TINJAUAN KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI ... - core.ac.uk · Hasil Pengujian Kuat Tekan..... 41 4.4. Uji Normalitas Chi-Kuadrat ... nanomaterial terhadap kuat tekan beton mutu tinggi

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

TINJAUAN KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI

BERSERAT BAJA DENGAN MENGGUNAKAN FILLER

NANOMATERIAL

(Investigation on Compressive Strength Of High Strength Steel Fibre Reinforced

Concrete Using Nanomaterial Fillers)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

MURWANI WIDI NUGRAHENI NIM. I 0107114

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


commit to user

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

TINJAUAN KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI


NANOMATERIAL

(Investigation on Compressive Strength Of High Strength Steel Fibre Reinforced Concrete Using Nanomaterial Fillers)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :


Telah disetujui dan dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

DosenPembimbing I DosenPembimbing II

Wibowo, ST, DEA Dr.Tech.Ir. SholihinAs'ad, MT NIP. 19681007 199502 1 001 NIP.19671001 199702 1 001


commit to user

i

HALAMAN PENGESAHAN TINJAUAN KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI


NANOMATERIAL

(Investigation on Compressive Strength Of High Strength Steel Fibre Reinforced

Concrete Using Nanomaterial Fillers)

SKRIPSI

Disusun Oleh :


Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Jumat, 29 April 2011

1. Wibowo, ST, DEA __________________ NIP. 19681007 199502 1 001

2. Dr.Tech.Ir. SholihinAs'ad, MT __________________ NIP.19671001 199702 1 001 3. Ir. Endang Rismunarsi, MT __________________ NIP. 19570917 198601 2 001

4. Ir. Agus Supriyadi, MT __________________ NIP. 19600322 198803 1 001

Mengetahui, Disahkan, a.n Dekan Fakultas Teknik UNS Ketua Jurusan Teknik Sipil Pembantu Dekan I Fakultas Teknik UNS

Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19590823 198601 1 001


commit to user

v

ABSTRAK

Murwani Widi Nugraheni, 2011. Tinjauan Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi Berserat Baja dengan Menggunakan Filler Nanomaterial. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Seiring dengan berkembangnya zaman, struktur bangunan mengalami perkembangan yang sangat pesat, misalnya gedung-gedung tinggi, jembatan dengan bentang panjang, tower, dan sebagainya. Struktur demikian membutuhkan beton mutu tinggi. Penelitian ini menggunakan pemadatan dengan menggunakan partikel mikro mengacu pada konsep particle packing. Dengan peningkatan kepadatan yang terjadi beton akan lebih kuat menahan beban, porositas dalam beton yang saling terkoneksi akan berkurang dan menyebabkan beton lebih kedap terhadap air dan tahan terhadap material perusak lainnya sehingga beton ini menjadi lebih tahan lama. Karena sifat beton yang getas, maka ditambahkan serat baja 1% dari volume beton. Untuk itu perlu diadakannya penelitian mengenai penambahan kuat tekan yang terjadi pada beton tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan filler berbasis nanomaterial untuk mendapatkan beton mutu tinggi. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji sebanyak 45 buah. Masing-masing variasi berjumlah 3 benda uji. Digunakan untuk benda uji kuat tekan berbentuk silinder dengan diameter 11cm dan tingginya 22cm dengan variasi kadar filler nanomaterial 0%, 5%, 10%, 15%, 20% yang diuji pada umur 7, 14, dan 28 hari.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan filler pasir kuarsa (10% dari kadar semen) mampu menaikkan kuat tekan hingga 43,26 % pada umur 7 hari, 46,67% pada umur 7 hari, dan 33% pada umur 28 hari dari beton normal.

Kata kunci: filler nanomaterial, kuat tekan, serat baja


commit to user

vi

ABSTRACT Murwani Widi Nugraheni, 2011. Investigation on Compressive Strength of High Strength Steel Fibre Reinforced Concrete with Nanomaterial Fillers. Thesis. Civil Engineering Faculty of Engineering. Sebelas Maret University

Technological developments in the field of construction increased. The high demands of infrastructure facilities, such as long span bridges, high rise building lead to use high strength concrete. This research uses densification of micro partikel rely on concept of particle packing. The increasing concrete density in arresting the load, decreas the concrete porosity, and make more impervious concrete that protect the water and pes material to intrude the concrete which leads concrete to become more durable. This research aims to know the influence dosage of usage filler based on the compesisive strength of concrete. This study was an experimental method accessing 45 of 11 cm diameter and 22 cm high of cylinder samples. Samples were steel fibre reinforced concrete containing various dosage of nanomaterial fillers 0%, 5%,10%, 15%, 20% of cement weight with 3 samples of each dosage. Samples are tested in 7, 14 and 28 days. The test results showed that the additional 10% of the quartz powder improved the compression strength by 43,26%, 46,67%,and 33%days respectively. Key word: nanomaterial fillers, compressive strength, the steel fibre


commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii

LEMBAR MOTTO .......................................................................................... iv

LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... iv

ABSTRAK ........................................................................................................ v

KATA PENGANTAR ...................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xiv

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2. Rumusan Masalah ........................................................................... 3

1.3. Batasan Masalah.............................................................................. 3

1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................ 4

1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................... 4

1.5.1. Manfaat Teoritis .................................................................... 4

1.5.2. Manfaat Praktis ..................................................................... 4

BAB 2.TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................ 5

2.2. Landasan Teori ............................................................................... 8

2.2.1. Beton ..................................................................................... 8

2.2.2. Beton Serat ............................................................................ 8

2.2.3. Teknologi Nano .................................................................... 9

2.2.4. Beton Mutu Tinggi................................................................ 10

2.2.5. Material Penyusun Beton Mutu Tinggi................................. 11

2.2.5.1. Semen Portland…………………………………… 12

2.2.5.2. Agregat ...................................................................... 13


commit to user

x

2.2.5.3. Air .............................................................................. 16

2.2.5.4. Bahan Tambah ........................................................... 17

2.3. Kuat Tekan Pada Beton (f’c) .................................................... 22

BAB 3.METODE PENELITIAN

3.1. Bahan dan Benda Uji Penelitian ..................................................... 25

3.2. Alat Uji Penelitian .......................................................................... 26

3.3. Bahan ….………………………………………………………… 27

3.4. Tahap Penelitian ………………………………………………… 27

3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton ......................................................... 30

3.5.1. Pengujian Kadar Lumpur AgregatHalus ................................ 30

3.5.2. Pengujian Kadar ZatOrganikAgregatHalus……………....... 30

3.5.3. PengujianSpecific GravityAgregatHalus…………………... 31

3.5.4. PengujianGradasiAgregatHalus…………………………. .... 32

3.6. Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) .................................. 33

3.7. Pembuatan Benda Uji...................................................................... 33

3.8. PengujianNilaiSlump ....................................................................... 33

3.9. Perawatan Benda Uji ...................................................................... 34

3.10. Pengujian Kuat Tekan ................................................................... 34

BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian .............................................................................. 36

4.2. Rencana Campuran......................................................................... 38

4.3. Hasil Pengujian............................................................................... 39

4.3.1. Hasil Pengujian Slump .................................................. 39

4.3.2. Hasil Pengujian Berat Jenis………………………… . 40

4.3.3. Hasil Pengujian Kuat Tekan ......................................... 41

4.4. Uji Normalitas Chi-Kuadrat ........................................................... 47

4.5. Pembahasan .................................................................................... 49

4.4.1. Nilai Slump ............................................................................. 49

4.4.2. Kuat Tekan ............................................................................. 49

4.4.3. Pembahasan Uji Kuat Tekan .................................................. 55

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 56

5.1. Saran ............................................................................................... 57


commit to user

xi

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 58

LAMPIRAN


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan berkembangnya zaman, struktur bangunan mengalami

perkembangan yang sangat pesat, misalnya gedung-gedung tinggi, jembatan

dengan bentang panjang, tower, dan sebagainya. Struktur demikian membutuhkan

beton mutu tinggi yang memiliki kuat tekan minimal 6000 psi (40 MPa) untuk

menopang semua beban dengan dimensi komponen struktur yang cukup ramping.

Selama ini telah diketahui bahwa beton memiliki berbagai kelebihan sebagai

bahan kontruksi dibandingkan dengan bahan yang lainnya, diantaranya bahan

pembentuknya didapat dengan mudah baik secara alami atau dapat dicari

alternatif bahan lain, mudah dalam pengerjaannya dan dapat dibentuk sesuai

dengan keinginan, tahan terhadap cuaca, dan perawatan bangunan mudah.

Kuat tekan merupakan salah satu parameter utama mutu beton. Kuat tekan adalah

besarnya beban per satuan luas, yang dapat ditahan sampai dengan menyebabkan

benda uji hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu. Kuat tekan beton

ditentukan oleh proporsi bahan yaitu semen dan agregat halus, agregat kasar dan

air sebagai komponen pembentuk beton.

Beton konvensional, yang pada saat ini digunakan dalam dunia konstruksi, adalah

beton yang sebenarnya masih mempunyai potensi kekuatan yang sangat besar.

Beton normal dengan kekuatan sebesar 30 – 40 MPa, mengakibatkan dibutuhkan

material yang cukup banyak untuk satu proyek konstruksi. Kekuatan beton yang

lebih tinggi akan cenderung menurunkan volume kebutuhan beton. Apabila kita

menaikkan kekuatan beton sehingga dua kali lipat, maka volume material yang

diperlukan akan berkurang hingga setengah dari keadaan awal di sisi lain biaya

1


commit to user

2

untuk mendapatkan beton tersebut, pun tidak sampai dua kali lipatnya. Artinya

terjadi penghematan biaya material konstuksi. (Hardjasaputra,H.2009)

Metode untuk mendapatkan beton generasi terbaru dari beton dengan kinerja yang

tinggi adalah dengan pembuatan beton ekstra padat dengan memberikan pengisi

berupa partikel yang berukuran mikro dan modifikasi material semen dengan

polymer sehingga terjadi material bebas cacat makro (Macro Defect Free (MDF)).

Pemadatan dengan menggunakan partikel mikro mengacu pada konsep particle

packing. Konsep ini menjelaskan bahwa untuk mendapatkan beton yang sekuat-

kuatnya, penyusunan partikel dalam campuran harus diatur agar didapatkan

rongga yang paling sedikit. Penggunaan superplasticizer membuat partikel semen,

dengan ukuran 10-60 micron, dapat terpadatkan dengan lebih seragam,

mengurangi porositas yang biasanya terdapat dalam beton konvensional dan

meningkatkan kekuatannya

Penerapan konsep particle packing ini dapat juga dilakukan dengan memberikan

partikel dengan ukuran yang lebih kecil dari 1 micron, untuk mengisi rongga yang

masih tersisa, misalnya dengan silica fume. Sedangkan filler berukuran

nanomaterial diberikan untuk mengisi rongga yang berukuran lebih kecil dari

silika fume. Dengan peningkatan kepadatan yang terjadi beton akan lebih kuat

menahan beban, porositas dalam beton yang saling terkoneksi akan berkurang dan

menyebabkan beton lebih kedap terhadap air dan tahan terhadap material perusak

lainnya sehingga beton ini menjadi lebih tahan lama.

Dasar ide pembuatan beton adalah meningkatkan “Packing Density” dari matrix

semen dan mengurangi secara ekstrim water cement ratio sampai dengan 0.2.

Metode ini menerapkan metode campuran beton berbeda dengan campuran beton

normal, yaitu ditinggalkannya penggunaan agregat kasar dan halus berukuran

makro, sebagai gantinya digunakan agregat yang lebih halus dengan rentang

ukuran nanometer. Kuat tekannya yang tinggi berkorelasi dengan sifat beton mutu

tinggi yang getas (brittle), namun dengan penulangan ataupun penambahan serat


commit to user

3

baja yang tepat akan tetap dapat diperoleh struktur beton mutu tinggi yang bersifat

daktail dengan struktur yang ramping dan dapat memikul beban sekuat baja.

Skripsi ini membahas tentang kekuatan tekan beton mutu tinggi berserat baja

dengan filler nanomaterial yang mengacu pada konsep packing density

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah disampaikan di awal, maka dapat

dirumuskan permasalahannya adalah bagaimana penggunaan filler berbasis

nanomaterial terhadap kuat tekan beton mutu tinggi.

1.3. Batasan Masalah

Penelitian ini diberi batasan-batasan masalah agar kerja dapat lebih terarah dan

tidak meluas. Batasan-batasan masalah yang digunakan adalah :

a. Serat baja yang digunakan dengan diameter 0,1 mm dan panjang 60 mm.

b. Penambahan serat baja adalah 1% dari berat beton.

c. Pasir yang digunakan adalah pasir dengan ukuran 0,125mm-0,5mm.

d. Mutu beton yang disyaratkan pada saat umur 28 hari adalah lebih dari

50 MPa.

e. Semen yang digunakan adalah semen Portland jenis 1.

f. Silika Fume digunakan 10% dari berat semen.

g. Penelitian ini hanya meninjau terhadap kuat tekan beton mutu tinggi berserat

baja dengan mengunakan filler berbasis nanomaterial.

h. Pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.


commit to user

4

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penggaruh penggunaan

filler berbasis nanomaterial untuk mendapatkan beton mutu tinggi.

1.5. Manfaat Penelitian

1.5.1. Manfaat Teoritis

a. Memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu bahan dan struktur

b. Menambah pengetahuan tentang penggunaan filler berbasis nanomaterial

dalam beton mutu tinggi ditinjau dari kuat tekan

1.5.2. Manfaat Praktis

Penelitian tentang penggunaan penggunaan filler berbasis nanomaterial

dan serat baja diharapkan akan menunjukkan hasil yang nyata terhadap

perbaikan karakteristik beton (kuat tekan), sehingga dengan karakteristik

tersebut mampu meningkatkan perkembangan mutu dan durabilitas beton.


commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Beton banyak digunakan secara luas sebagai bahan bangunan. Bahan tersebut

diperoleh dengan cara mencampurkan semen portland, air, dan agregat (dan

kadang-kadang bahan tambah yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia

tambahan, serat, sampai bahan buangan non-kimia) pada perbandingan tertentu.

Campuran tersebut apabila dituangkan dalam cetakan kemudian dibiarkan maka

akan mengeras seperti batuan (Tjokrodimuljo, 1996).

Bahan tambah ialah bahan selain unsur pokok beton (air, semen dan agregat),

yang ditambahkan pada adukan beton, sebelum, segera atau selama pengadukan

beton. Tujuannya ialah mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih

dalam keadaan segar atau setelah mengeras, misalnya mempercepat pengerasan,

menambah encer adukan, menambah kuat tekan, menambah daktilitas,

mengurangi sifat getas, mengurangi retak-retak pengerasan dan sebagainya

(Tjokrodimuljo, 1996).

Bahan campuran tambahan (admixture) adalah bahan yang bukan air, agregat

maupun semen yang ditambahkan ke dalam campuran sesaat atau selama

pencampuran. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mengubah sifat-sifat beton agar

menjadi cocok untuk pekerjaan tertentu, ekonomis atau untuk tujuan lain seperti

menghemat energi (Nawy, 1990).

Perkembangan stuktur diberbagai bidang misalnya gedung-gedung tinggi,

jembatan dengan bentang panjang, tower dan sebagainya membutuhkan beton

mutu tinggi untuk dapat menopang semua beban dengan dimensi komponen

struktur yang cukup ramping.

5


commit to user

6

Kriteria beton mutu tinggi juga selalu berubah sesuai dengan kemajuan tingkat

mutu yang berhasil dicapai. Pada tahun 1950an, beton dengan kuat tekan 30 MPa

sudah dikategorikan sebagai beton mutu tinggi. Pada tahun 1960an hingga awal

1970an, kriterianya lebih lazim menjadi 40 MPa. Saat ini, disebut mutu tinggi

untuk kuat tekan di atas 50 MPa, dan di atas 80 MPa sebagai beton mutu sangat

tinggi, sedangkan untuk diatas 120 MPa bisa dikategorikan sebagai beton bermutu

ultra tinggi (Supartono, 1998).

Beton yang paling padat dan kuat diperoleh dengan menggunakan jumlah air yang

minimal konsisten dengan derajad workabilitas, yang dibutuhkan untuk

memberikan kepadatan maksimal. Derajat kepadatan harus dipertimbangkan

dalam hubungannya dengan cara pemadatan dan jenis konstruksi, agar terhindar

dari kebutuhan akan pekerjaan yang berlebihan dalam mencapai kepadatan

maksimal (Murdock & Brook 1991).

Beton dengan kuat tekan tinggi sudah dapat dibuat dengan adanya teknologi

bahan kimia yaitu superplasticizer, yang ditambahkan pada beton sehingga

partikel semen yang biasanya cenderung untuk mengumpul (flocculate) dapat

terdispersi dengan seragam dan kebutuhan air dapat dikurangi, sehingga rongga

udara dalam beton dapat dikurangi dan kekuatan beton akan meningkat

(Hardjasaputra,2008).

Modulus elastisitas beton mutu tinggi naik seiring dengan kenaikan kuat

desaknya, tetapi pola keruntuhannya menunjukkan energi retak yang tinggi

dengan regangan yang relatif rendah ( Li dan Antasari,2000 ) artinya beton mutu

tinggi mempunyai resiko keruntuhan yang tiba-tiba dan melontarkan energi yang

besar (sangat getas). Sifat ini bisa diatasi dengan penambahan serat baja pada

beton mutu tinggi, yang berfungsi sebagai tulangan dan meningkatkan daktailitas

pada beton.


commit to user

7

Beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran semen,

agregat, air, dan sejumlah serat yang disebar secara random. Ide dasar beton serat

adalah menulangi beton dengan fiber yang disebarkan secara merata ke dalam

adukan beton, dengan orientasi random sehingga dapat mencegah terjadinya

retakan-retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik baik akibat panas hidrasi

maupun akibat pembebanan (Soroushian dan Bayashi, 1987).

Penggunaan serat pada beton bertulang dapat meningkatkan penyerapan energi

dan daktilitas, mengendalikan retak dan meningkatkan sifat deformasi

(Zollo,1997).

Beton serat mempunyai kelebihan daripada beton tanpa serat dalam beberapa sifat

strukturnya, antara lain keliatan (ductility), ketahanan terhadap beban kejut

(impact resistance), kuat tarik dan kuat lentur (tensile and flexural strength),

kelelahan (fatigue life), kekuatan terhadap pengaruh susut (shrinkage), dan

ketahanan terhadap keausan (abration) (Soroushian dan Bayashi, 1987).

Serat pada umumnya berupa batang-batang dengan diameter antara 5 dan 500 µm,

bahkan sampai dengan 1300 µm (mikro meter), dan panjang sekitar 25 mm

sampai 100 mm. Bahan serat dapat berupa: serat asbestos, serat tumbuh-tumbuhan

(rami, bambu, ijuk), serat plastik (polypropylene), atau potongan kawat baja

(Tjokrodimuljo, 1996).

Nilai kekuatan dan daya tahan (durability) beton merupakan fungsi dari banyak

faktor, diantaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode

pelaksanaan pembuatan adukan beton, temperatur dan kondisi perawatan

pengerasannya. Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibanding kuat tariknya, dan

merupakan bahan getas. Nilai kuat tariknya berkisar antara 9%-15% dari kuat

tekannya, pada penggunaan sebagai komponen struktural bangunan, umumnya

beton diperkuat dengan batang tulangan baja sebagai bahan yang dapat

bekerjasama dan mampu membantu kelemahannya, terutama pada bagian yang

bekerja menahan tarik (Dipohusodo, 1994).


commit to user

8

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Beton

Beton adalah pencampuran semen portland, air, dan agregat dengan atau tanpa

bahan tambahan (admixture) tertentu. Material pembentuk beton tersebut

dicampur merata dengan komposisi tertentu, untuk menghasilkan suatu campuran

yang homogen sehingga dapat dituang dalam cetakan untuk dibentuk sesuai

keinginan. Campuran tersebut bila dibiarkan akan mengalami pengerasan sebagai

akibat reaksi kimia antara semen dan air yang berlangsung selama jangka waktu

panjang atau dengan kata lain campuran beton akan bertambah keras sejalan

dengan umur beton.

2.2.2. Beton Serat

Beton serat adalah bahan komposit berupa campuran beton konvensional dengan

bahan serat yang terdistribusi acak. Penambahan serat ke dalam beton akan

meningkatkan kuat tarik beton yang umumnya sangat rendah.

Menurut As’ad(2008), beton serat memberi banyak keuntungan antara lain:

- Serat terdistribusi secara acak di dalam volume beton pada jarak yang

relatif dekat satu sama lain. Hal ini akan memberi tahanan berimbang ke

segala arah dan memberi keuntungan material struktur yang dipersiapkan

untuk menahan beban gempa dan angin.

- Perbaikan perilaku deformasi seperti ketahanan terhadap impak, daktilitas

yang lebih besar,kuat lentur, dan kapasitas torsi yang lebih baik.

- Meningkatkan ketahanan beton terhadap formasi dan pembentukan retak.

- Peningkatan ketahanan pengelupasan (spalling) dan retak pada selimut

beton akan membantu menghambat korosi besi tulangan dari serangan

kondisi lingkungan yang berpotensi korosi.


commit to user

9

Dosis penggunaan yang umum adalah 0,25 - 2% takaran volume atau sekitar 20-

50 kg serat baja per meter kubik produksi beton. Serat sintetik adalah serat buatan

yang diperoleh dari pengembangan produk petrokimia dan industri tekstil.

Material ini di kenal dalam banyak jenis seperti acrylic , aramid, carbon, nylon,

polyethilene, polypropylene. Serat sintetik umumnya cocok digunakan untuk

ketahaan terhadap retak, khususnya di umur dini (Braunch, J et.al, 2002). Dosis

penggunaan serat sintetik beragam dari 0,1% hingga 0,8% takaran volume.

Serat kaca (glass fibre) banyak juga digunakan pada pekerjaan beton pada

pencampuran biasa atau beton semprot. Dosis penggunaan serat kaca adalah

sekitar maksimum 5% takaran volume atau sekitar 1-1,5 kg serat kaca per meter

kubik beton. Selain itu, serat alami yang diperoleh dari tumbuhan atau hewan.

Jenis yang biasa dikenal adalah ijuk, sabut kelapa, tempurung kelapa, bambu, jute,

kayu, bulu binatang dll. Jenis serat ini banyak digunakan di negara berkembang

karena harganya murah. (Ariessita,2010)

2.2.3. Nanomaterial

Teknologi-Nano adalah pembuatan dan penggunaan materi pada ukuran sangat

kecil. Materi berada pada ranah 1 hingga 100 nanometer (nm). Satu nm sama

dengan satu-per-milyar meter (0.000000001 m), yang berarti 50.000 lebih kecil

dari ukuran rambut manusia. Saintis menyebut ukuran pada ranah 1 hingga 100

nm ini sebagai skala nano (nanoscale), dan material yang berada pada ranah ini

disebut sebagai kristal-nano (nanocrystals) atau material-nano (nanomaterials).

Skala nano terbilang unik karena tidak ada struktur padat yang dapat diperkecil.

Hal unik lainnya adalah bahwa mekanisme dunia biologis dan fisis berlangsung

pada skala 0.1 hingga 100 nm. Pada dimensi ini material menunjukkan sifat fisis

yang berbeda; sehingga saintis berharap akan menemukan efek yang baru pada

skala nano dan memberi terobosan bagi teknologi.


commit to user

10

Nanomaterial adalah bahan yang membutuhkan ilmu pengetahuan yang berbasis

pendekatan nanoteknologi. Pendekatan ini sesuai untuk mempelajari bahan

dengan ciri-ciri morfologi pada skala nano, dan terutama hal yang memiliki sifat

khusus yang berasal dari dimensi nano. Nanoscale biasanya didefinisikan sebagai

lebih kecil dari sepersepuluh salah satu mikrometer dalam setidaknya satu

dimensi, walaupun istilah ini kadang-kadang juga digunakan untuk bahan yang

lebih kecil dari satu mikrometer.

2.2.4. Beton Mutu Tinggi

Beton berkinerja tinggi adalah beton yang mempunyai sifat khusus yang berbeda

dengan beton biasa, seperti tingkat susut (shrinkage) rendah, permeabilitas rendah

modulus elastisitas tinggi dan kuat tekan tinggi. Beton ini memiliki kuat tekan 50-

80 MPa dan dapat dikerjakan dengan mudah sehingga menunjukkan kinerja yang

sangat baik pada struktur dimana beton terpasang.

Beton mutu tinggi umumnya memiliki faktor air semen yang rendah (fas) dengan

rentang 0,2-0,35. Semakin rendah fas maka porositas beton juga cenderung

semakin rendah. Pada pencampuran, beton mutu tinggi ditambahkan admixture

seperti superplasticizer dengan dosis dan jumlah yang tepat, agar workabilitas

beton tetap tinggi. Selain itu penambahan material berukuran lebih kecil dari

semen, seperti silica fume berfungsi mengurangi rongga di dalam beton dapat

dikurangi sehingga beton menjadi lebih padat. Jika terjadi peningkatan

kepadatan, porositas dalam beton berkurang dan menyebabkan beton lebih kedap

terhadap air dan material perusak lainnya sehingga beton menjadi lebih tahan

lama.


commit to user

11

Menurut American Concrete Institude (ACI) Committee, Beton Mutu Tinggi

adalah beton yang memenui kombinasi kinerja khusus dengan sesuai dengan yang

diinginkan yang tidak ditemui secara rutin pada beton konvensional, diantaranya ;

- Mudah pengerjaanya

- Berkekuatan tinggi di usia dini

- Kedap dan padat

- Durable terhadap lingkungan, kekerasan yang memadai

- Umur layan lebih lama (sekitar 75 tahun atau lebih)

- panas hidrasi yang rendah

- Stabilitas volume yang memadai ( minimum shrinkage atau ekpansi

termal)

- Kemampuan mengalir (flowability) dan pumpability yang memadai

Contoh aplikasi beton mutu tinggi adalah:

- Bangunan yang memerlukan masa layan pada umur awal (kekerasan awal)

- Bangunan-bangunan tinggi dengan reduksi ukuran kolom dan

meningkatkan luasan yang tersedia.

- Struktur bagian atas dari jembatan-jembatan bentang panjang dan untuk

mengembangkan durabilitas lantai-lantai jembatan.

- Untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan khusus dari aplikasi-aplikasi

tertentu seperti durabilitas, modulus elastisitas dan kekuatan lentur.

Beberapa dari aplikasi ini termasuk dam, atap-atap tribun, pondasi-pondasi

pelabuhan, garasi-garasi parkir, dan lantai-lantai heavy duty pada area

industri.

2.2.5. Material Penyusun Beton Mutu Tinggi

Komponen pembentuk beton mutu tinggi adalah semen, agregat halus, air dan

bahan tambahan lain yaitu serat baja, silika fume dan tepung kuarsa sebagai

material nano.


commit to user

12

2.2.5.1.Semen Portland

Semen berfungsi sebagai perekat butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang

padat dan mengisi rongga-rongga di antara butir-butir agregat. Semen yang

dimaksud di dalam konstruksi beton adalah bahan yang akan mengeras jika

bereaksi dengan air dan lazim dikenal dengan nama semen hidraulik (hidraulic

cement). Salah satu jenis semen hidraulik yang biasa dipakai dalam pembuatan

beton adalah semen portland (portland cement). Bahan baku semen yaitu kapur

(CaO), Silika (SiO2), dan alumina (Al2O3).

Jenis-jenis semen portland yang sering digunakan dalam konstruksi serta

penggunaannya dicantumkan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Jenis semen portland di Indonesia sesuai SII 0013-81

Jenis Semen Karakteristik Umum

Jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti disyaratkan pada jenis-jenis lain

Jenis II Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang

Jenis III Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi

Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan panas hidrasi yang rendah

Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat

Sumber : Tjokrodimuljo (1996)

Dari penelitian sebelumnya semen yang paling baik digunakan dalam pembuatan

beton mutu tinggi adalah semen dengan kandungan C3A ( Tricalsium Aluminate)

yang berfungsi memberi kekuatan pada saat permulaan dan menambahan

kekuatan secara kontinyu.


commit to user

13

2.2.5.2.Agregat

Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi

dalam campuran mortar atau beton. Berdasarkan ukuran besar butirnya, agregat

yang dipakai dalam adukan beton dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu

agregat halus dan agregat kasar. UHPC saat ini dikembangkan hanya

menggunakan agregat halus yaitu pasir ukuran 0.125 – 0.5 mm

(Hardjasaputra,2008).

Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil

(antara 0,15 mm dan 5 mm). Dalam pemilihan agregat halus harus benar-benar

memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Karena sangat menentukan dalam

hal kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat

keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Pasir sebagai bahan pembentuk

mortar bersama semen dan air, berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu

kesatuan yang kuat dan padat.

Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan dalam hal kemudahan

pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability)

dari beton yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu

pasir harus dikendalikan. Oleh karena itu pasir sebagai agregat halus harus

memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan. Batasan susunan butiran

agregat halus dapat dilihat pada Tabel 2.2


commit to user

14

Tabel 2.2. Batasan Susunan butiran agregat halus

Ukuran saringan (mm)

Persentase lolos saringan

Daerah 1 Daerah 2 Daerah 3 Daerah 4

10,00

4,80

2,40

1,20

0,60

0,30

0,15

100

90-100

60-95

30-70

15-34

5-20

0-10

100

90-100

75-100

55-90

35-59

8-30

0-10

100

90-100

85-100

75-100

60-79

12-40

0-10

100

95-100

95-100

90-100

80-100

15-50

0-15

Sumber : Tjokrodimuljo (1996)

Keterangan:

Daerah 1 : Pasir kasar

Daerah 2 : Pasir agak kasar

Daerah 3 : Pasir agak halus

Daerah 4 : Pasir halus

Seperti halnya beton normal, beton mutu tinggi dapat pula direncanakan untuk

berbagai variasi penggunaan agregat. Beton mutu tinggi saat ini dikembangkan

yang hanya menggunakan agregat halus yaitu pasir ukuran 0.125 – 0.5 mm [DIN

4226 - 1] dengan analisa saringan seperti pada gambar 2 .1


commit to user

15

Gambar 2.1

Tipical Analisis Saringan untuk pasir halus yang digunakan pada campuran beton

mutu tinggi

Perbedaan perancangan beton mutu tinggi dengan beton normal adalah bagaimana

mencari susunan gradasi ukuran butir yang dapat mengisi ruang kosong pada

matrix semen. Sedangkan pada beton mutu tinggi dengan filler nanomaterial

ukuran butir yang digunakan dalam rentang nanometer, yang disingkat nm.

Dengan pemilihan gradasi yang tepat akan diperoleh kepadatan per satuan volum

(Packing Density) yang tinggi. Gambar 2.2 adalah contoh dari gradasi ukuran

butiran yang dipakai untuk mix design dengan kode Campuran M 1Q dan

Campuran B 3Q yang kembangkan oleh Prof. Schmidt di Universitas Kassel

Jerman

Ukuran Butiran (mm)

Persen

Lolos

(%)


commit to user

16

Gambar 2.2

Gradasi ukuran partikel dan kumulatip persentasi (% Vol) dari masing masing

partikel untuk desain campuran UHPC tipe M1Q dan B3 Q

Menurut Prof. Schmidt di Universitas Kassel Jerman

Campurannya terdiri dari butiran-butiran sangat halus terletak pada ukuran

submikroskopis, yaitu: mikrosilika berukuran antara 0.05 – 0.8 micron, tepung

Quartz dan semen berukuran 10 – 60 micron, pasir halus berukuran 500 – 1250

micron.

2.2.5.3. Air

Air merupakan bahan dasar pembuat dan perawatan beton. Air diperlukan untuk

bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir-butir

agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air harus bersih, tidak berwarna,

tidak berbau, dan jernih. Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi

syarat pula untuk bahan campuran beton, tetapi tidak berarti air harus memenuhi

persyaratan air minum.

Menurut Tjokrodimuljo (1996) kekuatan beton dan daya tahannya berkurang jika

air mengandung kotoran. Pengaruh pada beton di antaranya pada lamanya waktu

Persen

Lolos

Komulatif

(%) Ukuran Butiran (mm)

Campuran

Campuran

Pasir kuasa Tepung kuasa


commit to user

17

ikatan awal serta kekuatan beton setelah mengeras. Adanya lumpur dalam air di

atas 2 gram/liter dapat mengurangi kekuatan beton. Air dapat memperlambat

ikatan awal beton sehingga beton belum mempunyai kekuatan dalam umur 2-3

hari. Sodium karbonat dan potasium dapat menyebabkan ikatan awal sangat cepat

dan konsentrasi yang besar akan mengurangi kekuatan beton.

2.2.5.4. Bahan Tambah

Bahan tambah (aditive maupun admixture) ialah bahan selain unsur pokok beton

(air, semen, dan agregat halus) yang ditambahkan ke dalam campuran saat atau

selama pencampuran berlangsung. Penggunaan bahan tambah biasanya

didasarkan pada alasan yang tepat, diantaranya perbaikan kelecakan dan dapat

menggunakan penggunaan semen (Tjokrodimulyo, 1996). Tujuan penambahan

bahan tambah ini adalah untuk mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu

masih dalam keadaan segar atau setelah mengeras.

a. Serat Baja

Serat adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen, yang

membentuk jaringan memanjang yang utuh yang ditambahkan ke dalam beton

untuk dapat memperbaiki sifat beton antara lain dapat meningkatkan daktilitas dan

kuat lentur beton. Retak-retak yang membawa keruntuhan pada struktur beton

biasanya dimulai dari retak rambut (micro crack).

Pengaruh penambahan serat ke dalam adukan beton tergantung pada hal-hal

sebagai berikut:

a. Jenis (ukuran dan bentuk) serat

Sebenarnya semua jenis serat dapat digunakan sebagai bahan tambah yang

dapat memperkuat atau memperbaiki sifat-sifat beton. Penggunaan tergantung

dari maksud penambahan serat ke dalam beton baik bahan alami atau buatan,

tetapi yang harus diperhatikan adalah bahwa serat tersebut harus mempunyai

kuat tarik yang lebih besar daripada kuat tarik beton. Selain itu ketahanan

suatu serat terhadap alkali juga harus diperhatikan.


commit to user

18

b. Aspek rasio serat

Aspek rasio serat merupakan perbandingan antara panjang dan diameter serat.

Rasio perbandingan panjang dan diameter ini juga mempengaruhi kekuatan

beton berserat. Zollow (1997) mengisyaratkan bahwa aspek rasio serat

bervariasi kira-kira 40 sampai 1000, tetapi biasanya kurang dari 300.

c. Konsentrasi serat

Penambahan konsentrasi serat yang terlalu banyak ke dalam adukan beton

akan cenderung terjadi penggumpalan yang akan menghalangi penyebaran

secara merata ke seluruh beton dan menyulitkan pekerjaan beton segar. Dalam

penelitian ini prosentase serat yang ditambahkan kedalam adukan beton

sebesar 1 % dari volume adukan beton.

Serat baja mulai digunakan untuk beton sejak tahun 1900. Awalnya serat baja

hanya di potong sesuai kebutuhan dan digunakan lurus. Serat baja modern

digunakan dengan berbagai bentuk; permukaan kasar, ujung berangkur,

bergelombang dan beberapa bentuk lain terbukti kemampuan lentur, duktilitas,

ketahanan menahan retak,ketahanan torsi dan ketahanan lelah.(As’ad,2008).

Serat baja mempunyai diameter bervariasi berkisar antara 0,15-2 mm. sedangkan

aspek rasio berkisar 20-100. Dosis penambahan serat baja sekitar 0,25-2% volume

beton,penambahan serat baja lebih dari 2% dari volume beton mengakibatkan

beton sulit dikerjakan. Serat baja dapat terdistribusi dengan baik dalam beton jika

ukuran agregatnya kurang dari 10mm.

Pemilihan penambahan serat baja pada beton dikarenakan :

a. Sangat awet jika diletakkan di dalam beton

b. Meningkatkan kuat tarik beton mutu tinggi sampai 25 MPa

c. Mengurangi nilai slump dan kandungan udara

d. Meningkatkan beban kejut (impact resistance)

e. Mencegah retak rambut menjadi retakan yang lebih besar


commit to user

19

Menurut Soroushian dan Bayasi (1991) ada beberapa jenis fiber baja yang biasa

digunakan :

a. Bentuk fiber baja (Steel Fiber Shapes)

1) Lurus (straight)

2) Berkait (hooked)

3) Bergelombang (crimped)

4) Double duo form

5) Ordinary duo form

6) Bundel (paddled)

7) Kedua ujung ditekuk (bud-hooked)

8) Tidak teratur (irregular)

9) Bergerigi (idented)

b. Penampang fiber baja (Steel fiber cross section)

1) Lingkaran/kawat (round/wire)

2) Persegi / lembaran (rectangular / sheet)

3) Tidak teratur / bentuk dilelehkan (irregular / melt extract)

c. Fiber dilekatkan bersama dalam satu ikatan

b. Superplasticizer

Superplasticizer (Sika Viscocrete-10) adalah bahan tambah kimia (chemical

admixture) yang melarutkan gumpalan-gumpalan dengan cara melapisi pasta

semen, sehingga semen dapat tersebar dengan merata pada adukan beton 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 bleeding. Superplasticizer dapat

mereduksi air sampai 40% dari campuran awal.

Beton berkekuatan tinggi dapat dihasilkan dengan pengurangan kadar air, akibat

pengurangan kadar air akan membuat campuran lebih padat sehingga pemakaian

Superplasticizer sangat diperlukan untuk mempertahankan nilai slump yang

tinggi. Keistimewaan penggunaan superplasticizer dalam campuran pasta semen

maupun campuran beton antara lain:


commit to user

20

a. Menjaga kandungan air dan semen tetap konstan sehingga didapatkan

campuran dengan workability tinggi.

b. Mengurangi jumlah air dan menjaga kandungan semen dengan

kemampuan kerjanya tetap sama serta menghasilkan faktor air semen

yang lebih rendah dengan kekuatan yang lebih besar.

c. Mengurangi kandungan air dan semen dengan faktor air semen yang

konstan tetapi meningkatkan kemampuan kerjanya sehingga

menghasilkan beton dengan kekuatan yang sama tetapi menggunakan

semen lebih sedikit.

d. Tidak ada udara yang masuk. Penambahan 1% udara kedalam beton dapat

menyebabkan pengurangan strength rata-rata 6%. Untuk memperoleh

kekuatan yang tinggi, diharapkan dapat menjaga ”air content” didalam

beton serendah mungkin. Penggunaan superplasticizer menyebabkan

sedikit bahkan tidak ada udara masuk kedalam beton.

e. Tidak adanya pengaruh korosi terhadap tulangan

Secara umum, partikel semen dalam air cenderung untuk berkohesi satu sama

lainnya dan partikel semen akan menggumpal. Penambahan superplasticizer,

partikel semen ini akan saling melepaskan diri dan terdispersi. Dengan kata lain

superplasticizer mempunyai dua fungsi yaitu, mendispersikan partikel semen dari

gumpalan partikel dan mencegah kohesi antar semen. Fenomena dispersi partikel

semen dengan penambahan Superplasticizer dapat menurunkan viskositas pasta

semen, sehingga pasta semen lebih fluid/alir. Hal ini menunjukkan bahwa

penggunaan air dapat diturunkan dengan penambahan superplasticizer.

c. Silica Fume

Silica fume merupakan material yang terdiri dari partikel halus dengan diameter

0,1-1,0 mikrometer. Berfungsi sebagai pengganti sebagian dari semen atau bahan

tambahan pada saat sifat-sifat khusus beton dibutuhkan, seperti penempatan

mudah, kekuatan tinggi, permeabilitas rendah, durabilitas tinggi, dan lain

sebagainya. Silica fume merupakan hasil sampingan dari produk logam silikon

atau alloy ferosilikon. Menurut standar ”Spesification for Silica Fume for Use in

Hydraulic Cement Concrete and Mortal” (ASTM.C.1240,1995: 637-642), silica


commit to user

21

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 micro silica dengan silica fume). Berat jenis

relatif silica fume umumnya berkisar antara 2,2-2,5.

Silica fume merupakan material yang sangat reaktif karena merupakan bahan yang

sebagian besar amopfus (amarphoous silico), bahan spherical yang sangat lembut,

yang terdiri dari pertikel-pertikel seperti kaca hasil dari pembekuan cepat

’agaseous SiO, bila bersentuhan dengan udara terjadi oksidasi secara cepat di

dalam pendingin bagian dari ’furnace yang menghasilkan logam metal alloy

ferosilikon. Kandungan SiO2 yang tinggi dalam SF yang mencapai 85 sampai 98

persen, berguna untuk keperluan campuran semen (Khayat, K.H, et al, 1997).

Kegunaan silica fume secara geometrical adalah kemampuannya mengisi rongga-

rongga diantara bahan pasta (grain of cement) dan mengakibatkan membaiknya

distribusi ukuran pori dan berkurangnya total volume pori. Namun kenyataan di

lapangan, ternyata penggunaan silica fume memiliki kekurangan. Beton yang

mengandung silica fume mempunyai kecenderungan yang meningkat bahwa beton

tersebut akan mengalami retak susut. Untuk itu kita bisa gunakan beberapa trik,

yakni salah satunya adalah beton silica fume yang masih segar harus secepatnya

diberi perlindungan agar penguapan air yang cepat dapat dicegah. Penggunaan

silica fume dapat menghasilkan beton yang kedap, awet dan berkekuatan tinggi.

d. Pasir Kaursa

Pasir kuarsa adalah bahan galian yang terdiri atas kristal-kristal silika (SiO2) dan

mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir

kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil pelapukan batuan

yang mengandung mineral utama, seperti kuarsa dan feldspar. Hasil pelapukan

kemudian tercuci dan terbawa oleh air atau angin yang terendapkan di tepi-tepi

sungai, danau atau laut.


commit to user

22

Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2,

CaO, MgO, dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada

senyawa pengotornya, kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65, titik lebur

17150 C, bentuk kristal hexagonal, panas sfesifik 0,185, dan konduktivitas panas

12 – 1000 C.

Dalam kegiatan industri, penggunaan pasir kuarsa sudah berkembang meluas, baik

langsung sebagai bahan baku utama maupun bahan ikutan. Sebagai bahan baku

utama, misalnya digunakan dalam industri gelas kaca, semen, tegel, mosaik

keramik, bahan baku fero silikon, silicon carbide bahan abrasit (ampelas dan sand

blasting). Sedangkan sebagai bahan ikutan, misal dalam industri cor, industri

perminyakan dan pertambangan, bata tahan api (refraktori), dan lain sebagainya.

Cadangan pasir kuarsa terbesar terdapat di Sumatera Barat, potensi lain terdapat di

Kalimantan Barat, Jawa Barat, Sumatera Selatan, Kalimantan Selatan, dan Pulau

Bangka dan Belitung. (wikipedia)

Sedangkan yang digunakan dalam pembuatan beton mutu tinggi adalah tepung

quartz yang berukuran dalam rentang nanometer, antara 16 – 90 µm

2.3. Kuat Tekan Beton (fc’ )

2.3.1. Definisi Kuat Tekan

Kuat tekan adalah besarnya beban persatuan luas, yang menyebabkan benda uji

hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu, yang dihasilkan oleh mesin uji.

Kuat tekan beton ditentukan oleh perbandingan semen dan agregat halus, agregat

kasar dan air dari berbagai jenis campuran. Perbandingan air terhadap semen

merupakan faktor utama dalam penentuan kuat tekan beton.

Sifat yang paling penting dari beton adalah kuat tekan beton. Kuat tekan beton

biasanya berhubungan dengan sifat-sifat lain, maksudnya apabila kuat tekan beton

tinggi, sifat-sifat lainnya juga baik. Kekuatan tekan beton dapat dicapai sampai


commit to user

23

1000 kg/cm2 atau lebih, tergantung pada jenis campuran, sifat-sifat agregat, serta

kualitas perawatan. Kekuatan tekan beton yang paling umum digunakan adalah

sekitar 200 kg/cm2 sampai 500 kg/cm2.

Selanjutnya benda uji ditekan dengan mesin tekan sampai pecah. Beban tekan

maksimum pada saat benda uji pecah dibagi luas penampang benda uji merupakan

nilai kuat desak beton yang dinyatakan dalam MPa atau kg/cm2. Tata cara

pengujian yang umum dipakai adalah standar ASTM C 39 atau menurut yang

disyaratkan PBI 1989.

Beton relatif kuat menahan tekan. Keruntuhan beton sebagian disebabkan karena

rusaknya ikatan pasta dan agregat. Besarnya kuat tekan beton dipengaruhi oleh

sejumlah faktor antara lain:

a. Faktor air semen. Hubungan faktor air semen dan kuat tekan beton secara

umum adalah bahwa semakin rendah nilai faktor air semen, semakin tinggi

kuat tekan betonnya. Namun kenyataannya, pada suatu nilai faktor air semen

semakin rendah, maka beton semakin sulit dipadatkan. Dengan demikian, ada

suatu nilai faktor air semen yang optimal dan menghasilkan kuat tekan yang

maksimal.

b. Jenis semen dan kualitasnya mempengaruhi kekuatan rata-rata dan kuat batas

beton.

c. Jenis dan lekuk-lekuk (relief) bidang permukaan agregat. Kenyataan

menunjukkan bahwa penggunaan agregat batu pecah akan menghasilkan

beton dengan kuat tekan yang lebih besar daripada kerikil.

d. Efisiensi dari perawatan (curing). Kehilangan kekuatan sampai 40% dapat

terjadi bila pengeringan terjadi sebelum waktunya. Perawatan adalah hal yang

sangat penting pada pekerjaan di lapangan dan pada pembuatan benda uji.

e. Suhu. Pada umumnya kecepatan pengerasan beton bertambah dengan

bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat tekan akan tetap rendah untuk waktu

yang lama.

f. Umur pada keadaan yang normal. Kekuatan beton bertambah dengan

bertambahnya umur, tergantung pada jenis semen. Misalnya semen dengan


commit to user

24

kadar alumina tinggi menghasilkan beton yang kuat hancurnya pada 24 jam,

sama dengan semen portland biasa pada 28 hari. Pengerasan berlangsung

terus secara lambat sampai beberapa tahun.

Nilai kuat tekan beton didapat melalui pengujian standar menggunakan mesin uji

dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan

beban tertentu atas benda uji silinder beton (diameter 150 mm, tinggi 300 mm)

sampai hancur. Sedang untuk pengujian kuat tekan dapat diformulasikan sebagai

berikut:

f’c = P/ Ac……………………………………………………..(2.1)

dimana:

fc’ = kuat tekan beton salah satu benda uji (MPa)

P = beban tekan maksimal (N)

Ac = luas permukaan benda uji (mm2)

Gambar 2.1. Contoh Uji Kuat Tekan

P

Ac


commit to user

25

BAB 3

METODE PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen di

laboratorium, yang bertujuan untuk menyelidiki kemungkinan adanya hubungan

antar variabel, yang dilakukan dengan memberikan suatu perlakuan terhadap

obyek yang diteliti dan membandingkan hasilnya dengan satu kelompok obyek

yang tidak dikenai perlakuan.

3.1. Bahan dan Benda Uji Penelitian

Benda uji pada penelitian ini berupa silinder beton dengan dengan diameter 11 cm

dan tinggi 22 cm. Kadar serat baja yang digunakan adalah 1% terhadap berat

beton. Perincian benda uji yang dibuat dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Benda uji untuk pengujian kuat tekan beton

Kode Kadar Fiiler

(%Volume Agregat) Jumlah

(Sampel) Umur (Hari)

FN-0 0 3 7 3 14 3 28

FN-1 5 3 7 3 14 3 28

FN-2 10 3 7 3 14 3 28

FN-3 15 3 7 3 14 3 28

FN-3 20 3 7 3 14 3 28

Jumlah 45

25


commit to user

26

3.2. Alat Uji Penelitian

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:

a. Timbangan dengan kapasitas 2 kg dan 50 kg yang digunakan untuk mengukur

berat bahan campuran beton

b. Ayakan dengan ukuran diameter saringan 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; pan dan mesin

penggetar ayakan (vibrator) yang digunakan untuk pengujian gradasi agregat.

c. Oven dengan temperatur 220 oC dan daya listrik 1500 W yang digunakan

untuk mengeringkan agregat

d. Conical mould dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm,

tinggi 7,6 cm, lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk

mengukur keadaan SSD agregat halus

e. Kerucut Abrams yang terbuat dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm,

diameter bawah 20 cm, tinggi 30 cm, lengkap dengan tongkat baja penusuk

yang ujungnya ditumpulkan dengan panjang 60 cm dan dimeter 16 mm. alat

ini digunakan untuk mengukur nilai slump adukan beton

f. Cetakan benda uji berupa silinder beton dengan diameter 11 cm dan tinggi 22

cm.

g. Compression Testing Machine dengan kapasitas 2000 kN yang digunakan

untuk pengujian kuat tekan beton.

h. Alat bantu lain:

1) Gelas ukur 250 ml untuk pengujian kadar lumpur dan kandungan zat

organic dalam pasir

2) Gelas ukur 2000 ml untuk menakar air

3) Cetok semen

4) Ember

5) Alat tulis

6) Penggaris

7) Kamera Digital

8) Stopwatch

9) Gunting,dll


commit to user

27

3.3. Bahan

Bahan yang dibutuhkan antara lain:

a. Semen type 1

b. Pasir ukuran 0,125 - 0,5 mm

c. Belerang untuk capping

d. Silika Fume

e. Serat baja bendrat

f. Filler nanomaterial

g. Superplasticizer

h. Air

3.4. Tahap Penelitian

Membandingkan kuat tekan beton dengan variasi penambahah filler nanomaterial,

kemudian menganalisa perbedaan hasilnya. Menyimpulkan kecenderungan hasil

dari kuat tekan

Tahapan-tahapan pelaksanaan penelitian selengkapnya adalah sebagai berikut :

a. Tahap I, Persiapan

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan dipersiapkan

terlebih dahulu agar penelitian dapat berjalan dengan lancar. Pembuatan

cetakan atau bekisting benda uji juga dilakukan pada tahap ini.

b. Tahap II, Uji bahan

Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan yang digunakan. Dari

pengujian-pengujian tersebut dapat diketahui apakah bahan yang akan

digunakan untuk penelitian tersebut memenuhi syarat atau tidak bila

digunakan sebagai data rancang campur adukan beton. Tahap ini dilakukan

pengujian terhadap :

1) Agregat halus, antara lain dilakukan uji :

1. Kadar lumpur


commit to user

28

2. Kadar organik

3. Spesific grafity

4. Gradasi

5. Spesific grafity

6. Gradasi

c. Tahap III, Pembuatan mix design

Pada tahap ini dilakukan pembuatan mix design dengan kuat tekan rencana

>50 MPa. Hasil mix design tersebut dipakai untuk pembuatan silinder beton.

d. Tahap IV, Pembuatan benda uji

Pada tahap ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut:

1) Pembuatan adukan beton.

2) Pengecoran ke dalam bekisting.

3) Pelepasan benda uji dari cetakan

e. Tahap V, Pengujian

Pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tekan dengan cara mengamati kuat

tekan yang terjadi saat beton berumur 7 hari, 14 hari, dan selama 28 hari.

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik UNS.

f. Tahap VI, Analisis data

Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil pegujian dianalisis untuk

mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti

dalam penelitian.

g. Tahap VII, Pengambilan kesimpulan

Pada tahap ini, data yang telah dianalisa dibuat suatu kesimpulan yang

berhubungan dengan tujuan penelitian.

Tahapan dalam penelitian ini disajikan secara skematis dalam bentuk bagan alir

pada Gambar 3.1


commit to user

29

Gambar 3.1 Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian

Perhitungan Rancang Campur (Mix Design)

Pembuatan Benda Uji

Pembuatan Adukan Beton

Pelepasan benda uji dari cetakan

Pengujian Kuat tekan

Analisis Data dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tahap I

Tahap II

Tahap III

Tahap IV

Tahap V

Tahap VI

Tahap VII

Persiapan

Semen Agregat Halus Air Serat Bahan Tambah

Uji Bahan:

- kadar lumpur

- kadar organik

- spesific gravity

- gradasi

Mulai

ok Tidak ok

Uji Slump

ok

Tidak Ok


commit to user

30

3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton

Pengujian bahan dasar untuk pembuatan beton sangat penting, hal ini untuk

mengetahui kelayakan karakteristik bahan penyusun beton yang nantinya dipakai

dalam mix design penelitian ini sehingga hasil yang didapat baik dan tidak bias .

Pengujian bahan dasar beton hanya dilakukan terhadap agregat halus.

3.5.1. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus

Agregat halus yang digunakan dalam campuran beton adalah pasir. Pasir

berfungsi sebagai pengisi rongga-rongga yang terbentuk dari pencampuran pasta

semen dan agregat kasar. Spesifikasi pasir yang dapat digunakan dalam campuran

beton salah satunya adalah tidak mengandung lumpur lebih dari 5% dari berat

keringnya.

Sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM) maka bila pasir mengandung lumpur

5% dari dari berat keringnya harus dicuci, karena kandungan lumpur yang

berlebihan dalam pasir dapat mengganggu lekatan antara partikel dalam

pencampuran beton sehingga dapat menurunkan kekuatan beton.

Kadar lumpur pasir dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut :

Kadar Lumpur %1001

1 ´-

=G

GGo .....................................................................(3.1)

dengan :

G0 = berat pasir awal (100 gram)

G1 = berat pasir akhir (gram)

3.5.2. Pengujian Kadar Zat Organik Agregat Halus

Kandungan zat organik pada pasir umumnya banyak ditemukan pada pasir yang

diambil dari sungai. Aliran air sungai yang membuat zat organik atau

semacamnya dapat terbawa dan mengendap pada pasir. Kandungan zat organik

dapat membahayakan bila terlalu banyak terdapat pada campuran beton. Sifat zat


commit to user

31

organik yang mudah mengurai membuatnya dapat mengurai dan membusuk

sehingga menimbulkan celah atau pori pada beton. Kandungan zat organik pada

pasir dapat diuji menggunakan larutan NaOH 3% pada percobaan perubahan

warna Abrams Harder sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM). Pada Tabel

3.1 dapat dilihat kadar zat organik pada pasir berdasarkan perubahan warnanya.

Tabel 3.1 Tabel perubahan warna pada uji kadar zat organik pasir

Warna Prosentase kandungan zat organik

Jernih

Kuning muda

Kuning tua

Kuning kemerahan

Coklat kemerahan

Coklat

0 %

0 – 10%

10 – 20%

20 – 30%

30 – 50%

50 – 100%

3.5.3. Pengujian Specific Gravity Agregat Halus

Pengujian specific gravity agregat halus mengacu pada ASTM C 128. Pengujian

ini ditujukan agar mendapatkan :

a. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi

kering dengan volume pasir total

b. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam

kondisi kering permukaan dengan volume pasir total

c. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam

kondisi kering dengan volume butir pasir

d. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat

pasir kering

Untuk menganalisis hasil pengujian dengan persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:

Bulk Specific Gravity cdb

a-+

= .......................................................... (3.2)


commit to user

32

Bulk Specific Gravity SSD cdb

d-+

= ........................................................... (3.3)

Apparent Specific Gravity cab

a-+

= ........................................................... (3.4)

Absorbsion %100´-

=a

ad ............................................................................. (3.5)

dengan :

a = berat pasir kering oven (gram)

b = berat volumetricflash berisi air (gram)

c = berat volumetricflash berisi pasir dan air (gram)

d = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (500 gram)

3.5.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus

Gradasi pada pasir sebagai agregat halus menentukan sifat pengerjaan dan sifat

kohesi dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat halus sangatlah

diperhatikan. Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian

ASTM C 136. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi

diameter butiran pasir, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan

adalah angka yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehausan butir pasir.

Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan persamaan 3.6 sebagai berikut :

Modulus kehalusan pasir ed

= ................................................................... (3.6)

dengan :

d = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan

e = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal


commit to user

33

3.6. Perencanaan Campuran Beton (Mix Design)

Perencanaan campuran beton yang tepat dan sesuai dengan proporsi campuran

adukan beton sangat diperlukan untuk mendapatkan kualitas beton yang baik.

Dalam penelitian ini digunakan trial rancang campur beton yang mengacu pada

Sambow . (2003) dengan target kuat desak (fc’) target 50 MPa.

3.7. Pembuatan Benda Uji

Langkah-langkah pembuatan benda uji:

a. Menyiapkan dan menimbang bahan-bahan campuran adukan beton sesuai

dengan rancang campur adukan beton (mix design).

b. Mencampur bahan-bahan tersebut sampai homogen dengan cara dimasukkan

ke dalam alat aduk beton secara berurutan mulai dari kerikil, semen, pasir,

serat, dan air.

c. Mengukur nilai slump adukan setelah tercampur homogen.

d. Memasukkan adukan ke dalam cetakan silinder dengan diameter 11 cm dan

tinggi 22 cm hingga penuh sambil dipadatkan dengan menggunakan vibrator.

e. Setelah cetakan penuh dan padat, permukaannya diratakan dan diberi kode

benda uji di atasnya, kemudian didiamkan selama 24 jam.

f. Setelah 24 jam cetakan dibuka dan dilakukan curing selama 28 hari

3.8. Pengujian Nilai Slump

Slump beton adalah besaran kekentalan (viscosity) / plastisitas dan kohesif dari

beton segar. Menurut SK-SNI M-12-1989-F, cara pengujian nilai slump adalah

sebagai berikut :

a. Membasahi cetakan dan pelat.

b. Meletakkan cetakan diatas pelat dengan kokoh.


commit to user

34

c. Mengisi cetakan sampai penuh dengan 3 lapisan, tiap lapis berisi kira-kira 1/3

isi cetakan, kemudian setiap lapis ditusuk dengan tongkat pemadat sebanyak

25 kali tusukan secara merata.

d. Segera setelah selesai penusukan, ratakan permukaan benda uji dengan

tongkat dan semua sisa benda uji yang ada disekitar cetakan harus

disingkirkan.

e. Mengangkat cetakan perlahan-lahan tegak lurus keatas.

f. Mengukur slump yang terjadi.

3.9. Perawatan Benda Uji

Perawatan dilakukan dengan cara merendam beda uji dalam air dengan fungsi

agar air dalam beton tidak menguap dengan cepat, sehingga proses hidrasinya

sempurna dengan demikian mutu beton yang terjadi dapat sesuai dengan mutu

rencana. Perawatan benda uji dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Benda uji yang telah berumur 24 jam dilepas dari cetakan silinder.

b. Selanjutnya benda uji direndam dalam bak air selama 26 hari.

c. Setelah benda uji direndam selama 26 hari, benda uji diangkat dan diangin-

anginkan sampai berumur 28 hari untuk selanjutnya dilakukan pengujian.

3.10. Prosedur Pengujian Kuat Tekan

Dalam pengujian kuat tekan digunakan benda uji berbentuk silinder dengan

dengan diameter 11 cm dan tinggi 22 cm.

3.10.1. Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan beton pada penelitian ini menggunakan benda uji berbentuk

silinder dengan diameter 11 cm dan tinggi 22 cm yang telah berumur 7, 14 dan 28

hari dengan memberikan tekanaan hingga benda uji tersebut runtuh. Prosedur

pengujian dilakukan, sebagai berikut :


commit to user

35

a. Mengukur dimensi benda uji

b. Menimbang benda uji dan memberi tanda

c. Meletakkan benda uji pada ruang penekan Compression Testing Machine.

d. Memutar jarum penunjuk tepat pada titik nol, kemudian menghidupkan mesin

tekan.

e. Mengamati setiap perubahan/ penambahan kuat tekan pada jarum

pengukurnya.

f. Bila jarum sudah tidak bergerak lagi maka mesin dimatikan, dengan kata lain

beton sudah hancur.

g. Membaca dan mencatat angka pada jarum ukur yang merupakan besarnya

beban tekan beton

h. Menghitung besarnya kuat tekan benda uji dengan rumus:

…………………………………………………………….(3.7)

Dengan:

f’c = Kuat tekan beton yang didapat dari benda uji (MPa)

P = Beban tekan maksimum (N)

A = Luas permukaan benda uji (mm2)


commit to user

36

BAB 4

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Bahan

Pengujian bahan dan benda uji dilaksanakan sesuai dengan tata cara dan standar

pengujian yang terdapat pada standar ASTM. Waktu pelaksanaan percobaan

disesuaikan dengan jadwal penelitian dan ijin penggunaan Laboratortium Bahan

Fakultas Teknik UNS Surakarta.

Dalam bab ini akan disajikan hasil penelitian dan pembahasan terhadap hasil yang

diperoleh. Sedangkan data rinci hasil pemeriksaan bahan dasar dan penyusun

beton disajikan dalam lampiran A.

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus

Pengujian terhadap agregat halus yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi

pengujian kadar lumpur, kandungan zat organik, specific gravity, gradasi agregat

dan berat jenis. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Hasil pengujian agregat halus

Jenis Pengujian Hasil Pengujian Standar Kesimpulan

Kandungan Zat Organik Kuning muda Kuning Memenuhi syarat

Kandungan Lumpur 2 % Maks 5 % Memenuhi syarat

Bulk Specific Gravity 2,41 gr/cm3 - -

Bulk Specific SSD 2,51 gr/cm3 - -

Apparent Specific Gravity 2,46 gr/cm3 - -

Absorbtion 0,81 % - -

Modulus Halus 2,53 2,3 – 3,1 Memenuhi syarat

Untuk hasil pengujian gradasi agregat halus dan syarat batas dari ASTM C-33

dapat dilihat pada Tabel 4.2. dan Gambar 4.1.


commit to user

37

Tabel 4.2. Hasil pengujian gradasi agregat halus

Diameter

Ayakan

(mm)

Berat Tertahan Berat Lolos

Kumulatif

(%)

ASTM C-

33 Gram % Kumulatif

(%)

9,5 0 0 0 100 100

4,75 120,5 4,03 4,03 95,97 95 - 100

2,36 206 6,89 10,91 89,09 80 - 100

1,18 398,5 13,32 24,23 75,77 50 - 85

0,85 600 20,05 44,28 55,72 25 - 60

0,3 1000 33,42 77,71 22,29 10 - 30

0,15 434,5 14,52 92,23 7,77 2 - 10

0 232,5 7,77 100 0 0

Jumlah 2992 100 353,39 - -

Dari Tabel 4.2 didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan

ASTM C-33 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Grafik gradasi agregat halus


commit to user

38

4.2. Rencana Campuran Adukan Beton

Dari perhitungan rencana campuran (mix design) adukan beton diperoleh

kebutuhan bahan untuk 1 m3 beton seperti pada Tabel 4.7.

Tabel 4.3. Proporsi campuran adukan beton untuk setiap variasi per 1 m3.

Jenis Benda Uji

PC (kg)

Agregat Halus (kg)

Air (kg)

Serat (kg)

SP

(kg)

Silika Fume (kg)

Filler (kg)

FN-0 506.7 673 154 24 18.5 56.3 0

FN-1 506.7 673 154 24 18.5 56.3 28.15

FN-2 506.7 673 154 24 18.5 56.3 56.3

FN-3 506.7 673 154 24 18.5 56.3 84.45

FN-4 506.7 673 154 24 18.5 56.3 112.6

Secara lengkap perhitungan terdapat pada lampiran B, sedangkan untuk satu kali

adukan disajikan dalam Tabel 4.8.

Tabel 4.4. Proporsi campuran adukan beton untuk setiap variasi tiap 1 kali adukan

Jenis Benda Uji

Jumlah Benda

Uji

PC (kg)

Agregat Halus (kg)

Air (liter)

Serat (kg)

SP

(kg)

Silika Fume (kg)

Filler (kg)

FN-0 9 18,88 23,89 5,47 0,85 0,66 2 0

FN-1 9 18,88 23,89 5,47 0,85 0,66 2 1,05

FN-2 9 18,88 23,89 5,47 0,85 0,66 2 2,1

FN-3 9 18,88 23,89 5,47 0,85 0,66 2 3,65

FN-4 9 18,88 23,89 5,47 0,85 0,66 2 4,2

Perhitungan proporsi campuran adukan beton untuk setiap variasi secara lengkap

terdapat pada lampiran B.


commit to user

39

4.3. Hasil Pengujian

4.3.1 Hasil Pengujian Slump

Dari pengujian nilai slump tampak bahwa penambahan filler tepung kuarsa akan

mempengaruhi workability, yang diperlukan untuk proses pengadukan

pengangkutan, penuangan, dan pemadatan. Pengujian ini dilakukan pada setiap

adukan beton dengan variasi kadar filler tepung kuarsa sebesar 0%, 5%, 10%,

15%, dan 20%. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.5. berikut:

Tabel 4.5. Nilai slump campuran adukan beton

No Jenis benda uji Nilai slump (cm)

1 FN-0 8

2 FN-1 7

3 FN-2 5

4 FN-3 2,5

5 FN-4 2

Nilai slump berbagai variasi kadar filler tepung kuarsa dapat dilihat pada gambar

4.2


commit to user

40

Gambar 4.2. Nilai Slump Berbagai Variasi Kadar Filler Tepung Kuarsa

4.3.2. Hasil Pengujian Berat Jenis

Berat jenis beton didapat dari berat jenis silinder beton (W) dibagi volume silinder

beton (V). Contoh perhitungan untuk kadar filler 5%:

Berat rata-rata silinder beton (W) = 4,73 kg

Volume silinder beton (V) = 0,25 x 3,14 x (0,11)2 x 0,22

= 0,00209 m3

Berat Jenis = 05,226400209,0

73,4VW

==

Hasil Perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.6 berikut

Kg /m3


commit to user

41

Tabel 4.6. Berat Jenis Beton

No

Variasi (%)

Berat rerata 3 benda uji (kg)

Berat Jenis (kg/m3)

1 0% 4,65 2225,23 2 5% 4,79 2293,82 3 10% 4,73 2264,58 4 15% 4,4 2105,59 5 20% 4,42 2117,29

Rata-rata 2201,302

Berat jenis beton yang diperoleh adalah 2201,302 kg/m3 . Sehingga beton tersebut

termasuk beton normal. Menurut Mulyono T (2004), beton normal adalah beton

yang mempunyai berat jenis antara 2200 kg/m3 – 2400 kg/m3 dengan kuat tekan

15-40 MPa.

4.3.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan dilakukan pada saat benda uji berumur 7 hari, 14 hari, dan

dan 28 hari dengan menggunakan Compression Testing Machine untuk

mendapatkan beban maksimum yaitu beban pada saat beton hancur ketika

menerima beban tersebut (Pmax).

Dari data pengujian kuat tekan dapat diperoleh kuat tekan maksimum beton.

Sebagai contoh perhitungan kuat tekan diambil data dari benda uji FN-2-3 pada

umur 28 hari. Dari hasil pengujian didapat kuat tekan beton menurut persamaan

3.7 :

Pmax = 720 kN = 720000 N

A = 0,25 x π x D2 = 0,25 x π x 1102 mm2

= 9498,5 mm2

Maka fc’ MPa 8,57mm 9498,5

N720000

2==


commit to user

42

Hasil pengujian kuat tekan beton pada benda uji silinder dengan diameter 11 cm

dan tinggi 22 cm pada umur 7 hari, 14 hari, dan 28 hari selengkapnya disajikan

pada Tabel 4.7 hingga 4.9.

Tabel 4.7. Hasil pengujian kuat tekan beton umur 7 hari

No. Kode Sampel Pmax fc’ fc’ rata-rata

Benda Uji (kN) (MPa) (MPa) FN 0-1 370 38,95

1 FN 0-2 365 38,43 38,95 FN 0-3 375 39,48

FN 1-1 430 45,27 2 FN 1-2 440 46,32 46,67 FN 1-3 460 48,43 FN 2-1 550 57,9 3 FN 2-2 510 53,69 55,8 FN 2-3 560 58,96 FN 3-1 300 31,58 4 FN 3-2 310 32,64 32,99 FN 3-3 330 34,74 FN 4-1 240 25,27 5 FN 4-2 200 21,06 25,79 FN 4-3 250 26,32

Untuk benda uji dengan kode FN 2-3 dan FN 4-2 dianggap gagal karena X2 >

X2(0,95;(n-1)) Penjelasannya dapat dilihat pada Tabel 4.10 pada uji normalitas Chi

Kuadrat.

Grafik kuat tekan pada umur 7 hari berbagai variasi kadar fiiler tepung kuarsa

disajikan pada Gambar 4.3 berikut


commit to user

43

Gambar 4.3. Grafik Kuat Tekan Pada Umur 7 Hari Berbagai Variasi Kadar

Filler Tepung Kuarsa




1 FN 0-2 455 47,9 47,02 FN 0-3 445 46,85



commit to user

44



Gambar 4.4. Grafik Kuat Tekan Pada Umur 14 Hari Berbagai Kadar Filler

Tepung Kuarsa


commit to user

45




53,34

1 FN 0-2 510 53,69 FN 0-3 510 53,69


Untuk benda uji dengan kode FN 2-3 dianggap gagal karena X2 > X2(0,95;(n-1))

Penjelasannya dapat dilihat pada Tabel 4.12 pada uji normalitas Chi Kuadrat.




commit to user

46

Gambar 4.5. Grafik Kuat Tekan Pada Umur 28 Hari Berbagai Kadar Filler

Tepung Kuarsa

Grafik Kuat tekan pada tiap variasi kadar filler yang berbeda pada umur 7, 14,

dan 28 hari disajikan pada Gambar 4.6 berikut:

Gambar 4.6. Grafik Kuat Tekan Pada Tiap Variasi Kadar Filler Yang Berbeda

Pada Umur 7, 14, dan 28 Hari


commit to user

47

4.4. Uji Normalitas Chi-Kuadrat

Uji chi-kuadrat ini digunakan untuk menyelidiki apakah perbedaan dari proporsi

sampel pertama dengan yang dari sample kedua, sampel ketiga dan seterusnya itu

disebabkan oleh faktor kebetulan saja (chance)

Uji chi-kuadrat ini digunakan pada sampel lebih dari 2 (k > 2) dan pada penelitian

ini menggunakan tingkat signifikasi sebesar 95%

Dalam penelitian ini v = (n-1) = (3-1) =2

Dengan taraf signifikasi 95% maka dari table distribusi x2 maka didapatkan

x2(0,95;(n-1)) = 0,103

Jika x2 < x2(0,95;(n-1)) maka sampel dapat diterima

Jika x2 > x2(0,95;(n-1)) maka sampel tidak dapat diterima

Tabel 4.10. Uji Chi-Kuadrat untuk hasil kuat tekan beton umur 7 hari

Kode Kuat

Tekan Rerata Kuat

Tekan (O-E)2/E X2 X2(0,95;(n-1))

0 E FN 0-1 38,95

38,95 0

0,007 0,103 FN 0-2 38,43 0,007 FN 0-3 39,48 0,007 FN 1-1 45.27

46.67 0.042

0.037 0.103 FN 1-2 46.32 0.003 FN 1-3 48.43 0.066 FN 2-1 57.9

55.8 0.079

0.113 0.103 FN 2-2 53.69 0.079 FN 2-3 58.96 0.18 FN 3-1 31.58

32.99 0.06

0.052 0.103 FN 3-2 32.64 0.004 FN 3-3 34.74 0.093 FN 4-1 25.27

24.22 0.046

0.213 0.103 FN 4-2 21.06 0.411 FN 4-3 26.32 0.183

Dari Tabel 4.10 dapat dilihat bahwa benda uji FN 2-3 dan Fn 3-2 tidak dapat

diterima karena X2 > X2(0,95;(n-1))


commit to user

48


Kode Kuat Tekan

Rerata Kuat Tekan (O-E)2/E X2 X2

(0,95;(n-1)) 0 E

FN 0-1 46,32 47,02

0,0105 0,009 0,103 FN 0-2 47,9 0,0163

FN 0-3 46,85 0,0006 FN 1-1 53.17

53.52 0.002

0.015 0.103 FN 1-2 54.75 0.028 FN 1-3 52.64 0.0145 FN 2-1 67.38

68.96 0.0362

0.089 0.103 FN 2-2 70.54 0.0362 FN 2-3 72.64 0.196 FN 3-1 42.11

40.35 0.0765

0.043 0.103 FN 3-2 38.95 0.0488 FN 3-3 40 0.0031 FN 4-1 26.32

26.67 0.0046

0.064 0.103 FN 4-2 25.27 0.0735 FN 4-3 28.42 0.115


Kode Kuat Tekan Rerata Kuat

Tekan (O-E)2/E X2 X2(0,95;(n-1))

0 E FN 0-1 52,64

53,34 0,009

0,005 0,103 FN 0-2 53,69 0,002 FN 0-3 53,69 0,002

FN 1-1 63.17 63.52

0.002 0.004 0.103 FN 1-2 64.22 0.008

FN 1-3 63.17 0.002

FN 2-1 70.54 71.07

0.004 0.108 0.103 FN 2-2 71.59 0.004

FN 2-3 75.80 0.315 FN 3-1 47.38

45.97 0.043

0.038 0.103 FN 3-2 46.32 0.003

FN 3-3 44.22 0.067 FN 4-1 27.37

28.77 0.068

0.034 0.103 FN 4-2 29.48 0.017

FN 4-3 29.47 0.017 Dari Tabel 4.12 dapat dilihat bahwa benda uji FN 2-3 tidak dapat diterima karena

X2 > X2(0,95;(n-1))


commit to user

49

4.5. Pembahasan

4.4.1. Uji Slump

Workabilitas merupakan faktor yang penting dalam pembuatan adukan beton.

Workabiltas yang memadai sangat diperlukan untuk memudahkan proses

pengadukan, pengangkutan, penuangan, dan pemadatan..

Sesuai dengan Tabel 4.5 menunjukkan bahwa semakin banyak fiiler tepung kuarsa

yang ditambahkan ke dalam beton nilai slump semakin kecil. Hal tersebut

dikarenakan nilai fas yang rendah serta dengan adanya serat menyebabkan

campuran beton menjadi kaku dengan timbulnya gaya gesekan (fraction) antara

partikel-partikel penyusun beton dengan serat sehingga partikel-partikel tersebut

tidak dapat bergerak secara leluasa atau mempengaruhi workability dalam

pembuatan adukan beton.

Selain itu, bila ditinjau dari jenis agregat yang digunakan tampak bahwa

penggunaan agregat halus cenderung menurunkan workability. Hal ini disebabkan

karena daya serap (absorbtion) agregat halus lebih tinggi sehingga air yang

seharusnya digunakan untuk pasta akan lebih banyak berkurang saat

menggunakan agregat halus.. Keadaan demikian menyebabkan kelecakan adukan

beton menurun dan nilai slump juga rendah.

4.4.2. Kuat Tekan

Dari hasil penelitian ini dapat diketahui seberapa besar pengaruh variasi kadar

filler tepung kuarsa. Pada Tabel 4.7 dan Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa kadar

filler 10% dari berat semen memberikan kekuatan tekan maksimum pada saat

beton berumur 7 hari diantara kadar filler yang lain yaitu sebesar 55,8 Mpa.

Sedangkan dari hasil perhitungan, nilai kuat tekan dan prosentase perubahannya

dapat disajikan dalam Tabel 4.13.


commit to user

50

Tabel 4.13. Perubahan kuat tekan beton dengan berbagai variasi kadar filler

Kuat Tekan Beton filler 0%

(Mpa) (A)

Variasi filler (%)

Kuat Tekan (Mpa)

(B)

Perubahan Kuat Tekan

(Mpa) (B-A)

Prosentase Perubahan Kuat tekan

(%)

38,95

5% 46,67 7,72 19,82 10% 55,8 16,85 43,26 15% 32,99 -5,96 -15,30 20% 24,22 -14,73 -37,82

Dari Tabel 4.13 dapat dilihat bahwa kuat tekan beton mengalami kenaikan sampai

kadar filler 10% dan mengalami penurunan kembali setelah prosentase tersebut.

Gambar 4.7. Kurva regresi variasi kadar filler dan kuat tekan 7 hari

Dari Gambar 4.7. diperoleh nilai R2 = 0,791 ≈ 1 sehingga ada hubungan antara

kedua variabel yang dianalisis. Untuk mencari besarnya kadar filler (x) dan kuat

tekan (y) menggunakan persamaan berikut:

y = -1764 x2+272,9x+39,21


commit to user

51

dengan y = kuat tekan (Mpa)

x = kadar filler (%)

perhitungan nilai optimum :

y = -1764 x2+272,9x+39,21

y’ = -3528x + 272,9

nilai optimum didapatkan dari x saat y’ = 0

0 = -3528x + 272,9

x = 272,9 / 3528 = 0,077 = 7,7%

Dari hasil perhitungan diatas dapat dilihat bahwa nilai prosentase filler tepung

kuarsa optimum terhadap kuat tekan pada umur 7 hari adalah 7,7 %

Pada Tabel 4.8 dan Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kadar filler 10% dari berat

semen memberikan kekuatan tekan maksimum pada saat beton berumur 14 hari

diantara kadar filler yang lain yaitu sebesar 68,96 Mpa. Sedangkan dari hasil

perhitungan, nilai kuat tekan dan prosentase perubahannya dapat disajikan dalam

Tabel 4.14.


Kuat Tekan Beton filler

0% (Mpa)

(A)

Variasi filler (%)

Kuat Tekan (Mpa)

(B)


(Mpa) (B-A)


(%)

47,02

5% 53,52 6,5 13,82390472 10% 68,96 21,94 46,66099532 15% 40,36 -6,66 -14,16418545 20% 27,37 -19,65 -41,79072735




commit to user

52


Dari Gambar 4.8. diperoleh nilai R2 = 0,805 ≈ 1 sehingga ada hubungan antara



y = -2371 x2+369,5x+46,08




y = -2371 x2+369,5x+46,08

y’ = -4742x + 369,5


0 = -4742x + 369,5

x = 369,5 / 4742 = 0,078 = 7,8%


commit to user

53


kuarsa optimum terhadap kuat tekan pada umur 14 hari adalah 7,8 %.

Pada Tabel 4.9 dan Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa kadar filler 10% dari berat

semen memberikan kekuatan tekan maksimum pada saat beton berumur 28 hari

diantara kadar filler yang lain yaitu sebesar 71,06 Mpa. Sedangkan dari hasil

perhitungan, nilai kuat tekan dan prosentase perubahannya dapat disajikan dalam

Tabel 4.15.


Kuat Tekan Beton filler

0% (Mpa)

(A)

Variasi filler (%)

Kuat Tekan (Mpa)

(B)


(Mpa) (B-A)


(%)

53,34

5% 63,52 10,18 19,08 10% 71,06 17,72 33,22 15% 45,97 -7,37 -13,82 20% 28,43 -24,91 -46,70




commit to user

54


Dari Gambar 4.9 diperoleh nilai R2 = 0,925 ≈ 1 sehingga ada hubungan antara



y = -2516 x2+368,5x+53,35




y = -2516 x2+368,5x+53,35

y’ = -5032x + 368,5


0 = -5032x + 368,5

x = 368,5 / 5032 = 0,073 = 7,3%


commit to user

55


kuarsa optimum terhadap kuat tekan pada umur 28 hari adalah 7,3 %

4.4.3. Pembahasan Uji Kuat Tekan

Dari hasil pengujian kuat tekan pada umur 7 hari pada Tabel 4.7. dan Gambar 4.3.

dapat dilihat bahwa beton dengan kadar filler 10% dari berat semen memberikan

nilai kuat tekan maksimum diantara kadar filler yang lain yaitu sebesar 55,8 MPa

dan meningkatkan kuat tekan sebesar 43,26% dibanding beton tanpa filler.

Berdasarkan perhitungan kadar optimum pemakaian kadar filler adalah 7,7%

terhadap berat semen.

Dari hasil pengujian kuat tekan pada umur 14 hari pada Tabel 4.8. dan Gambar

4.4. dapat dilihat bahwa beton dengan kadar filler 10% dari berat semen

memberikan nilai kuat tekan maksimum diantara kadar filler yang lain yaitu

sebesar 68,96 MPa dan meningkatkan kuat tekan sebesar 46,66% dibanding beton

tanpa filler. Berdasarkan perhitungan kadar optimum pemakaian kadar filler

adalah 7,8% terhadap berat semen.

Dari hasil pengujian kuat tekan pada umur 28 hari pada Tabel 4.9. dan Gambar

4.5. dapat dilihat bahwa beton dengan kadar filler 10% dari berat semen

memberikan nilai kuat tekan maksimum diantara kadar filler yang lain yaitu

sebesar 71,06 MPa dan meningkatkan kuat tekan sebesar 33,22% dibanding

beton tanpa filler. Berdasarkan perhitungan kadar optimum pemakaian kadar filler

adalah 7,3% terhadap berat semen.

Filler tepung kuarsa dapat meningkatkan kuat tekan pada kadar 5-10% dari berat

semen karena secara mekanis tepung kuarsa dapat mengisi pori-pori pada beton

sehingga beton menjadi lebih padat.

Sedangkan penggunaan filler pada kadar lebih dari 10% justru menurunklan kuat

tekan beton karena penambahan filler yang terlalu banyak kemungkinan

menyebabkan beton kurang air dan tidak dapat tercampur sempurna maka akan

timbul pori-pori baru yang menyebabkan kepadatan beton berkurang.


commit to user

655

55

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengujian, analisis data, dan pembahasan maka dapat ditarik beberapa

kesimpulan sebagai berikut:

1. Penggunaan kadar filler tepung kuarsa sebanyak 10% dari kebutuhan semen

memberikan kuat tekan maksimum diantara filler tepung kuarsa pada umur

7,14, dan 28 hari. Pada umur 7 hari kekuatan maksimum yang dapat dicapai

adalah 55,8 MPa dan dapat meningkatkan kuat tekan sebesar 43,26%

dibandingkan beton tanpa filler. Pada umur 14 hari kekuatan maksimum yang

dapat dicapai adalah 68,96 MPa dan dapat meningkatkan kuat tekan sebesar

46,66% dibandingkan beton tanpa filler. Pada umur 28 hari kekuatan

maksimum yang dapat dicapai adalah 71,06 MPa dan dapat meningkatkan

kuat tekan sebesar 33,22% dibandingkan beton tanpa filler. Berdasarkan

perhitungan, kadar optimum kadar filler tepung kuarsa berkisar antara 7,3 –

8,7% terhadap berat semen.

2. Pengunaan filler tepung kuarsa 5 -10 % dapat meningkatkan kuat tekan karena

secara mekanis filler tepung kuarsa dapat menempati pori-pori didalam beton

sehingga meningkatkan kepadatan beton.

Namun penggunaan filler tepung kuarsa diatas 10% dapat menurunkan kuat

tekan karena penambahan filler tepung kuarsa yang terlalu banyak

menyebabkan beton kurang air dan tidak tercampur secara sempura,sehingga

membuat pori-pori baru yang menyebabkan kepadatan beton berkurang.


commit to user

56

5.2. Saran

Untuk menindaklanjuti penelitian ini, diperlukan beberapa koreksi yang harus

diperhatikan agar dapat dijadikan sebagai pedoman dan acuan bagi penelitian-

penelitian selanjutnya agar dapat lebih baik. Adapun saran-saran untuk penelitian

selanjutnya antara lain sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lanjut tentang bahan yang dapat menggantikan

superplasticizer dan silica fume yang mempunyai fungsi sama namun

mempunyai harga yang lebih murah.

2. Perlu dilakukan penelitian lanjut pada kadar filler tepung kuarsa 10 – 15 %

dengan range yang lebih kecil, agar didapatkan kadar dimana pasir kuarsa

mulai menyebabkan penurunan pada kuat tekan beton.


commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul “ Tinjauan Kuat

Tekan Beton Mutu Tinggi Berserat Baja Dengan Menggunakan Filler Nano Material”

guna memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak

kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi

ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,beserta staf

2. Pimpinan Jurusan Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, beserta staf

3. Bapak Wibowo,ST,DEA dan Dr.techn.Ir.Sholihin As’ad, MT selaku dosen

pembimbing,

4. Tim Dosen Penguji Pendadaran.

5. Staf pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret.

6. Ir. Budi Susilo, MT selaku pembimbing Akademis,

7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2007 dan semua pihak yang telah

membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat penulis

sebut satu persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saran

dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini dan

semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Surakarta, April 2011

Penulis

Documents

TINJAUAN KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI ... - core.ac.uk · Hasil Pengujian Kuat Tekan..... 41 4.4. Uji Normalitas Chi-Kuadrat ... nanomaterial terhadap kuat tekan beton mutu tinggi