BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2. 1. Beton Beton adalah suatu komposit dari beberapa bahan batu – batuan yang direkatkan oleh bahan ikat. Beton dibentuk dari agregat campuran (halus dan kasar) dan ditambah dengan pasta semen. Singkatnya dapat dikatakan pasta bahwa semen mengikat pasir dan bahan-bahan agregat lain (batu kerikil, basalt dan sebagainya). Rongga diantara bahan-bahan kasar diisi oleh bahan-bahan halus. Penerangan sepintas lalu ini memberikan bayangan bahwa harus ada perbandingan optimal antara agregat campuran yang bentuknya berbeda-beda agar pembentukan beton dapat dimanfaatkan oleh seluruh material. Dalam konstruksi, beton adalah sebuah bahan bangunan komposit yang terbuat dari kombinasi aggregat dan pengikat semen. Bentuk paling umum dari beton adalah beton

semen

Portland,

yang

terdiri

dari

agregat

mineral

(biasanya kerikil dan pasir), semen dan air. Biasanya dipercayai bahwa beton mengering setelah pencampuran dan peletakan. Sebenarnya, beton tidak menjadi padat karena air menguap, tetapi semen berhidrasi, mengelem komponen lainnya bersama dan akhirnya membentuk material seperti-batu. Beton digunakan untuk membuat perkerasan jalan, struktur bangunan, fondasi, jalan, jembetonn penyeberangan, struktur parkiran, dasar untuk pagar/gerbang, dan semen dalam beton atau tembok blok. Nama lama untuk beton adalah batu cair. Beton normal diklasifikasikan menjadi dua golongan, yaitu beton normal dan beton ringan. Beton normal tergolong beton yang memiliki densitas sekitar 2,2 – 2,4 gr/cm3 dan kekuatannya tergantung pada komposisi campuran beton (mix design).

Universitas Sumatera Utara

Sedangkan untuk beton ringan memiliki densitas < 1,8 gr/cm3, begitu juga dengan kekuatannya sangat bervariasi dan sesuai dengan penggunaan dan pencampuran bahan bakunya. Jenis dari beton ringan ada dua, yaitu beton ringan berpori (aerated concrete) dan beton ringan tidak berpori (non aerated concrete). Beton ringan berpori adalah beton yang dibuat agar strukutrnya terdapat banyak pori. Beton semacam ini diproduksi dengan bahan baku dari campuran semen, pasir, gypsum, CaCO3 dan katalis aluminium. Dengan adanya katalis Al selama terjadi reaksi hidratasi, semen akan menimbulkan panas (reaksi eksotermal) sehingga timbul gelembung-gelembung gas H2O, CO2 dari reaksi tersebut. Akhirnya gelembung tersebut akan menimbulkan jejak pori dalam beton yang sudah mengeras. Semakin banyak gas yang dihasilkan akan semakin banyak pori yang terbentuk dan beton akan semakin ringan. Berbeda dengan beton non aerated, pada beton ini ditambahkan agregat ringan dalam pembuatannya, seperti batu apung (pumice), serat sintesis dan alami, slag baja, perlite, dan lain-lain. Pembuatan beton ringan berpori jauh lebih mahal karena menggunakan bahan-bahan kimia tambahan dan mekanisme pengomtrolan yang cukup sulit. Dalam perkembangannya banyak ditemukan beton baru hasil modifikasi, seperti beton

ringan, beton

semprot (shotcrete), beton

fiber, beton

berkekuatan

tinggi, beton berkekuatan sangat tinggi, beton mampat sendiri (self compacted concrete), dll. Kemajuan teknologi beton yang dikembangkan untuk menanggulangi kekurangan yang dimiliki beton normal disebut dengan beton spesial. Beton spesial biasanya terbuat dari campuran semen Portland dan agregat alami dan dibuat secara konvensional Beberapa jenis beton yang bisa dikategorikan sebagai beton spesial diantaranya adalah : a.

Beton Ringan (Lightweight Concrete) Teknologi material bahan bangunan berkembang terus, salah satunya beton

ringan aerasi (Aerated Lightweight Concrete/ALC) atau sering disebut juga (Autoclaved Aerated Concrete/ AAC). Sebutan lainnya Autoclaved Concrete, Cellular Concrete, Porous Concrete, di Inggris disebut Aircrete and Thermalite. Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan daripada beton pada


umumnya. Tujuan penggunaan beton ringan adalah untuk mengurangi berat sendiri dari struktur sehingga komponen struktur pendukungnya seperti pondasinya akan menjadi lebih hemat. Beton ringan AAC ini pertama kali dikembangkan di Swedia pada tahun 1923 sebagai alternatif material bangunan untuk mengurangi penggundulan hutan. Beton ringan AAC ini kemudian dikembangkan lagi oleh Joseph Hebel di Jerman di tahun 1943. Hasilnya, beton ringan aerasi ini dianggap sempurna, termasuk material bangunan yang ramah lingkungan, karena dibuat dari sumber daya alam yang berlimpah. Sifatnya kuat, tahan lama, mudah dibentuk, efisien, dan berdaya guna tinggi. Di Indonesia sendiri beton ringan mulai dikenal sejak tahun 1995, saat didirikannya PT Hebel Indonesia di Karawang Timur, Jawa Barat.

Pembuatan beton ringan ini pada prinsipnya membuat rongga udara di dalam beton. Ada tiga macam cara membuat beton aerasi, yaitu : •

Yang paling sederhana yaitu dengan memberikan agregat/campuran isian beton ringan. Agregat itu bisa berupa batu apung, stereofoam, batu alwa, atau abu terbang yang dijadikan batu.

•

Menghilangkan agregat halus (agregat halusnya disaring, contohnya debu/abu terbangnya dibersihkan).

•

Meniupkan atau mengisi udara di dalam beton. Cara ketiga ini terbagi lagi menjadi secara mekanis dan secara kimiawi. Proses pembuatan beton ringan atau Autoclaved Aerated Concrete secara kimiawi kini lebih sering digunakan. Sebelum beton diproses secara aerasi dan dikeringkan secara autoclave, dibuat dulu adonan beton ringan ini. Adonannya terdiri dari pasir kwarsa, semen, kapur, sedikit gypsum, air, dan dicampur alumunium pasta sebagai bahan pengembang (pengisi udara secara kimiawi). Setelah adonan tercampur sempurna, nantinya akan mengembang selama 7-8 jam. Alumunium pasta yang digunakan dalam adonan tadi, selain berfungsi sebagai pengembang ia berperan dalam mempengaruhi kekerasan beton. Volume aluminium pasta ini berkisar 5-8 persen dari adonan yang dibuat, tergantung kepadatan yang diinginkan. Adonan beton aerasi ini lantas dipotong sesuai ukuran.


Adonan beton aerasi yang masih mentah ini, kemudian dimasukkan ke autoclave chamber atau diberi uap panas dan diberi tekanan tinggi. Suhu di dalam autoclave chamber sekitar 183 derajat celsius. Hal ini dilakukan sebagai proses pengeringan atau pematangan. Kalau adonan ini dijemur di bawah terik matahari hasilnya kurang maksimal karena tidak bisa stabil dan merata hasil kekeringannya. Beton tanpa butiran halus yang dibuat dengan kerikil agregat bukan langsung merupakan beton ringan, meskipun beratnya hanya dua pertiga dari berat beton padat, tetapi sebaiknya dipertimbangkan juga beton yang dibuat dengan agregat yang lebih ringan. Agregat yang dipergunakan meliputi lelehan tepung abu bakar yang mengeras, batu tulis, tanah liat yang direnggangkan, sisa bara yang berbusa, batu apung atau “scoria” (sejenis batu). Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada umumnya berat beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m3. Karena itu keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan pada proyek bangunan tinggi (high rise building) akan dapat secara signifikan mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi. Keuntungan lain dari beton ringan antara lain : memiliki nilai tahanan panas (thermal insulation) yang baik, memiliki tahanan suara (peredaman) yang baik, tahan api (fire resistant), transportasi mudah dan dapat mengurangi kebutuhan bekisting (formwok) dan perancah (scaffolding). Sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya (compressive strength) terbetons, sehingga sangat tidak dianjurkan penggunaan untuk perkuatan (struktural). Aplikasi/penggunaan beton ringan bisa berupa batu beton beton, panel dinding, lintel (balok beton), panel lantai, atap, serta kusen atau ambang pintu dan jendela. Beberapa produk ada yang diperkuat lagi dengan ditanamkan besi beton di dalamnya. Salah satu contoh untuk panel dinding atau panel lantai. Beton AAC tak sekuat beton konvensional. Perbandingannya hanya 1/6 dari kekuatan beton konvensional. Meskipun berupa rongga udara, beton ringan aerasi dapat menahan beban hingga 1200 psi. Berat jenis beton dengan agregat ringan yang kering udara sangat bervariasi, tergantung pada pemilihan agregatnya , apakah pasir alam atau agregat pecah yang ringan halus yang dipergunakan. Berat jenis sebesar 1850 kg/m3 dapat dianggap


sebagai betonsan atas dari beton ringan yang sebenarnya, meskipun nilai ini kadang – kadang melebihi. b. Beton mutu tinggi (High Strength Concrete) Beton dengan kuat tekan yang lebih besar dari 40 MPa sudah bias dikategorikan sebagai beton mutu tinggi. Beton ini dikembangkan untuk membuat struktur yang menuntut tingkat kepentingan yang tinggi misalnya bangunan2 dengan tingkat keamanan tinggi seperti jembetonn, gedung tinggi, reaktor nuklir dan lain-lain. c.

Beton dengan workabilitas tinggi (High Workability Concrete) Umumnya tingkat kesulitan dalam pengerjaan beton dikaitkan dengan tingkat

keenceran campurannya atau kemampuannya mengalir (flowing consistency), semakin encer beton akan semakin mudah dikerjakan. Encer yang dimaksud bukan semata encer karena diberi banyak air, justru dengan kebanyakan air mutu beton akan semakin rendah karena material penyusunya bisa terpisah-pisah (segregated). Yang dimaksud disini adalah beton yang mudah mengalir tetapi tetap memiliki mutu yang baik seperti beton normal atau mutu tinggi. d. Beton Serat (Fiber Reinforced Concrete) Adalah beton yang materialnya ditambah dengan komponen serat yang bisa berupa serat baja, plastik, glass ataupun serabut dari bahan alami. Walaupun serat dalam campuran tidak terlalu banyak meningkatkan kekuatan beton terhadap gaya tarik, perilaku struktur beton tetap semakin baik misalnya meningkatkan regangan yang dicapai sebelum runtuh, meningkatkan ketahanan beton terhadap benturan dan menambah kerasnya beton. (http://yanartana.com) e.

Beton dengan Polimer (Polymers Concrete) Dengan pemberian polimer sebagai bahan perekat tambahan pada campuran

beton, akan dihasilkan beton dengan kuat tekan yang lebih tinggi dan dalam waktu yang lebih singkat. Bahan yang ditambahkan bisa berupa latex maupun emulsi dari bahan lain. Jenis ini cocok digunakan pada terowongan, tambang dan pekerjaan lain yang membutuhkan kekuatan beton dalam waktu singkat bahkan dalam hitungan jam.


Disamping itu, jenis beton polimer bisa dibuat dengan tujuan untuk meningkatkan ketahanan terhadap bahan kimia tertentu. Metode panambahan polimer selain pada campuran beton, bisa juga dilakukan pada saat beton sudah kering dengan tujuan untuk menutup pori-pori beton dan retak kecil (microcrac) karena pengeringan sehingga didapatkan beton yang kedap air (inpermiable) sehingga keawetan beton bisa meningkat. f.

Beton Berat (Heavyweight Concrete) Kebalikan dari beton ringan adalah beton berat, dimana beton jenis ini

memiliki berat isi yang lebih tinggi dari beton normal (2400 kg/m3) yaitu sekitar 3300 kg/m3 sampai 3800 kg/m3 . Beton berat biasanya digunakan pada bangunan-bangunan seperti untuk perlindungan biologi, instalasi nuklir, unit kesehatan dan bagunan fasilitas pengujian dan penelitian atom. Beton berat dibuat dengan menggunakan agregat berat seperti bijih besi maupun bahan alami yang berat. g.

Beton Besar (Mass Concrete) Merupakan beton pada struktur masif dengan dengan volume yang sangat

besar seperti pada bendungan, pintu air maupun balok dan pilar besar dan masif. Beton berat dibuat dengan perlakuan yang berbeda dengan beton normal mengingat timbulnya panas yang berlebihan pada campuran beton dan terjadinya perubahan volume yang juga menjadi sangat besar. Perlakuan untuk penanganan beton berat bisa dilakukan dengan mengubah komposisi campuran seperti pengurangan semen, penambahan bahan aditif pembentuk gelembung udara dan penggunaan agregat yang memiliki kepadatan tinggi. h. Beton Dengan Pemadatan Roller (Roller Compacted Concrete) Pada pekerjaan-pekerjaan besar dan khusus seperti jalan berbahan beton dan bendungan, pemadatan beton harus dilakukan dengan menggunakan roller vibrator . Untuk pemadatan dengan roller, campuran beton harus cukup kering agar roller tidak teggelam tatapi tetap harus memiliki sifat basah agar distribusi bahan perekat (semen) ke seluruh permukaan agregat menjadi merata.


2.2 Batu Apung Batu apung adalah salah satu agregat yang berasal dari alam, biasanya berasal dari muntahan lahar panas gunung berapi, kemudian dilanjutkan proses pendinginan secara alami dan terendapkan di dalam lapisan tanah selama bertahun-tahun. Batu apung (pumice) berwarna terang, mengandung buih yang terbuat dari gelembung berdinding gelas, dan biasanya disebut juga sebagai batuan gelas volkanik silikat. Gambar bentuk dari agregat batu apung diperlihatkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Agregat batu apung

Batu apung memiliki struktur multi rongga sehingga memiliki densitas yang sangat kecil (<1gr/cm3). Sifat-sifat yang dimiliki batu apung antara lain: peresapan air (water absorption) 16,67%, berat jenis 0,8 gr/cm3, hantaran suara (sound transmission) rendah, rasio kuat tekan terhadap beban tinggi, konduktifitas panas (thermal conductivity) rendah, dan ketahanan terhadap api sampai dengan 6 jam. (http://www.tekmira.esdm.go.id) Adapun kandungan atau komposisi kimia yang terdapat di dalam batu apung diperlihatkan pada tabel 2.1, terlihat bahwa komposisi dominan dari batu apung berturut-turut adalah SiO2, K2O, Na2O dan Fe2O3, sedangkan senyawa lainnya relatif kecil. Batu apung dapat digunakan sebagai bahan utama untuk pembuatan beton ringan karena mempunyai sifat antara lain: porositas tinggi, densitas rendah, isolasi termal tinggi dan tahan terhadap goncangan seperti gempa.

Tabel 2.1 Komposisi kimia batu apung Komposisi

% Berat


SiO2

59

Al2O3

16,60

Fe2O3

4,80

CaO

1,80

Na2O

5,20

K2O

5,40

MgO

1,80

LOI

1,60

Sumber, (Juwairiah, 2009). Batu apung yang merupakan agregat alamiah yang ringan serta umum penggunanya. Asalkan bebas dari debu volkanik yang halus dan bahan yang bukan volkanik asalnya, seperti lempung, batu apung menghasilkan beton ringan yang memuaskan dengan berat jenis antara 720 kg/m3 dan 1440 kg/m3. (Murdock, 1991)

2.3 Semen Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu: semen non hidroli dan semen hidrolik. (Tri Mulyono, 2007) Semen non-hirolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non hidrolik adalah kapur. Sedangkan semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain kapur hidrolik, semen pozzolan, semen terak, semen alam, semen Portland, semen Portland pozzolan, semen Portland terak tanur tinggi, semen alumina dan semen expansif. Semen adalah bahan yang digunakan untuk campuran agregat (pasir halus dan kasar). Fungsi utama semen sebagai bahan perekat untuk mengikat butir-butir agregat sehingga membentuk suatu massa yang padat dan mengisi rongga udara di antara butir-butir agregat sehingga banyak digunakan pada pembangunan di sector konstruksi sipil. Jenis semen yang digunakan dalam pembuatan beton ringan ini adalah semen Portland. Pengaruh dari semen pada kekuatan beton ringan untuk suatu perbandingan


bahan-bahan ditentukan oleh kehalusan butiran-butiran dan komposisi kimianya melalui hydrasi untuk mengikat dan menyatukan agregat menjadi padat. Bahan utama pembentuk semen portland adalah : kapur (CaO), silika (SiO3), alumina (Al2O3), magnesium oksida (MgO) dan besi oksida (Fe2O3 ). Semen ini berdasarkan persentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 (lima) tipe, yaitu tipe I sampai dengan V, seperti yang akan dijelaskan berikut. a. Tipe I, semen Portland yang dipergunakan secara luas untuk konstruksi umum, seperti: bangunan perumahan, jembetonn, jalamn raya dan lain-lain. b. Tipe II, semen Portland yang dalam pengunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Misalnya untuk bangunan di pingggir laut, tanah rawa, bendungan dan saluran irigasi. c. Tipe III, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan awal yang tinggi setelah proses pengecoran dilakukan dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin. Misalnya pembuatan jalan raya, bangunan tingkat tinggi dan Bandar udara. d. Tipe IV, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas hidrasi yang rendah. Misalnya untuk bendungan. e. Tipe V, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Misalnya untuk konstruksi dalam air, terowongan, pelabuhan.

Semen Portland Pozzolan Pozzolan adalah sejenis bahan yang mengandung silisium atau aluminium, yang tidak mempunyai sifat penyemenan. Butirannya halus dan dapat bereaksi dengan kalsium hidroksida pada suhu ruang serta membentuk senyawa-senyawa yang mempunyai sifat-sifat semen. Semen Portland Pozolan adalah suatu semen hidrolis yang terdiri dari campuran yang homogen antara semen portland dengan pozolan halus yang diproduksi dengan menggiling klinker semen portland dan pozolan bersama-sama,


atau mencampur secara merata bubuk semen Portland dengan bubuk pozolan, atau gabungan antara menggiling dan mencampur, dimana kadar pozolan 15% sampai 40% massa semen portland pozolan. Semen jenis ini biasanya digunakan untuk beton yang diekspos terhadap sulfat.

2.4 Pasir Batu pasir (Bahasa Inggris: sandstone) adalah batuan endapan yang terutama terdiri dari mineral berukuran pasir atau butiran batuan. Sebagian besar batu pasir terbentuk oleh kuarsa atau feldspar karena mineral-mineral tersebut paling banyak terdapat di kulit bumi. Seperti halnya pasir, batu pasir dapat memiliki berbagai jenis warna, dengan warna umum adalah coklat muda, coklat, kuning, merah, abu-abu dan putih. Karena lapisan batu pasir sering kali membentuk karang atau bentukan topografis tinggi lainnya, warna tertentu batu pasir dapat dapat diidentikkan dengan daerah tertentu. Sebagai contoh, sebagian besar wilayah di bagian barat Amerika Serikat dikenal dengan batu pasir warna merahnya. Batu pasir tahan terhadap cuaca tapi mudah untuk dibentuk. Hal ini membuat jenis batuan ini merupakan bahan umum untuk bangunan dan jalan. Karena kekerasan dan kesamaan ukuran butirannya, batu pasir menjadi bahan yang sangat baik untuk dibuat menjadi batu asah (grindstone) yang digunakan untuk menajamkan pisau dan berbagai kegunaan lainnya. Pasir yang digunakan dalam sampel ini adalah pasir sungai yang ukuran butirannya sangat halus dan lolos ayakan 100 mesh. Butiran pasir yang halus ditambah semen akan mengisi rongga butiran yang halus sehingga diperoleh hasil yang baik. Tetapi jika butiran pasir kasar, hasilnya akan kurang memuaskan karena rongga antara butiran cukup lebar sehingga tegangan tidak dapat menyebar secara merata.


2.5 Air Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan

sebagai campuran beton. Air yang

mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan. Air digunakan untuk membuat adukan menjadi bubur kental dan juga sebagai bahan untuk menimbulkan reaksi pada bahan lain untuk dapat mengeras. Oleh karena itu, air sangat dibutuhkan dalam pelaksanaan pengerjaan bahan. Tanpa air, konstruksi bahan tidak akan terlaksana dengan baik dan sempurna.

2.6 Tepung Tapioka Tepung tapioka (di pasaran sering dikenal dengan nama tepung kanji) adalah tepung yang terbuat dari ubi kayu/singkong. Pembuatan dilakukan dengan cara diparut, diperas, dicuci, diendapkan, diambil sari patinya, lalu dijemur/keringkan. Sifat tepung kanji, apabila dicampur dengan air panas akan menjadi liat/seperti lem. Tepung tapioka yang dibuat dari ubi kayu mempunyai banyak kegunaan, antara lain sebagai bahan pembantu dalam berbagai industri. Dibandingkan dengan tepung jagung, kentang, dan gandum atau terigu, komposisi zat gizi tepung tapioka cukup baik sehingga mengurangi kerusakan tenun, juga digunakan sebagai bahan bantu pewarna putih. Tapioka yang diolah menjadi sirup glukosa dan destrin sangat diperlukan oleh berbagai industri, antara lain industri kembang gula, penggalengan buah-buahan, pengolahan es krim, minuman dan industri peragian. Tapioka juga banyak digunakan sebagai bahan pengental, bahan pengisi dan bahan pengikat dalam industri makanan, seperti dalam pembuatan puding, sop, makanan bayi, es krim, pengolahan sosis daging, industri farmasi, dan lain-lain.


Ampas tapioka banyak dipakai sebagai campuran makanan ternak. Pada umumnya masyarakat kita mengenal dua jenis tapioka, yaitu tapioka kasar dan tapioka halus. Tapioka kasar masih mengandung gumpalan dan butiran ubi kayu yang masih kasar, sedangkan tapioka halus merupakan hasil pengolahan lebih lanjut dan tidak mengandung gumpalan lagi. Kualitas tapioka sangat ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu : 1. Warna Tepung; tepung tapioka yang baik berwarna putih. 2. Kandungan Air; tepung harus dijemur sampai kering benar sehingga kandungan airnya. 2.6 Karakterisasi Bahan Untuk mengetahui sifat-sifat dan kemampuan suatu material maka perlu dilakukan pengujian, yaitu: pengujian sifat fisis (densitas dan daya serap air), pengujian sifat mekanis (kuat tekan, kekerasan dan impak).

2.6.1 Sifat Fisis 2.6.1.1 Densitas Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih rendah dari pada benda yang bermassa sama yang memiliki densitas yang lebih rendah. Densitas berfungsi untuk menentukan perbandingan massa benda dengan volume benda. Setiap zat memiliki densitas yang berbeda. Dan satu zat yang sama berapapun massanya dan volumenya, akan memiliki densitas yang sama pula. Oleh sebab itu, dikatakan bahwa massa jenis atau densitas merupakan ciri khas suatu zat. Air memiliki densitas yang dipandang sebagai referensi nilai pada kondisi standar suhu 4oC tekanan 1 atmosfer dengan massa jenis air 1 gr/cm3. Untuk menghitung besarnya densitas dipergunakan persamaan matematis berikut:


Dimana: ρ = Densitas (kg/m3) m = Massa sampel (kg) v = Volume sampel (m3)

2.6.1.2 Daya Serap Air Pada saat terbentuknya agregat kemungkinan ada terjadinya udara yang terjebak dalam lapisan agregat atau terjadi karena dekomposisi mineral pembentuk akibat perubahan cuaca, maka terbentuklah lubang atau rongga kecil di dalam butiran agregat (pori). Pori dalam agregat mempunyai variasi yang cukup besar dan menyebar di seluruh tubuh butiran. Pori-pori mungkin menjadi reservoir air bebas di dalam agregat. Persentase berat air yang mampu diserap agregat di dalam air disebut serapan air, sedangkan banyaknya air yang terkandung dalam agregat disebut kadar air. Besar kecilnya penyerapan air sangat dipengaruhi pori atau rongga yang terdapat pada beton. Semakin banyak pori yang terkandung dalam beton maka akan semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanannya akan berkurang. Rongga (pori) yang terdapat pada beton terjadi karena kurang tepatnya kualitas dan komposisi material penyusunnya. Pengaruh rasio yang terlalu besar dapat menyebabkan rongga, karena terdapat air yang tidak bereaksi dan kemudian menguap dan meninggalkan rongga.Daya serap air dirumuskan sebagai berikut:

Di mana : mb = massa basah benda uji (kg) mk = massa kering benda uji (kg)

2.6.2 Sifat Mekanik 2.6.2.1 Kuat Tekan


Persamaan kuat tekan (compressive strength) suatu bahan merupakan perbandingan besarnya beban maksimum yang dapat ditahan bahan dengan luas penampang bahan yang mengalami gaya tersebut. Secara matematis besarnya kuat tekan suatu bahan adalah:

Dimana : F = Beban maksimum (N). A = Luas bidang permukaan (m2) =

π 2 (d) 4

d = diameter silinder (m). 2.6.2.2 Kuat Impak Kuat impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan suatu bahan. Kuat impak juga merupakan nilai impak (pukul) suatu bahan yang dalam keadaan biasa bersifat liat, namun berubah menjadi getas akibat pembebanan tiba-tiba pada suatu kondisi tertentu dengan satuan Newton meter. Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui besar energi yang diserap oleh spesimen per satuan luas. Pengujian impak menggunakan benda uji berbentuk balok. Harga impak menjadi besar dengan meningkatnya absorbsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Impak dari benda uji dapat diperoleh dengan menggunakan rumus: K=

W A0

2.4

Dimana : K = nilai pukulan takik (J/m2) W = kerja pukulan (J) A0= luas betonng semula (m2)

2.6.2.3 Kekerasan Kekerasan adalah tahanan yang diberikan oleh bahan terhadap penekanan ke dalam yang tetap, disebabkan oleh benda tekan yang berbentuk tertentu karena pengaruh gaya tertentu. Penekanan kecil (atau tidak dalam) menunjukkan kekerasan yang besar (Van Vliet,G.L.J.,1984).


Di dunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni: Brinnel, Rockwell, Vickers dan Micro Hardness (jarang sekali dipakai). Pengujian kekerasan yang dipakai pada penelitian ini adalah metode Brinnel. Pada metoda menurut Brinnel, sebuah peluru baja dikeraskan ditekankan pada permukaan benda uji yang licin dengan suatu gaya tertentu. Metode Brinnel tidak dapat dipakai untuk bahan-bahan yang sangat keras, oleh karena peluru baja yang dikeraskan itu terlalu banyak berubah bentuknya, yang memberikan hasil yang tidak dapat diandalkan. (G.L.J Van Vliet, 1984)

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat 1. Neraca Analitis 2. Ayakan 100 mesh 3. Mixer 4. Alat Penggiling 5. Alat uji kekuatan impak (Iberttest) 6. Alat uji kekerasan ( Equtip Hardness Tester) 7. Alat uji tekan (Universal Testing Machine) 8. Jangka sorong 9. Alat pencetak 10. Cetakan berbentuk silinder dan balok

3.1.2 Bahan


1. Batu apung Sungai 2. Semen Portland 3. Air 4. Pasir Sungai 5. Tepung Tapioka

3.2 Diagran alir Penelitian Pembuatan sampel secara rinci diperlihatkan pada diagram alir di bawah ini.

Batu Apung

Penggilingan

Pengayakan Batu apung 100 mesh, semen Portland, pasir 100 mesh

Batu apung 100 mesh, semen Portland, pasir 100 mesh, t. tapioka penimbangan

pencampuran Universitas Sumatera Utara

pencetakan

air

pengujian Uji Mekanik (kekerasan, kuat tekan, impak) Hasil dan Pembahasan

kesimpulan

3.3 Variabel Eksperimen 3.3.1 Variabel Penelitian Variabel pada penelitian ini antara lain: a. Tanpa Tepung Tapioka a. Komposisi semen dibuat sama, yaitu 20% dengan perbandingan semen dengan agregat (pasir dan batu apung) adalah 1 : 4 b. Variasi komposisi batu apung dari 10%, 20%, 30%, 40% dan 50% dan variasi komposisi pasir dari 70%, 60%, 50%, 40% dan 30%. b. Dengan Tepung Tapioka a. Variasi komposisi tepung tapioka 2%, 4%, 6%, 8% dan 10% dari berat semen. b. Variasi komposisi batu apung dari 10%, 20%, 30%, 40% dan 50% dan variasi komposisi pasir dari 70%, 60%, 50%, 40% dan 30%.


3.3.2 Variabel Percobaan yang Diuji a. Sifat Fisis -

Porositas (Porosity)

-

Densitas (Density)

b. Sifat Mekanik -

Kuat Tekan (Compressive)

-

Kekerasan (Hardness)

-

Ketangguhan (Impact)

3.4 Prosedur Pembuatan Sampel 3.4.1 Pengeringan Batu apung yang masih basah dikeringkan sehingga batu apungnya menjadi kering dan lebih mudah dihancurkan.

Gambar 3.1 Batu apung 3.4.2 Penggilingan Batu apung yang sudah dikeringkan digiling dengan menggunakan alat crusibel sehingga menghasilkan butiran halus seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

3.4.3 Pengayakan


Batu apung yang sudah halus diayak dengan menggunakan ayakan dengan jenis Retsch Tests Sieve A Smell 150 micron. Hasil pengayakan berupa serbuk halus dengan ukuran 100 mesh.

Gambar 3.2 Serbuk halus batu apung

3.4.4 Penimbangan Semua bahan ditimbang dengan menggunakan neraca analitis (lampiran 1). a. Tanpa Tepung Tapioka Semen ditimbang sebesar 20 % untuk semua sampel. Kemudian pasir dan batu apung ditimbang dari komposisi 1 sampai komposisi 5. Komposisi 1, 10 % batu apung dan 70% pasir, komposisi 2, 20 % batu apung dan 60 % pasir, dan begitu seterusnya sampai komposisi 5.

b. Dengan Tepung Tapioka Tepung tapioka dan semen ditimbang untuk komposisi masing-masing, komposisi 1 sampai komposisi 5 seperti pada lampiran 1. Kemudian pasir dan batu apung juga ditimbang dari komposisi 1 sampai komposisi 5. Komposisi 1, 10 % batu apung dan 70% pasir, komposisi 2, 20 % batu apung dan 60 % pasir, dan begitu seterusnya sampai komposisi 5.

3.4.5 Pencampuran a. Tanpa Tepung Tapioka


Pencampuran dilakukan untuk tiap-tiap komposisi mulai dari komposisi 1 sampai komposisi 5. Semen + batu apung + pasir diaduk sampai homogen dan ditambahkan air secukupnya. b. Dengan Tepung Tapioka Pencampuran dilakukan untuk tiap-tiap komposisi mulai dari komposisi 1 sampai komposisi 5. Semen + tepung tapioka + batu apung + pasir diaduk sampai homogen dan ditambahkan air secukupnya.

3.4.6 Pembentukan Sampel Bahan yang telah dicampur dituang ke dalam dua jenis cetakan, yaitu: 1. Cetakan yang berbentuk silinder dengan diameter 5 cm sebanyak 3 buah untuk masing-masing sampel. Bentuk ini digunakan untuk pengujian kuat tekan, kekerasan, densitas dan daya serap air.

Gambar 3.3 sampel silinder 2. Cetakan yang kedua berbentuk balok dengan panjang 8 cm dan lebar 2,35 cm dan tinggi 2 cm, digunakan untuk pengujian impak.

Gambar 3.4 Sampel balok


3.4.7 Pengeringan Pengeringan dilakukan di tempat dengan suhu kamar (27oC) dan terhindar dari sinar matahari karena penguapan rendah maka kelembabannya pun rendah sehingga dapat mengurangi kecepatan menguapnya air dari permukaan. Kecepatan pengeringan akan mengakibatkan sampel retak. Pengeringan dilakukan selama 28 hari.

3.5 Pengujian Sampel Pengujian sampel yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi : densitas, daya serap air, kuat tekan, kekerasan dan kuat impak.

3.5.1 Pengukuran Densitas Pengujian densitas dilakukan untuk mengetahui besarnya densitas yang terdapat pada benda uji. Semakin besar densitas yang terdapat pada benda uji maka semakin rendah porositasnya. Pengujian densitas menggunakan benda uji berbentuk silinder. Pengujian dilakukan setelah beton dikeringkan selama 28 hari. Jumlah beton yang diuji terdiri dari : 3 buah beton dengan 10% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 20% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 30% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 40% batu apung, dan 3 buah beton dengan campuran 50% batu apung. Perlakuan yang sama dilakukan dalam pembuatan beton dengan menambahkan tepung tapioka. Pengujiannya dilakukan dengan menimbang massa benda kering dengan neraca analitis dan menghitung volume sampel dengan mengukur diameter dan tebal sampel dengan menggunakan jangka sorong, lalu dihitung densitasnya dengan menggunakan persamaan 2.1.

3.5.2 Pengukuran Daya Serap Air Pengujian penyerapan air dilakukan untuk mengetahui persentase penyerapan air dari benda uji setelah direndam pada periode tertentu. Pengujian penyerapan air (water absorbtion) menggunakan benda uji


berbentuk silinder. Pengujian dilakukan setelah beton dikeringkan selama 28 hari. Jumlah beton yang diuji terdiri dari : 3 buah beton dengan 10% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 20% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 30% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 40% batu apung, dan 3 buah beton dengan campuran 50% batu apung. Perlakuan yang sama dilakukan dalam pembuatan beton dengan menambahkan tepung tapioka. Pengujiannya dilakukan dengan menimbang massa kering dan kemudian direndam selama 24 jam lalu ditimbang massa basahnya dengan menggunakan neraca analitis. Kemudian dihitung daya serap airnya dengan menggunakan persamaan 2.2.

3.5.3 Pengujian Kuat Tekan Pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui kuat tekan hancur benda uji. Pengujian kuat tekan menggunakan benda uji berbentuk silinder. Pengujian dilakukan setelah beton dikeringkan selama 28 hari. Jumlah beton yang diuji terdiri dari : 3 buah beton dengan 10% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 20% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 30% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 40% batu apung, dan 3 buah beton dengan campuran 50% batu apung. Perlakuan yang sama dilakukan dalam pembuatan beton dengan menambahkan tepung tapioka. Pengujian tekanan dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine kapasitas 5000 kg (gambar 3.5). Sampel diukur diamaternya, sehingga dapat dihitung luas permukaannya. Jarum penunjuk pada alat daitur sehingga menunjukkan angka nol. Beban diletakkan di atas sampel yang berbentuk silinder sehingga pada alat tertera beban maksimal yang dapat ditahan benda sampai sampel retak. Kemudian dihitung kuat tekannya dengan menggunakan persamaan 2.3.


Gambar 3.5 Universal Testing Machine (mengukur kuat tekan)

3.5.4 Pengujian Kuat Impak Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui besar energi yang diserap oleh spesimen per satuan luas. Pengujian kuat tekan menggunakan sampel berbentuk balok. Pengujian dilakukan setelah beton dikeringkan selama 28 hari. Jumlah beton yang diuji terdiri dari : 3 buah beton dengan 10% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 20% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 30% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 40% batu apung, dan 3 buah beton dengan campuran 50% batu apung. Perlakuan yang sama dilakukan dalam pembuatan beton dengan menambahkan tepung tapioka. Pengujian impak menggunakan alat Iberttest (gambar 3.6). Pengujian impak bertujuan untuk mengetahui nilai pukul sampel yang diuji. Diukur lebar dan tinggi sampel dengan menggunakan jangka sorong, lalu dihitung luas benda uji. Sampel diletakkan pada dua tumpuan sehingga bagian yang ditekik/dipukul terletak di tengah-tengah. Lalu ayunan dilepas dari kedudukan semula dan dibaca nilai impak pada skala penunjuk . Kemudian dihitung nilai impaknya dengan menggunakan persamaan 2.4.


Gambar 3.6 alat Iberttest

3.5.5 Pengukuran Kekerasan Kekerasan dapat juga didefinisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi pada permukaan. Pengujian kekerasan menggunakan sampel berbentuk silinder. Pengujian dilakukan setelah beton dikeringkan selama 28 hari.. Jumlah beton yang diuji terdiri dari : 3 buah beton dengan 10% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 20% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 30% batu apung, 3 buah beton dengan campuran 40% batu apung, dan 3 buah beton dengan campuran 50% batu apung. Perlakuan yang sama dilakukan dalam pembuatan beton dengan menambahkan tepung tapioka. Pengujian kekerasan dilakukan dengan alat digital Equotip Hardness Tester, di mana hasil dapat langsung dibaca dan diperoleh dalam satuan HB (Hardness of Brinnel). Masing-masing sampel diukur sampai tiga kali dan diambil rata-ratanya.. Nilai kekerasan diperoleh setelah diameter jejak diukur. Kekerasan menyatakan ketahanan suatu bahan. Pengukuran dilakukan seperti gambar 3.7.


Gambar 3.7 Pengukuran kekerasan (Digital Equotip Hardness Tester)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents