Embed Size (px)
Citation preview
STUDI EKSPERIMENTAL PENGUJIAN KUAT TEKAN, KUAT TARIK
BELAH DAN KUAT LENTUR PADA CAMPURAN BETON DENGAN
PENAMBAHAN SERAT KAWAT BENDRAT BERKAIT
(Skripsi)
Oleh:
ATIKA ULIMA ZHAFIRA
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2017
ABSTRAK
STUDI EKSPERIMENTAL PENGUJIAN KUAT TEKAN, KUAT TARIKBELAH DAN KUAT LENTUR PADA CAMPURAN BETON DENGAN
PENAMBAHAN SERAT KAWAT BENDRAT BERKAIT
Oleh
ATIKA ULIMA ZHAFIRA
Beton adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan untukbangunan sipil dikarenakan memiliki beberapa kelebihan. Kelemahan padastruktur beton yaitu mempunyai kuat tarik yang rendah dan bersifat getas (brittle)sehingga beton diberi tulangan baja sebagai bahan alternatifnya. Pada penelitianini, campuran beton diberi bahan tambah serat bendrat berkait. Penambahan inidilakukan untuk mengetahui pengaruh serat bendrat berkait terhadap kuat tekan,tarik belah dan kuat lentur pada beton mutu normal dengan variasi kadar serat 0%,0,75%, 1,0% dan 1,25% dengan panjang serat 60 mm dan diameter 1 mm. Bendauji kuat tekan dan tarik belah berupa silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30cm berjumlah 24 buah dan benda uji kuat lentur berupa balok dengan panjang 60cm, lebar 15 cm dan tinggi 15 cm sebanyak 12 buah. Pengujian dilakukan setelah28 hari. Kuat tekan, tarik belah dan kuat lentur pada beton meningkat setelahdiberi penambahan serat kawat bendrat berkait. Peningkatan optimum terjadi padavariasi kadar serat 0,75% dengan hasil berturut-turut sebesar 35,9336 MPa,3,9848 MPa, dan 8,9380 MPa. Semakin banyak variasi kadar serat akanmenyebabkan sulitnya pergerakan agregat sehingga semakin besar kemungkinanterjadi balling effect pada saat pengerjaan beton.______
Kata kunci: kawat bendrat, kuat tekan, tarik belah, kuat lentur.
ABSTRACT
EXPERIMENTAL STUDY OF COMPRESSIVE STRENGTH TESTING,TENSILE STRENGTH AND FLEXURAL STRENGTH IN CONCRETE
MIXTURES WITH THE ADDITION OF HOOKED FIBER WIRE
By
ATIKA ULIMA ZHAFIRA
Concrete is the most widely used construction material for civil buildingsbecause it has several advantages. The weakness of the concrete structure is tohave a low tensile strength and brittle, so that the concrete is given steelreinforcement as an alternative material. In this study, the concrete mixture wasadded with fiber bendrat material. This addition is done to determine the effect ofbendrat fiber related to compressive strength, tensile strength and flexural strengthin normal quality concrete with variation of fiber 0%, 0,75%, 1,0%, and 1,25%with fiber length 60 mm and diameter 1 mm. The compressive strength and tensilestrength test object of cylinder with a diameter 15 cm and height of 30 cmamounted to 24 pieces and and the flexural strength test objects with a 60 cmlength, 15 cm width and 15 cm height beam amounted to 12 pieces. The test willbe held after 28 days. The compressive strength, tensile strength and flexuralstrength of the concrete increased after being added to the corresponding fibers ofwire bendrat. The optimum increase occurred in the variation of 0.75% fibercontent with the result of 35,9336 MPa, 3,9848 MPa and 8,9380 MParespectively. The more variations in fiber content will cause difficult aggregatemovement, making it more likely to have a balling effect during concrete work.______
Keywords: bendrat fiber, compressive strength, tensile strength, flexuralstrength.
STUDI EKSPERIMENTAL PENGUJIAN KUAT TEKAN, KUAT TARIK
BELAH DAN KUAT LENTUR PADA CAMPURAN BETON DENGAN
PENAMBAHAN SERAT KAWAT BENDRAT BERKAIT
Oleh
ATIKA ULIMA ZHAFIRA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 14
September 1996, sebagai anak pertama dari dua bersaudara
dari pasangan Bapak Selan, S.Sos., M.M. dan Ibu Heny Rosita
S.ST., M.M.
Pendidikan Sekolah Dasar (SD) diselesaikan di SD Negeri 2 Rawa Laut Bandar
Lampung pada tahun 2007, Sekolah Menengah Pertama (SMP) diselesaikan
pada tahun 2010 di SMP Negeri 29 Bandar Lampung dan Sekolah Menengah Atas
(SMA) diselesaikan di SMA Negeri 1 Bandar Lampung pada tahun 2013. Penulis
terdaftar sebagai mahasiswi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Lampung pada tahun 2013 melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan
Tinggi Negeri (SBMPTN) Tertulis.
Penulis turut dalam organisasi kemahasiswaan yaitu Badan Eksekutif Mahasiswa
sebagai anggota Eksekutif Muda pada periode 2014/2015 dan organisasi
Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Lampung pada tahun 2015/2016
sebagai anggota Departemen Media dan Informasi. Penulis telah melakukan
Kerja Praktek (KP) pada Proyek Pembangunan Graving Dock dan
Pengembangan Dermaga Noahtu selama 3 bulan pada periode Oktober-
Desember 2015. Penulis juga telah mengikuti Kuliah Kerja Nyata (KKN) selama
40 hari pada periode Januari-Febuari 2017 di Desa Badran Sari, Kecamatan
Punggur, Kabupaten Lampung Tengah.
MOTTO HIDUP
“Wahai orang-orang yang beriman jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu.
Sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar.
(Al-Baqarah [2] : 153)
“Bukankah Kami telah melapangkan untukmu dadamu?, dan Kami telah menghilangkan
daripadamu bebanmu, yang memberatkan punggungmu? Dan Kami tinggikan bagimu
sebutan (nama)mu, Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan,
sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai
(dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain, dan
hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap.”
(Q.S. Al-Insyirah: 1-8)
Fa-biayyi alaa’I Rabbi kuma tukadziban;
Maka, nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu dustakan?
(Q.S Ar-Rahman: 55)
Do good and good will come to you
(Atika Ulima Zhafira)
Persembahan
Alhamdulillah, Puji syukur kepada Allah SWT atas karuniaNya sehinggaskripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Ku persembahkan skripsi ini
untuk:
Kedua orangtuaku, Ayah dan Bunda serta Adikku yang selalu memberidukungan moril maupun materi.serta senantiasa mendoakanku untuk meraih
kesuksesan. Semoga keluarga kita selalu dalam lindungan Allah SWT.
Saudara-saudaraku yang selalu mendoakan dan memberikan semangat untukmenyelesaikan skripsi ini.
Semua guru-guru dan dosen-dosen yang telah mengajarkan banyak hal. Terimakasih untuk ilmu, pengetahuan dan pelajaran hidup yang sudah diberikan.
Teman spesialku, Sahabat-sahabatku, Rekan seperjuangan serta Teknik sipilangkatan 2013 yang selalu menemani dalam suka maupun duka serta selalu
memberikan dukungan agar skripsi ini berjalan dengan baik.
SANWACANA
Segala puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT karena atas rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi dengan judul “Studi Eksperimental Pengujian Kuat Tekan, Kuat Tarik
Belah dan Kuat Lentur pada Campuran Beton dengan Penambahan Serat Kawat
Bendrat Berkait” merupakan salah satu syarat bagi penulis untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas
Lampung;
2. Gatot Eko S, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung;
3. Ir. Eddy Purwanto, M.T., selaku Pembimbing Akademik dan Pembimbing
Utama atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, ide-ide dan saran
serta kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;
4. Ir. Laksmi Irianti, M.T., selaku Pembimbing Kedua atas kesediaan
memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi
ini;
5. Masdar Helmi, S.T., D.E.A., Ph.D., selaku Penguji Utama yang telah
memberikan kritik dan saran pemikiran dalam penyempurnaan skripsi;
iii
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil yang telah memberikan bekal ilmu
pengetahuan kepada penulis selama menjadi mahasiswa di Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung;
7. Seluruh teknisi dan karyawan di Laboratorium Bahan dan Konstruksi,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung yang telah memberikan bantuan dan
bimbingan selama penulis melakukan penelitian;
8. Orang tua tercinta, Ibu Heny Rosita dan Bapak Selan yang sangat sabar
dalam doanya dan pengertian dalam memberikan dukungan, nasehat dan
motivasi dalam menyelesaikan perkuliahan di Jurusan Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung;
9. Adik Perempuanku Talitha Amalia Shabrina dan saudara-saudaraku tercinta
yang turut memberikan semangat dalam menyelesaikan perkuliahan;
10. Teman terbaik seperjuangan Poppy Nitiranda Faizah dan Melly Nugraheni
yang telah berbagi cerita suka dan duka selama menjalani penelitian
bersama;
11. Sahabat-sahabatku Dian Erlisa L, Debbie Maharani, Adlina Mutiara Putri,
Oktary Putri Amanda, Rinanda Putri Widyasti, Atri Ranindita, Septiani
Putri dan Fista Septianigtyas yang telah berbagi cerita suka dan duka selama
menjalani perkuliahan;
12. Teman Spesial Ahmad Ramadhani yang telah memberikan dukungan moril
dalam menyelesaikan perkuliahan;
13. Saudara-saudara Teknik Sipil Universitas Lampung angkatan 2013 yang
berjuang bersama serta berbagi kenangan, pengalaman dan membuat kesan
yang tak terlupakan, terimakasih atas kebersamaan kalian;
iv
14. Semua pihak yang telah membantu tanpa pamrih yang tidak dapat
disebutkan secara keseluruhan satu per satu, semoga kita semua berhasil
menggapai impian.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
akan tetapi penulis berharap semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan
bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Bandar Lampung, Oktober 2017
Penulis
Atika Ulima Zhafira
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ iii
DAFTAR TABEL……………………………………………………………. viii
DAFTAR NOTASI........................................................................................... xi
I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1A. Latar Belakang...................................................................................... 1B. Rumusan Masalah................................................................................. 3C. Batasan Masalah ................................................................................... 4D. Tujuan Penelitian.................................................................................. 5E. Manfaat Penelitian................................................................................ 5
II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6A. Definisi Beton....................................................................................... 6B. Sifat-sifat Beton.................................................................................... 6C. Bahan Campuran Beton........................................................................ 9D. Beton Serat ........................................................................................... 16E. Landasan Teori ..................................................................................... 20F. Penelitian Terdahulu............................................................................. 31
III. METODE PENELITIAN......................................................................... 33A. Umum ................................................................................................... 33B. Bahan .................................................................................................... 33C. Peralatan ............................................................................................... 37D. Prosedur Pelaksanaan Penelitian .......................................................... 40E. Diagram Alir Penelitian........................................................................ 50
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................. 51A. Hasil Pengujian Material ...................................................................... 51B. Perencanaan Campuran Beton.............................................................. 52C. Kelecakan (Workability)....................................................................... 53D. Berat Volume Beton ............................................................................. 55E. Kuat Tekan Beton................................................................................. 59F. Kuat Tarik Beton/Beton Serat .............................................................. 62
G. Kuat Tarik Lentur Beton....................................................................... 66H. Perbandingan Persamaan Prediksi Kuat Teka, Kuat Tarik Belah
Dan Kuat Lentur Beton......................................................................... 70I. Perbandingan Persamaan Prediksi Kuat Momen Lentur Nominal
Beton Bertulang.................................................................................... 72
V. KESIMPULAN DAN SARAN................................................................. 73A. Kesimpulan........................................................................................... 73B. Saran ..................................................................................................... 74
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 76
LAMPIRAN A (UJI BAHAN ) ....................................................................... 79
LAMPIRAN B ( MIX DESIGN) ..................................................................... 100
LAMPIRAN C ( HASIL PENGUJIAN ) ....................................................... 112
LAMPIRAN D (DOKUMENTASI PENELITIAN)...................................... 132
LAMPIRAN E ( SURAT MENYURAT) ....................................................... 163
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Beberapa jenis beton menurut kuat tekannya................................................ 7
2. Beberapa jenis beton menurut berat jenisnya................................................ 8
3. Gradasi standar agregat halus........................................................................ 10
4. Gradasi standar agregat kasar........................................................................ 11
5. Sifat berbagai macam bahan serat................................................................. 12
6. Spesifikasi serat untuk jenis kawat ............................................................... 15
7. Jumlah dan kode benda uji umur 28 hari ...................................................... 42
8. Hasil pemeriksaan pengujian material penyusun beton ................................ 51
9. Komposisi kebutuhan material per m3 beton dan serat bendrat berkait ........ 52
10. Nilai Slump dan VB-time beton serat............................................................ 53
11. Hasil pengujian slump dalam penelitian Mustakim (2012) .......................... 55
12. Hasil pengukuran berat volume beton serat bendrat berkait untukbenda uji silinder ........................................................................................... 56
13. Hasil pengukuran berat volume beton serat bendrat berkait untukbenda uji balok .............................................................................................. 57
14. Hasil pengukuran berat volume beton serat bendrat untuk benda ujisilinder dalam penelitian Mustakim (2012) .................................................. 58
15. Hasil pengujian kuat tekan beton serat bendrat berkait ................................ 60
16. Hasil pengujian kuat tekan dalam penelitian Mustakim (2012).................... 62
17. Hasil pengujian kuat tarik belah beton serat bendrat berkait ........................ 63
18. Hasil pengujian kuat tarik belah dalam penelitian Mustakim (2012) ........... 65
19. Hasil pengujian kuat tarik lentur beton serat bendrat berkait ....................... 67
20. Perbandingan dengan persamaan prediksi kuat tekan, tarik belahdan kuat lentur beton..................................................................................... 70
21. Perbandingan persamaan prediksi kuat momen lentur nominalbeton bertulang.............................................................................................. 72
22. Hasil uji gradasi agregat halus ...................................................................... 86
23. Hasil uji gradasi agregat kasar ...................................................................... 88
24. Waktu pengikatan semen .............................................................................. 99
25. Berat air perlu (kg/m3) untuk setiap m3 beton dan udara terperangkapuntuk berbagai slump dan ukuran maksimum agregat ................................. 103
26. Hubungan faktor air semen dengan kuat tekan beton (ACI)........................ 103
27. Persentase volume agregat kasar per m3 beton............................................. 104
28. Hasil pengukuran berat volume beton serat bendrat berkait untukbenda uji silinder .......................................................................................... 113
29. Hasil pengukuran berat volume beton serat bendrat berkait untukbenda uji balok ............................................................................................. 114
30. Hasil pengujian kuat tekan beton serat bendrat berkait ............................... 115
31. Hasil pengujian kuat tarik belah beton serat bendrat berkait ....................... 116
32. Hasil pengujian kuat lentur beton serat bendrat berkait............................... 117
33. Perbandingan dengan persamaan prediksi kuat tekan dan tarik belahdan kuat lentur beton.................................................................................... 123
34. Beban maksmimum pengujian kuat tarik lentur beton serat bendratberkait........................................................................................................... 124
35. Perbandingan persamaan prediksi kuat momen lentur nominalbeton bertulang............................................................................................. 131
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Berbagai bentuk geometri serat baja ( Soroushian & Bayasi,1991) ............. 13
2. Serat tersebar merata dalam adukan beton.................................................... 17
3. Benda uji kuat tekan beton (silinder) ............................................................ 21
4. Balok sederhana yang dibebani gaya p/2 ...................................................... 26
5. Diagram momen lentur ................................................................................. 26
6. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton normalbertulang (SK SNI T-15-1991-03) ................................................................ 27
7. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton bertulangyang diberi fiber (Henager & Doherty,1976)................................................ 28
8. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton bertulangyang diberi fiber (Suhendro, 1991) ............................................................... 29
9. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton bertulangyang diberi fiber (Swamy & Al-Ta’an,1981)................................................ 30
10. Bentuk serat kawat bendrat berkait (hooked)................................................ 36
11. Setting up uji kuat tekan................................................................................ 47
12. Setting up uji kuat tarik belah ....................................................................... 47
13. Setting up uji kuat lentur ............................................................................... 48
14. Diagram alir pelaksanaan penelitian ............................................................. 50
15. Grafik nilai slump dan VB-time .................................................................... 54
16. Grafik hubungan antara volume fraction dan kuat tekan beton .................... 60
17. Peristiwa balling effect .................................................................................. 61
18. Grafik hubungan antara volume fraction dan kuat tarik belah beton ............ 64
19. Grafik hubungan antara volume fraction dan kuat lentur beton.................... 68
20. Grafik gradasi agregat halus.......................................................................... 87
21. Grafik gradasi agregat kasar.......................................................................... 89
22. Hasil pengujian kandungan zat organik agregat halus.................................. 92
23. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton normalbertulang (SK SNI T-15-1991-03) ............................................................... 125
24. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton bertulangyang diberi fiber (Henager & Doherty,1976)............................................... 126
25. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton bertulangyang diberi fiber (Suhendro, 1991) .............................................................. 128
26. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton bertulangyang diberi fiber (Swamy & Al-Ta’an,1981)............................................... 130
27. Air ................................................................................................................ 133
28. Agregat Kasar............................................................................................... 133
29. Agregat Halus............................................................................................... 134
30. Semen PCC Merk Semen Padang ................................................................ 134
31. Tulangan....................................................................................................... 135
32. Serat Kawat Bendrat Berkait........................................................................ 135
33. Superpalticizer ............................................................................................. 136
34. Beton decking............................................................................................... 136
35. Cetakan Benda Uji Silinder.......................................................................... 137
36. Cetakan Benda Uji Balok............................................................................. 137
37. Timbangan berkapasitas maksimum 12 kg dengan ketelitianpembacaan 1 gram........................................................................................ 138
38. Timbangan berkapasitas maksimum 50 kg dengan ketelitianpembacaan 10 gram...................................................................................... 138
39. Oven ............................................................................................................. 139
40. Satu Set Saringan ......................................................................................... 139
41. Piknometer ................................................................................................... 140
42. Mesin Pengaduk Beton (Concrete Mixer) ................................................... 140
43. Slump Test Apparatus .................................................................................. 141
44. Botol La Chatelier ....................................................................................... 141
45. Alat Vicat ..................................................................................................... 142
46. Bak Perendam .............................................................................................. 142
47. Mesin Penggetar Internal (Vibrator) ............................................................ 143
48. Compressing Testing Machine (CTM) ......................................................... 143
49. VB-Test Apparatus ....................................................................................... 144
50. Hydraulic Jack ............................................................................................. 144
51. Loading Frame............................................................................................. 145
52. Trolley dorong.............................................................................................. 145
53. Sendok Semen.............................................................................................. 146
54. Sekop............................................................................................................ 146
55. Kontainer...................................................................................................... 147
56. Ember ........................................................................................................... 147
57. Mistar ........................................................................................................... 148
58. Gelas Ukur ................................................................................................... 148
59. Gerinda......................................................................................................... 149
60. Alat Pembentuk Kawat Bendrat................................................................... 149
61. Agregat Kasar dengan Kondisi Saturated Surface Dry ............................... 150
62. Agregat Halus dengan Kondisi Saturated Surface Dry ............................... 150
63. Semen PCC .................................................................................................. 151
64. Memasukkan Material ke dalam Concrete Mixer ........................................ 151
65. Proses Pengadukan Material Beton.............................................................. 152
66. Memasukan Serat Kawat Bendrat Berkait ................................................... 152
67. Pengujian Nilai Slump.................................................................................. 153
68. Proses Pengujian VB-test Apparatus ........................................................... 153
69. Proses Pencetakan Benda Uji....................................................................... 154
70. Pemadatan Benda Uji Beton dengan Vibrator ............................................. 154
71. Proses Pelepasan Cetakan Benda Uji ........................................................... 155
72. Benda Uji Silinder........................................................................................ 155
73. Benda Uji Balok........................................................................................... 156
74. Perawatan Beton dengan air (Curing).......................................................... 156
75. Menimbang Benda Uji Beton Silinder......................................................... 157
76. Proses Caping Benda Uji Beton Silinder ..................................................... 157
77. Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder dengan Alat CTM............................ 158
78. Benda Uji Setelah Silinder Pengujian Kuat Tekan ...................................... 158
79. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Silinder dengan Alat CTM................... 159
80. Benda Uji Silinder Setelah Pengujian Kuat Tarik Belah ............................. 159
81. Menimbang Benda Uji Beton Balok ............................................................ 160
82. Proses Meletakkan Benda Uji pada Tumpuan ............................................. 160
83. Proses Pemasangan Beban ........................................................................... 161
84. Proses Pengujian Kuat Lentur Beton dengan alat Hydraulic Jack .............. 161
85. Benda Uji Balok Setelah Pengujian Kuat Lentur......................................... 162
DAFTAR NOTASI
A = Luas penampang silinder
ACI = American Concrete Institute
ASTM = American Society for Testing and Material
CTM = Compression Testing Machine
D = Diameter silinder beton
Ec = Nilai modulus elastisitas (Elasticity of Concrete)
L = Panjang benda uji
MPa = Mega Pascal
N = Newton
P = Beban tekan maksimum
PCC = Portland Composite Cement
SNI = Standar Nasional Indonesia
SSD = Saturated Surface Dry
b = Lebar benda uji
cm = Centimeter
h = Tinggi benda uji
kg = kilogram
kN = Kilo Newton
m3 = Meter kubik
mm = Milimeter
mm2 = Milimeter persegi
π = Konstanta (pi)
’ = Kuat tekan beton (Force of Compressed)
’ = Kuat tekan beton serat
= Volume fraksi serat (Volume Fraction)f = Kuat tari beton/beton serat
f’spf = Kuat tarik beton serat
f’sp = Kuat tarik beton tanpa serat
fcuf = Kuat tekan kubus beton serat
A = Tetapan non dimensi yang bernilai (20 - √F)
B = Tetapan yang bernilai 0,7 MPa
C = Tetapan yang bernilai 1,0 MPa
F = Fiber factor
lf/df = Fiber aspect ratio
σcf = Kuat retak pertama beton serat
σuf = Kuat tarik/lentur ultimit beton serat
σm = Kuat tarik beton
= Modulus keruntuhan/kuat lentur batas
Mn = Kekuatan momen lentur murni
Ts = Gaya tarik dari baja
d = Tinggi efektif balok
c = Jarak garis netral ke serat terluar bagian tekan
Tcf = Gaya tarik dari beton serat
h = Tinggi total balok
Cc = Resultan gaya tekan dari beton serat
Cs = Resultan gaya tarik dari baja daerah tekan
As = Luas baja tulangan
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Konstruksi bangunan di Indonesia dewasa ini mengalami perkembangan yang
signifikan. Hal tersebut dibuktikan dengan banyaknya pembangunan gedung,
jalan, saluran irigasi, maupun konstruksi yang lain. Seiring dengan
perkembangan tersebut, meningkat pula kebutuhan beton sebagai salah satu
bahan konstruksi bangunan. Sampai saat ini beton masih banyak digunakan
karena memiliki banyak kelebihan, diantaranya adalah mudah pengerjaannya,
bentuknya yang dapat disesuaikan dengan keinginan, tahan terhadap perubahan
cuaca dan lingkungan sekitar, dapat menggunakan bahan-bahan lokal yang
tersedia, serta perawatannya yang murah. Disamping kelebihan, beton
mempunyai kelemahan yaitu mempunyai kuat tarik yang rendah dan bersifat
getas (brittle) sehingga pemakaiannya terbatas. Oleh karena itu untuk menambah
nilai kuat tarik beton, perlu penambahan tulangan pada komponen beton . Harga
tulangan yang selalu meningkat menyebabkan pembuatan beton menjadi mahal,
sehingga perlu adanya bahan tambah yang relatif lebih murah dan mudah
diperoleh untuk mendapatkan struktur beton yang efisien dan mempunyai
kekuatan yang baik.
2
Salah satu alternatif bahan tambah yang digunakan adalah serat baja (steel
fibers). Ide dasarnya yaitu memberi tulangan pada beton dengan serat baja yang
disebarkan secara merata kedalam adukan beton dengan orientasi random,
sehingga beton tidak mengalami retakan-retakan yang terlalu dini akibat
pembebanan maupun panas hidrasi (Sorousihan dan Bayasi, 1987). Kuat tarik
beton dapat ditingkatkan dengan menambahkan serat pada beton. Serat akan
menahan gaya tarik pada daerah tarik tanpa mengalami retak.
Menurut Purwanto (1999), dalam ACI Committee 544 (1982), ada berbagai jenis
bahan serat yang digunakan dalam campuran beton yaitu baja (steel), plastik
(polypropylene), kaca (glass), dan karbon (carbon). Jenis serat baja lebih banyak
digunakan di luar negeri karena memiliki sifat-sifat penguat beton seperti kuat
tarik yang tinggi, elastis dan lekatan yang cukup. Penggunaan serat baja ini
masih sangat jarang dipakai di Indonesia karena serat harus didatangkan terlebih
dahulu dari luar negeri sehingga memakan biaya dan waktu yang cukup besar.
Mengingat di Indonesia belum ada pabrik yang memproduksi serat baja, sebagai
alternatifnya digunakan bahan lokal yaitu kawat bendrat yang dipotong-potong
sepanjang 60 mm dengan diameter 1 mm (aspek rasio l/d = 60). Dalam penelitian
Suhendro (1991), hasil penelitiannya menunjukkan bahwa peningkatan kualitas
beton menjadi sangat daktail, kuat desak, kuat tarik dan ketahanan terhadap kejut
juga mengalami peningkatan.
3
Penelitian Leksono dkk (1995) tentang beton serat yang menggunakan kawat
bendrat berbentuk lurus dan berkait kedalam campuran beton. Kemudian beton
diuji kuat tekan, kuat lentur, kuat tarik beton. Kawat bendrat dengan diameter ±
1 mm dipotong dengan ujungnya berkait (hooked fiber), panjang 60 mm dan
volume serat 0,75% sampai dengan 1%. Hasilnya, penambahan kawat berkait
(hoked fiber) kedalam adukan beton dapat menurunkan kelecakan adukan beton
sehingga beton menjadi sulit dikerjakan, namun dengan nilai VB-time antara 5 –
25 detik dapat dipakai sebagai pedoman untuk menyatakan suatu adukan beton
serat mempunyai kelecakan yang baik. Kuat tarik, kuat tekan, dan kuat lentur
meningkat setelah diberi hoked fiber (Ariatama, 2007).
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan hasil penelitian tersebut diketahui bahwa kawat bendrat menjadi
material alternatif sebagai tambahan campuran adukan beton karena disamping
mempunyai faktor-faktor prinsip penguat beton, kawat bendrat juga merupakan
bahan yang mudah diperoleh serta relatif murah. Dalam penelitian ini dengan
pertimbangan tersebut, peneliti mencoba memanfaatkan kawat bendrat berkait
(hooked) sebagai tambahan campuran adukan beton dengan aspek rasio (l/d) 60,
maka dapat dirumuskan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
4
1. Bagaimana pengaruh penambahan kawat bendrat berkait dengan empat
variasi volume fraction 0%, 0,75%, 1,0% dan 1,25% terhadap kuat tekan,
kuat lentur dan kuat tarik belah beton mutu normal.
2. Bagaimana pengaruh kawat bendrat berkait terhadap kemudahan pengerjaan
(workability) dari campuran beton.
C. Batasan Masalah
Agar penelitian dapat terarah sesuai dengan tujuan yang diharapkan, maka
digunakan batasan masalah sebagai berikut:
1. Kuat tekan beton (f’c) adalah beton mutu normal.
2. Metode perencanaan (mix design) menggunakan metode ACI (American
Concrete Institute).
3. Kawat bendrat berkait sebagai bahan tambah dihitung di luar mix design
adukan 1 m3 beton dengan ukuran diameter 1 mm (d) dan untuk
memudahkan proses pemotongan ditentukan panjang kawat bendrat berkait
60 mm (l).
4. Aspek rasio kawat bendrat berkait (l/d) 60.
5. Pengujian beton terhadap kuat tekan, kuat lentur, dan kuat tarik belah beton.
6. Variasi kadar kawat bendrat 0%, 0,75%, 1,0% dan 1,25%.
7. Pengujian beton dilakukan pada beton berumur 28 hari.
8. Adukan beton yang dihasilkan dianggap homogen dan penyebaran kawat
dianggap merata.
5
D. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk menganalisis pengaruh penambahan kawat bendrat berkait dengan
empat variasi volume fraction 0%, 0,75%, 1,0% dan 1,25% terhadap kuat
tekan, kuat lentur dan kuat tarik belah beton mutu normal.
2. Untuk menganalisis pengaruh kawat bendrat berkait terhadap kemudahan
pengerjaan (workability) dari campuran beton.
E. Manfaat Penelitian
1. Sebagai salah satu ilmu pengetahuan dan menambah wawasan khususnya
pada bahan campuran beton terutama penambahan kawat bendrat berkait kuat
tekan, kuat tarik dan kuat lentur beton untuk meningkatkan mutu beton sesuai
yang diharapkan dan memperbaiki sifat-sifat yang kurang baik pada beton
2. Dengan penelitian yang maksimum diharapkan bahan tambah tersebut
dapat dijadikan bahan tambah komponen beton yang mempunyai
kekuatan tinggi dan berkualitas baik namun bernilai ekonomis.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Definisi Beton
Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidrolik yang lain,
agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa bahan campuran yang
membentuk massa padat menggunakan agregat alam yang dipecah atau tanpa
dipecah (SNI 2847:2013). Seiring dengan penambahan umur, beton akan semakin
mengeras dan akan mencapai kekuatan rencana ( ′ ) pada usia 28 hari.
B. Sifat – sifat Beton
Sifat-sifat beton yang perlu diketahui menurut Sugiyanto dan Sebayang (2005) dan
Tjokrodimuljo (2007) antara lain:
1. Keawetan (Durability)
Merupakan kemampuan beton bertahan seperti kondisi yang direncanakan
tanpa terjadi korosi dalam jangka waktu yang direncanakan.
2. Kuat Tekan
Ditentukan berdasarkan pembebanan uniaksial benda uji silinder beton
diameter 150 mm dan tinggi 300 mm dengan satuan MPa (N/mm2) untuk SK
SNI 91 dan standar ACI. Sedangkan British Standar menggunakan benda uji
7
kubus dengan sisi ukuran 150 mm. Jenis beton menurut kuat tekannya dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Beberapa jenis beton menurut kuat tekannya
Jenis beton Kuat tekan (MPa)
Beton sederhana Sampai 10 MPa
Beton normal 15 – 30 MPa
Beton pra tegang 30 – 40 MPa
Beton kuat tekan tinggi 40 – 80 MPa
Beton kuat tekan sangat tinggi > 80 MPa
Sumber : Tjokrodimuljo, 2007
Faktor-faktor yang mempengaruhi mutu dari kekuatan beton yaitu sifat
agregat, kepadatan beton, umur beton, faktor air semen (fas), Proporsi semen
dan jenis semen yang digunakan.
3. Kuat Tarik
Kuat tarik beton jauh lebih kecil dari kuat tekannya, yaitu sekitar 10 % -15 %
dari kuat tekannya. Kuat tarik beton merupakan sifat yang penting untuk
memprediksi retak dan defleksi balok.
4. Berat Jenis
Beton normal yang dibuat dengan agregat normal (pasir dan kerikil normal
berat jenisnya antara 2,5 – 2,7) mempunyai berat jenis sekitar 2,3 – 2,5.
Apabila dibuat dengan pasir atau kerikil yang ringan atau diberikan rongga
udara maka berat jenis beton dapat berkurang dari 2,0. Beberapa jenis beton
menurut berat jenisnya dapat dilihat pada Tabel 2.
8
Tabel 2. Beberapa jenis beton menurut berat jenisnya
Jenis Beton Berat Jenis Pemakaian
Beton sangat ringan <1,00 Non struktur
Beton ringan 1,00 – 2,00 Struktur ringan
Beton normal 2,30 – 2,50 Struktur
Beton berat >3,00 Perisai sinar X
Sumber: Tjokrodimuljo, 2007
5. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas beton tergantung pada modulus elastisitas agregat dan
pastanya. Dalam perhitungan struktur boleh diambil modulus beton sebagai
berikut:
Ec = 4700 √ ′ ; untuk beton normal
dengan:
Ec = Modulus elastisitas beton, MPa′ = Kuat tekan beton, MPa
6. Susut (Shrinkage)
Merupakan perubahan volume yang tidak berhubungan dengan pembebanan.
7. Rangkak (Creep)
Merupakan salah satu sifat beton dimana beton mengalami deformasi terus
menerus menurut waktu dibawah beban yang dipikul.
8. Kelecakan (Workability)
Workability adalah sifat-sifat adukan beton atau mortar yang ditentukan oleh
kemudahan dalam pencampuran, pengangkutan, pengecoran, pemadatan, dan
finishing.
9
C. Bahan Campuran Beton
1. Air
Air digunakan sebagai salah satu bahan penyusun beton dan sebagai bahan
perawatan beton (curing). Air akan bereaksi dengan semen, serta menjadi
bahan pelumas antara butiran agregat agar mudah dipadatkan dan dikerjakan.
Air yang digunakan harus bersih, tidak mengandung lumpur, minyak, dan tidak
mengandung garam-garam dan zat-zat lain yang dapat merusak beton.
2. Semen Portland
Berdasarkan SNI 2049:2004, semen portland adalah semen hidrolis yang
dihasilkan dengan cara menggiling terak semen portland terutama yang terdiri
dar5 kalsium silikat yang bersifat hidrolis dan digiling bersama-sama dengan
bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat
dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain. Semen berfungsi sebagai
bahan perekat untuk menyatukan bahan agregat kasar dan agrregat halus
menjadi satu massa yang kompak dan padat dengan proses hidrasi.
Menurut SNI 15-7064-2004, PCC (Portland Composit Cement) merupakan
bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama-sama terak/klinker semen
Portland dan gypsum dengan satu atau lebih bahan anorganik atau hasil
pencampuran antara bubuk semen Portland dengan bubuk bahan anorganik
lain. Semen jenis PCC dapat digunakan pada konstruksi umum seperti
pekerjaan beton, pasangan bata, selokan, jalan, pagar dinding dan pembuatan
elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton pratekan, panel beton,
10
bata beton (paving block) dan sebagainya. PCC mempunyai panas hidrasi yang
lebih rendah selama proses pendinginan, sehingga pengerjaannya akan lebih
mudah dan menghasilkan permukaan beton atau plester yang lebih rapat dan
lebih halus.
3. Agregat
Agregat berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton
yang terdiri dari agregat halus dan agregat kasar (Sugiyanto dan Sebayang
(2005). Agregat halus untuk beton adalah agregat berupa pasir alam yang
mempunyai ukuran butir 5 mm. Agregat kasar untuk beton adalah agregat
berupa kerikil sebagai hasil disintegrasi alami dari batu-batuan atau berupa
batu pecah yang diperoleh dari pemecahan batu, dan mempunyai ukuran butir
antara 5-40 mm. Besar butir maksimum yang diizinkan tergantung pada
maksud pemakaian. Gradasi standar agregat dapat dilihat pada Tabel 3 dan
Tabel 4.
Tabel 3. Gradasi standar agregat halus
Ukuran Saringan (mm) Persentase Lolos
9,5 100
4,75 95 – 100
2,36 (No 8) 80 – 100
1,18 (No 16) 50 – 85
0,6 (No 30) 25 – 60
0,3 (No 50) 10 – 30
0,15 (No 100) 2 – 10
Pan
Sumber: ASTM C-33
11
Tabel 4. Gradasi standar agregat kasar
Ukuran Saringan(mm)
Persentase Lolos
37,5 – 4,75 19,0 – 4,75 12,5 – 4,75
50 100 - -
38,1 95 – 100 - -
25 - 100 -
19 35 – 70 90 – 100 100
12,5 - - 90 – 100
9,5 10 – 30 20 – 55 40 – 70
4,75 0 – 5 0 – 10 0 – 15
2,36 - 0 – 5 0 – 5
Pan
Sumber: ASTM C-33
4. Serat (fiber)
ACI Committee 544 mengklasifikasikan tipe serat secara umum sebagai
perkuatan beton, yaitu antara lain:
1. SRFC (Steel Fiber Reinforced Concrete)
2. GFRC (Glass Fiber Reinforced Concrete)
3. SNFRC (Synthetic Fiber Reinforced Concrete)
4. NFRC (Natural Fiber Reinforced Concrete)
Sebenarnya semua jenis serat dapat dipakai sebagai bahan tambah untuk
perbaikan sifat beton. Tetapi yang harus diperhatikan dalam penggunaan serat
adalah ketahanan serat terhadap alkali. Sifat berbagai macam bahan serat dapat
dilihat pada Tabel 5.
12
Tabel 5. Sifat berbagai macam bahan serat
No Jenis Serat Kuat Tarik(MPa)
Perpanjangansaat putus (%)
BeratJenis
1 Acrylic 204 – 408 25 – 45 1,1
2 Asbes (Asbestos) 544 – 952 0,6 3,2
3 Kaca (Glass) 1020 – 3740 1,5 – 3,5 2,5
4 Nylon 748 – 816 16 – 20 1,1
5 Baja (Steel) 272 – 2720 0,5 – 35 7,8
Sumber: ACI Committee 544, 1984 dalam Mulyono 2003
1. Serat baja memiliki kelebihan dalam hal kekuatan dan modulusnya yang
tinggi, tetapi memiliki kelemahan yaitu bersifat korosif. Hal ini dapat
dilihat bila ada sebagian dari serat yang tidak terlindung atau tertutup
beton.
Menurut Soroushian & Bayasi (1991), beberapa jenis baja yang biasa
digunakan dalam campuran beton antara lain:
a. Bentuk serat baja (Steel fiber shapes)
Bentuk-bentuk serat baja yaitu lurus (straight), berkait (hooked),
bergelombang (crimped), double duo form, ordinary duo form, bundel
(paddled), kedua ujung ditekuk (enfarged ends), tidak teratur
(irregular), dan bergigi (idented).
13
b. Penampang serat baja (Steel fiber cross section)
Penampang serat baja terdiri dari lingkaran (round/wire),
persegi/lembaran (rectangular/sheet), dan tidak teratur/bentuk
dilelehkan (irregular/melt extract).
c. Serat yang dilekatkan bersama dalam satu ikatan (fibers glued together
into a bundle).
Jenis-jenis serat baja dapat dilihat pada Gambar 1 berikut:
Gambar 1. Berbagai bentuk geometri serat baja (Soroushian&Bayasi,1991)
Penggunaan serat baja pada adukan beton belum banyak dikenal di
Indonesia. Penyebabnya karena tidak tersedianya serat baja di dalam negeri
sehingga alternatifnya digunakan bahan lokal yaitu kawat yang dipotong-
potong. Dalam penelitian Suhendro (1991) dicari alternatif penggunanan
14
bahan lokal yang mudah didapat di Indonesia dan harganya relatif murah
sebagai pengganti serat produksi pabrik. Bahan lokal tersebut berupa
potongan-potongan kawat bendrat (yang biasa dipakai untuk mengikat
tulangan baja) dengan diameter 1 mm dan panjang sekitar 60 mm.
Berdasarkan penelitian tersebut didapat beton menjadi sangat liat (ductile),
kuat tarik dan ketahanan terhadap kejut meningkat, serta terbukti dengan
model skala penuh suatu balok beton kapasitas beban batas lentur beton
serat jauh lebih baik dari beton biasa. Dengan demikian tingkat perbaikan
beton menggunakan bahan lokal tidak kalah dibandingkan dengan serat
baja asli luar negeri
2. Serat kaca memiliki kuat tarik yang relatif tinggi, kepadatan rendah dan
modulus elastisitas tinggi. Kelemahan serat ini yaitu mudah rusak akibat
alkali yang terkandung dalam semen dan mempunyai harga beli yang lebih
tinggi bila dibandingkan serat lainnya (Soroushian & Bayasi, 1987).
3. Serat polimer telah diproduksi sebagai hasil dari penelitian dan
pengembangan industri petrokimia dan tekstil. Serat polimer termasuk
aramid, acrylic, nylon dan polypropylene mempunyai kekuatan tarik yang
tinggi tetapi modulus elastisitas rendah, daya lekat dengan matrik semen
yang rendah, mudah terbakar dan titik lelehnya rendah.
4. Serat karbon digunakan untuk memenuhi kebutuhan tarik yang tinggi dan
kuat lentur yang tinggi. Serat karbon memiliki modulus elastisitas yang
sama bahkan dua hingga tiga kali lebih besar dari baja dengan berat jenis
15
yang sangat ringan. Namun penyebarannya dalam matrik semen lebih sulit
dibandingkan dengan serat lainnya.
Serat dianggap sebagai agregat yang bentuknya sangat tidak bulat yang akan
mengakibatkan berkurangnya kelecakan dan mempersulit segregasi. Serat
berguna untuk mencegah adanya retak-retak sehingga menjadikan beton serat
lebih daktail dari beton biasa (Tjokrodimuljo, 2007).
Dalam penggunaan serat hal yang harus diperhatikan adalah ketahanan serat
terhadap alkali. Spesifikasi serat untuk jenis kawat dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Spesifikasi serat untuk jenis kawat
No Jenis Kawat Kuat Tarik(MPa)
Perpanjangansaat putus (%)
SpecificGravity
1 Kawat Baja 230 10,5 7,77
2 Kawat Bendrat 38,5 5,5 6,68
3 Kawat Biasa 25 30 7,70
Sumber: Suhendro, 2000.
5. Superplasticizer
Menurut ASTM C-494, Superplasticizer adalah bahan kimia tambahan
pengurang air yang sangat effektif. Dengan pemakaian bahan tambahan ini
diperoleh adukan dengan faktor air semen lebih rendah pada nilai kekentalan
adukan yang sama atau diperoleh adukan dengan kekentalan lebih encer
dengan faktor air semen yang sama, sehingga kuat tekan beton lebih tinggi.
16
Superplasticizer berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang
diperlukan untuk menghasilkan beton dengan konsistensi tertentu, sebanyak
12% atau lebih. Tiga jenis superplasticizer yang dikenal adalah (1) kondensi
sulfonat melamin formaldehid (SMF) dengan kandungan klorida sebesar
0,005% (2) sulfonat nafthalin formaldehid (SNF) dengan kandungan klorida
yang dapat diabaikan, dan (3) modifikasi lignosulfonat tanpa kandungan
klorida. Dosis yang disarankan adalah 1% sampai 2% dari berat semen. Dosis
yang berlebihan akan menyebabkan menurunnya kekuatan tekan beton. Jenis
SMF dan SNF yang disebut garam sulfonik lebih sering digunakan karena
lebih efektif dalam mendispersikan butiran semen, juga mengandung unsur-
unsur yang memperlambat pengerasan (Mulyono, 2003)
Penambahan superplasticizer dalam campuran beton, dapat mengubah sifat
beton sesuai dengan perencanaan yang diinginkan dan mempunyai pengaruh
dalam meningkatkan workability beton sampai pada tingkat yang cukup besar.
Bahan ini digunakan dalam jumlah yang relatif sedikit karena sangat mudah
mengakibatkan terjadinya pemisahan (segregasi/bleeding).
D. Beton Serat
Beton serat (fibre concrete) adalah bahan komposit yang terdiri dari beton biasa
dan bahan lain yang berupa serat. Serat umumnya berupa batang-batang
dengan diameter antara 0,005 sampai 0,5 mm dan panjang sekitar 25 mm
sampai 100 mm (Tjokrodimuljo, 2007).
17
Menurut ACI Committee 544 (1993) beton berserat adalah material komposit
yang terbuat dari bahan semen hidrolis, agregat halus, agregat kasar, serta
serat dengan proporsi tertentu yang tersebar secara acak untuk mencegah
terjadinya retak-retak beton di daerah tarik yang terlalu dini akibat
pembebanan (Soroushin & Bayasi, 1987). Penyebaran serat dapat dilihat pada
Gambar 2.
Gambar 2. Serat tersebar merata dalam adukan beton
Sifat-sifat mekanika beton serat dipengaruhi oleh jenis serat, aspek rasio serat
(fiber aspect ratio), volume fraction serat, kekuatan beton, geometri dan
pembuatan benda uji serta agregat. Aspek rasio (l/d) yaitu rasio antara panjang
serat (l) dan diameter serat (d). Sedangkan volume fraction yaitu persentase
volume serat yang ditambahkan pada setiap satuan volume adukan.
Perbaikan yang dialami beton dengan adanya penambahan fiber antara lain yaitu:
1. Daktilitas meningkat
Penambahan serat ke dalam adukan beton dapat mengatasi masalah beton yang
bersifat getas (brittle) menjadi lebih daktail. Energi yang diserap oleh beton
serat untuk mencapai keruntuhan lebih besar dibandingkan dengan energi yang
diserap oleh beton biasa, baik akibat beban tekan maupun akibat beban lentur.
18
2. Ketahanan terhadap beban kejut (impact resistance) meningkat
Beton normal sangat lemah dalam menerima beban kejut. Penambahan serat ke
dalam adukan beton dapat meningkatkan ketahanan kejut beton dengan baik.
3. Kekuatan lentur dan tarik meningkat
Salah satu kelemahan beton yang paling besar adalah kekuatan untuk menahan
gaya tarik dan lentur. Sifat kuat tarik dan lentur yang rendah pada beton dapat
diperbaiki dengan penambahan serat ke dalam adukan beton.
4. Penyusutan berkurang
Keretakan pada beton dapat juga terjadi akibat penahanan terhadap penyusutan
bebas yang disebabkan oleh kontinuitas struktur, baja tulangan dan gradien
kebasahan dalam beton. Dengan adanya serat dalam beton dapat mengurangi
penyusutan dan membatasi retak-retak penyusutan.
Menurut ACI Committee 544 (1988), untuk mendapatkan kelecakan yang baik
dan fiber dispersion (serat tersebar merata dengan orientasi random dalam adukan
beton) diperlukan batasan ukuran maksimum agregat, gradasi yang tepat,
penambahan kadar semen dan kemungkinan penambahan abu terbang (fly ash)
atau bahan campur lain (superplasticizer). Umumnya, kelecakan akan menurun
dengan makin banyaknya persentase serat yang ditambahkan dan makin besarnya
aspek rasio.
Kelecakan tidak hanya dapat diukur dengan menggunakan slump test saja, ini
yang membedakan dengan pengukuran kelecakan pada beton konvensional.
Menurut Purwanto (1999), dalam Committee 544-84, prosedur pemakaian
19
inverted slump cone test dan VB-test dapat untuk menentukan kelecakan beton
serat. VB-time yang cukup baik untuk kelecakan beton serat menurut ACI
Committee 544-84 besarnya antara 5 s/d 25 detik. Slump test hanya digunakan
untuk mengontrol konsistensi beton serat, dan umumnya slump beton serat
berkisar antara 25 s/d 100 mm.
Selain akan terjadinya korosi pada serat fiber jika tidak terlindung dengan beton,
terjadinya balling effect (bola efek) juga menjadi masalah pada campuran beton
serat. Balling effect (bola efek) merupakan peristiwa menggumpalnya serat fiber
pada saat pencampuran berbentuk seperti bola dan tidak menyebar secara merata
sehingga perlu diusahakan penyebaran serat fiber secara merata pada adukan
beton.
Mekanisme kerja serat bersama pasta beton akan membentuk matriks komposit.
Pada saat beton diberi beban, beton akan mengalami retak pertama kemudian
semakin banyak retak halus yang akan terlihat. Pada saat diberi beban tersebut
kekuatan beton akan dialihkan ke serat karena serat dianggap sebagai tulangan
tambahan sehingga serat akan menahan beban yang ada sesuai dengan modulus
elastisitasnya. Pasta beton akan semakin kokoh/stabil dalam menahan beban
karena aksi serat yang sangat mengikat di sekelilingnya. Beton bertulang serat
memberikan penyerapan energi yang lebih baik dengan mengalami deformasi
plastis sebelum kehancuran.
20
Teori yang digunakan sebagai pendekatan untuk menjelaskan mekanisme kerja
serat yaitu sebagai berikut :
a. Spacing Concept
Spacing concept diartikan dengan mendekatkan jarak antarserat dalam
campuran beton sehingga beton lebih mampu membatasi ukuran retak dan
mencegah terjadinya retakan yang lebih besar.
b. Composite Material Concept
Composite material concept merupakan salah satu pendekatan yang
memperkirakan kuat tarik maupun kuat lentur dari beton serat. Konsep ini
dikembangkan untuk memperkirakan kekuatan material komposit pada saat
timbul retak pertama.
E. Landasan Teori
1. Kuat Tekan Beton / Beton Serat
Kuat tekan beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan
benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang
dihasilkan oleh mesin tekan (SNI 03-1974-1990). Dalam pengujian kuat tekan
beton, benda uji dapat berupa kubus dan silinder.
Menurut ASTM C-39, dalam Purwanto (1999) uji tekan beton dilakukan pada
benda uji dengan bentuk silinder yang berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm
Kuat tekan beton dicari dengan rumus :′ = ……………………………………………………………………(1)
21
dimana:′ = Kuat tekan beton/beton serat (MPa)P = Beban tekan maksimum (N)A = Luas penampang silinder = ¼ π D2 (mm2)
Dalam penelitian Wafa dan Hasnat (1992) mengusulkan persamaan untuk
memprediksi kuat tekan beton serat sebagai berikut:′ = ′ + 2,23 ………………………………………………………….(2)
dimana:′ = Kuat tekan beton serat (MPa)′ = Kuat tekan beton tanpa serat (MPa)= Volume fraksi serat (%)
Gambar 3. Benda uji kuat tekan beton (silinder)
2. Kuat Tarik Beton / Beton Serat
Kuat tarik beton / beton serat ditentukan dengan pengujian tarik belah atau
disebut juga dengan splitting tension test / brazillian test, yaitu dilakukan
dengan memberikan tegangan tarik beton secara tidak langsung pada spesimen
slinder dalam posisi rebah dan ditekan sehingga terjadi tegangan tarik pada
silinder beton.
P
30 cm
15 cm
A
22
Menurut Purwanto (1999), Kekuatan tarik belah beton dapat dihitung dengan
menggunakan rumus:= …………………………………………………………………….(3)
dimana:= Kuat tarik beton/beton serat (MPa)
P = Beban tekan maksimum (N)L = Panjang silinder beton/beton serat (mm)D = Diameter silinder beton/beton serat (mm)
Menurut Purwanto (1999), dalam Narayanan dan Darwish (1988),
mengusulkan persamaan untuk model kuat tarik belah silinder beton serat yang
didasarkan pada analisis regresi data percobaan, yaitu :
fspf = + B + C √F……………………………………………………….(4)
dimana:fspf = Kuat tarik belah silinder beton serat (MPa)fcuf = Kuat tekan kubus beton serat (MPa)A = Tetapan non dimensi yang bernilai (20 - √F)B = Tetapan yang bernilai 0,7 MPaC = Tetapan yang bernilai 1,0 MPaF = Fiber factor (F = (lf/df) β)
dengan lf/df = Fiber aspect ratio= Volume fraksi serat (%)
β = faktor lekatan fiber-beton, ditetapkan nilai relatif 0,5untuk serat berpenampang bundar, 0,75 untuk seratcrimped atau hooked, dan 1,0 untuk serat indented.
Menurut Purwanto (1999), untuk memprediksi kuat tarik beton serat
digunakan beberapa usulan persamaan/formula. Usulan-usulan persamaan
tersebut antara lain sebagai berikut :
23
a. Usulan Wafa dan Ashour (1992)
Persamaan ini digunakan untuk memprediksi kuat tarik beton serat mutu
tinggi berdasarkan kuat tarik beton tanpa serat mutu tinggi. Persamaan
tersebut adalah :′ = ′ + 3,02 …………….…………………..……......….…....(5)
dimana:′ = Kuat tarik beton serat (MPa)′ = Kuat tarik beton tanpa serat (MPa) = 0,58√f′cdengan ′ = kuat tekan beton tanpa serat (MPa)
= volume fraksi serat (%)
b. Usulan Wafa, Hasnat dan Tarabolsi (1992)
Persamaan ini diperoleh berdasarkan hasil percobaan. Persamaan tersebut
adalah :′ = ′ + 1,8 …………….…………………..……......….….......(6)
dimana:′ = Kuat tarik beton serat (MPa)′ = Kuat tarik beton tanpa serat (MPa) = 0,51 ′dengan ′ = kuat tekan beton tanpa serat (MPa)
= volume fraksi serat (%)
3. Kuat tarik lentur beton
Kuat lentur balok beton adalah kemampuan balok beton yang diletakkan pada
dua perletakan untuk menahan gaya dengan arah tegak lurus sumbu benda uji
sampai benda uji patah (SNI 03-4431-1997).
Kuat lentur batas (ultimate flexure strength) beton atau disebut juga modulus
keruntuhan (modulus of rupture) adalah beban maksimum yang tercapai
24
selama pembebanan. Menurut ASTM C 78-94, nilai modulus keruntuhan dapat
diperoleh dari rumus sebagai berikut:
a. Bila retak terjadi di 1/3 bentang bagian tengah, modulus keruntuhan dapat
dilihat dengan persamaan:σ = ² ................................................................................................... (7)
b. Bila retak terjadi di luar 1/3 bentang tengah, modulus keruntuhan dihitung
dengan persamaan:σ = ² .................................................................................................. (8)
dimana:σ = Modulus keruntuhan/kuat lentur batas (N/mm2)P = Beban maksimum (N)l = Bentang balok (mm)b = lebar rata-rata benda uji (mm)d = tinggi rata-rata benda uji (mm)a = jarak rata-rata antara garis retak dan tumpuan terdekat pada
permukaan tarik balok (mm)
Dalam SNI 03-2847-2002, dijelaskan bahwa untuk beton dengan beban
normal yang tidak menggunakan tulangan, nilai modulus keruntuhan dapat
diperoleh dari rumus sebagai berikut:
fr = 0,7 ′ .................................................................................................. . (9)
dimana:fr = Modulus keruntuhan/kuat lentur batas (MPa)′ = Kuat tekan beton/beton serat (MPa)
25
Menurut Purwanto (1999), untuk memprediksi kuat tarik/lentur ultimit beton
serat digunakan usulan Swamy et al. (1974). Dalam usulan rumus persamaan
ini dikembangkan berdasarkan teori derivatif dengan koefisien-koefisien
didapat dari analisis regresi data percobaan.
Untuk kuat retak pertama:σ = 0,843 σ 1 − + 2,93 ......................................................... (10)
Untuk kuat tarik/lentur ultimit:σ = 0,97 σ 1 − + 3,41 ........................................................... (11)
dimana:σcf = Kuat retak pertama beton serat (MPa)σuf = Kuat tarik/lentur ultimit beton serat (MPa)σm = Kuat tarik beton (MPa)
= volume fraksi (%)lf/df = Fiber aspect ratio
Kuat lentur dapat diteliti dengan membebani balok pada tengah-tengah
bentang atau pada setiap sepertiga bentang dengan beban titik ½ P. Beban
ditingkatkan sampai kondisi balok mengalami keruntuhan lentur, dimana
retak utama yang terjadi terletak di sekitar tengah-tengah bentang.
Secara sederhana, balok beton digambarkan sebagai struktur simple beam
dengan beban terpusat masing-masing ½ P. Besarnya momen yang dapat
mematahkan benda uji adalah momen akibat beban maksimum dari mesin
pembebanan dan berat sendiri dari benda uji. Pada kejadian momen lentur
positif, regangan tekan terjadi di bagian atas dan regangan tarik di bagian
26
bawah dari penampang. Pembebanan balok dengan tumpuan sederhana
tersebut, maka dapat dihitung besarnya momen maksimum yang terjadi pada
1/3 bagian tengah bentang dengan menggunakan rumus sebagai berikut:M = PL ………………..…………………..…….........….........….....(12)
dimana:M = Momen maksimum (Nmm)P = Beban maksimum (N)L = Bentang balok (mm)
Gambar 4. Balok sederhana yang dibebani gaya P/2
Gambar 5. Diagram momen lentur
4. Kekuatan momen lentur penampang persegi balok beton bertulang
a. Kekuatan momen lentur beton
Untuk menghitung kuat lentur nominal (Mn) dipakai permisalan sebagai
berikut:
27
1) Kekuatan unsur didasarkan pada hitungan yang memenuhi syarat
keseimbangan dan kompatibiltas regangan.
2) Regangan di dalam baja tulangan dan beton dimisalkan berbanding lurus
dengan jarak terhadap garis netral.
3) Regangan maksimum yang dapat dipakai pada serat tekan sebesar 0,003.
4) Kekuatan tarik beton diabaikan.
5) Modulus elastis baja diambil sebesar 2.105 MPa.
Gambar 6. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok beton normalbertulang (SK SNI T-15-1991-03)
Gaya-gaya dalam adalah:
C = 0,85 ′ .a.b........................................................................................ (13)
T = As.fy................................................................................................ ..(14)
Keseimbangan, C = T sehingga:
a =., ′ .................................................................................(15)
28
Letak garis netral adalah:
c = ...........................................................................................(16)
Regangan baja tarik pada saat dicapainya regangan beton sebesar
εcu = 0,003
εs = (0,003) ...................................................................................... (17)
εy = ........................................................................................(18)
Bila εs > εy maka tulangan tarik meleleh terlebih dahulu
Kekuatan lentur nominal adalah:
= C (d – 0,5a)..................................................................................... (19)
Atau
= T (d - 0,5a) ..................................................................................... (20)
b. Kekuatan momen lentur balok beton bertulang yang diberi fiber
Momen Ultimit diperoleh dengan memperhitungkan kekuatan tarik beton
sebagai penambah kontribusi pada tulangan tarik.
1) Usulan Henager dan Doherty (1976)
Gambar 7. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok betonbertulang yang diberi fiber. (Henager & Doherty,1976)
29
Usulan persamaan adalah sebagai berikut :
Kekuatan momen lentur nominal= ( − ) + ( )+ − + ( − ) ................. (21)
dimana := Kekuatan momen lentur murni (Nmm)= Gaya tarik dari baja (N)
d = Tinggi efektif balok (mm)c = Jarak garis netral ke serat terluar bagian tekan (mm)
= Gaya tarik dari beton serat (Nmm)h = Tinggi total balok (mm)Cc = Resultan gaya tekan dari beton serat (N)Cs = Resultan gaya tarik dari baja daerah tekan (N)As = luas baja tulangan (mm2)′ = Kuat tekan beton serat (MPa)
= Kuat tarik beton serat (MPa)
Gaya – gaya dalam adalah :
Cc = 0,85 . ′ . β . c. b .....................................................................(22)
Cs = A’s. ......................................................................................... (23)
= .(h – c).................................................................................... (24)
= As. ........................................................................................... (25)
2) Usulan Suhendro (1991)
Gambar 8. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok betonbertulang yang diberi fiber. (Suhendro,1991)
30
Kekuatan momen lentur nominal := ( − ) + ( )+ . . + ( − ) ........................ (26)
Gaya – gaya dalam adalah
Cc = 0,67 ′ .c.b .............................................................................. (27)
Cs = A’s. ........................................................................................ (28)
= 0,85. .0,85 (h – c).b.............................................................. (29)
= As. . ........................................................................................ (30)
3) Usulan Swamy dan Al – Ta’an (1981)
Gambar 9. Distribusi regangan dan tegangan lentur balok betonbertulang yang diberi fiber. (Swamy & Al – Ta’an,1981).= ( − ) + ( )+ . 0,625 + ( − ′)................. (31)
Gaya – gaya dalam adalah :
Cc = 0,67 . ′ . c. b ......................................................................... (32)
Cs = A’s. ........................................................................................ (33)
= ′ .(h – c).b .............................................................................. (34)
= As. .......................................................................................... (35)
31
F. Penelitian Terdahulu
Pada penelitian Kusnadi (2010) telah dilakukan pengujian dengan benda uji pada
penelitian terdiri dari benda uji silinder diameter 100 mm tinggi 200 mm untuk
pengujian kuat tekan. Variasi serat yang digunakan yaitu 0% ; 0,3% ; 0,75% ;
1% dengan panjang serat 60 mm diameter 1 mm. Benda uji berjumlah tiga buah
untuk masing – masing variasi serat. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan,
diperoleh nilai untuk masing-masing variasi serat 0% ; 0,3% ; 0,75% dan 1%
berturut-turut adalah 21,58 MPa ; 24,00 MPa ; 24,81 MPa dan 25,01 MPa.
Dengan peningkatan kuat tekan optimum terjadi pada variasi serat 1% yaitu
15,89%. Dapat disimpulkan bahwa dengan penambahan serat kawat galvanis ke
dalam adukan beton ringan hanya sedikit meningkatkan kuat tekan beton ringan.
Pada penelitian Handiyono (1994) mengenai bentuk geometri serat kawat bendrat
membuktikan bahwa dengan serat berkait (hooked) dapat meningkatkan
thoughness index beton dan tegangan tarik beton dibandingkan dengan beton
dengan serat lurus maupun dengan beton biasa. Hal ini membuktikan bahwa
penambahan serat berkait (hooked) pada beton dapat meningkatkan daktilitas.
Pola retak balok beton dengan serat lurus adalah retak-retak tunggal dengan
sedikit retak halus, sedangkan balok dengan serat hooked lebih mampu menahan
retak dibanding serat lurus. Pada beton normal, pola retak tidak beraturan.
32
Dalam Penelitian Leksono, dkk (1995) menggunakan kawat bendrat berbentuk
lurus dan berkait ke dalam campuran beton. Kemudian beton diuji kuat desak,
kuat lentur, kuat tarik dan pengujian balok beton. Sebagai bahan susun beton
dipakai batu pecah dengan ukuran agregat maksimal 20 mm, kawat bendrat
diameter ±1 mm dipotong dengan ujungnya berkait dan panjang 60 mm, volume
fiber kawat (vf) 0,7% volume adukan. Berat jenis kawat bendrat 6,68 gr/cm3,
maka berat yang harus ditambahkan ke dalam 1 m3 adukan beton (dibulatkan) 50
kg. Untuk balok beton bertulang dengan ukuran 15 x 25 x 180 cm dengan
kandungan fiber 0,25 ; 0,5 ; 0,75 dan 1,00% . Berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan dengan menambahkan fiber sebanyak 0,75% sampai dengan 1% dari
volume beton dengan menggunakan aspec ratio sekitar 60 – 70 akan memberikan
hasil yang optimal. Penambahan serat ke dalam adukan beton dapat menurunkan
kelecakan adukan. Namun, kuat tarik, kuat desak dan kuat lentur meningkat
setalah diberi hooked fiber. Untuk kandungan fiber yang optimal 0,75%
(Ariatama, 2007).
III. METODE PENELITIAN
A. Umum
Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental laboratorium di
Laboratorium Bahan dan Konstruksi Fakultas Teknik Universitas Lampung
dengan membuat beton mutu normal dan menambahkan kadar serat bendrat
berkait sebanyak 0%, 0,75%, 1,0% dan 1,25% dari volume adukan beton. Benda
uji berbentuk silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm berjumlah 24
buah dan benda uji balok beton dengan panjang 60 cm, lebar 15 cm, dan tinggi 15
cm berjumlah 12 buah. Pengujian kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat lentur beton
dilakukan setelah benda uji berumur 28 hari.
B. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Air
Air yang digunakan pada penelitian ini adalah air bersih yang tidak
mengandung lumpur, minyak dan benda-benda merusak lainnya yang dapat
dilihat secara visual serta tidak mengandung garam-garam yang dapat larut
34
dan dapat merusak beton. Air yang digunakan pada penelitian ini berasal dari
laboratorium bahan dan konstruksi Universitas Lampung.
2. Agregat Halus
Pada penelitian ini, agregat halus yang digunakan terlebih dahulu dilakukan
pengujian terhadap kadar air, berat jenis dan penyerapan, gradasi, kadar
lumpur, kandungan zat organikdan berat volume yang memenuhi standar
ASTM. Agregat halus yang digunakan pada penelitian ini yaitu pasir yang
berasal dari daerah Gunung Sugih, Lampung Tengah.
3. Agregat Kasar
Pada penelitian ini, agregat kasar yang digunakan terlebih dahulu dilakukan
uji bahan terhadap kadar air, berat jenis dan penyerapan, gradasi, dan berat
volume agregat yang memenuhi standar ASTM. Agregat kasar yang
digunakan pada penelitian yaitu batu pecah hasil produksi dari alat stone
crusher yang berasal dari daerah Tanjungan, Lampung Selatan dengan ukuran
maksimum sebesar 20 mm.
4. Semen
Bahan pembentuk beton ini berfungsi mengikat butiran agregat dan mengisi
ruang antar agregat sehingga terbentuk massa yang padat. Semen yang
digunakan yaitu semen PCC (Portland Composite Cement) dengan merk
dagang Semen Padang yang didapat dari toko dalam keadaan baik, tertutup
dalam kemasan (zak) 50 kg.
35
5. Tulangan
Tulangan baja yang dipakai adalah tulangan ulir dengan diameter 10 mm
untuk tulangan memanjang pada benda uji balok. Tulangan yang digunakan
sebanyak 2 buah dipasang longitudinal pada permukaan tarik untuk memikul
gaya tarik. Tulangan dipotong sepanjang 67 cm dan dibengkokan pada ke dua
sisi sebesar 6D.
6. Beton decking
Beton decking digunakan sebagai selimut beton. Masing-masing tulangan
ditumpu 3 buah beton decking dengan ukuran 5x5x2,5 cm. Tulangan
diletakkan di sisi tengah beton decking. Kekuatan beton decking yang
digunakan harus mempunyai kekuatan yang lebih atau minimal sama dengan
beton benda uji yang digunakan. Perhitungan beton decking dapat dilihat pada
Lampiran B.3
7. Serat
Serat yang digunakan adalah kawat bendrat yang memiliki diameter 1 mm dan
dipotong-potong sepanjang 60 mm. Kawat bendrat yang digunakan berbentuk
bendrat berkait (hooked). Pembentukan kawat diawali dengan mengukur
kawat bendrat sepanjang 60 mm. Kemudian kawat yang masih berbentuk
lurus dipotong menggunakan alat bantu gerinda. Selanjutnya, kawat bendrat
dibentuk menggunakan alat pembentuk kawat (Lampiran D.2) yang
sebelumnya sudah disiapkan.
36
Gambar 10. Bentuk serat kawat bendrat berkait (hooked).
8. Superplasticizer
Superplasticizer adalah bahan tambahan kimia (chemical admixture) yang
melarutkan gumpalan-gumpalan dengan cara malapisi pasta semen, sehingga
semen dapat tersebar dengan merata pada adukan beton dan mempunyai
pengaruh dalam meningkatkan workability. Penggunaan superplasticizer
dalam jumlah yang relatif sedikit karena sangat mudah mengakibatkan
terjadinya pemisahan (segregasi). Dalam penelitian ini superplasticizer yang
ditambahkan kedalam campuran sebanyak 0,8 dari berat semen.
Superplasticizer yang digunakan yaitu produk naptha 7055. Jenis
superplasticizer ini termasuk jenis yang disebut dengan garam sulfonik karena
lebih efektif dalam mendispersikan butiran semen dan mengandung unsur-
unsur yang memperlambat pengerasan sehingga dengan penambahan
superplasticizer dapat meningkatkan workability pada adukan beton.
37
C. Peralatan.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Cetakan Benda Uji
Cetakan digunakan untuk mencetak beton dengan bentuk silinder dan
balok.Cetakan berbentuk silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 30 mm
digunakan pada pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Cetakan
berbentuk balok dengan ukuran 150 mm x 150 mm x 600 mm digunakan pada
pengujian kuat lentur beton.
2. Timbangan
Timbangan digunakan untuk mengukur berat masing-masing bahan penyusun
beton sesuai dengan komposisi yang direncanakan. Timbangan yang
digunakan yaitu timbangan berkapasitas maksimum 50 kg dengan ketelitian
pembacaan 10 gram yang digunakan untuk mengukur berat beton (timbangan
besar) dan timbangan berkapasitas maksimum 12 kg dengan ketelitian
pembacaan 1 gram digunakan untuk mengukur berat bahan campuran beton
(timbangan kecil).
3. Oven
Oven digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan pada saat pengujian
material yang membutuhkan kondisi kering. Oven yang digunakan
mempunyai kapasitas suhu maksimum 210° C dengan daya sebesar 110 Watt.
38
4. Satu Set Saringan
Alat ini digunakan untuk mengukur gradasi agregat sehingga dapat ditentukan
nilai modulus kehalusan butir agregat halus dan agregat kasar. Untuk
penelitian ini gradasi agregat halus dan agregat kasar berdasarkan standar
ASTM C-33. Ukuran saringan yang digunakan untuk pengujian ini yaitu 37,5
mm; 25 mm; 19 mm; 12,5 mm; 9,5 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 0,6
mm; 0,3 mm; 0,15 mm; dan pan.
5. Piknometer
Alat ini digunakan untuk mengetahui berat jenis SSD (Saturated Surface
Dry), berat jenis kering, berat jenis semu dan penyerapan agregat halus.
6. Mesin Pengaduk Beton (Concrete Mixer)
Alat ini berfungsi untuk mengaduk campuran beton.Alat yang digunakan ini
memiliki kapasitas 0,125 m3 dengan kecepatan 20-30 putaran per menit.
7. Slump Test Apparatus
Kerucut Abrams yang digunakan beserta tilam pelat baja dan tongkat baja ini
berfungsi untuk mengetahui kelecakan (workability) adukan secara sederhana
dengan percobaan Slump Test. Ukuran kerucut Abrams memiliki diameter
bagian bawah 200 mm, diameter bagian atas 100 mm, dan tinggi 300 mm.
8. Botol La Chatelier
Alat ini memiliki kapasitas sebesar 250 ml.digunakan untuk mengetahui berat
jenis dari PCC (Portland Composite Cement).
39
9. Alat Vicat
Alat ini digunakan untuk mengetahui waktu pengikatan awal dan waktu
pengikatan akhir pada PCC (Portland Composite Cement).
10. Bak Perendam
Alat ini digunakan sebagai tempat perawatan beton dengan cara perendaman.
Bak perendam yang digunakan berisi air tawar dengan ukuran panjang 3 m,
lebar 1 m, dan tinggi 0,5 m.
11. Mesin Penggetar Internal (Vibrator)
Alat ini digunakan sebagai pemadat beton segar yang berupa tongkat. Alat ini
digetarkan dengan mesin dan dimasukkan ke dalam beton segar yang baru
saja dituang. Tujuannya untuk menghilangkan rongga-rongga udara sehingga
kerekatan antara bahan penyusun beton semakin maksimal.
12. Compressing Testing Machine (CTM)
Alat ini digunakan untuk melakukan pengujian kuat tekan beton silinder.
CTM yang digunakan berkapasitas beban maksimum 1500 kN dengan
ketelitian 0,5 kN serta kecepatan pembebanan sebesar 0,14 – 0,34 MPa/det.
13. VB-test Apparatus
Alat ini digunakan untuk mengukur kelecakan pada beton serat. Alat ini
terdiri dari kerucut Abrams yang diletakkan di dalam container silinder dari
bahan baja dan ditempatkan diatas meja getar dengan frekuensi getar tertentu.
14. Hydraulic Jack
Alat ini berkapasitas 100 ton yang merupakan alat bantu untuk melakukan
pengujian lentur beton.
40
15. Loading Frame
Alat ini berupa frame dari profil baja yang cukup kaku dan kuat, serta
dilengkapi tumpuan rol yang dapat diatur posisinya.
16. Alat Bantu
Untuk memperlancar dan mempermudah pelaksanaan penelitian, digunakan
beberapa alat bantu antara lain sendok semen, sekop, gelas ukur, gerinda, alat
pembentuk serat kawat bendrat, mistar, trolley dorong, ember, alat tulis,
mistar dan kontainer.
D. Prosedur Pelaksanaan Penelitian
Pada penelitian ini dibagi menjadi tujuh tahap, yaitu persiapan bahan,
pemeriksaan bahan campuran beton, pembuatan rencana campuran (mix design),
pembuatan benda uji, pemeliharaan terhadap benda uji (curing), pelaksanaan
pengujian dan analisis hasil penelitian.
1. Persiapan bahan
Pada tahap ini, seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian
dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan baik.
2. Pemeriksaan bahan campuran beton
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan yang digunakan. Hal ini
dilakukan untuk mengetahui sifat bahan, mengetahui apakah bahan memenuhi
persyaratan atau tidak, dan sebagai data rancang campur adukan beton.
Pengujian yang dilakukan sebagai berikut:
41
a. Pengujian agregat halus
Pengujian yang dilakukan pada agregat halus, yaitu:
1) Kadar air agregat halus (ASTM C 566-78)
2) Berat jenis SSD dan penyerapan agregat halus (ASTM C 128-98)
3) Gradasi agregat halus (ASTM C 33-93)
4) Kadar lumpur agregat halus dengan saringan (ASTM 117-80)
5) Kandungan zat organik dalam pasir (ASTM C 40-92)
6) Berat volume agregat halus (ASTM C 29)
b. Pengujian agergat kasar
1) Kadar air agregat kasar (ASTM C 556-78)
2) Berat jenis SSD dan penyerapan agregat kasar (ASTM C 127-88)
3) Gradasi agregat kasar (ASTM C 33-93)
4) Berat volume agregat kasar (ASTM C 29)
c. Pengujian semen
1) Berat jenis semen
2) Waktu pengikatan semen
3. Pembuatan rencana campuran beton (mix design) dengan Metode ACI
Dalam penelitian ini komposisi perancangan campuran beton (mix design)
menggunakan metode ACI dengan kekuatan yang direncanakan ( ′ ) Beton
Normal. Serat bendrat berkait dengan aspek rasio (l/d) 60. Dengan mengikuti
prosedur pada metode tersebut maka akan diperoleh kebutuhan bahan-bahan
susun beton serat untuk 1 m3.
42
4. Pembuatan benda uji
Benda uji yang akan dibuat terdiri dari silinder diameter 150 mm dengan tinggi
300 mm, dan balok dengan ukuran 150 mm x 150 mm x 600 mm. Setiap
variasi terdiri dari 9 (sembilan) benda uji, yaitu 6 (enam) benda uji silinder dan
3 (tiga) benda uji balok. Jumlah dan kode benda uji dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Jumlah dan kode benda uji umur 28 hari
Volume Fraction 0% 0,75% 1,0% 1,25% Total
Kuat tekanT.0.1 T.0,75.1 T.1,0.1 T.1,25.1
36
T.0.2 T.0,75.2 T.1,0.2 T.1,25.2T.0.3 T.0,75.3 T.1,0.3 T.1,25.3
Kuat Tarik belahTB.0.1 TB.0,75.1 TB.1,0.1 TB.1,25.1TB.0.2 TB.0,75.2 TB.1,0.2 TB.1,25.2TB.0.3 TB.0,75.3 TB.1,0.3 TB.1,25.3
Kuat lenturL.0.1 L.0,75.1 L.1,0.1 L.1,25.1L.0.2 L.0,75.2 L.1,0.2 L.1,25.2L.0.3 L.0,75.3 L.1,0.3 L.1,25.3
Jumlah 9 9 9 9
Adapun tahap-tahap pembuatan benda uji antara lain:
a. Pembuatan campuran adukan beton sesuai proporsi campuran hasil
perhitungan beton serat.
1) Persiapan bahan campuran adukan beton
Bahan-bahan penyusun beton seperti agregat halus, agregat kasar, dan
semen disiapkan terlebih dahulu dalam kondisi saturated surface dry
(SSD). Ini dilakukan agar bahan-bahan tersebut tidak menyerap air atau
menambah air pada proses pencampuran yang akan mempengaruhi
kekuatan beton.
43
2) Setelah persiapan bahan, tahap selanjutnya yaitu dilakukuan
pencampuran. Perbandingan berat bahan-bahan susun beton
diperhitungkan menggunakan metode ACI. Mula-mula menghidupkan
concrete mixer, kemudian memasukkan agregat kasar dan pasir ke
dalam concrete mixer. Setelah tercampur rata, semen dimasukkan ke
dalam concrete mixer dan kemudian ditambahkan air sedikit demi
sedikit sampai adukan tercampur rata. Berdasarkan SNI 2493:2011
proses pengadukan dilakukan selama tiga menit, diikuti dengan tiga
menit berhenti, kemudian dilanjutkan dengan pengadukan terakhir
selama dua menit.
b. Penambahan serat bendrat berkait
1) Serat disebar secara merata ke dalam concrete mixer berisi adukan beton
yang berputar dengan kecepatan normal.
2) Penyebaran serat dilakukan dengan hati-hati dan diusahakan agar serat
tersebar secara individu di dalam adukan beton sehingga tidak terjadi
penggumpalan serat (balling effect) yang dapat mempengaruhi kekuatan
beton serat. Jumlah serat yang ditambahkan sesuai dengan kadar serat
(volume fraction) yang telah ditentukan yaitu dengan empat variasi
kadar serat sebesar 0%, 0,75%, 1% dan 1,25% dari adukan beton.
c. Pemeriksaan nilai slump dan VB-time adukan beton
1) Menyiapkan alat Slump test (kerucut Abrams) dan diletakkan diatas
meja getar (VB-test), lalu adukan beton dimasukkan di dalamnya hingga
1/3 bagian, lalu dipadatkan dengan alat penumbuk sebanyak 25 kali.
44
Menambahkan adukan sampai 2/3 bagian lalu ditumbuk 25 kali kembali.
Menambahkan adukan sampai penuh lalu ditumbuk sebanyak 25 kali
lalu bagian atas diratakan.
2) Setelah didiamkan selama satu menit, kerucut Abrams diangkat lurus ke
atas dan mengukur penurunan yang terjadi (nilai Slump).
3) Nilai slump diambil pada saat sebelum dan sesudah serat dimasukkan ke
dalam adukan beton, kemudian nilai slump dicatat dan ditabelkan.
4) Hasil dari penarikan kerucut yang berupa adukan berbentuk kerucut
terpancung ini digetarkan didalam kontainer di atas meja getar hingga
permukaan horizontal (rata).
5) Waktu penggetaran yang diperlukan untuk proses tersebut dinamakan
VB-time. Nilai VB-time yang diperoleh dicatat dan ditabelkan
d. Pencetakan benda uji silinder dan balok
1) Menyiapkan cetakan benda uji. Pada benda uji balok dipasang 2 buah
tulangan di daerah tarik dengan posisi sejajar dan ditumpu oleh 3 buah
beton decking pada masing-masing tulangan. Beton decking berfungsi
sebagai selimut beton dengan tebal selimut 2,5 cm.
2) Memasukkan adukan ke dalam cetakan hingga penuh sambil dipadatkan
dengan vibrator, hal ini bertujuan agar tidak terjadi segregasi di
campuran beton.
3) Setelah cetakan penuh dan padat, permukaan diratakan.
4) Melepaskan beton dari cetakan setelah 24 jam.
5) Memberikan masing-masing kode sampel di atas cetakan beton.
45
5. Perawatan terhadap benda uji (curing)
Tahap ini bertujuan agar permukaan beton segar selalu lembab sejak adukan
beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras. Hal ini dimaksudkan
untuk menjamin agar proses hidrasi dapat berlangsung dengan baik dan proses
pengerasan terjadi dengan sempurna sehingga tidak terjadi retak-retak pada
beton dan mutu beton dapat terjamin. Perawatan ini dilakukan dengan cara
merendam benda uji silinder dan balok dalam bak air. Setelah benda uji
direndam selama waktu yang sudah ditentukan, benda uji diangkat dan diangin-
anginkan untuk selanjutnya dilakukan pengujian.
6. Pelaksanaan pengujian
a. Uji kuat tekan beton dan kuat tarik belah beton
Uji kuat tekan beton dilakukan dengan menggunakan alat compression
testing machine (CTM) berkapasitas 150 ton dengan kecepatan
pembebanan 0,14 – 0,34 MPa/detik. Benda uji silinder beton yang telah
dianginkan setelah melalui proses curing diangkat dan ditimbang.
Setelah dicatat dan diberi tanda, benda uji diletakkan pada ruang penekan
CTM dan memastikan jarum penunjuk tepat pada titik nol. Kemudian
mesin tekan dihidupkan dan secara perlahan alat akan menekan benda uji
silinder. Mengamati setiap perubahan atau penambahan kuat tekan pada
jarum pengukurnya dan apabila jarum sudah tidak bergerak lagi (benda uji
sudah hancur) maka mesin dimatikan. Membaca dan mencatat angka pada
jarum pengukur yang merupakan besarnya beban tekan beton untuk setiap
benda uji. Kemudian menghitung besarnya kuat tekan benda uji silinder.
46
Sebelum melakukan pengujian kuat tekan beton, permukaan tekan benda
uji silinder harus rata agar tegangan terdistribusi secara merata pada
penampang benda uji. Dalam hal ini, benda uji diberi lapisan belerang
setebal 1,5 – 3 mm pada permukaan tekan benda uji, atau dapat dilakukan
dengan memberi pasta semen. Pengujian ini dilakukan pada umur beton 28
hari. Dari pengujian ini didapat hasil beban maksimum yang mampu
ditahan oleh silinder beton sampai silinder beton hancur.
Kemudian pengujian kuat tarik belah beton menggunakan alat compression
testing machine (CTM), dengan cara menekan silinder beton pada posisi
rebah. Benda uji silinder diletakkan sentris pada mesin uji dan pemberian
beban dilakukan secara konstan. Kuat desak yang diperlukan untuk
membuat silinder terbelah disebut dengan kuat tarik belah. Hasil
pembebanan maksimum (beton hancur) dicatat dan dianalisis. Setting up
uji kuat tekan dan kuat tarik belah beton dapat dilihat pada Gambar 11 dan
12.
47
Gambar 11. Setting up uji kuat tekan
Gambar 12. Setting up uji kuat tarik belah
b. Uji kuat lentur beton
Pengujian ini menggunakan alat Hydraulic Jack. Pengujian ini dilakukan
pada umur beton 28 hari. Kuat lentur diteliti dengan membebani balok tiap
sepertiga bentang dengan beban titik P. Selanjutnya, beban ditingkatkan
secara bertahap dari Hydarulic Jack dengan sisitem pompa, sampai kondisi
balok mengalami keruntuhan lentur, dimana retak utama yang terjadi pada
sekitar tengah-tengah bentang. Kemudian mencatat beban maksimum yang
48
didapat dari momen lentur nominal penampang. Setting up uji kuat lentur
dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Setting up uji kuat lentur
7. Analisis Hasil
Analisis hasil dari penelitian ini dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a. Menghitung berat volume beton untuk benda uji silinder berdiameter 150
mm dan tinggi 300 mm dan benda uji balok ukuran 150 mm x 150 mm x
600 mm dengan cara menimbang massa beton kemudian dibagi
volumenya.
b. Menghitung kuat tekan beton untuk benda uji silinder berdiamter 150 mm
dan tinggi 300 mm dengan menggunakan persamaan (1) dan disajikan
dalam bentuk tabel.
c. Menghitung kuat tarik belah beton untuk benda uji silinder berdiameter
150 mm dan tinggi 300 mm dengan menggunakan persamaan (3) dan
disajikan dalam bentuk tabel.
49
d. Menghitung kuat lentur beton untuk benda uji balok ukuran 150 mm x 150
mm x 600 mm dengan menggunakan persamaan (9) dan disajikan dalam
bentuk tabel.
e. Hasil pengujian kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat lentur dibuat grafik
hubungan antara pengaruh variasi volume fraction serat bendrat berkait
terhadap masing-masing pengujian kemudian menganalisanya.
f. Membandingkan hasil kuat tekan yang didapat dari Persamaan (1) dengan
Persamaan (2).
g. Membandingkan hasil kuat tarik belah yang didapat pada persamaan (3)
dengan Persamaan (4), (5), (6).
h. Membandingkan hasil kuat lentur beton tanpa tulangan yang didapat dari
Persamaan (7) dengan Persamaan (9), (10), dan (11).
i. Menghitung dan membandingkan nilai kuat momen lentur nominal beton
bertulang pada Persamaan (12), (21), (26) dan (31) untuk masing-masing
variasi volume fraction dan disajikan dalam bentuk tabel.
50
E. Diagram Alir Penelitian
Ya
Gambar 14. Diagram alir pelaksanaan penelitian
Pengujian Material
Lulus SyaratASTM
Mulai
Persiapan Material
Mix Design(Metode ACI)
Pembuatan Benda Uji
Perawatan Benda Uji(Curing)
Analisis & Pembahasan(Grafik & tabel)
Pengujian Benda Uji(Uji Kuat Tekan, Kuat Tarik
Belah dan Kuat Lentur)
Selesai
Tidak
73
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian mengenai kuat tekan, tarik belah dan lentur
beton dengan empat variasi penambahan serat bendrat berkait yang telah
dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat lentur maksimal terjadi pada beton
serat dengan volume fraction 0,75% dan menurun pada volume fraction
1,0 dan 1,25%.
2. Nilai slump akan menurun dan nilai VB-time akan semakin meningkat
seiring meningkatnya kadar serat (volume fraction) yang ditambahkan.
3. Penambahan bahan kimia tambahan (superplasticizer) sebesar 0,8% dari
berat smen pada adukan beton tidak berpengaruh banyak untuk
menambah workability pada beton serat. Hal ini dibuktikan dengan nilai
slump yang terjadi pada penelitian ini tidak sesuai dengan yang
direncanakan karena sebelumnya tidak dilakukan percobaan (trial)
terlebih dahulu pada saat pelaksanaan campuran beton.
4. Kuat tekan beton tertinggi terjadi pada beton volume fraction 0,75% yaitu
sebesar 35,9336 MPa, kuat tarik belah tertinggi terjadi pada beton volume
fraction 0,75% sebesar 3,9848 MPa, dan kuat lentur tertinggi terjadi pada
beton volume fraction 0,75% sebesar 8,9380 MPa.
74
5. Nilai kuat momen lentur nominal terbesar diperoleh dari hasil pengujian
pada volume fraction 0,75% yaitu 16065721,8073 Nmm.
6. Penurunan kuat tekan, tarik belah dan lentur akibat volume fraction serat
yang tinggi menyebabkan ikatan antar serat yang saling overlapping
menyebabkan sulitnya pergerakan agregat.
7. Semakin banyak kadar serat yang ditambahkan kedalam adukan beton
semakin besar kemungkinan terjadi balling effect pada saat pengerjaan
beton.
8. Penambahan serat bendrat berkait tidak memberikan kontribusi yang
besar dalam peningkatan kuat tekan, sedangkan pada kuat tarik belah dan
lentur, serat bendrat berkait pada penelitian ini dapat meningkatkan nilai
kuat tarik yang signifikan.
9. Hasil perbandingan nilai slump, berat volume, kuat tekan dan kuat tarik
belah terhadap penelitian Mustakim (2012) adalah sama yaitu semakin
banyak volume fraction yang ditambahkan kedalam adukan beton maka
workability semakin menurun, kuat tekan dan kuat tarik belah meningkat.
B. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, hal yang dapat
disarankan penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:
1. Perlu lebih diperhatikan pada saat proses pengerjaan dan pemadatan
agar serat bendrat berkait tersebar secara merata sehingga mengurangi
kemungkinan terjadi balling effect yang mengurangi kemudahan
dalam proses pengerjaan.
75
2. Perlu dilakukan percobaan (trial) benda uji beton agar penelitian
sesuai dengan yang diharapkan.
3. Perlu dilakukan penelitian yang lebih lanjut mengenai sifat mekanika
beton serat dengan menggunakan serat dengan bentuk geometri yang
yang berbeda.
4. Penelitian dengan kadar serat yang lebih beragam sehingga dapat
terlihat kadar serat yang dapat menghasilkan nilai kuat tekan, tarik
belah dan lentur maksimal.
5. Pada proses pelaksanaan sebaiknya menggunakan alat K3 (Kesehatan
dan Keselamatan Kerja) yang lengkap untuk melindungi diri terhadap
kemungkinan adanya bahaya/kecelakaan kerja.
6. Diperlukan ketelitian dalam proses pengamatan pada saat pengujian
benda uji sehingga dapat dihasilkan data yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
ACI Committee 544. 1984. Guide for Specifing, Mixing, Placing and FinishingSteel Fiber Reinforced Concrete. Report : ACI Journal, Mar.-Apr, 1984,Vo.81. No.:2.
ACI Committee 544. 1988. Design Consideration For Steel Fiber ReinforcedConcrete. Report : ACI 544.4R – 88
ACI Committee 544. 1993. Guide for Specifing, Proportioning, Mixing, Placingand Finishing Steel Fiber Reinforced Concrete. Report : ACI 544.3R – 93
Andikari, S dan Anil Patnaik, 2012. Potential Applications of Steel FibreReinforced Concrete to Improve Seismic Response of Frame Structures.NED University Journal of Research. Diambil darihttps://www.researchgate.net/publication/275893737_Potential_Applications_of_Steel_Fiber_Reinforced_Concrete_to_Improve_Seismic_Response_of_Frame_Structures. (4 September 2017)
Ariatama, A. 2007. Pengaruh Pemakaian Serat Kawat Berkait pada KekuatanBeton Mutu Tinggi Berdasarkan Optimasi Diameter Serat. UniversitasDiponegoro. Semarang.
ASTM C-33. Standard Specification for Concrete Aggregates. United States.
ASTM C-39. Standard Test Method for Compressive Strength of CylindricalConcrete Specimens. United States.
ASTM C-78. Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (UsingSimple Beam with Third-Point Loading). West Conshohocken. UnitedStates.
ASTM C-494. Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete.United States.
Handiyono. 1994. Pengaruh Bentuk Geometri Serat Bendrat Terhadap KapasitasBalok Beton Bertulang Model Skala Penuh. Tesis Program Pasca SarjanaUGM. Yogyakarta.
Kusnadi, A. 2010. Studi Kekuatan Tekan Beton Ringan Berserat Dengan AgregatALWA. Jurnal Rekayasa Vo.14 No.3, Desember 2010. UniversitasLampung. Bandar Lampung.
Leksono, B.T., Suhendro, B. dan Sulistyo, P. 1995. Pengaruh Fiber BendratBerkait Secara Parsial Pada Prilaku dan Kapasitas Balok Beton BertulangDengan Model Skala Penuh. BPPS-UGM, 8(3B), Agustus 1995.
Mulyono, T. 2003. Teknologi Beton. ANDI. Yogyakarta.
Mustakim, I. 2012. Aplikasi Beton dengan Menggunakan Serat Kawat Bendratdengan Benda Uji Silinder dan Plat Datar. 5 Agustus 2014http://mustakimirfan.blogspot.co.id . Diakses pada 5 September 2017.
Neville, A. M. 1995. Properties of Concrete. London.
Purwanto, E. 1999. Perilaku Fiber Lokal Pada Perilaku Dan Kuat Torsi UltimitBalok Beton Bertulang. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
SNI 03-1974-1990.1990. Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Badan StandarisasiNasional. Jakarta
SNI 03-4431-1997.1997. Metode Pengujian Kuat Lentur Normal Dengan DuaTitik Pembebanan.. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta
SNI 03-2847-2002. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk BangunanGedung. Badan Standarisasi Nasional. Bandung.
SNI 15-7064-2004. 2004. Semen Portland Komposit. Badan Standarisasi Nasional.Bandung.
SNI 2847-2013. 2013. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung.Badan Standarisasi Nasional. Bandung.
Soroushian, P., Bayasi, Z. 1991. Fiber Type Effects on the Performance of SteelFiber Reinforced Concrete, Michigan State University. Michigan, USA.
Soroushian, P., Bayasi, Z., 1987, Concept of Fiber Reinforced Concrete,Proceeding of the International Seminar on Fiber Reinforced Concrete,Michigan State University, Michigan, USA.
Sugiyanto, Sebayang, S. 2005. Teknologi Bahan. Universitas Lampung. BandarLampung.
Suhendro, B. 1991, Pengaruh Fiber Kawat Lokal Pada Sifat-sifat Beton, LaporanPenelitian, Lembaga Penelitian UGM. Yogyakarta.
Suhendro, B. 1991, Pengaruh Pemakaian Fiber Secara Parsial Pada Balok BetonBertulang, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian UGM.
Tjokrodimuljo, K. 2007. Teknologi Beton. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
