yang jelas dari penelitian ini agar sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai dan karena keterbatasan waktu serta luasnya permasalahan yang ada, maka penulis membatasi beberapa hal yaitu :
1. Metode mix design yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah metode JSCE (Japan Society of Civil Engineer).
2. Objek utama dalam penelitian ini adalah sampah kertas. Karena banyaknya jenis kertas, maka penulis membatasi jenis kertas yang digunakan yaitu limbah kertas HVS dan/atau limbah kertas koran dan bahan tambahan dalam penelitian ini adalah silica fume. Digunakan sebagai variasi pembanding kuat tekan beton.
3. Pengujian yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah uji karakteristik agregat, test SEM-EDS, uji modulus elastisitas, uji densitas, uji kuat tekan, dan uji kuat lentur.
D. Tujuan Penelitian
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah yang ada, maka tujuan dari penelitian ini adalah :
5
2. Meneliti pengaruh penambahan limbah kertas terhadap karakteristik beton.
3. Menginvestigasi pengaruh silica fume (microsilika) terhadap karakteristik yang menggunakan limbah kertas.
E. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dan harapan yang ingin diperoleh dari penelitian ini ialah sebagai berikut :
1. Memberikan informasi awal tentang pemanfaatan limbah kertas dalam pencampuran beton.
2. Mengurangi jumlah sampah kertas yang sangat banyak dan dimanfaatkan sebagai bahan campuran beton ringan.
3. Menjadi riset awal yang bisa digunakan untuk penelitian selanjutnya.
F. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan Skripsi ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
6
sistematika penulisan laporan yang dipakai dalam skripsi ini sehingga bisa dipahami secara sistematis.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam penyelesaian skripsi ini, penulis berpedoman pada beberapa penelitian tentang perancangan mutu beton, material campuran beton, pengertian beton, Standar Nasional Indonesia tentang baku beton, serta studi tentang kertas dan silica fume.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini menjelaskan tentang urutan pengerjaan yang dilakukan dalam penelitian yang berupa investigasi lapangan dan pengujian langsung di laboratorium.
BAB IV ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini akan membahas tentang efektifitas penggunaan limbah kertas terhadap kuat tekan dan kuat lentur beton yang terlaksana di laboratorium, serta memecahkan masalah yang diangkat dalam skripsi ini sehingga diperoleh rancangan akhir untuk beton yang ringan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tinjauan Umum
Mulai tahap perencanaan hingga tahap analisis, penelitian dilaksanakan berdasarkan sumber yang berkaitan dengan topik yang dipilih, yaitu penelitian tentang limbah kertas yang difungsikan sebagai pengganti sebagian agregat halus pada campuran beton.
Materi yang dibahas berdasarkan referensi maupun peraturan mengenai teknologi beton, yaitu :
- Teori tentang beton
- Teori tentang beton mutu tinggi - Teori tentang beton ringan - Teori tentang kertas
- Silica fume sebagai bahan pengganti - Penelitian sejenis sebelumnya
B. Teori tentang Beton
8
beton adalah bahan yang terbuat dari berbagai macam tipe semen, agregat dan juga bahan pozzolan, abu terbang, terak dapur tinggi, sulfur, serat dan lain-lain (Neville dan Brooks, 1987). Perancangan beton harus memenuhi kriteria perancangan yang berlaku. Perancangan sendiri dimaksudkan untuk mendapatkan beton yang baik dimana harus memenuhi kriteria dua kinerja yang utamanya, yaitu kuat tekan yang tinggi (minimal sesuai dengan rencana) dan pengerjaan yang mudah (Workability). Selain itu juga harus memenuhi kriteria antara lain, tahan lama (durability), murah (aspect economic cost) dan tahan aus.
1. Karakteristik Beton a. Kuat Tekan
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan beton (Mulyono, 2003) :
1. Proporsi bahan-bahan penyusun 2. Metode perancangan
3. Perawatan
9
Gambar 1 Faktor – faktor yang mempengaruhi Kekuatan Beton (Mulyono, 2003)
b. Workabilitas
10
1. Compactible, yaitu kemudahan beton untuk dipadatkan dengan baik. Pemadatan bertujuan untuk mengurangi rongga-rongga udara yang terjebak di dalam beton sehingga diperoleh susunan yang padat dan memperkuat ikatan antar partikel beton.
2. Mobilitas, yaitu kemudahan beton untuk mengalir atau dituang dalam cetakan dan dibentuk. Adukan beton juga harus dapat mengisi ruang di antara tulangan-tulangan.
3. Stabilitas, yaitu kemampuan beton untuk tetap stabil, homogen selama pencampuran, serta tidak terjadi segregasi dan bleeding. Kemudahan pengerjaan dapat dilihat dari nilai slump yang identik dengan tingkat keplastisan beton. Semakin plastis beton semakin mudah pengerjaannya. Unsur – unsur yang mempengaruhi nilai slump antara lain :
1. Jumlah Air Pencampur
Semakin banyak air semakin mudah dikerjakan 2. Kandungan Semen
Jika FAS tetap, semakin banyak semen berarti semakin banyak kebutuhan air sehingga keplastisannyapun akan lebih tinggi 3. Gradasi Campuran pasir-kerikil
Jika memenuhi syarat dan sesuai dengan standar, akan lebih mudah dikerjakan
4. Bentuk Butiran agregat kasar
11
6. Cara Pemadatan dan Alat Pemadat. (Mulyono, 2003)
Ada tiga jenis slump yaitu Slump Sejati, Slump Geser, dan Slump Runtuh. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat Gambar 2 dibawah ini.
Gambar 2 Tipe-tipe Keruntuhan Slump berdasarkan Nilai FAS.
(Neville dan Brooks, 1987)
c. Rongga Udara (Air Content)
Pada umumnya beton mengandung rongga udara sekitar 1% - 2%, pasta semen (semen dan air) sekitar 25% - 40% dan agregat (agregat halus dan agregat kasar) sekitar 60% - 75%. (Tri Mulyono,2003). Dengan banyaknya pori-pori yang mengandung udara tersebut, maka akan mengakibatkan kekuatan beton akan semakin menurun. Dengan penambahan bahan tertentu yang bersifat sebagai F iller akan mengisi rongga-rongga udara sehingga beton lebih kedap air.
12 2. Umur Beton
Kuat tekan beton bertambah sesuai dengan bertambahnya umur beton. Kecepatan bertambahnya kekuatan beton tersebut sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain : faktor air - semen dan suhu perawatan. Semakin tinggi faktor air - semen semakin lambat kenaikan kekuatan beton, semakin tinggi suhu perawatan semakin cepat kenaikan kekuatan beton. ( Tjokroadimuljo.K, 1996 ) Laju kenaikan kuat tekan beton ini mula - mula cepat, akan tetapi semakin lama laju kenaikan itu makin lambat seperti yang terlihat pada Gambar 3.
13
14 Keterangan : a) Terjadinya pencampuran pertama; b) Kondisi beton setelah berumur 7 hari; c) Kondisi beton setelah berumur 28 hari; d) Kondisi beton setelah berumur 12 bulan.
Gambar 4 Proses terjadinya Pengikatan dalam beton. (Mulyono,2003)
3. Material Penyusun Beton
Material penyusun pada beton dengan campuran kertas ini tidak berbeda dengan material penyusun beton pada umumnya, yaitu terdiri dari semen, agregat kasar, air dan kertas sebagai bahan substitusi agregat halus. Semua bahan-bahan diatas mempunyai karakteristik yang berbeda bila digunakan sebagai bahan adukan dalam beton. Dengan alasan ini maka perlu diketahui sifat dan karakteristik masing masing material penyusun beton agar dalam pelaksanaan nanti tidak terjadi kesalahan pemilihan dan penggunaan material, sehingga dapat menghasilkan beton dengan kekuatan karakteristik yang dikehendaki.
a. Semen Porland (PC)
15
berlebihan sehingga beton menjadi banyak pori, dan akibatnya kuat tekan beton menjadi rendah.
1. Sifat Kimia Semen
Kadar kapur yang tinggi tetapi tidak berlebihan cenderung memperlambat pengikatan, tetapi menghasilkan kekuatan awal yang tinggi. Kekurangan zat kapur menghasilkan semen yang lemah, dan bilamana kurang sempurna pembakarannya, menyebabkan ikatan yang cepat (L.J. Murdock dan K.M. Brook,1979). Sifat kimia serta komposisi semen sesuai Teknologi Beton. (Mulyono, 2004)
Dalam semen pada dasarnya ada 4 senyawa penting, yaitu : - Trikalsium silikat (C3S)
- Dikalsium silikat (C2S) - Trikalsium aluminat (C3A)
- Tetrakalsium aluminoferit (C4AF) 2. Sifat Fisik Semen
Sifat fisik Semen portland yaitu : a. Kehalusan butir
Semakin halus semen, maka pemukaan butirannya akan semakin luas, sehingga persenyawaanya dengan air akan semakin cepat dan membutuhkan air dalam jumlah yang besar pula.
b. Berat jenis
16
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.
d. Kekekalan bentuk
Pasta semen yang dibuat dalam bentuk tertentu dan bentuknya tidak berubah pada waktu mengeras, maka semen tersebut mempunyai sifat kekal bentuk.
e. Pengerasan awal palsu
Gips yang terurai lebih dulu dapat menimbulkan efek
pengerasan palsu, seolah-olah semen tersesuai mulai mengeras tetapi pengaruhnya terhadap sifat semen tidak berubah.
Pengerasan palsu biasanya terjadi jika semen mengeras kurang dari 60 menit.
f. Pengaruh suhu
Pengikatan semen berlangsung dengan baik pada suhu 35 0C dan berjalan dengan lambat pada suhu di bawah 15oC.
17
1. Tipe I
Semen portland untuk konstruksi umum, yang tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain.
2. Tipe II
Semen portland untuk konstruksi pada yang agak tahan terhadap sulfat.
3. Tipe III
Semen portland untuk konstruksi dengan syarat kekuatan awal yang tinggi.
4. Tipe IV
Semen portland untuk kostruksi dengan syarat panas hidrasi yang rendah.
5. Tipe V
Untuk konstruksi-konstruksi yang menuntut persyaratan yang sangat tahan terhadap sulfat. Penggunaan semen jenis ini sama dengan pada semen jenis II dengan kontaminasi sulfat yang lebih pekat.
b. Agregat
18
bagian penting dalam pembuatanmortar atau beton. Dari segi ekonomis lebih menguntungkan jika digunakan campuran beton dengan sebanyak mungkin bahan pengisi dan sedikit mungkin jumlah semen. Namun keuntungan dari segi ekonomis harus diseimbangkan dengan kinerja beton baik dalam keadaan segar maupun setelah mengeras.
Pengaruh kekuatan agregat terhadap beton begitu besar, karena umumnya kekuatan agregat lebih besar dari kekuatan pasta semennya. Namun kekasaranpermukaan agregat berpengaruh terhadap kekuatan beton. Agregat dapatdibedakan berdasarkan ukuran butiran. Agregat yang mempunyai ukuran butiran besar disebut agregat kasar, sedangkan agregat yang berbutir kecil disebut agregat halus. Dalam bidang teknologi beton nilai batas daerah agregat kasar dan agregat halus adalah 4,75 mm atau 4,80 mm. Agregat yang butirannya lebih kecil dari 4,8 mm disebut agregat halus. Secara umum agregat kasar sering disebut kerikil, batu pecah atau split. Adapun agregat halus disebut pasir, baik berupa pasir alami yang diperoleh langsung dari sungai, tanah galian atau dari hasil pemecahan batu. Agregat yang butiranya lebih kecil dari 1,2 mm disebut pasir halus, sedangkan butiran yang lebih kecil dari 0,075 mm disebut lanau, dan yang lebih kecil dari 0,002 mm disebut lempung.
Agregat umumnya digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu: - Batu, umumnya besar butiran lebih dari 40 mm
19
Agregat harus mempunyai bentuk yang baik (bulat dan mendekati kubus), bersih, keras, kuat dan gradasinya baik. Bila butiran agregat mempunyai ukuran yang sama (seragam) volume pori akan besar. Sebaliknya bila ukuran butiranya bervariasi maka volume pori menjadi kecil. Hal ini karena butiran yang kecil dapat mengisi pori diantara butiran yang lebih besar sehingga pori-pori menjadi sedikit, dengan kata lain agregat tersebut mempunyai kemampatan tinggi. Agregat harus pula mempunyai kestabilan kimiawi dan dalam hal-hal tertentu harus tahan aus dan tahan cuaca.
c. Air
20
akan mengurangi lekatan antara lapis-lapis beton dan merupakan bidang sambung yang lemah (Tjokrodimuljo,1996). Pemakaian air untuk beton sebaiknya memenuhi persyaratan (P BI 1971) :
1. Tidak mengandung Lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gr/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat organic, dan sebagainya) lebih dari 15 gr/liter
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gr/liter
4. Tidak mengandung senyawa-senyawa sulfat lebih dari 1 gr/liter.
C. Beton Ringan (Lightweight Concrete)
Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa padat (Surya Sebayang, 2000). Beton normal merupakan bahan bangunan yang relatif cukup berat dengan berat jenis berkisar 2,3 atau berat 2300 kg/m3. Untuk mengurangi beban mati suatu struktur beton, maka telah banyak dipakai beton ringan. Berdasarkan SNI 03 - 2847 - 2002, beton ringan adalah beton yang mengandung agregat ringan dan mempunyai berat satuan tidak lebih dari 1900 kg/m3. Pada dasarnya beton ringan diperoleh dengan cara penambahan pori-pori udara ke dalam campuran betonnya.
21
1. Membuat gelembung-gelembung gas udara dalam adukan semen. Dengan demikian akan terjadi banyak pori-pori udara di dalam betonnya. Bahan Tambahan Khusus (pembentuk gelembung udara dalam beton) ditambahkan ke dalam semen dan akan terbentuk gelembung udara.
2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar dan batu apung. Dengan demikian beton yang terjadi pun akan lebih ringan daripada beton normal.
3. Pembuatan beton tidak dengan butir-butir agregat halus. Dengan demikian beton ini disebut “beton non-pasir” dan hanya dibuat dari
semen dan agregat kasar saja (dengan butir maksimun agregat kasar sebesar 20 mm atau 10 mm). Beton ini mempunyai pori-pori yang hanya berisi udara (yang semula terisi oleh butir-butir agregat halus).
D. Kertas
22
hidangan, kebersihan ataupun toilet.Adanya kertas merupakan revolusi baru dalam dunia tulis menulis yang menyumbangkan arti besar dalam peradaban dunia. Sebelum ditemukan kertas, bangsa-bangsa dahulu menggunakan tablet dari tanah lempung yang dibakar. Hal ini bisa dijumpai dari peradaban bangsa Sumeria, Prasasti dari batu, kayu, bambu, kulit atau tulang binatang, sutra, bahkan daun lontar yang dirangkai seperti dijumpai pada naskah naskah Nusantara beberapa abad lampau.
Gambar 5 Bentuk Visual Kertas
1. Bahan – Bahan Pembuatan Kertas
23
bahan utama pembuatan kertas. Bahan baku diubah hingga menjadi barang baru yang mempunyai wujud dan sifat berlainan dari bahan asalnya. Bahan pembantu adalah bahan-bahan yang diperlukan untuk memperlancar pembuatan kertas. Bahan pelengkap adalah bahan-bahan yang diperlukan dalam proses pembuata kertas agar memperoleh hasil yang baik tanpa bahan pelengkap kertas yang dihasilkan banyak mengandung cacat dan tidak sempurna.
a. Bahan Baku
24 b. Bahan Pembantu
Ada empat jenis bahan pembantu yang digunakan dalam pembuatan kertas. Yang pertama adalah air bersih dan selebihnya adalah bahan kimia yang berbeda-beda peranannya. Tidak semua bahan-bahan kimia ini dipergunakan sekaligu tetapi tergantung kepada jenis kertas yang diproduksi. Bahan-bahan pembantu tersebut sebagai berikut :
- Air, diperlukan sebagi pelarut dan pencuci. Air sangat diperlukan dalam pembuatan kertas.
- Bahan pemutih, diperlukan untuk membuat kertas menjadi putih bersih sebab bahan baku kertas tidak berwarna. Bahan pemutih
- Bahan penghancur kayu, diperlukan untuk menghancurkan kayu tidak dengan cara mekanis tetapi bahan reaksi kimia. Bahan penghancur tersebut adalah :
Asam > Asam sulfat
Alkali > Sodium Hidroksida
25 c. Bahan Pelengkap
Ada dua macam bahan pelengkap yang dipergunakan di dalam industri kertas. Bahan-bahan tersebut adalah :
- Bahan Pengisi, bahan untuk menutup lubang-lubang halus pada permukaan kertas. Sehingga diperoleh kertas yang rata dan halus. Diantara bahan-bahan tersebut adalah :
Kaolin
Tanah Diatomea Gips
Kapur Magnesit
- Bahan perekat, bahan untuk mengikat serat atau selulosa kayu agar lebih kuat dan kokoh diantaranya :
Perekat arpus Perekat hewani Perekat tepung kanji
2. Jenis dan Sifat Kertas
Jenis – jenis kertas menurut kebutuhannya dapat dibagi menjadi berikut :
26
5. Kertas Koran 6. Kertas karton 7. Kertas hard Board
Tebal-tipisnya kertas akan menentukan mudah sukarnya pengerjaan. Pada umumnya kertas dapat diperlakukan sebagai berikut :
- Dapat dibakar dengan mudah - Dapat menyerap air
- Dapat dilipat kesegala arah
- Dapat dipotong dengan gunting atau pisau - Dapat dirobek Dapat direkat dengan lem
- Dapat ditoreh dengan benda runcing atau tumpul - Dapat digulung dengan mistar
- Dapat diremas dengan tangan
- Dapat ditusuk denagn jarum atau benda lainnya yang runcing - Dapat disambung dengan stapler
- Dapat dijepit dengan kertas
- Dapat dilubangi dengan alat khusus
E. Silica Fume / Mikrosilika
27
merupakan hasil sampingan dari produk logam silikon atau alloy ferosilikon. Menurut standar ”Spesification for Silica F ume for Use in
Hydraulic Cement Concrete and Mortar” (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 mikrosilika 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).
28
Gambar 6 Bentuk Visual Silica Fume
Penggunaan silica fume selalu bersamaan dengan High Range Water Reducer (Super plasticizer). Karena adanya penggunaan air pada bahan beton dan adanya bahan silica fume yang mengisi pori-pori serta
29
bersifat pozzolan ini, maka mengakibatkan beton menjadi kedap, awet, dan berkekuatan tinggi. Bila beton dianggap terdiri dari batu pecah sebagai frame atau rangka dan pasta semen sebagi matriks pengisinya. Mengenai pasta semen dibagi menjadi dua daerah yaitu daerah tengah dan daerah transisi (transition zone), yaitu batas antara agregat dengan pasta. Daerah tengah biasanya cukup kuat, tetapi daerah transisi sering terjadi bleeding atau kebanyakan air sehingga kadang-kadang lemah dibanding dengan daerah tengah. Dengan adanya silica fume daerah agregat matriks transisi lebih padat dan kuat sehingga hubungan antara semen pasta dan agregat menjadi lebih kompak, agregat dan pasta merupakan kesatuan struktur komposit yang cukup solid dan kuat (Rosemberg dan Gaidis).
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 adalah 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. Kandungan silika (SiO2) sangat tinggi 93,09 %, ketentuan
30
serangan klorida tinggi, ketahanan terhadap keausan tinggi dan permeabilitas lebih kecil (220). Dalam hal ketahanan terhadap serangan klorida tinggi, menurut Sorensen (Rachee dan Kumar, 1989), mengatakan bahwa dengan berkurangnya permeabilitas beton, berarti juga akan berkurangnya penetrasi serangan kimia.
Kendala-kendala yang ada dalam penggunaan silica fume antara lain seperti, handling/pelaksanaan, bahaya kesehatan kerja, air entrainment, plastic shringkage, dan quality control. SF merupakan bahan yang sangat lembut dan mudah sekali terbang saat terkena angin, maka perlu diperhatikan dalam pelaksanaan loading, pengangkutan, penyimpanan dan pencampuran. Sehubungan dengan kesehatan kerja, karena SF sangat halus, kemungkinan terhisap SF oleh pekerja akan terjadi, oleh karena itu pekerja harus dilengkapi dengan alat pelindung pernafasan.
Percobaan dilaboratorium dan lapangan menunjukkan bahwa penggunaan SF bertendensi terjadi P lastic Shrinkage Cracks (Aicitin & P insonneuault, 1981), oleh sebab itu perlu diadakan pencegahan dengan menutup permukaan beton yang dalam proses pengerasan, untuk mencegah penguapan akibat angin dan suhu. Dalam masalah kontrol kualitas, dianggap sangat penting, agar membatasi variasi dari kehalusan produksi SF. Kehalusan dari kadar Silicondioxid (SiO2) harus dikontrol
31 F. Penelitian Sejenis Sebelumnya
Beberapa penelitian sejenis yang pernah dilakukan sebelumnya yaitu :
1. ANALISIS PROPORSI BUBUR KERTAS DAN PASIR TERHADAP
32
1,941 gr/cm2. Pada perhitungan modulus elastisitas dan poisson’s ratio persentase bubur kertas terhadap pasir sebesar 30% juga menghasilkan nilai yang maksimum yaitu sebesar 8852,678 kg/cm2 dan 0,357. Berdasarkan kekuatannya beton kertas dengan proporsi bubur kertas sebesar 40%-50% dapat dikategorikan sebagai beton ringan dengan kekuatan menengah (moderate strength concretes).
2. PEMANFAATAN LIMBAH KERTAS KORAN UNTUK
33
34
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tinjauan Umum
Dalam penelitian ini variabel yang digunakan adalah variabel bebas dan variabel terikat. Variabel bebas dalam penelitian ini yaitu variasi persentase limbah sampah (paper pulp) dalam agregat (50%; 25%; dan 0%) dan persentase silica fume (10% dan 15%) sementara variabel terikat dalam penelitian ini yaitu agregat lainnya seperti semen, pasir, kerikil dan air. Sampel tiap variasi dalam penelitian ini adalah 6 sampel benda uji silinder diameter 10 cm dan tinggi 20 cm untuk pengujian kuat tekan dan 3 sampel benda uji balok 10 cm x 10 cm x 40 cm untuk pengujian kuat lentur dengan target mutu beton f’c = 35 MP a. Untuk pengujian kuat tekan akan diuji pada umur beton 7 dan 28 hari, sedangkan pengujian kuat lentur dan modulus elastisitas hanya akan diuji pada umur beton 28 hari.
B. Bahan, Alat, Waktu dan Tempat 1. Bahan
35 1. Limbah kertas HVS dan/atau kertas koran yang dikumpulkan dari berbagai sumber pembuangan yang kemudian dibentuk menjadi paper pulp.
2. Semen yang digunakan ialah jenis semen PCC.
3. Agregat halus (pasir) yang digunakan dalam penelitian ini ialah pasir yang bersumber dari pasir alam asal Bili-Bili.
4. Agregat kasar (betu pecah) yang digunakan dalam penelitian ini ialah batu pecah (maksimum 20 mm) yang bersumber dari stone crusher asal Bili-Bili.
5. Air pencampur yang digunakan ialah air PDAM.
6. Silica fume yang digunakan sebagai pengganti persentase semen diperoleh dari toko bangunan atau toko bahan kimia.
36 Gambar 7 Kertas (P aperP ulp)
Gambar 8 Mikrolisika (Silica F ume)
2. Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini semuanya berasal dari Laboratorium Bahan dan Konstruksi, Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang. Adapun alat yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Timbangan digital dan timbangan analog. 2. Mesin pengaduk (concrete mixer).
3. Meja getar (vibrator).
4. Alat Compression Testing Machine untuk pengujian kuat tekan beton.
5. Alat F lexural Testing Machine untuk pengujian kuat lentur beton. 6. Alat LVDT (Linear Variable Differential Transformer) untuk
37
7. Tescan Vega3SB Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDS)
3. Waktu dan Tempat Penelitian
C. Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam berbagai tahap yang dilaksanakan di Laboratorium. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar diagram alir tahap penelitian di bawah ini :
Gambar 9 Diagram Alir Penelitian
A
Mix Design Beton
Metode JSCE
Campuran Beton yang Menggunakan Pa per Pulp
ditambah Silica Fume
Campuran Beton yang Menggunakan Pa per Pulp
tanpa Silica Fume
(Kuat Tekan, Modulus Elastisitas dan Kuat Lentur)
Olah Data dan Analisa Hasil
Penarikan Kesimpulan dan Saran Berdasarkan Hasil Penelitian
D. Tipe Penelitian dan Sumber Data
Penelitian yang dilaksanakan ini adalah uji eksperimental, dimana kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti dan mengacu pada SNI (Standar Nasional Indonesia) dan ASTM (American Standard of Testing and Material) digunakan untuk pengujian karakteristik agregat, pengujian karakteristik beton, sedangkan JSCE (Japan Society of Civil Engineer) digunakan untuk metode mix design beton, dan juga digunakan berbagai literatur-literatur lainnya yang berkaitan.
E. Prosedur Penelitian 1. Tahap Persiapan
Pada tahap ini meliputi kajian kepustakaan dan perencanaan teknik-teknik yang dapat memudahkan proses pengambilan data-data dan mobilisasi bahan penelitian. Pada tahap ini selanjutnya dilakukan pembuatan dan pemeriksaan terhadap limbah padat kertas dalam wujud paper pulp yang meliputi pemeriksaan fisik, serta pemeriksaan berbagai bahan campuran seperti semen, batu pecah dan pasir.
Adapun langkah-langkah cara pembuatan paper pulp ialah sebagai berikut :
1. Menyiapkan sampah kertas.
2. Menggunting-gunting kertas hingga menjadi potongan-potongan yang lebih kecil dan mudah untuk diremas.
3. Merendam semua potongan kertas dengan menggunakan air bersih di dalam sebuah wadah besar, kemudian biarkan terendam selama kira-kira 1 hari.
5. Saring bubur kertas menggunakan saringan yang halus hingga terpisah dengan air, kemudian peras-peras kertas yang tersaring hingga tidak ada lagi air menetes.
6. Keringkan granular kertas dibawah terik matahari atau anginkan selama 1 hari, maka paper pulp sudah siap diblender.
7. Blender granular kertas yang menggumpal hingga membentuk serbuk kertas inilah yang kemudian disebut dengan paper pulp. Pada Tahap ini juga dilakukan mix design setelah semua data pengujian karakteristik agregat yang diperlukan pada pemeriksaan bahan campuran telah diperoleh. Proporsi mix design dapat dilihat pada lampiran.
2. Tahap Pelaksanaan Penelitian a. Pembuatan Beton
Pembuatan beton dilakukan untuk 7 variasi, karena 1 variasi memerlukan 6 sampel silinder dan 3 sampel balok, maka 6 sampel silinder dikerjakan selama 1 hari dan 3 balok pada hari berikutnya, hal ini dilakukan karena keterbatasan cetakan spesimen dan banyaknya mahasiswa belajar yang menggunakan laboratorium. Agar penelitian berjalan dengan baik, maka pembuatan adukan harus memperhatikan hal – hal sebagai berikut :
2. Pembuatan adukan beton dilakukan berdasarkan perhitungan mix design yang telah dilakukan. Proporsi takaran campuran beton agar seteliti mungkin dan dipisahkan antara air, paper pulp, agregat kasar, agregat halus dan semen.
3. Menyiapkan alat sesuai kebutuhan.
4. Pada saat penuangan bahan ke dalam mixer dapat dibiasakan dengan urutan batu pecah, pasir, semen PCC, secara berurutan kemudian dapat dituang air sesuai dengan perhitungan mix design. Khusus untuk campuran dengan kertas, pasir terlebih dahulu dicampur dan diaduk dengan bulir kertas kemudian dituang ke dalam molen. Begitu pula dengan campuran dengan silica fume (SF), semen terlebih dahulu dicampur dan diaduk dengan SF kemudian dituang ke dalam molen. Lama pengadukan untuk satu kali mencampur ini sekitar ±3-7 menit tergantung kondisi campuran yang di-mixing.
5. Untuk cetakan benda uji silinder dan cetakan benda uji balok, perlu diperhatikan kekencangan baut-bautnya dan harus diolesi dengan vaseline terlebih dahulu sebelum diisi campuran beton.
b. Perawatan (Curing)
Perawatan benda uji dilakukan dengan cara perendaman. Perawatan beton ini bertujuan untuk menjamin proses hidrasi semen dapat berlangsung dengan sempurna, sehingga retak-retak pada permukaan beton dapat dihindari serta mutu beton yang diinginkan dapat tercapai. Adapun cara perendamannya adalah sebagai berikut :
a. Setelah 24 jam maka cetakan beton silinder dan/atau balok dibuka, lalu dilakukan perendaman terhadap sampel beton tersebut.
b. Perendaman dilakukan sampai umur beton 7 dan 28 hari.
c. Sebelum beton direndam terlebih dahulu diberi nama kode sampel pada permukaannya untuk memudahkan identifikasi nantinya.
c. Pengujian Sampel Beton 1) Pengujian Kuat Tekan
Pengujian kuat tekan beton yang dilakukan pada umur beton 7 dan 28 hari, pengujian kuat tekan benda uji silinder 10 x 20 cm menggunakan alat Compression Testing Machine kapasitas 2000 kN yang mengacu pada standar ASTM C.39 – 01. Langkah-langkah pengujiannya adalah :
b. Menimbang dan mencatat berat sample beton, kemudian diamati apakah terdapat cacat pada beton sebagai bahan laporan
c. Pengujian kuat tekan dengan menggunakan mesin uji tekan beton. d. Meletakkan sample beton ke dalam alat penguji, lalu
menghidupkan mesin dan secara perlahan alat menekan sample beton
e. Mencatat hasil kuat tekan beton untuk tiap sampelnya. f. Menghitung kuat tekan benda uji dengan rumus :
………...(1)
Keterangan :
: Kuat tekan (N/mm2, MPa)
P : Gaya tekan (N)
A : Luas penampang (mm2 ) D : Diamater benda uji (mm)
P
P
Gambar 10 Uji Kuat Tekan Beton
2) Pengujian Kuat Lentur
Uji lentur balok beton yang dilakukan pada umur beton 28 hari, pengujian kuat lentur benda uji balok 10 cm x 10 cm x 40 cm menggunakan alat F lexural Testing Machine kapasitas 50 kN dengan pembebanan 1/3 bentang (three point loading) yang mangacu pada standar ASTM C.78 - 02 .
Langkah-langkah pengujiannya adalah :
a. Balok untuk uji lentur diangkat dari rendaman, kemudian dianginkan atau dilap hingga kering permukaan
b. Balok untuk uji lentur diukur, dan diberi garis pada kedua tepinya sebesar 15 cm sebagai titik tumpuan
c. Pengujian lentur dengan menggunakan mesin uji lentur balok beton.
d. Meletakkan sample balok beton ke dalam alat penguji, lalu menghidupkan mesin dan secara perlahan alat menekan sample balok beton
e. Mencatat hasil uji lentur balok beton untuk tiap samplenya. f. Menghitung lentur balok beton ( Modulus of Rupture) dengan
rumus :
- Jika keruntuhan yang terjadi di bagian tengah bentang.
…….……….... (2)
- Jika keruntuhan yang terjadi di bagian luar tengah bentang.
……….... (3)
Keterangan :
: Kuat lentur (N/mm2 ) (MPa)
P : Gaya tekan (N)
L : Panjang bentang antar 2 tumpuan (mm) b : Lebar balok (mm)
h : Tinggi balok (mm)
Gambar 11 Uji Kuat Lentur Beton 1/3 Bentang
3) Pengujian Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas dapat didefenisikan sebagai perbandingan beban persatuan luas (tegangan) dengan perubahan elastis persatuan panjang (regangan). Sudut tangent ditarik antara dua titik (titik bawah untuk meniadakan pengaruh retak awal pada regangan 0,00005 dan titik atas pada saat tegangan mencapai 40% dari regangan batas).
Pengujian ini menggunakan alat “Concrete Compression Testing
Machine” yang dilengkapi dengan dial pengukur regangan vertikal.
Besarnya modulus elastisitas dihitung berdasarkan persamaan:
………...……. (4)
Dimana :
E = Modulus Elastisitas (MPa)
S1 = Tegangan untuk regangan 0,00005
S2 = Tegangan 40% dari tegangan hancur ultimate.
ε2 = Regangan yang menghasilkan S2
Menurut ACI, untuk beton berbobot normal rumus pendekatan Modulus Elastisitas (Ec) adalah sebagai berikut :
……….(5)
F. Variasi Agregat dan Jumlah Benda Uji
Berdasarkan seluruh langkah dan prosedur pengujian yang sudah dijelaskan di atas maka variasi dan jumlah sampel yang akan penulis uji dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Matriks Sampel Pengujian
Kode
Total Sampel Spesimen 51
Notasi :
7D : Pengujian di lakukan saat beton berusia 7 hari (days) 28D : Pengujian di lakukan saat beton berusia 28 hari (days) S : Sand / Pasir
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data hasil penelitian diperoleh dari hasil observasi laboratorium meliputi pengujian karakteristik agregat, pengujian komposisi senyawa bahan pengikat (binder), pengujian kuat tekan dan kuat lentur serta pengujian modulus elastisitas beton dengan menggunakan kombinasi pasir dan paper pulp (bulir kertas) sebagai agregat halus dan juga substitusi silica fume terhadap semen PCC sebagai binder.
A. Hasil Pengujian Karakteristik Material 1. Komposisi Senyawa Bahan Pengikat
Bahan pengikat (binder) yang digunakan di dalam penelitian fundamental ini yaitu semen P ortland Composite Cement (PCC). Sedangkan bahan pengikat tambahan yang digunakan mikrosilika atau silica fume (SF). Hasil pemeriksaan komposisi senyawa penyusun semen PCC dan SF dapat dilihat pada Tabel 2 berikut.
Tabel 2 Hasil Pengujian Komposisi Senyawa Semen PCC dan SF
2. Karakteristik Agregat Halus
Agregat halus yang diuji karakteristiknya dalam penelitian fundamental ini yaitu material pasir yang kemudian diuji dengan berdasarkan referensi SII 0052-80 atau ASTM C.33. Hasil dari pengujian karakteristik di laboratorium ini dapat dilihat di Tabel 3. Hasil pengujian menunjukkan bahwa karakteristik agregat halus (pasir) yang digunakan dalam penelitian ini cenderung memenuhi standar, walaupun ada beberapa yang relatif tinggi.
Tabel 3 Rekapitulasi Hasil Pengujian Karakteristik Agregat Halus (Pasir)
(Sumber : hasil pengujian laboratorium)
Adapun juga agregat halus yang merupakan variabel utama dalam penelitian fundamental ini yakni bulir kertas (paper pulp), karena tidak adanya standar tentang pengujian yang tepat untuk bulir kertas maka penulis hanya menguji karakteristik kadar air dan berat isi dari bulir kertas tersebut. Hasil dari pengujian kadar air bulir kertas ialah sebesar 8,562 % dan untuk pengujian berat isi diperoleh hasil sebesar 0,127 kg/liter. Dari
No Karakteristik Spesifikasi ASTM Hasil
data tersebut menunjukkan bahwa bulir kertas yang akan digunakan merupakan agregat yang sangat menyerap air dan material yang sangat ringan yakni dibawah 1,120 kg/liter (menurut ASTM C.330), hal ini merupakan indikasi bahwa beton yang menggunakan bulir kertas kemungkinan dapat digunakan dalam pembuatan beton ringan.
3. Karakteristik Agregat Kasar
Agregat kasar yang diuji karakteristiknya dalam penelitian fundamental ini ialah material batu pecah 1-2 yang kemudian diuji dengan berdasarkan referensi SII 0052-80 atau ASTM C.33. Hasil dari pengujian karakteristik di laboratorium ini dapat dilihat di Tabel 4 dibawah. Hasil pengujian karakteristik agregat kasar (batu pecah) yang digunakan dalam penelitian ini memenuhi standar, ini berarti seluruh material agregat kasar yang akan dipakai dalam penelitian dalam kondisi yang baik.
Tabel 4 Rekapitulasi Hasil Pengujian Karakteristik Agregat Kasar (Batu
Pecah)
(Sumber : hasil pengujian laboratorium)
No Karakteristik Spesifikasi ASTM Hasil
B. Rancangan Campuran Beton (Mix Design)
Metode untuk perancangan proporsi campuran beton (mix design) dalam penelitian fundamental ini menggunakan referensi dari JSCE (Japan Society of Civil Engineer) dengan nilai FAS yang digunakan sebesar 0,38. Proporsi material campuran beton yang digunakan dalam studi ini dapat dilihat pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5 Proporsi Material Campuran Beton (Mix P roportion)
No. Kode
Air Binder Agregat Halus Agregat Kasar
PCC SF S PP
Tabel 6 Nilai Pengujian Slump Semua Variasi (Slump Test)
(Sumber : hasil pengujian laboratorium)
Dari hasil pengujian dapat diamati bahwa nilai slump untuk variasi campuran beton menggunakan kertas (beton kertas) tidak mencapai target slump rencana. Hasil ini menunjukkan bahwa beton kertas mengurangi workability beton. Fenomena ini diduga akibat pengaruh substitusi SF ke dalam campuran beton, dan juga karakteristik dari bulir kertas dan agregat pasir yang memiliki tingkat absorpsi yang tinggi.
C. Hasil Pengujian Karakteristik Beton
1. Pengujian Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas
Pengujian kuat tekan beton dilaksanakan pada umur beton 7 hari dan 28 hari dengan jumlah tiga buah spesimen silinder untuk masing-masing umur beton, dan pengujian modulus elastisitas pada umur 28 hari dengan jumlah satu buah spesimen silinder. Hasil pengujian kuat tekan beton dan modulus elastisitas ditampilkan pada Tabel 7.
Tabel 7 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dan Modulus Elastisitas
meningkat. Berikut akan disajikan grafik peningkatan kuat tekan beton untuk semua variasi spesimen pada umur 28 hari.
Gambar 13 Peningkatan Kuat Tekan Beton Normal (NC) di Umur 7 dan 28 Hari
Berdasarkan Gambar 13 dapat diamati bahwa hasil pengujian menunjukkan terjadinya peningkatan kekuatan tekan beton normal dari umur beton 7 hari ke umur beton 28 hari. Kenaikan kuat tekan beton pada NC-0 dan NC-10 berturut-turut sebesar 24.37 MPa dan 11.54 MPa, dimana persentase kenaikan kuat tekannya untuk NC-0 dan NC-10 masing-masing sebesar 62.34 % dan 38.04 %.
14.67
Kenaikan Kuat Tekan Beton di Umur 28 Hari
7 Hari 28 Hari
62.34 %
Gambar 14 Perbandingan Kuat Tekan Beton Kertas 25% (P25) di Umur 7
dan 28 Hari
Berdasarkan Gambar 14 dapat diamati bahwa hasil pengujian menunjukkan terjadinya peningkatan kekuatan tekan beton kertas 25% dari umur beton 7 hari ke umur beton 28 hari. Kenaikan kuat tekan beton pada P25-0 , P25-10 dan P25-15 berturut-turut sebesar 19.94 MPa, 15.40 MPa dan 7.90 MPa, dimana persentase kenaikan kuat tekannya untuk P25-0 , P25-1P25-0 dan P25-15 masing-masing sebesar 53.P25-07 %, 42.28 % dan
Kenaikan Kuat Tekan Beton di Umur 28 Hari
7 Hari 28 Hari
Gambar 15 Perbandingan Kuat Tekan Beton Kertas 50% (P50) di Umur 7
dan 28 Hari
Berdasarkan Gambar 15 dapat diamati bahwa hasil pengujian menunjukkan terjadinya peningkatan kekuatan tekan beton kertas 50% dari umur beton 7 hari ke umur beton 28 hari. Kenaikan kuat tekan beton pada P50-0 dan P50-10 berturut-turut sebesar 11.66 MPa dan 7.41 MPa, dimana persentase kenaikan kuat tekannya untuk P50-0 dan P50-10 masing-masing sebesar 37.16 % dan 26.09 %.
2. Pengujian Kuat Lentur
Pengujian kuat lentur dilakukan saat beton berumur 28 hari. Adapun jumlah spesimen yang ditekan saat umur 28 hari ialah 3 buah spesimen balok untuk masing-masing 3 variasi campuran. Hasil pengujian kuat lentur saat beton berumur 28 hari untuk beton normal (NC-0) ditampilkan pada Tabel 8 berikut.
19.71 21.00
Kenaikan Kuat Tekan Beton di Umur 28 Hari
7 Hari 28 Hari
Tabel 8 Hasil Pengujian Kuat Lentur
No. Kode Spesimen fr
(MPa) Keterangan
1. NC-0 4.786 Normal (Silika 0%)
2. P25-0 5.135 Paper (25%) Silika (0%)
3. P25-15 4.019 Paper (25%) Silika (15%)
(Sumber : hasil perhitungan laboratorium)
Hasil perhitungan kuat lentur (fr) beton balok ini diperoleh berdasarkan pada pola atau model keruntuhan dari spesimen balok yang sudah diuji. Terdapat dua pola keruntuhan, pola keruntuhan yang berada di luar bentang dan pola keruntuhan yang berada di tengah bentang. Model atau pola keruntuhan dari beberapa spesimen yang diuji dapat dilihat pada
Gambar 16.
Gambar 16 Pola Keruntuhan Beberapa Spesimen Hasil Uji Kuat Lentur
a) NC-0 b) P25-0
D. Analisa dan Pembahasan
1. Pengaruh Bulir Kertas terhadap Berat Isi Beton
Pengaruh dari pemberian bulir kertas terhadap berat isi beton pada usia 28 hari dapat dilihat pada Gambar 17 dibawah.
Gambar 17 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Berat Isi Beton
Berdasarkan hasil pengujian laboratorium dapat diamati bahwa terjadi penurunan berat isi beton pada variasi yang menggunakan kertas 25% (P25-0) dan 50% (P50-0) jika dibandingkan dengan beton normal (NC-0), walaupun penurunan yang ditunjukkan tidak begitu signifikan.
Berat isi beton P25-0 (2296 kg/m3) lebih rendah dari berat isi beton NC-0 (2301 kg/m3) dengan persentase penurunan hanya 0.23% setara
dengan berkurang 5.38 kg/m3. Sementara itu, Berat isi beton P50-0 (2212 kg/m3) jauh lebih rendah dari berat isi beton NC-0 dengan persentase
penurunan sebesar 3.87%, hal ini setara dengan berkurang 88.98 kg/m3. Observasi ini menunjukkan bahwa semakin besar penambahan bulir kertas
2301.82 2296.44 2212.84
maka berat isi beton akan semakin kecil. Hal ini dapat dipastikan akibat pengaruh pergantian bulir-bulir kertas ke dalam beton. Sebagaimana diketahui bahwa bulir kertas memiliki berat isi yang sangat ringan (0.127 kg/liter), sehingga diharapkan mampu menjadikan spesimen beton yang dibuat lebih ringan. Model penyebaran bulir kertas di dalam beton kertas dapat dilihat pada Gambar 18. Hasil pengamatan memperlihatkan bahwa distribusi bulir kertas didalam beton terjadi secara merata (homogen).
Gambar 18 Model Penyebaran Bulir Kertas di dalam Beton
a) Variasi Kertas 25% (P25-0)
2. Pengaruh Bulir Kertas terhadap Kuat Tekan - Modulus Elastisitas
Pengaruh dari pemberian bulir kertas terhadap kuat tekan dan modulus elastisitas pada usia 28 hari dapat dilihat pada Gambar 19.
Gambar 19 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Kuat Tekan Umur 28 Hari
Dari Gambar 19 dapat diamati bahwa terjadi penurunan kuat tekan beton kertas P25-0 dan beton kertas P50-0 dibandingkan dengan beton normal NC-0. Penurunan kuat tekan paling signifikan terjadi pada variasi P50-0 (31.37 MPa) terhadap variasi NC-0 (39.03 MPa) sebesar 19.63 %. Kejadian ini menunjukkan bahwa semakin besar penambahan bulir kertas maka kuat tekan beton semakin kecil. Hal ini dapat dipastikan karena bulir kertas merupakan agregat yang ringan dan lunak, sehingga jumlahnya akan sangat mempengaruhi kinerja beton. Sedangkan untuk variasi P25-0 (37.58 MPa) hanya mengalami penurunan sebesar 3.72 %. demikian penurunan yang ditunjukkan tidak begitu signifikan.
Gambar 20 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Modulus Elastisitas
Pengaruh penambahan bulir kertas pada modulus elastisitas beton diperlihatkan pada Gambar 20. Hasil analisis menunjukkan kenaikan nilai modulus elastisitas sebesar 19.9 % pada variasi beton P25-0 dan cenderung menurun sebesar 15.27 % pada variasi beton kertas P50-0 dibandingkan dengan beton normal NC-0. Fenomena ini menunjukkan bahwa bulir kertas mempengaruhi nilai modulus elastisitas beton dan dapat disimpulkan juga nilai modulus elastisitas tertinggi dicapai pada persentase substitusi bulir kertas tertentu sebesar 25%.
3. Pengaruh Bulir Kertas terhadap Kuat Lentur
Pengaruh penambahan bulir kertas terhadap kuat lentur beton yang diuji pada umur 28 hari ditampilkan pada Gambar 21.
Gambar 21 Pengaruh Bulir Kertas terhadap Kuat Lentur Beton
Berdasarkan hasil analisis bahwa kuat lentur beton P25-0 (5.135 MPa) lebih tinggi dari kuat lentur beton NC-0 (4.786 MPa) dengan persentase kenaikan kuat lentur sebesar 6.79 %. Sementara itu, kuat lentur beton P25-15 (4.019 MPa) lebih rendah dari beton P25-0 dengan persentase penurunan kuat lentur sebesar 21.73 %. Hasil observasi ini menunjukkan bahwa penambahan bulir kertas memperbaiki kuat lentur beton. Fenomena ini diduga akibat pengaruh bulir-bulir kertas di dalam beton mengisi ruang-ruang dan memberikan sifat lentur di dalam rongga-rongga beton. Sebagaimana diketahui bahwa bulir kertas ini terbuat dari bahan dasar serat kayu yang mengandung selulosa yang cukup tinggi dan beberapa zat kimia aditif seperti kalsium karbonat, alkali, kaolin dan juga bahan perekat seperti perekat arpus atau tepung kanji. Namun, penambahan silica fume pada beton kertas tidak memberikan pengaruh
4.786 5.135
positif terhadap kuat lentur beton. Kecenderungan ini diprediksi bahwa terjadi reaksi antara bulir kertas dan silica fume di dalam beton yang tidak menghasilkan efek kenaikan kuat lentur.
4. Pengaruh Silica Fume terhadap Kuat Tekan Beton Kertas
Pengaruh penambahan SF terhadap kuat tekan beton yang diuji pada umur 28 hari ditampilkan pada Gambar 22.
Gambar 22 Pengaruh Silica F ume terhadap Kuat Tekan Beton Kertas
Pengaruh SF terhadapat kuat tekan beton kertas ditunjukkan pada
Gambar 22. Berdasarkan hasil pengamatan laboratorium dapat dilihat
bahwa seluruh variasi spesimen beton kertas cenderung mengalami penurunan kuat tekan, baik pada variasi pergantian kertas 25% maupun pergantian kertas 50%. Hasil pengamatan ini mengindikasikan bahwa tidak didapatkan pengaruh positif dari substitusi SF, dengan kata lain penambahan SF tidak memperbaiki kuat tekan beton pada umur 28 hari.
5. Hubungan antara Kuat Tekan - Berat Isi
Gambar 23 mengilustrasikan hubungan antara kuat tekan dan
berat isi seluruh variasi spesimen beton.
Gambar 23 Hubungan antara Kuat Tekan - Berat Isi
Hasil analisis dapat dilihat bahwa kuat tekan beton mempunyai kecendrungan yang sama dengan nilai berat isi beton. Kuat tekan beton meningkat seiring dengan peningkatan berat isi beton. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi korelasi yang kuat antara kuat tekan dan berat isi beton. Semakin besar berat isi beton semakin tinggi kecenderungan
Kuat Tekan vs. Berat Isi
6. Hubungan antara Tegangan - Regangan Beton Kertas
Gambar 24 Hubungan Tegangan - Regangan Beton Kertas
Gambar 24 mendeskripsikan hubungan antara tegangan-regangan
spesimen beton. Hasil pengujian di laboratorium diperoleh bahwa regangan maximum NC-0, P25-0, P50-0 masing-masing sebesar 1516,46 , 1095,93 dan 1503,30 . Data regangan yang diperoleh dapat
disimpulkan bahwa nilai regangan beton NC-0 cenderung sama dengan regangan P50-0. Hasil ini membuktikan bahwa tidak ada pengaruh penambahan bulir kertas terhadap karakteristik regangan beton, meskipun terjadi penurunan nilai regangan pada beton P25-0.
Gambar 25 Hubungan Tegangan - Regangan Beton Kertas dengan Silica F ume
Hubungan antara tegangan-regangan spesimen beton kertas dengan penambahan SF diperlihatkan pada Gambar 25. Berdasarkan hasil pengamatan di laboratorium ditemukan bahwa regangan maximum P25-0,
P25-10, dan P25-15 masing-masing sebesar 1095.93 , 855.40 dan
838.19 . Data regangan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa
7. Hubungan antara Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas
Gambar 26 Hubungan Kuat Tekan vs. Modulus Elastisitas
Hubungan kuat tekan dan modulus elastisitas beton dapat dilihat pada Gambar 26. Hasil analisa dapat dilihat bahwa kuat tekan beton mempunyai kecendrungan yang sama dengan nilai modulus elastisitas beton. Kuat tekan beton meningkat seiring dengan peningkatan nilai modulus elastisitas beton. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi korelasi yang kuat antara kuat tekan dan modulus elastisitas beton. Semakin besar kuat tekan beton semakin tinggi kecenderungan modulus elastisitas beton.
0
Rasio antara modulus elastisitas dan kuat tekan serta rasio kuat lentur dan kuat tekan beton pada umur 28 hari dirangkum dalam Tabel 9.
Tabel 9 Rasio antara Modulus Elastisitas - Kuat Tekan - Kuat
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dan beberapa pengujian yang dilaksanakan, maka dapat penulis sampaikan beberapa hal yang dapat menjadi kesimpulan yakni :
1. Beton dengan atau tanpa penambahan bulir kertas mengalami kenaikan kuat tekan sampai dengan umur 28 hari.
2. Pergantian bulir kertas sebagai agregat halus dapat mereduksi berat isi beton hingga mencapai 3.87% atau 88.98 kg/m3 pada variasi P50-0. 3. Penambahan bulir kertas pada campuran beton menurunkan kuat tekan
beton sebesar 3.72%, tetapi penambahan bulir kertas dapat meningkatkan kuat lentur sebesar 6.79%, demikian juga pada nilai modulus elastisitas beton meningkat sebesar 19.90% pada beton P25-0 dibandingkan dengan beton NC-0.
4. Tidak ditemukan adanya pengaruh positif silica fume terhadap karakteristik beton kertas pada umur 28 hari.
