TESIS (RC-142501)
PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT (BOND STRENGTH) BETON GEOPOLIMER
EVRIANTI SYNTIA DEWI 31 15 202 006
Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT. Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
PROGRAM MAGISTER JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017
THESIS (RC-142501)
PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT (BOND STRENGTH) BETON GEOPOLIMER
EVRIANTI SYNTIA DEWI 31 15 202 006
Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT. Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
PROGRAM MAGISTER JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017
THESIS (RC-142501)
THE INFLUENCE OF REINFORCEMENT BAR DIAMETER ON BOND STRENGTH OF GEOPOLIMER CONCRETE
EVRIANTI SYNTIA DEWI 31 15 202 006
Lecturer : Dr.Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT. Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
MAGISTER PROGRAM DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA 2017
THESIS (RC-142501)
THE INFLUENCE OF REINFORCEMENT BAR DIAMETER ON BOND STRENGTH OF GEOPOLIMER CONCRETE
EVRIANTI SYNTIA DEWI 31 15 202 006
Lecturer : Dr.Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT. Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.
MAGISTER PROGRAM DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA 2017
PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT (BOND STRENGTH) BETON GEOPOLIMER
Name NRP Consultation Lecturer
: Evrianti Syntia Dewi : 3115202006 : Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri ST., MT. Prof. Dr Ir. Triwulan DEA.
ABSTRACT
Penelitian ini menujukkan besarnya kuat lekat yang terjadi pada tulangan yang tertanam dalam beton geopolimer . Material dasar yang digunakan adalah Fly ash kelas F yang diaktifkan oleh alkali aktifator. Alkali aktifator yang digunakan merupakan kombinasi 8 Molar NaOH dan sodium silikat Na2Si03 dengan rasio 2.5 dari beratnya. Spesiemen pull out yang digunakan dalam penelitian ini adalah kubus dengan ukuran 150 x 150 x 150 mm untuk menghitung besarnya kuat lekat dan displacement yang terjadi antara tulangan dan beton. Hasil penelitian menujukkan kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter tulangan pada tulangan ulir (13 mm, 16 mm and 19 mm) and dan tulangan polos (16 mm and 19 mm). Kuat lekat meningkat seiring dengan peningkatan ketebalan cover terhadap diameter tulangan (c/d) sebesar 3.45 hingga 5.75 pada tulangan ulir dan sebesar 3.45 hingga 4.19 pada tulangan polos. Namun perbedaan terjadi pada hasil dengan menggunakan 12 mm tulangan polos dimana kuat lekat yang terjadi antara tulangan dan beton sangat rendah dikarenakan faktor dari luasan area dan besarnya ketebalan cover terhadap diameter tulangan. Kuat lekat antara tulangan dan beton Geopolimer lebih besar bila dibandingkan kuat lekat beton OPC. Keywords : Bond Strength, Diameter, Geopolymer, Pull out.
v
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
vi
THE INFLUENCE OF REINFORCEMENT DIAMETER ON BOND STRENGTH OF GEOPOLIMER CONCRETE
Name NRP Consultation Lecturer
: Evrianti Syntia Dewi : 3115202006 : Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri ST., MT. Prof. Dr Ir. Triwulan DEA.
ABSTRACT
This study present some results of experimental study of bond strength of reinforcement bar embedded in geopolymer concrete. Fly ash class F was used as a raw material activated with alkali solutions. The combination of 8 Molar of sodium hydroxide (NaOH) with sodium silicate (Na2SiO3) as alkali activators were used in the mixture in ratio of 2.5 by weight. Cube specimens pull out with a size of 150 x 150 x 150 mm were prepared to measure bond strength and slip between reinforcement and concrete. The influential factors studied for the experimental investigation were the diameter of reinforcement bar, bond area and concrete cover to diameter (c/d) of reinforcement. The result showed that the average bond strength decreases as the diameter of deformed bar (13 mm, 16 mm and 19 mm) and plain bar (16 mm and 19 mm). Bond strength increase as increases concrete cover to diameter (c/d) from 3.45 to 5.75 of deformed bar and 3.45 to 4.19 of plain bar. However, the 12 mm showed the different result is caused by the effect of bond area and the passive confined provide by the concrete. Geopolymer concrete has a higher of bond strength as compare as OPC concrete.
Keywords : Bond Strength, Diameter, Geopolymer, Pull out.
vii
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................ ABSTRAK ......................................................................................................... ABSTRACT ...................................................................................................... DAFTAR ISI ..................................................................................................... DAFTAR TABEL ............................................................................................ DAFTAR GAMBAR ........................................................................................
i v vii xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 1.3 Tujuan ..................................................................................................... 1.4 Manfaat ................................................................................................... 1.5 Batasan Masalah .....................................................................................
1 1 4 4 4 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 2.1 Beton Geopolimer .................................................................................. 2.2 Komponen Beton Geopolimer ............................................................... 2.2.1 Fly Ash .............................................................................. .................... 2.2.2 Alkali Aktifator ........................................................................... .......... 2.2.3 Admixture .............................................................................................. 2.3 Kuat Lekat ............................................................................................... 2.2.1 Kuat lekat pada beton geopolimer .............................................. .......... 2.4 Program Bantu Finite Element (ANSYS) ...............................................
7 7 7 8 9 10 10 13 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 3.1 Umum ..................................................................................................... 3.2 Studi Literatur ........................................................................................ 3.3 Persiapan Material .................................................................................. 3.3.1 Fly Ash ................................................................................................... 3.3.2 Semen ..................................................................................................... 3.3.3 Agregat .................................................................................................... 3.3.4 Alkali Aktifator ...................................................................................... 3.3.5 Bahan Admixture .................................................................................... 3.3.6 Baja Tulangan ........................................................................................ 3.3.7 Strain Gauges ......................................................................................... 3.4 Pengujian Material ................................................................................. 3.4.1 Agregat Halus .......................................................................................... 3.4.2 Agregat kasar ........................................................................................... 3.4 Pengujian Tarik Baja Tulangan .............................................................
19 19 22 22 22 23 24 24 27 28 28 28 28 32 36
xi
xv
xvii
3.5 Persiapan Pembuatan Cetakan ................................................................ 3.6 Membuat Mix Design Beton .................................................................. 3.7 Proses Pembuatan Beton Geopolimer ................................................... 3.8 Curing Benda Uji ..................................................................................... 3.9 Pengujian Beton Geopolimer dan Beton OPC......................................... 3.9.1 Cek Standar Deviasi ................................................................................. 3.9.2 Pengujian Kuat Tekan .............................................................................. 3.9.3 Pengujian Modulus Elastisitas .................................................................. 3.9.4 Perhitungan Poisson Ratio ........................................................................ 3.9.5 Pengujian Tarik langsung ......................................................................... 3.9.6 Pengujian Pull out..................................................................................... 3.10 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Persamaan Empiris ..................... 3.11 Pemodelan Finite Elemen dengan mengunakan ANSYS ......................... 3.11.1 Model Spesimen Pull-Out ........................................................................ 3.11.2 Pemberian Contact antara Tulangan dan Beton ...................................... 3.10.3 Pembebanan dan Boundary condition ...................................................... 3.11.4 Pemberian meshing pada spesimen pull out ............................................. 3.11.5 Material Properties ...................................................................................
36 36 40 41 41 41 42 43 45 46 47 50 51 51 52 52 53 54
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA DATA ................................. 4.1 Umum ...................................................................................................... 4.2 Hasil Analisis Material ............................................................................ 4.2.1 Hasil Analisa X-Ray Fluorence (XRF) Fly Ash ...................................... 4.2.2 Hasil Analisa X-Ray Differaction (XRD) Fly Ash .................................. 4.2.1 Berat Jenis Fly ash ................................................................................... 4.2.4 Pengujian Karakteristik Agregat Kasar ................................................... 4.3.2.1 Percobaan Berat Jenis Batu Pecah (ASTM C 127-88 Reapp.01) ............ 4.3.2.2 Percobaan Kelembaban Batu Pecah (ASTM C 566-97 Reapp.04) ....... 4.3.2.3 Percobaan Air Resapan pada Batu Pecah (ASTM C 127- 88 Reapp.01) 4.3.2.4 Percobaan Berat Volume Batu Pecah (ASTM C 29 / C 29 M-97 ........... 4.3.2.5 Tes Kebersihan Batu Pecah Terhadap Lumpur/Pencucian (ASTM C 117-03) .................................................................................................... 4.3.2.6 Tes Keausan Agregat Kasar (ASTM C 131-03)...................................... 4.3.2.7 Analisa Saringan Batu Pecah (ASTM C 136-95A) ................................. 4.3.3 Pengujian karakteristik agregat kasar ...................................................... 4.3.3.1 Percobaan Berat Jenis Pasir (ASTM C 128-01) ...................................... 4.3.3.2 Percobaan Kelembaban Jenis Pasir (ASTM C 566-97 Reapp.04) ......... 4.3.3.3 Percobaan Air Resapan Pada Pasir (ASTM C 128-01) ........................... 4.3.3.4 Percobaan Berat Volume Pasir (ASTM C 29/C 29m-97) ....................... 4.3.3.5 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Organik (ASTM C 4004) ......... 4.3.3.6 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pengendapan) ...........
55 55 55 56 56 57 57 58 59 60 60
xii
60 61 61 62 62 63 63 63 64 64
4.3.3.7 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pencucian) (ASTM C 117-03) .............................................................................................. 4.3.3.8 Analisa Saringan Pasir (ASTM C 136-01) ............................................. 4.3 Pengujian Tarik tulangan ....................................................................... 4.4 Pengujian Beton Geopolimer dan Beton OPC ....................................... 4.4.1 Mix Design Beton Geopolimer ............................................................... 4.4.2 Kuat tekan Beton Geopolimer................................................................. 4.4.3 Mix Desain Beton OPC........................................................................... 4.4.4 Kuat Tekan Beton OPC........................................................................... 4.5 Hasil Pengujian pull out ......................................................................... 4.5.1 Pola Keruntuhan ...................................................................................... 4.5.2 Kurva Bond – Displacement .................................................................. 4.5.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kuat Lekat (Bond Strength) .......... 4.5.3.1 Perbandingan Kuat Lekat Beton OPC dan Beton Geopolimer .............. 4.6 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Persaman Emipiris dan Menghitung Kuat Lekat ( Bond Strength) .............................................. 4.7 Finite Element Modeling ....................................................................... 4.7.1 Menentukan material .............................................................................. 4.7.2 Memodelkan Spesimen Pull Out ........................................................... 4.6.3 Contact Antara Beton dan Tulangan ...................................................... 4.6.4 Meshing Pada Spesimen Pull Out .......................................................... 4.6.5 Pembebanan Pada Spesimen Pull Out .................................................... 4.6.6 Hasil Analisis Spesimen Pull Out ..........................................................
64 64 67 68 68 69 70 72 72 72 75 81 88 89 95 95 95 97 98 98 100
BAB V PENUTUP ............................................................................................. 105 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 105 5.2 Saran ........................................................................................................ 106 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... . 108 LAMPIRAN
xiii
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.5 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel 4.16 Tabel 4.17 Tabel 4.18 Tabel 4.19 Tabel 4.20 Tabel 4.21 Tabel 4.22 Tabel 4.23 Tabel 4.24 Tabel 4.25 Tabel 4.26 Tabel 4.27 Tabel 4.28 Tabel 4.29
Perbandingan variabel pada penelitian sebelumnya ................. 16 Ukuran lubang ayakan............................................................... 32 Proporsi kebutuhan material beton geopolimer ....................... 37 Kebutuhan benda uji pada pengujian kuat tekan ...................... 38 Kebutuhan benda uji OPC dan GPC pada pengujian pull out .. 39 Kebutuhan benda uji GPC pada pengujian pull out .................. 37 Klasifikasi standar deviasi menurut SNI 03-06815-2002 ......... 42 Material properties pada analisis finite element ........................ 54 Hasil analisa X-Ray Fluorence (XRF) Fly Ash ........................ 55 Hasil komposisi fly ash ............................................................. 56 Berat jenis Fly Ash PT. Petrokimia kelas F .............................. 57 Berat jenis batu pecah ............................................................... 58 Kelembaban batu pecah ............................................................ 58 Air resapan batu pecah .............................................................. 59 Berat volume batu pecah ........................................................... 59 Kebersihan batu pecah terhadap lumpur (pencucian) ............... 60 Keausan agregat kasar ............................................................... 60 Hasil analisa saringan agregat kasar ......................................... 61 Berat jenis pasir ......................................................................... 62 Kelembaban pasir ...................................................................... 62 Air resapan pasir ....................................................................... 63 Berat volume pasir .................................................................... 63 Kebersihan pasir terhadap bahan organik ................................. 64 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pengendapan) .................... 64 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pencucian)......................... 65 Hasil analisa saringan pasir ....................................................... 66 Hasil pengujian Tarik tulangan polos dan tulangan ulir ........... 68 Komposisi material beton geopolimer tiap 1 m3 ....................... 69 Hasil uji kuat tekan beton geopolimer ...................................... 69 Mix design beton OPC .............................................................. 70 Mix design beton OPC (lanjutan) ............................................. 71 Tabel kebutuhan material beton OPC untuk 1 m3..................... 72 Hasil pengujian kuat tekan beton OPC ..................................... 73 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan polos .. 82 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan ulir ..... 82 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan polos................................................ 90 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan ulir .................................................... 92 xv
Tabel 4.31 Tabel 4.32
Material properties analisis finite element................................. 95 Perbadingan hasil eksperimental dan hasil analis finite element pada beton geopolimer dan beton OPC .................................. 101
xvi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 3.15 Gambar 3.16 Gambar 3.17 Gambar 3.18 Gambar 3.19 Gambar 3.20 Gambar 3.21 Gambar 3.23 Gambar 3.22 Gambar 3.23 Gambar 3.24 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6
Struktur kimia Polysialate (Davidovits, 1998) ......................... 7 Hasil Analis XRD material fly ash yang mengandung banyak silica dan alumina (Ekaputri dan Triwulan, 2013) ....... 9 Pola keruntuhan pada beam end spesimens (Sofi et al, 2007) 12 Diagram Alir ........................................................................... 21 Fly Ash kelas F ....................................................................... 23 Ordinary Portland Cement ...................................................... 23 Material agregat kasar dari PT. Surya Beton Indonesia .......... 24 Material agregat halus dari PT. Surya Beton Indonesia .......... 24 NaOH berbentuk padatan kristal ............................................. 25 Na2Si03 yang didpatkan dari PTKIU ...................................... 26 Plastimen V-Z yang berasal dari PT sika Indonesia .............. 27 Tulangan Ulir dan Polos.......................................................... 28 Strain Gauges yang dipasang pada beton (TML Product Guide ,2014) ........................................................................... 28 Satu set ayakan berdasarkan ASTM C-33 .............................. 32 Satu set ayakan batu pecah ...................................................... 35 Diagram alir mix design beton geopolimer ............................ 36 Model spesiemen pengujian pull out pada tulangan polos ..... 39 Model spesiemen pengujian pull out pada tulangan ulir......... 39 Model spesiemen pengujian kuat tekan .................................. 43 Model spesiemen pengujian modulus elastisitas .................... 45 Model spesiemen pengujian kuat tarik langsung .................... 46 Skema pengujian pull out ........................................................ 48 Tampak atas skema pengujian pull out ................................... 49 Pemodelan spesimen pengujian pul out .................................. 51 Pemodelan pembebanan pada spesimen ................................. 52 Pemodelan Boundary condition pada spesimen ...................... 53 Pemodelan pembebanan pada spesimen ................................. 53 Pemodelan meshing pada spesimen. ....................................... 54 Grafik analisis uji X-Ray Diffraction (XRD) fly ash ............. 56 Lengkung ayakan batu pecah ................................................. 61 Lengkung ayakan pasir ........................................................... 66 Pola keruntuhan beton geopolimer ......................................... 73 Pola keruntuhan beton OPC dengan penggunaan tulangan polos ....................................................................................... 76 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer dengan tulagan polos............................................ 76
xv
Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9
Gambar 4.10
Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21 Gambar 4.22 Gambar 4.24 Gambar 4.25 Gambar 4.26 Gambar 4.27 Gambar 4.28 Gambar 4.29 Gambar 4.30 Gambar 4.31
Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer dengan tulagan ulir .............................................. 77 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer pada 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir........... 78 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer pada 16 mm tulangan polos dan tulangan ulir ........................................................... 78 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer pada 19 mm tulangan polos dan tulangan ulir ........................................................... 80 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton OPC dengan tulangan polos ............................................................ 80 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer dan OPC pada 16 mm tulangan polos ................................... 81 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer dan OPC pada 19 mm tulangan polos ................................... 82 Area lekatan antara beton dan tulangan ................................. 85 Hubungan kuat lekat terhadap variasi diameter tulangan polos dan ulir .......................................................................... 81 Hubungan kuat lekat terhadap variasi c/d tulangan polos dan tulangan ulir ........................................................................... 86 Hubungan kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC terhadap variasi diameter tulangan polos ............................... 89 Hubungan kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC terhadap variasi c/d tulangan polos ........................................ 89 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan polos dan beton geopolimer .......... 90 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan ulir dan beton geopolimer ............. 93 Model spesimen pull out ........................................................ 96 Pemeberian contact pada spesimen pull out ........................... 96 Meshing pada spesimen pull out ............................................ 97 Meshing pada contact antara tulangan dan beton ................... 98 Pembebanan increment pada spesiemen pull out ................... 99 Pemberian fixed support pada spesimen pull out .................. 99 Shear stress pada lekatan antara tulangan dan beton ............ 100 Deformasi yang terjadi antara beton dan tulangan .............. 100 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan analisis finite element pada beton OPC ............................... 102 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan analisis finite element pada beton geopolimer .................... 102
xvi
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan berkatNya sehingga dapat terselesaikan Tesis yang berjudul “Pengaruh Penetrasi Khlorida Pada Laju Korosi Beton Geopolimer” tepat pada waktunya. Tesis ini merupakan prasyarat akademik untuk menyelesaikan studi pascasarjana strata 2 (program magister) teknik sipil bidang keahlian struktur di Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Dalam penyusunannya penulis banyak memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak, karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua (Mama dyah dan Papa Sugeng) dan saudara-saudara (Ina dan Vina) penulis yang telah memberikan dukungan, doa yang tiada putusnya, dan kepercayaan yang begitu besar kepada penulis. 2. Dosen konsultasi Ibu Januarti Jaya Ekaputri dan Ibu Triwulan yang telah membimbing dan memberikan solusi ketika penulis mengalami kesulitan pada saat penelitian, proses penulisan hingga terselesainya penelitian ini. 3. LPDP (Lembaga Pengelola Dana Keuangan) yang memberikan bantuan pembiayaan penelitian Tesis Batch 2-2016 ini sejak awal hingga akhir penelitian. 4. Fakihi, ST yang selalu memberi motifasi, dukungan dan doa yang menjadi semangat penulis untuk menyelesaikan penelitian ini. 5. Teman-teman LBE green concrete yang senantiasa membantu dan memberi arahan pada saat penelitian di laboratorium 6. Teman-teman terkasih seperjuangan kelas Struktur-15 (Cintantya, Mas Wilson, Ikom, Kefy, Fahrudin, Julio, Mas Hilfi, Mas Rohim dan temanteman lainnya) yang selalu membantu saat melakukan penelitian hingga penyelesaian laporan ini. 7. Temen-teman tersayang (Nila, Mb Fitria, Mb Fitri, Novi, Mb Mida) yang selalu memberi semangat kepada penulis hingga penyelesaian penelitian ini. 8. Karyawan Jurusan Teknik Sipil ITS yang telah membantu penulis untuk proses pengurusan surat ijin. Pada pengerjaan Tesis ini tentunya tak luput dari kesalahan dan masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk dapat menyelesaikan Tesis ini dengan sebaik-baiknya. Untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan demi perkembangan penelitian selanjutnya. Akhir kata, semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa dan masyarakat di bidang teknologi material.
Surabaya, Januari 2017
Penulis
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Beton merupakan material konstruksi yang paling banyak digunakan di dunia baik sebagai kebutuhan utama maupun sebagai unsur penunjang. Seiring dengan perkembangan dunia teknologi beton saat ini, para peneliti serta pelaksan teknis mengarah pada penggunaan beton geopolimer dimana memanfaatkan bahan sisa untuk menggantikan fungsi semen sebagai bahan pengikatnya. Beton geopolimer merupanakan suatu material inorganik yang tesusun atas Silikat (Si) dan Aluminium (Al) sebagai material utama serta reaktan alkalin sebagai pengikat. Beton geopolimer pertama kali dikembangkan oleh Joseph Davidovits tahun 1970. Dimana Davidovits menemukan bahwa beton yang digunakan dalam struktur kuno mengandung
alkali
dengan
alumino
silikat
sebagai
pengikatnya
dan
menamakannya beton geopolimer (Singh,dkk, 2013) Beton geopolimer berasal dari geopolimerisasi yaitu geosintesis alumino silikat polimerik dan alkali-silikat menjadi kerangka polimer SiO4 dan AlO4 yang terikat secara tetrahedral (Davidovits, 2008). Dalam proses pembuatannya bahan dasar untuk beton geopolimer menggunakan bahan-bahan buangan industri dimana tidak memerlukan energi terlalu besar sehingga sangat ramah lingkungan. Dalam penelitian ini bahan dasar yang yang digunakan adalah fly ash. Abu terbang (fly ash) berasal dari abu sisa pembakaran batu bara (ASTM C 618), abu terbang yang diproduksi dari batubara bitomious atau antrasit disebut abu terbang ASTM jenis F yang mengandung pozzolan. Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan untuk mengikat seperti semen. Tetapi dengan menambahkan air dan karena ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang terkandung dalam fly ash secara kimiawi akan bereaksi dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat (Hardjito dan Rangan, 2005).
1
Untuk melakukan reaksi polimerisasi fly ash memerlukan aktifator sebagai pengikat. Aktifator yang umumnya digunakan adalah Sodium Hidroksida (NaOH) 8 M sampai dengan 16 M dan Sodium Silikat (Na2SiO3) dengan perbandingan 0,4 sampai 2,5 (Harjito et al. 2007). Perbandingan Sodium Hidroksida (NaOH) dengan Sodium Silikat (Na2SiO3) yang sangat tinggi tidak selalu menghasilkan kuat tekan dan kuat belah yang tinggi. Namun jika semakin tinggi molaritas yang digunakan, maka semakin tinggi pula kuat tekan dan kuat belah pada beton geopolimer (Ekaputri dan Triwulan, 2013) Sehingga dalam penelitian ini digunakan NaOH 8M dengan perbandingan NA2SiO3:NaOH sebesar 2,5 Dalam aplikasinya beton geopolimer memiliki kelemahan struktural dalam menahan gaya tarik yang sama hal nya dengan beton OPC. Sehingga untuk menahan gaya tarik diperlukan penambahan tulangan baja yang menjadikan struktur beton merupakan kombinasi beton dan baja atau disebut beton bertulang. Salah satu persyaratan dalam struktur beton bertulang adalah adanya lekatan yang baik antara baja tulangan dan beton, sehingga apabila diberi beban tidak akan terjadi slip antara baja tulangan dan beton. Menurut Nawy (2009) ada tiga jenis percobaan yang dapat menentukan kualitas elemen tulangan yaitu pull out test, embedded-rod test dan beam test. Percobaan pull out test dapat memberikan perbandingan lekatan yang efisien terhadap berbagai variasi permukaan dan panjang tulangan yang tertanam di dalam beton. Ada empat tahapan dalam proses lekatan tulangan terhadap beton. Tahap pertama, lekatan yang terjadi adalah lekatan adhesive yaitu kemampuan awal tulangan melawan beton. Tahapan kedua, terjadi displacement pada tulangan di dalam beton (slip) dimana terjadi interlocking dan menghasilkan retak radial pada beton. Tahapan ketiga, tegangan lekat dan kekakuannya ditahan oleh tulangan di sepanjang penyaluran di dalam matrix beton. Tahapan keempat, terjadi dua betuk kegagalan yaitu splitting bond failure dan pull-out bond failure. Sejumlah penelitian mengenai pengaruh tulangan terhadap kuat lekat beton telah banyak dilakukan. Namun, hanya sedikit literatur yang membahas pengaruh tulangan berdasarkan bentuk dan ukuran dimeter beton geopolimer. Kim dan Park
2
(2015) melakukan studi mengenai pengaruh kuat lekat terhadap beton geopolimer dengan variasi diameter tulangan 10 mm,16 mm,25 mm dan variasi kuat tekan beton 20 MPa,30 MPa dan 40 MPa. Tulangan yang digunakan adalah tulangan ulir. Hasil penelitian menujukkan bahwa terjadi penurunan kekuatan lekat dari 23,06 MPa hingga 17.26 MPa seiring dengan peningkatan penggunaan diameter sebesar 10 mm hingga 25 mm. Selby (2011) melakukan studi mengenai kuat lekat beton geopolimer yang dibandingkan dengan beton OPC dengan menggunakan tulangan polos dan tulangan ulir. Diameter tulangan yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 12 mm dengan kuat tekan rata-rata beton geopolimer sebesar 25.65 MPa dan beton OPC sebesar 27.35 MPa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat lekat beton geopolimer relatif lebih besar dibandingkan beton OPC. Lekatan kimiawi beton geopolimer lebih baik bila dibandingkan dengan beton OPC, namun untuk pengaruh bentuk dari tulangan pada tulangan ulir tidak menunjukkan hasil yang jauh berbeda antara beton OPC dengan beton geopolimer. Untuk beton geopolimer dengan tulangan polos memiliki lekatan yang lebih kuat dibandingkan beton OPC. Berdasarkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan belum ada studi mengenai pengaruh dari bentuk serta variasi diameter tulangan yang digunakan terhadap kuat lekat beton geopolimer. Dikarenakan lekatan merupakan faktor yang penting dalam perencanaan beton, hal ini menjadi alasan untuk mengembangkan penelitian mengenai pengaruh dari variasi diameter tulangan polos 12 mm, 16 mm dan 19 mm dan tulangan ulir 13 mm, 16 mm dan 19 mm. Pada penelitian ini beton OPC digunakan sebagai pembanding. Dalam penelilitian ini akan dilakukan pengujian pull out test untuk mengetahui pengaruh bentuk dan variasi tulangan terhadap kuat lekat beton geopolimer. Adapun yang akan dibandingkan berdasarkan hasil pengujian yaitu besarnya beban maksimum pada tiap-tiap variasi diameter tulangan yang mempengaruhi lekatan antara tulangan dengan beton geopolimer kemudian digambarkan dalam grafik kuat lekat (bond strength ) dan slip. Analisis dengan
3
simulasi menggunakan program bantu berbasis finite element 3D ANSYS dilakukan sebagai model pembanding.
1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam penelitian ini antara lain: 1. Bagaimana pengaruh bentuk tulangan polos dan ulir terhadap kuat lekat (bond strength) beton geopolimer? 2. Bagaimana pengaruh variasi diameter tulangan polos (12 mm, 16 mm dan 19 mm) dan tulangan ulir (13 mm,16 mm dan 19mm) terhadap kuat lekat beton geopolimer?
1.3 Tujuan Penelitian 1. Mengetahui seberapa besar pengaruh bentuk tulangan polos dan ulir terhadap kuat lekat (bond strength) beton geopolimer. 2. Mengetahui seberapa besar pengaruh variasi diameter tulangan polos (12 mm, 16 mm dan 19 mm) dan tulangan ulir (13 mm,16 mm dan 19mm) terhadap kuat lekat beton geopolimer.
1.4 Manfaat Dengan adanya penelitian ini diharapkan diperoleh manfaat sebagai berikut: 1. Dengan pemanfaatan fly ash sebagai materil pengganti semen diharapkan dapat mengurangi kadar CO2 yang dihasilkan dari produksi semen. 2. Dapat memberikan refrensi baik kepada masyarakat maupun perencana pelaksa teknis mengenai pemanfaatan limbah yang dapat diaplikasikan sebagai material konstruksi.
4
1.5 Batasan Masalah 1. Agregat yang digunakan berasal dari PT. Surya Beton Indonesia. 2. Fly ash yang digunakan berasal dari PT. Petrokimia Gresik. 3. Menggunakan air PDAM dari Surabaya. 4. Sodium silikat (Na2SiO3) yang digunakan berasal dari PT. Kasmaji Inti Utama. 5. Semen yang digunakan berasal dari PT. Varia Usaha Beton. 6. Tulangan polos (12 mm, 16 mm dan 19 mm ) dan tulangan ulir (13 mm, 16 mm dan 19 mm) berasal dari PT Bhirawa Steel. 7. Superplasticizer yang digunakan berbahan dasar Plastimen-VZ dari PT. Sika Indonesia. 8. Benda uji berupa silinder yang berukuran 100 x 200 mm, dogbone 76.2 x 25.4 mm dan kubus berukuran 150 x 150 x 150 mm. 9. Proses curing dilakukan selama 28 hari.
5
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Geopolimer Istilah geopolimer diperkenalkan oleh Davidovits tahun 1976 yang mengacu pada rantai 3D polisialat. Proses polimerisasi yang terjadi pada geopolimer meliputi reaksi kimia yang terjadi antara alkalin dengan mineral Si-Al sehingga menghasilkan Si-O-Al-O yang konsisten (Davidovits,1994). Davidovits (1994) menyarankan penggunaan istilah “poli(siliate)” sebagai nama kimia dari geopolimer
yang
berbahan
dasar
silico-aluminate.
Davidovits
(1998)
menggolongkan polisialate menjadi 3 jenis tipe yaitu Poly(sialate) type(-Si-O-AlO), Poly(sialate-siloxo) tipe (-Si-O-Al-O-Si-O) dan Poly(sialate-disiloxo) tipe (-SiO-Al-O-Si-O-Si-O). Struktur kimia polysialate tersebut dapat diuraikan pada 2
Gambar 2.1 Struktur kimia Polysialate (Davidovits, 1998) Tidak seperti reaksi hidrasi yang biasanya terjadi pada semen poozoland, geopolimer tidak membentuk calcium silicate-hydrate (CSHs) untuk membentuk matrix kekuatan, tetapi menggunakan polikondensasi dari silica dan alumina sebagai proses kimia dengan menggunakan kandungan alkali yang tinggi untuk bisa mencapai kekuatan struktur. Oleh karena itu gepolimer dapat dikatakan sebagai binder alkali (pengikat) yang diaktifkan dengan alumino silicate (Davidovits, 2008) Van Deventer, dkk (2010) mengklasifikasikan definisi bahan alkali aktif, polimer anorganik dan geopolimer berdasarkan sumber bahan, alkali aktivator dan
7
hasil akhir. Sumber bahan berasal dari abu terbang dengan kalsium rendah dan tanah liat dikalsinasi dengan alkali aktivator dari logam alkali hidroksida atau silikat. Polimer anorganik merupakan bagian dari bahan alkali-aktif yang mempunyai jaringan silikat tidak teratur sebagai produk akhir. Alkali yang diaktifkan oleh slag menghasilkan calcium silicate-hydrate (CSHs).
2.2 Komponen Beton Geopolimer 2.2.1 Fly Ash Fly ash memiliki peranan seperti pozzoland dengan kandungan didalamnya antara lain silica (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), Pospor oksida (P2O5) dan carbon (Wardani, 2008). Fly ash kaya silika dan alumina yang merupakan sumber utama dari proses geopolimerisasi dan agar fly ash dapat digunakan sebagai pengikat maka diperlukan alkali. Keuntungan dari penggunaan fly ash adalah material ini tersedia dalam jumlah yang banyak (Bakri, dkk , 2012). Suatu hasil pencapaian yang penting dalam perkembangan fly ash untuk pembuatan beton adalah pemakaian fly ash hingga 60% dalam menggantikan penggunaan semen dalam beton. Hasil penelitian menujukkan bahwa pemakaian fly ash dalam beton dapat membuat beton lebih tahan lama dibandingkan dengan beton yang hanya menggunakan PC (Malhotra et al. 2002) Karakteristik fisik fly ash tergantung dari kerapatan, kehalusan, area permukaan, dan distribusi partikel untuk mengidentifikasi reaktivitas fly ash dengan semen sedangkan karakteristik kimia fly ash tergantung dari komposisi kimia, jenis mineral, dan fasa amorf di dalam fly ash (Ekaputri, dkk, 2013). Sifat fisik fly ash berbeda dari segi penampilan dan ukuran partikel. Beberapa partikel memiliki kerapatan rendah (berongga) kurang dari 1000 kg/m3, sedangkan partikel lain mungkin memiliki kepadatan lebih dari 2600 kg/m3. Partikel fly ash berbentuk butiran dan lebih halus dari semen Portland dengan ukuran 1μm sampai tidak lebih dari 150 μm (Hardjito dan Rangan, 2005). Gambar 2.2 menunjukkan hasil analisa
8
XRD yang menujukkan material fly ash bersifar amorf yang banyak mengandung silica dan alumina.
Gambar 2.2 Hasil analisa XRD material fly ash yang banyak mengandung silica dan alumina (Ekaputri dan Triwulan 2013)
Berdasarkan ASTM C 618, fly ash digolongkan menjadi dua kelas, yaitu: a. Fly Ash Kelas C Fly ash kelas C memiliki minimal 50% dari total unsur-unsur utama (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), sulfur trioksida (SO3) kurang dari 5%, measure content maksimum 3 % dan loss on ignition maksimum 6% b. Fly Ash Kelas F Fly ash kelas F memiliki minimal 70 % dari total silikon dioksida, aluminium dioksida dan oksida besi (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3). Kandungan Kalsium oksida kurang dari 10%.
2.2.2
Alkali Aktivator Alkali sebagai aktifator yang biasanya digunakan untuk membuat
geopolimer diantaranya adalah kombinasi antara sodium hidroksida (NaOH) dengan sodium silikat (Na2SiO3) atau potassium hidroksida (KOH) dengan potassium silikat (K2SiO3) (Davidovits, 1999).
9
Alkali aktivator memiliki fungsi dalam menghasilkan geopolimerisasi dan meningkatkan laju reaksi. NaOH biasa digunakan sebagai alkali aktivator karena murah, memiliki viskositas rendah, dan tersedia dalam jumlah banyak. Selain itu, ion OH- di dalam NaOH merupakan elemen penting dalam proses geopolimerisasi. Ion ini sangat penting dalam meningkatkan laju reaksi dari penguraian ikatan alumina dan silika (Arjunan P, dkk, 2001). Natrium silikat (Na2SiO3) tersedia dalam bentuk cair dan bubuk. Materi ini memiliki viskositas tinggi yang mempengaruhi pengerjaan campuran geopolimer. Sodium silikat dalam sistem geopolimer tidak hanya berguna untuk meningkatkan kekuatan pasta tetapi juga digunakan untuk mengikat material sampai terbentuk pasta padat (Jo, dkk, 2007). Molaritas aktifator NaOH sangat berpengaruh pada kuat mekanik binder maupun beton geopolimer, dimana semakin tinggi molaritas NaOH semakin tinggi kuat mekanik beton maupun binder geopolimer. Selain itu perbandingan rasio aktifator Na2SiO3/NaOH juga memberi pengaruh terhadap beton maupun binder geopolimer. Namun semakin tinggi perbandingan rasio Na2SiO3/NaOH tidak selalu menghasilkan kuat tekan yang tinggi. (Ekaputri dan Triwulan 2014)
2.2.3 Admixture Superplasticizer
digunakan
dalam
campuran
untuk
memudahkan
pengerjaan dalam pembuatan beton geopolimer. Ekaputri, dkk (2014) melakukan eksperimen dimana dosis maksimum superplasticizer yang digunakan adalah 2.5%.
2.3 Kuat Lekat Kuat lekat merupakan kekuatan lekatan antara tulangan dan beton di sekitarnya. Lekatan antar beton dan tulangan merupakan salah satu faktor yang berkontribusi paling penting dalam struktur beton modern. Karena beton memiliki kekuatan tarik rendah, berfungsinya sistem beton yang berisi tulangan secara signifikan bergantung sepenuhnya pada kekuatan ikatan antara dirinya dan tulangan tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan ikatan sangat banyak dan memiliki interaksi yang kompleks. Hampir setiap variasi dalam karakteristik kimia
10
atau fisik baik beton maupun tulangan baja cenderung memiliki beberapa efek pada kuat lekat. Namun, tiga faktor yang paling signifikan yang berkaitan dengan kekuatan ikatan dikembangkan antara beton dan tulangan adalah ; Chemical Adhesion, Friction dan Mechanical Interlock (Kayali,2004). Pada tulangan polos, lekatan yang terjadi merupakan adhesi kimia dan friksi antara permukaan tulangan dan beton yang mengelilinginya. Pada beban yang relatif kecil tulangan slip terhadap beton sekelilingnya, selanjutnya hanya ada friksi yang mempu menahan lekatan antara beton dan tulangan dimana friksi tergantung pada kondisi permukaan tulangan (Park dan Paulay, 1974). Sedangkan tulangan ulir selain adhesi kimia dan friksi ada mekanikal interlocking yang terjadi antara tulangan dengan beton, sehingga kapasitas lekatan pada tulangan ulir lebih tinggi jika dibandingkan dengan tulangan polos Nuroji (2004) melakukan penelitian studi eksperimental lekatan antara beton dan tulangan pada penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir, dalam penelitian nya membahas mengenai persamaan yang digunakan untuk menghitung kekuatan lekatan (bond strength) antara beton dan tulangan. Selain itu pola keretakan antara beton dan tulangan pada pengggunaan tulangan polos dan ulir menjadi konsentrasi dalam penelitian nay. Hasil penelitian menujukkan keruntuhan dari hasil pull out test pada tulangan ulr adalah splitting failure, dimana hal ini membuktikan bahwa bond pada tulangan ulir sangat didominasi oleh interlooking antara rib tulangan dan matrix beton disekitarnya. Sedangkan keruntuhan dari hasil pull out test pada tulangan polos adalah keruntuhan slip. Selain pola keruntuhan yang terjadi, hasil penelitian menujukkan kurva hubungan bond-slip untuk tulangan polos terjad slip yang jauh lebih kecil dibanding dengan puncak kurva hubungan bond-slip pada tulangan ulir. Hal ini terjadi dikarenakan mekanisme lekatan pada tulangan polos hanya dibentuk oleh adhesi dan friksi. Sedangkan pada tulangan ulir, mekanisme interlocking masih bekerja sampai mencapai beban maksimum meski adhesi telah hilang, bond menurun akibat splitting failure dan selanjutnya bond hanya dibebankan pada friksi. Faktor lain yang mempengaruhi kekuatan lekatan tetapi berhubungan lebih khusus untuk beton itu sendiri pertama adalah karakteristik struktur seperti ketebalan cover, jarak antar tulangan dan panjang penyaluran. Ketebalan cover 11
merupakan faktor penting berkaitan dengan kegagalan pemisahan. Selain untuk melindungi tulangan dari pengaruh luar yang dapat menyebabkan korosi pada tulangan, cover beton juga berperan untuk mencegah terjadi splitting beton saat tulangan tertarik. Sofi et all (2007) melakukan penelitian mengenai Bond performance pada antara tualngan dengan inorganic polymer concrete. Pada penlitiannya dilakukan pengujian dengan mengguanakn dua tipe spesimen untuk mengetahui perilaku lekatan yang terjadi pada beton dan tulangan yaitu beam end spesimen dan cubes direct spesimen. Hasil penelitian menujukkan peningkatan bond strength terjadi seiring dengan penurunan penggunaan ukuran diameter tulangan. Selain itu hasil penelitian menujukkan pola keruntuhan splitting failure terjadi pada penggunanan tulangan ulir, selain itu pola keetakan terjadi dan mengarah pada beam speseimen di daerah dengan ketebalan cover yang lebih kecil dibandingkan cover lainnya, seperti pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Pola keruntuhan pada beam end spesimens (Sofi et all 2007)
Hasil penelitian seperti pada gambar 2.3 terjadi pada hampir seluruh beam end spesimens, dimana keretakan yang terjadi tegak lurus pada daerah yang memiliki ketebalan cover lebih kecil. Hal ini menjukkan bahwa ketebalan cover mempengaruhi kuat lekat yang terjadi anatara beton dan tulangan khususnya pada pola keretakan yang terjadi. Xing et al. (2015) melakukan penelitian mengenai perilaku lekatan pada tulangan dan beton pada penggunaan tulangan polos dan ulir. Dua tipe tulangan yang berbeda campuran material diantaranya tulangan baja dan tulangan campuran aluminium (al- alloy) digunakan dalam peneleitian ini. Hasil penelitian menujukkan 12
Slip terjadi pada free end dan semakin meningkat cepat seiring dengan peningkatan beban hingga mencapai beban maksimum. Pengaruh dari diameter tulangan dan panjang lekatan (Ld) pada penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir menujukkan besarnya kuat lekat yang berbeda, dimana perbedaan yang terjadi sekitar 18,3% natara kedua bentuk permukaan tulangan tersebut. Pada panjang penyaluran yang kostan, dimana penggunaan ukuran diameter tulangan polos yang bervariasi menunjukkan besarnya kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan pnggunaan ukuran diameter. Selain itu kuat lekat pada tulangan polos merupakan kontribusi dari adhesi dan frisksi, namun pada hal ini fiksi memberi kontribusi yang lebih besar ketika adhesi telah hilang. Faktor yang mempengaruhi lekatan antara beton dan tulangan yang Kedua adalah properties dari tulangan yang digunakan seperti diameter, geometri dan tegangan leleh tulangan, sedangkan yang ketiga adalah properties beton yang meliuti kualitas beton terhadap kuat tekan, kuat tarik modulus elastistas, dan poisson’s ratio.
2.3.1
Kuat Lekat Pada Beton Geopolimer Beberapa pengujian telah dilakukan baru-baru ini meneliti dan
membandingkan kekuatan lekatan tulangan baja pada beton geopolimer dan beton OPC. Chang et al. (2009) melakuakn penelitan mengenai kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer pada beam spesimens. Pada penelitian ini compressive strength, ukuran diameter tulangan (db), pengaruh ketebalan cover beton terhadap diameter tulangan (c/db), serta pengaruh dari Ls/db menjadi parameter untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kuat lekat antara beton dan tulangan. Hasil penelitian menujukkan bahwa kuat lekat antara beton dan tulangan semakin meningkat seiring dengan peningkatan c/db, berbeda hal nya dengan ls/db dimana terjadi penurunan kuat lekat terjadi seiring dengan peningkatan Ls/db. Pengaruh dari compressive strength menujukkan terjadinya peningkatan kuat lekat seiring dengan peningkatan compressive strength. Hasil penlitian yang ditunjukkan berdsarkan pengaruh dari beberapa parameter seperti yang telah dijelaskan, terjadi
13
pada beton geopolier maupun beton OPC. Namun apabila dibandingkan berdasarkan nilai kuat lekat yang terjadi besarnya kuat lekat beton geopolimer jauh lebih tinggi daripada beton OPC. Sanker (2010) melakukan penelitian mengenai kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC semen. Pada peneitian ini digunakan beam end spesimens dengan variasi ukuran diameter tulangan ulir sebesar 20 mm dan 24 mm dan variasi ketebalan cover 1.71 sampai dengan 3.62. Hasil penelitian menujukkan bahwa beton geopolimer menujukkan pola keretakan yang sama dengan beton OPC pada pengujian pull out. Pada beton OPC maupun beton geopolimer bond strength yang terjadi meningkat seiring dengan peningkatan ketebalan cover dan peningkatan kuat tekan (compressive strength) pada beton. Hasil penelitian ini menujukkan dari kuat tekan, serta ketebalan cover mempengaruhi besarnya kuat lekat yang terjadi antara beton dan tulangan. Selain itu grafik hubungan antara kuat lekat terhadap ketebalan cover dan compressive strength menujukkan beton geopolimer memiliki nilai kuat lekat yang lebih tinggi dibandingkan dengan beton OPC.
Selby (2011) melakukan studi mengenai kuat lekat beton geopolimer yang dibandingkan dengan beton OPC dengan menggunakan tulangan polos dan tulangan ulir. Diameter tulangan yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 12 mm dengan kuat tekan rata-rata beton geopolimer sebesar 25.65 MPa dan beton OPC sebesar 27.35 MPa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat lekat beton geopolimer relatif lebih besar dibandingkan beton OPC. Metode yang digunakan dalam perhitungan kuat lekat terhadap beton OPC dapat diaplikasikan untuk menghitung kuat lekat beton geopolimer. Lekatan kimiawi beton geopolimer lebih baik bila dibandingkan dengan beton OPC, namun untuk pengaruh bentuk dari tulangan pada tulangan ulir dengan ukuran diameter yang sama tidak memunjukkan hasil yang jauh berbeda antara beton OPC dengan beton geopolimer.
Kim dan Park (2015) melakukan studi mengenai pengaruh kuat lekat terhadap beton geopolimer dengan variasi diameter tulangan 10 mm,16 mm dan 25 mm dan variasi kuat tekan beton 20, 30, 40 MPa. Tulangan yang digunakan adalah tulangan ulir. Hasil penelitian menujukkan bahwa terjadi penurunan kekuatan lekat 14
dari 23,06 MPa hingga 17.26 MPa seiring dengan peningkatan penggunaan diameter sebesar 10 mm hingga 25 mm. Selain itu bila dibandingkan dengan beton normal didpatkan kapasitas lekatan beton geopolimer jauh lebih baik daripada beton normal.
2.4 Program bantu Finite Elemen (ANSYS) Program bantu ANSYS merupakan program bantu berbasis finite element yang dapat membantu dalam menganalisis masalah rekaya struktur yang berkaitan dengan elemen hingga, seperti tegangan yang terjadi pada beton dengan tulangan baja yang dibebani dengan simulasi pengujian pull out. Finite element modeling sendiri penggunaannya hanya dengan memodelkan fisik suatu benda dengan elemen-elemen kecil, mendefinisikan material yang digunakan, memberi kondisi batas dan pembebanan. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengetahui perilaku bond-slip pada beton dengan tulangan baja, salah satunya seperti pada penelitian Zuhairi dan Fatlawi (2013) mengenai predisi numerik perilaku bond-slip pada specimen beton dengan pengujian pull out. Pada penelitiannya program finite element yang digunakan adalah ANSYS 9.0 dengan menganalisa bond-slip yang terjadi pada silinder beton dengan berbagai variasi tulangan yaitu 10 mm, 12 mm dan 16 mm.
Hasil analisis dengan menggunakan ANSYS dibandingkan dengan hasil pengujian eksperimental, dimana menujukkan error yang tidak terlalu jauh sebesar 5.2% pada tulangan dengan diameter 10 mm, 9.4% pada tulangan dengan diameter 12 mm dan 2.2% pada tulangan dengan diameter 16 mm. Perbedaan atau eror yang terjadi dikarenakan kesulitan dalam penenetuan normal stiffnes pada interface element.
Hasil
pengujian eksperimental maupun hasil
analisis
dengan
menggunakan ANSYS menujukkan hasil yang sama pada besarnya bond strength yang terjadi, dimana besarnya bond strength semakin menurun seiring dengan peningkatan diameter tulangan yang digunakan. Penurunan besarnya bond strength diikuti dengan penurunan chemical adhesion yang terjadi pada tulangan.
15
Tabel 2.1 Perbandingan variabel beberapa penelitian sebelumnya No
Referensi
Parameter
spesimen Pengujian
1
Oragun et all (1977)
Panjang penyaluran, ketebalan cover terhadap diameter tulangan, ukuran diameter dan kuat tekan beton. Tulangan Ulir. Ordinary Portland Cement.
2.
Sofi et all (2007)
Inorganic Polymer Concrete Kuat tekan material. berdasarkan variasi mix design. Beam spesiemen dan Kubus pull out spesimen. Tulangan ulir 12 mm, 16 mm dan 19 mm. Panjang penyaluran 36 mm, 48 mm, 70 mm.
7
dan
Metode Grafik Bond – Slip
3
Chang et al (2009)
Ketebalan cover, splice length, diameter tulangan (24 mm, 20 mm dan 16 mm) dan kuat tekan beton geopolimer. Membandingkan beton geopolimer dan beton OPC.
4.
Sanker (2010)
Kuat tekan beton geopolimer, diameter tulangan( 20 mm dan 24 mm) ketebalan cover beton Membandingkan beton geopolimer dan beton OPC.
17
5
Tekle (2016)
Beton fiber geoplimer Variasi panjang penyaluran (3d, 6d dan 9d) Kuat tekan rata-rata 42-45 MPa dan diameter tulangan (12,7 mm dan 15.9 mm) Tulangan Ulir
6
Evrianti (2017)
Beton Geopolimer Tulangan polos (12 mm, 16 mm dan 19 mm ) Tualangan ulir (13 mm, 16 mm dan 19 mm)
18
7
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Umum Pada bab ini akan dibahas langkah kerja penelitian, rancangan eksperimen di laboratorium, dan detail pengujian yang akan dikerjakan seperti pada Gambar 3.1.
19
START
Studi Literatur
Membuat Pemodelan Pull Out dengan menggunakan program bantu ANSYS Workbench 15
Persiapan Material
Tulangan Polos (12 mm, 16 mm, 19 mm) Tulangan Ulir (13 mm, 16 mm, 19 mm)
Material Beton OPC Semen Agregat Air
Material Beton Geopolimer Fly Ash Agregat Alkali Aktifator Superplasticizer
Membuat Model Spesiemen Pull out (Beton Geopolimer dengan 16 mm Tulangan Polos)
Pengujian Bahan
Pengujian Material Pengujian Agregat Pengujian Fly Ash
Pengujian Tarik Tulangan polos dan ulir
Membuat Mix Design Beton Geopolimer Mencetak silinder beton geopolimer Pengujian kuat Tekan Geopolimer
Memebuat Mix design Beton OPC berdasarkan nilai kuat tekan beton geopolimer
Mencetak silinder OPC dan Kubus Beton
Mencetak Kubus beton geopolimer dengan penambahan tulangan Polos (12 mm, 16 mm, 19 mm) Ulir (13 mm, 16 mm, 19 mm)
Mencetak Kubus beton OPC dengan penambahan tulangan Polos (16 mm, 19 mm)
Curing Spesimen selama 28 Hari
Curing Spesimen selama 28 Hari
A A
BC
20
CB
BB
AA
CC
Pengujian Spesimen
Spesiemen Silinder Pengujian Kuat Tekan Beton OPC Pengujian Modulus Elastisistas Pengujian Poison Ratio Spesimen Dogbone Pengujian Tarik Langsung Spesimen Kubus Pengujian Pull Out
Input Material Beton Geopolimer Input Material Tulangan
Memberikan contact antara beton dan tulangan
Meshing Spesimen Pull Out
Input Increment Load Input fixed support
Not OK
OK
Running Model
OK Analisis Data
Membandingkan hasil Experimental dan hasil analisis program bantu
Kesimpulan
FINISH
Gambar 3.1 Diagram Alir
21
3.2 Studi Literatur Dalam studi literatur ini yang dilakukan adalah mempelajari dua hal pokok yaitu tentang perilaku kekuatan lekatan tulangan yang tertanam pada beton geopolimer maupun beton OPC dan bagaimana pemodelan finite element dengan menggunakan program bantu ANSYS. Literatur yang dibaca berupa jurnal, peraturan dan standar nasional maupun internasional, prociding maupun buku yang berhubungan erat dengan kedua pokok bahasan diatas. 3.3 Persiapan Material Tahapan awal dari penelitian ini aadalah melakukan pengujian kualitas terhadap material-material yang akan digunakan dengan mengacu pada standar ASTM. Adapun material-material yang dibutuhkan yaitu:
Fly Ash
Semen
Agregat halus (pasir)
Agregat kasar (kerikil)
Tulangan baja (tulangan polos dan tulangan ulir)
Alkali Aktifator : Sodium Silikat (Na2SiO3) dan Sodium Hidroksida (NaOH)
Superplasticizer
Air
3.3.1 Fly Ash Dalam penelitian ini, fly ash yang digunakan berasal dari PT. Petrokimia Gresik yang ditunjukkan pada Gambar 3.2 dimana fly ash yang akan digunakan harus diuji X-Ray Fluorescense (XRF) dan X-Ray Difraction (XRD) untuk mengetahui komposisi kimia sehingga dapat ditentukan fly ash tersebut termasuk dalam kelas F atau kelas C (ASTM C 618)
22
Gambar 3.2 Fly Ash kelas F
3.3.2
Semen Dalam penelitian ini semen yang digunakan adalah semen Tipe 1 seperti
pada Gambar 3.3 yang berasal dari PT Varia Usaha Beton, dengan standar mutu semen mengacu pada peraturan ASTM C150.
Gambar 3.3 Ordinary Portland Cement (OPC) 3.3.3
Agregat Pada penelitian ini material agregat yang meliputi agregat kasar seperti pada
Gambar 3.4 dan agregat halus pada Gambar 3.5 berasal dari PT. Surya Beton Indonesia. Kedua material agregat yang akan digunakan sebelumnya harus dilakukan pengujian untuk dapat memenuhi persyaratan material pembuatan beton.
23
Gambar 3.4 Material agregat kasar dari PT. Surya Beton Indonesia
Gambar 3.5 Material agregat halus dari PT. Surya Beton Indonesia
3.3.4 Alkali Aktivator Jenis aktivator yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sodium Hidroksida (NaOH) dan Sodium Silikat (Na2SiO3) yang mudah didapatkan secara bebas di toko yang menjual bahan-bahan kimia. a. Sodium Hidroksida (NaOH) Sodium Hidroksida (NaOH) yang digunakan berbentuk Kristal (flake) seperti pada Gambar 3.6 dengan kadar kemurnian 98%. NaOH yang akan
24
digunakan harus dilarutkan terlebih dahulu dengan air sehingga menjadi larutan NaOH. Konsentrasi NaOH yang digunakan dalam penelitian ini adalah 8M.
Gambar 3.6 NaOH berbentuk padatan Kristal
Rumus yang digunakna untuk membuat larutan NaOH 8M : n=VxM
(3.1)
di mana: n
= jumlah mol zat terlarut (mol)
M
= kemolaran larutan (mol/liter)
V
= Volume larutan (liter)
Massa NaOH = n mol x Mr
(3.2)
di mana: n mol = jumlah mol zat terlarut (mol) Mr
= massa relatif atom (gram/mol)
25
Berikut cara membuat 1 liter Larutan NaOH 8M : 1. Menghitung kebutuhan NaOH yang akan digunakan:
n V M 1 liter 8
mol liter
8 mol Massa NaOH n mol Mr 8 mol 40
gram mol
320 gram
2. Menimbang NaOH seberat 320 gram 3. Memasukkan NaOH ke dalam labu ukur dengan kapasitas 1000 cc 4. Menambahkan aquades ke dalam labu ukur sampai volumenya 1 liter
b. Sodium Silikat (Na2SiO3) Sodium silikat yang digunakan berupa cairan kental yang didapat dari PT. Kasmaji Inti Utama (PTKIU) dengan keadaan siap pakai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7 dimana kandungan yang terdapat dalam sodium silikat berupa 15% Na2O, 30% SiO2 dan 35% H2O.
Gambar 3.7 Na2SiO3 yang didapat dari PTKIU
26
3.3.5
Bahan Admixture Tujuan dari penambahan admixture ini agar dapat memperlambat proses
setting time (pengikatan awal) dan meningkatkan workability (kemudahan pengerjaan) dan mendapatkan kuat tekan yang tinggi dari beton geopolimer. Bahan admixture kimia yang digunakna dalam penelitian ini adalah Water Reducer and Retarder Plastiment-VZ yang diproduksi oleh PT. SIKA Indonesia seperti pada Gambar 3.8. Plastimen –VZ ini mengandung Polyhydroxy Carbon Salts yang berfungsi untuk mengurangi air pencampur yang diperlukan untuk beton dan menghambat waktu pengikatan beton.
Gambar 3.8 Plastimen V-Z yang berasal dari PT. SIKA Indonesia
3.3.6
Baja Tulangan Tulangan yang digunakan adalah dua macam tulangan yang dijual di
pasaran yaitu tulangan polos berdiamter 12, 16 dan 19 dan tulangan ulir dengan berdiameter 13, 16 dan 19 seperti pada Gambar 3.9. Panjang tulangan yang dipakai adalah sebesar 650 mm dimana panjang nya disesuaikan dengan kondisi mesin uji yang akan digunakan untuk pengujian pull out.
27
Gambar 3.9 Tulangan ulir dan polos
3.3.7 Strain Gauges Strain gauges dan material pelapis (coating) yang digunkan pada penelitian ini menggunakan produk yang berasal dari Tokyo Sokki Kenkyujo. Dimana tipe strain gauge yang digunakan dipasang permukaan beton menggunakan PL-90-11 pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Strain gauges yang dipasang pada beton (TML Product Guide 2014)
3.4 Pengujian Material 3.4.1 Aggregat Halus 1. Percobaan Berat Jenis Pasir (ASTM C 128, -01) a. Tujuan Untuk mengetahui berapa besar berat jenis yang dimiliki agregat halus dalam hal ini berat jenis pasir.
28
b. Rumus yang digunakan Untuk mendapatkan berat jenis pasir , maka persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut: 500
Berat jenis pasir = {(500+𝑊 −𝑊 )} 2
1
(3.3)
Keterangan : W1 = berat labu + pasir + air (gram) W2 = berat labu + air (gram) 2. Percobaan Kelembaban Pasir (ASTM C 566,-97) a. Tujuan Untuk mengetahui atau menentukan kelembaban pasir dengan cara kering. b. Rumus yang digunakan mengetahui kelembaban pasir sebagai berikut: Kelembaban pasir =
(𝑊2 −𝑊1 ) 𝑊2
× 100%
(3.4)
di mana : W1 = berat pasir asli (gram) W2 = berat pasir oven (gram)
3. Percobaan Air Resapan Pada Pasir (ASTM C 128-01) a. Tujuan Menentukan kadar air resapan pada pasir. b. Rumus yang Digunakan Untuk mendapatkan air resapan pada pasir, maka digunakan persamaan:
29
(500−𝑊1)
Air resapan pasir = {
𝑊1
× 100%}
(3.5)
di mana : W1
= berat pasir oven (gram)
4. Percobaan Berat Volume Pasir (ASTM C 29/C 29M-97) a. Tujuan Menentukan berat volume pasir baik dalam keadaan lepas maupun padat b. Rumus yang Digunakan Untuk mendapatkan berat volume, maka digunakan persamaan berikut : Berat volume pasir =
(𝑊2 −𝑊1 )
(3.6)
𝑉
Keterangan : W1 = Berat silinder (kg) W2 = Berat silinder + pasir (kg) V
= Volume silinder (lt)
5. Percobaan Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Organik(ASTM C 40-04) a. Tujuan Penentuan kadar organik dalam agregat yang digunakan di dalam adukan beton
b. Prosedur Pelaksanaan Botol bening diisi pasir ± 130 ml. Tambahkan larutan NaOH 3% sampai 200 ml dan tutup rapat dan kocok botol ± 10 menit. Diamkan selama 24 jam. Selanjutnya amati warna cairan di atas permukaan agregat halus 30
yang ada dalam botol, bandingkan warnanya. Jika warna cairan dalam botol berisi agregat lebih tua (coklat) dari pembanding berarti agregat memiliki kadar zat organik terlalu tinggi.
6. Percobaan Kebersihan Pasir Terhadap Lumpur (Pengendapan) (ASTM C22 03) a. Tujuan Menentukan banyaknya kadar lumpur dalam pasir b. Rumus yang Digunakan Kebersihan pasir
ℎ
= 𝐻 × 100 %
(3.7)
di mana : h
= tinggi lumpur (mm)
H
= tinggi pasir (cm)
7. Percobaan Kebersihan Pasir Terhadap Lumpur/Pencucian (ASTM C 11703) a. Tujuan Mengetahui kadar lumpur dalam pasir b. Rumus yang Digunakan Persamaan yang dapat digunakan yaitu : Kebersihan pasir =
(𝑊1 −𝑊2 ) 𝑊1
× 100%
di mana : W1 = berat pasir kering (gram) W2 = berat pasir bersih kering (gram)
31
(3.8)
8. Percobaan Analisa Saringan Pasir (ASTM 136, 01) a. Tujuan Menentukan distribusi ukuran butir / gradasi pasir
Gambar 3.11 Satu set ayakan berdasarkan ASTM C-33
Tabel 3.1 Ukuran lubang ayakan No 3" 3/2" 3/4" 3/8" No.4 No.8 No.16 No.30 No.50 No.100 Pan mm 76.2 38.1 19.1 9.5 4.76 2.38 1.1 0.59 0.297 0.149 0
3.4.2 Agregat Kasar 1. Percobaan Berat Jenis Batu Pecah (ASTM C 127, 01) a. Tujuan Untuk mengetahui berapa besar berat jenis yang dimiliki agregat kasar dalam hal ini berat jenis batu pecah b. Rumus yang Digunakan Untuk mendapatkan berat jenis batu pecah maka digunakan persamaan: 𝑊
1 Berat jenis batu pecah= (𝑊 −𝑊 1
32
2)
(3.9)
di mana : W1 = berat batu pecah di udara (gram) W2 = berat batu pecah di air (gram)
2. Percobaan Kelembaban Batu Pecah (ASTM C 566-97) a. Tujuan Untuk mengetahui kadar air resapan pada agregat kasar b. Rumus yang Digunakan Untuk mendapatkan kadar air resapan batu pecah, maka digunakan persamaan : Kadar air resapan =
3000−𝑊 𝑊
× 100 %
(3.10)
di mana : W
= berat batu pecah oven (gram)
3. Percobaan Berat Volume Batu Pecah (ASTM C 29/C 29M-97) a. Tujuan Menentukan berat volume batu pecah baik dalam keadaan lepas maupun padat b. Rumus yang Digunakan Untuk
mendapatkan
berat
Berat volume batu pecah =
volume,
(𝑊2 −𝑊1 ) 𝑉
33
maka
digunakan persamaan : (3.11)
di mana : W1 = berat silinder (kg) W2 = berat silinder + batu pecah (kg) V
= volume (ltr)
4. Percobaan Kebersihan Batu Pecah Terhadap Lumpur/Pencucian (ASTM C 33-03) a. Tujuan Mengetahui kadar lumpur batu pecah b. Rumus yang Digunakan Persamaan yang dapat digunakan yaitu : Kebersihan batu pecah=
𝑊1 −𝑊2 𝑊1
× 100 %
(3.12)
di mana : W1 = Berat batu pecah kering (gram) W2 = Berat batu pecah bersih kering (gram) 5. Percobaan Keausan Agregat Kasar (ASTM C 131–03) a. Tujuan Mengetahui persentase keausan batu pecah untuk beton dengan menggunakan mesin Los Angeles. b. Rumus yang Digunakan Persamaan yang digunakan yaitu : Keausan batu pecah =
(𝑊1 −𝑊2 ) 𝑊1
34
× 100%
(3.13)
di mana W1 = berat sebelum diabrasi (gram) W2 = berat setelah diabrasi (gram)
6. Percobaan Air Resapan Pada Batu Pecah (ASTM C 127-01) a. Tujuan Untuk mengetahui kadar air resapan pada agregat kasar b. Rumus yang Digunakan Untuk mendapatkan kadar air resapan batu pecah, maka digunakan persamaan : Kadar air resapan = W
3000−𝑊 𝑊
× 100 %
= berat batu pecah oven (gram)
7. Percobaan Analisa Saringan Batu Pecah (ASTM C 136-01) a. Tujuan Menentukan distribusi ukuran butir/gradasi batu pecah
Gambar 3.12 Satu set ayakan batu pecah
35
(3.14)
3.4.3 Pengujian Tarik Baja Tulangan Material baja tulangan yang akan digunakan pada penelitian ini sebelumnya akan dilakukan pengujian tarik di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan Teknik Sipil ITS.
3.5 Persiapan Pembuatan Cetakan Pada penelitian ini akan dilakukan beberapa pengujian seperti pengujian kuat tekan, modulus elastisitas, poison rasio, kuat tarik langsung dan pengujian pull out. Cetakan silinder besi dengan ukuran 100 x 200 mm. Digunakan sebagai cetakan pengujian kuat tekan, modulus elastisitas, poison dan rasio. Sedangkan untuk pengujian tarik langsung (direct tensile) digunakan cetakan dogbone Untuk cetakan pengujian pull out test yaitu berbentuk kubus berukuran 150 x 150 x 150 mm.
3.6 Membuat Mix Design Beton A. Mix Desain Beton Geopolimer Mix design ini bertujuan untuk mendapatkan massa bahan yang akan digunakan untuk membuat 1 m3 beton geopolimer. Bahan yang dipakai meliputi fly ash, aggregat kasar dan halus, larutan NaOH dan Na2SiO3 seperti Gambar 3.13
Gambar 3.13 Diagram Alir Mix design beton geopolimer
36
Perhitungan kebutuhan material penyusun beton geopolimer adalah sebagai berikut: Massa Beton geopolimer = massa aggregat + massa binder = 75 % + 25 % Massa Aggregat
= massa aggregat kasar + massa aggregat halus = 60 % + 40%
Massa Binder
= massa Fly Ash + massa Alkali Aktivator = 65 % + 35%
Massa Alkali Aktivator = massa Na2SIO3 + massa aggregate NaOH = 75 % + 25% Massa Superplasticize
= 3% massa fly ash
Untuk memudahkan dalam pembacaan proporsi kebutuhan beton geopolimer dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Proporsi Kebutuhan Material Beton Geopolimer Material
Massa(kg/m3)
Aggregat Kasar
1080
Aggregat Halus
720
Fly Ash
390
Sodium Hidroksida (NaOH)
60
Sodium Silikat (Na2SiO3)
150
Superplasticizer
11.7
37
B. Mix Desain Beton OPC Mix design untuk beton OPC disusuaikan dengan hasil kuat tekan yang diperoleh pada pengujian kuat tekan beton geopolimer. Dimana sebagai beton pembanding, nilai kuat tekan beton OPC yang direncanaakan sama dengan nilai kuat tekan pada beton geopolimer Pada pengujian kuat tekan beton geopolimer maupun beton OPC dibutuhkan 3 benda uji seperti pada Tabel 3.3 sedangkan untuk pengujian modulus elastisitas, poison rasio dan pengujian tarik langsung beton geopolimer dibutuhkan 2 benda uji. Untuk pengujian pull out pada spesimen beton geopolimer maupun beton OPC mengacu pada Indian Standard (Methods of testing bond in reinforced concrete) IS: 2770 Reaffirmed 2007 dengan menggunakan spesimen berbentuk kubus berukuran 150 x150 x150 mm dimana tiap-tiap variasi diameter dibutuhkan 3 benda uji, sedangkan beton OPC variasi diameter tulangan yang digunakan adalah 16 mm dan 19 mm tulangan polos. Model specimen pengujian pull out untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3. Tabel 3.3 menujukkan variasi benda uji kuat tekan beton geopolimer dan beton OPC dengan keterangan kode sebagai berikut : GPC
= Geopolimer concrete (beton geopolimer)
OPC
= Ordinary Porland Cement (Beton OPC)
Tabel 3.3 Kebutuhan benda uji pada pengujian tekan No
Kode Benda Uji
Jumlah Benda Uji
1 2
GPC OPC
3 3
Total
6
Tabel 3.4 menunjukkan variasi benda uji beton OPC dengan total jumlah benda uji yang akan dilakukan pengujian pull out.
38
Tabel 3.4 Kebutuhan benda uji beton OPC dan GPC pada pengujian pull out No 1 2 3 4 5 6 7 8
Kode Benda Uji OPC-16-Polos OPC-19-Polos GPC-12-Polos GPC-16-Polos GPC-19-Polos GPC-13-Ulir GPC-16-Ulir GPC-19-Ulir Total
Jumlah Benda Uji 3 3 3 3 3 3 3 3 24
Gambar 3.14 Model spesimen pengujian pull out dengan penggunaan tulangan polos
Gambar 3.15 Model spesimen pengujian pull out dengan penggunaan tulangan ulir
39
3.7 Proses Pembuatan Beton Geopolimer Berdasarkan hasil mix desain yang dibuat, langkah selanjutnya adalah membuat beton geopolimer. Berikut langkah-langkah pembuatan beton geopolimer dengan kadar 8 M dan perbandingan Na2SiO3/NaOH 2.5
1. Menyiapkan peralatan dan bahan yang dibutuhkan. Alat : 1. Molen (Mixer Beton) 2. Cetakan beton silinder Ø10 cm dan tinggi 20 cm 3. Alat perojok dari besi 4. Timbangan 5. Wadah plastik 6. Cetok besi 7. Palu karet 8. Mesin getar 9. Plastik terpal 10. Pan persegi ukuran 50 x 50 cm
2. Bahan : 1. Larutan NaOH 8M 2. Na2SiO3 3. Fly ash 4. Oli untuk pelumas cetakan 5. Agregat kasar 6. Agregat halus 7. Superplasticizer
3. Campurkan larutan NaOH dan Na2SiO3 yang sudah ditimbang ke dalam gelas kaca. Pencampuran dilakukan dalam wadah ice box yang telah diisi es dan air.
40
4. Oleskan oli pada cetakan (bekisting) beton, sehingga beton yang dihasilkan tidak lengket dengan cetakan. 5. Masukkan fly ash dan agregat kasar ke dalam molen lalu campur hingga rata dengan kecepatan 5-6 pada dial pengatur kecepatan putar molen. 6. Tambahkan larutan NaOH,Na2SiO3 dan superplasticizer ke dalam campuran lalu campur hingga rata. 7. Kemudian masukkan superplasticizer aduk hingga homogen. 8. Setelah tercampur rata masukkan agregat halus dan aduk hingga rata, kemudian tuang campuran ke dalam pan persegi yang telah dilapisi plastik. 9. Masukkan adonan beton geopolimer yang sudah homogen ke dalam cetakan (bekisting). Adonan yang akan dimasukkan ke dalam cetakan (bekisting), dibagi menjadi 3 bagian lapisan. Setiap lapisan dirojok sebanyak ± 60 kali dengan alat perojok besi. Selain dirojok, bagian samping cetakan juga harus dipukul – pukul dengan bantuan palu karet serta diletakkan diatas mesin penggetar. Hal tersebut dilakukan agar adonan menjadi padat dan cetakan terisi penuh. 10. Lepaskan cetakan setelah beton mengeras sehari setelah pengecoran.
3.8 Curing benda uji Setelah beton dilepas dari cetakan selanjutnya beton disimpan pada suhu ruangan dengan ditutup dengan menggunkan karung sampai beton berumur 28 hari. Hal ini bertujuan untuk mengurangi kehilangan air akibat penguapan selama proses curing berlangsung.
3.9 Pengujian Beton Geopolimer dan beton OPC 3.9.1
Cek Standar Deviasi Untuk mengetahui kualitas dari beton yang telah dibuat, perlu dilakukan
kontrol kualitas beton agar nantinya dapat diketahui mutu dari beton yang telah dibuat seperti pada Tabel 3.6.
41
dan untuk menghitung kovarian adalah sebagai berikut : S=
∑(𝑥− 𝜇)
(3.15)
𝑛−1
dan untuk menghitung kovarian adalah sebagai berikut : 𝑆
K = 𝜇 x 100
(3.16)
di mana : S = Standar deviasi x = Nilai benda uji µ = Rata-rata n = Jumlah benda uji
Tabel 3.6 Klasifikasi standar deviasi menurut SNI 03-06815-2002 Standar Deviasi (MPa) Kovarian (%) Kelas
3.9.2
Kontrol Kualitas
Lapangan
Laboratorium
Lapangan
Laboratorium
< 2.8
< 1.4
< 9.33
< 4.67
Istimewa
2.8 – 3.5
1.4 – 1.7
9.33 – 11.67
4.67 – 5.67
Sangat Baik
3.5 – 4.2
1.7 – 2.1
11.67 – 14.00
5.67 - 7.00
Baik
4.2 – 4.9
2.1 – 2.4
14.00 – 16.33
7.00 – 8.00
Cukup
> 4.9
> 2.4
> 16.33
> 8.00
Kurang
Pengujian Kuat Tekan (ASTM C 39) Tes kuat ini dilakukan pada usia 28 hari curing Untuk setiap tes kuat tekan,
digunakan 3 benda uji seperti pada Gambar 3.16 dari setiap komposisi untuk diambil nilai rata–rata dari setiap nilai yang diperoleh. Tujuan dari pengujian kuat tekan adalah mengetahui kekuatan tekan beton geoplimer terhadap pembebanan. Sebelum dilakukan pengujian benda uji dicaping terlebih dahulu dengan
42
menggunakan belerang agar permukaan benda uji rata selanjutnya diletakan diatas mesin uji dan selanjutnya dilakukan proses pengujian tekan. Untuk menghitung besarnya kuat tekan beton geopolimer, maka digunakan rumus :
𝜎𝑐 =
𝑃
(3.17)
𝐴
dimana : 𝜎𝑐 = Besarnya kuat tekan beton (MPa) P = Beban maksimum (kgf) A = Luas permukaan silinder beton (mm2)
Gambar 3. 16 Model Spesimen pengujian kuat tekan
3.9.3
Pengujian Modulus Elastisitas (Tegangan-Regangan) (ASTM C 469) Pengujian modulus elastisitas dilakukan pada saat beton berumur 28 hari
dengan benda uji sebanyak 1 buah. Pengujian ini bertujuan untuk mengamati besarnya perubahan panjang (regangan) silinder beton akibat pembebanan serta besarnya beban (P) saat mulai retak. Pengujian ini menggunakan mesin uji tekan (CTM) dan alat ukur regangan (extensometer). Modulus elastisitas ditentukan berdasarkan rekomendasi ASTM-C469 yaitu modulus chord.
43
Adapun perhitungan modulus elastisitas dengan persamaan berikut: Ec =
𝑆2−𝑆1
(3.18)
𝜀1−𝜀2
Dimana : Ec = Modulus Elastisitas S1 = tegangan sebesar 0.4 fc’ S2 = tegangan yang bersesuaian dengan regangan dengan arah longitudinal sebesar 0.00005
𝜀 1 = regangan longitudinal sebesar 0.00005 𝜀 2 = regangan longitudinal akibat tegangan S2
Cara perhitungan: Dari hasil pengujian menggunakan strain guage yang dipasang pada bend uji silinder diperoleh data berupa: P2 = 0.4 fc’ x A P1 = fc’ ketika regangan sebesar 50 µ = regangan yang terjadi pada P2 = 50 µ A = luas area yang terkena beban Sehingga dengan rumus diatas diperoleh S2 = P2/A S1 = P1/A 44
Maka modulus elastisitas dinyatakan dengan: E=
𝑆2−𝑆1 𝜀1−𝜀2
=
𝑝2 𝑝1 )−( ) 𝐴 𝐴
(
(3.19)
𝜀2−50 µ
Strain Guage
Gambar 3.17 Model specimen pengujian Modulus elastisitas
3.9.4
Perhitungan Poisson’s Ratio Poisson’s ratio adalah perbandingan antara perubahan regangan arah tegak
lurus dengan perubahan regangan searah beban. Dalam perhitungan Poisson’s ratio didapat dari data perubahan panjang longitudinal /aksial (ΔL) dan perubahan lebar lateral/aksial (Δr) yang menggunakan strain guage dengan pemasangan arah vertical dan horizontal pada specimen. Kurva tegangan aksial dan tegangan lateral didapat dengan memasang tititktititk pasang regangan aksial dan regangan lateral yang didapat dari hasil pengujian ked lam sumbu x dan y dengan menggunakan program Microsoft Excel. Besarnya nilai poison ratio didapatkan dari grafik regangan vertical terhadap grafik regangan horizontal, dimana dari grafik tersebut dicari posisi linier dan titik x dan titk y dimasuka kedalam persaaan berikut : 𝛥𝜀𝑥
𝑣 = 𝛥𝜀𝑦
(3.20)
45
3.9.5
Pengujian Tarik Langsung (Direct Tensile Test) CRD-C 260-01 Direct Tensile test bertujuan untuk mengetahui kuat tarik dengan
menggunakan benda uji dogbone seperti pada Gambar 3.18. Pengetesan dilakukan pada umur 28 hari dengan jumlah benda uji 2 buah. Dari pengujian tersebut diperoleh force (gaya) dan stroke (gerak perpindahan) yang kemudian diolah menjadi diagram tegangan regangan.
Menghitung Stress yang terjadi : 𝐹
Stress = 𝐴 (N/mm2)
(3.21)
dimana F = gaya yang diterima (N) A = Luasan daerah tarik (mm2) Menghitung strain yang terjadi : 𝑆𝑡
Strain = 𝐺𝑡
(3.22)
dimana St = Stroke yang terjadi (mm) GI = Gauge Length / panjang daerah tarik (mm
Gambar 3.18 Model specimen pengujian kuat tarik langsung
46
Setelah diperoleh nilai stress dan stran, maka dibuat diagram stress-strain (tegangan- regangan tarik) benda uji. Berdasarkan diagram tegangan regangan hasil pengujian tarik, dapat dicari besarnya Δft/Δεt. Pada 25% dan 75% dari tegangan maksimum drafik hubungan tegangan yang dihasilkan. Besarnya Δft/Δεt didapatkan dari persamaan dibawah ini: Δft Δεt.
=
ft2−ft1
(3.22)
εt2−εt1
Dimana : ft2 = 75% tegangan tarik beton geopolimer ft1 = 25% tegangan tarik beton geopolimer εt2 = 75% regangan tarik beton geopolimer εt1 = 25% regangan tarik beton geopolimer
3.9.6
Pengujian Pull Out Prosedur pengujian tegangan lekatan pada pull-out harus memenuhi syarat
Indian Standard IS; 2770, namun penggunaan alat pengujian perlu disesuaikan dengan alat pengujian yang tersedia di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS yaitu Universal Testing machine (UTM) dimana prosedur pengujian dan pembacaan data hasil pengujian sebagai berikut : a. Pembebanan Tarik Penarikan benda uji dilakukan dengan menggunakan UTM (Universal Testing Machine) dengan skema perletakan benda uji seperti pada Gambar 3.19. Hasil pengujian diperoleh data pembebanan (load) dan perpindahan (displacement) yang saling berkolerasi.
47
b. Pengukuran slip Slip yang terjadi pada tulangan pada saat beban tarik bekerja diukur dengan menggunakan LVDT (linear Variable Displacement Tranducer). Besaran yang dikur adalah besarnnya total slip yang terjadi antara tulangan dan beton. LVDT dipasang pada penjepit yang ditempatkan pada ujung atas tulangan yang akan diukur slipnya. Pemabacaan LVDT dilakukan dengan menghubungkan LVDT dengan data loger. Hasil output dari data loger merupakan slip yang terjadi pada saat pemberian bebean hingga saat beban dihentikan. Besarnya tegangan lekat (bond strength) rata-rata dihitung dari beban maksimum (peak load) hasil pengujian pull out, dimana diasumsikan sebagai tegangan lekat ultimit antara tulangan dan beton. Tegangan lekat rata-rata dihitung berdasarkan analisis dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝜏𝑡 =
𝑃
(3.23)
𝜋𝑑𝑏𝐿𝑑
dimana: 𝜏𝑡 = Tegangan lekat (MPa) P = beban maksimum (kgf) de= diameter tulangan efektif (mm)
Gambar 3.19 Skema pengujian pull out
48
Gambar 3.20 Tampak atas skema pengujian pull out
Hasil pengujian pull out selain didapatkan beban maksimum (pick load) adalah displacement yang terjadi termasuk besarnya elongation (perpanjangan) pada tulangan. LVDT digunakan dalam penelitian ini untuk mengukur besarnya slip yang terjadi pada free end. Sehingga untuk mendapatkan displacement pada loaded end adalah dengan mengurangi besarnya elongation yang terjadi pada daerah diluar area lekatan. Tekle (2015) Perumusan yang digunakan untuk menghitung besarnya displacement pada loaded end.
δl = δm – δe
δe =
(3.24)
𝑃𝑙
(3.25)
𝐴𝑏 𝐸𝑏
dimana : δl
= Slip yang terjadi pada loaded end (mm)
δm
= Displacment yang terbaca pada computer (mm)
δe
= Elongation
P
= Beban (N)
49
𝐸𝑏
= Modulus elastisitas tulangan (MPa)
l
= panjang tulangan pada loaded end diluar area lekatan (mm)
3.10
Perbandingan Hasil Pengujian Dengan Persamaan empiris. Berdasarkan hasil pengujian eksperimental pull out di laboratium dan hasil analisis dengan menggunakan rumus didapatkan besarnya tegangan lekatan anatara tulangan dan beton. Selanjutnya besarnya tegangan lekatan hasil ekperimental akan dibandingkan dengan perhitungan tegangan lekatan dengan menggunakan persamaan empiris hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Beberapa penelitian yang telah dilakukan merumuskan persamaan untuk menghitung besarnya kuat lekat antara beton dan tulangan. Oragun et al (1977) merumuskan tegangan antara beton dan tulangan yang dipengaruhi oleh empat faktor yaitu mutu beton, diameter tulangan, panjang penyaluran serta ketebalan selimut beton. Perumusan hasil penelitian Oragun et al (1977) adalah sebagai berikut: 𝒄
𝒅
𝒖 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟑𝟎𝟒𝟓√𝒇′ 𝒄 [𝟏. 𝟐 + 𝟑 𝒅 + 𝟓𝟎 𝑳𝒃] 𝒃
𝒃
(3.26)
Kim dan Park (2015) melakukan penelitian mengenai kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer, dimana perumusan untuk menghitung besarnya tegangan lekatan antar tulangan dan beton geopolimer mengacu pada persamaan hasil penelitian Oragun (1977). Hasil penelitian kim park (2015) merumuskan persamaan baru berdasarkan persamaan Oragun (1977) dengan perbedaan besarnya faktor pada koefisien mutu beton dan koefisien ketebalan selimut beton terhadap diameter tulangan dengan perumusan sebagai berikut : 𝑢 = √𝑓 ′ 𝑐 [2.07 + 0.20
𝑐𝑚𝑖𝑛 𝑑𝑏
dimana : lb
= Panjang lekatan anatara beton dan tulangan (mm)
c
= ketebalan cover beton (mm)
50
𝑑
+ 4.15 𝑙 𝑏 ] 𝑑
(3.27)
fc’
= Kuat tekan beton (Mpa)
𝐴𝑏
= Section area tulangan (mm2)
𝑑𝑏
= diameter tulangan (mm)
Cmin = Cover beton minimum (mm)
3.11
Pemodelan dengan menggunakan ANSYS Pada penelitian ini dilakukan pula pemodelan 3D dengan menggunakan
program bantu finite element ANSYS. Program ANSYS yang digunakan adalah ANSYS Workbench 15.0. Pemodelan dilakukan untuk membandingkan hasil experimental dengan hasil analisa program.
3.11.1 Model Spesimen Pull Out Model spesimen pull out dalam analisis dengan menggunakan program bantu dibuat sama dengan spesimen pull out experimental di laboratorium. Pada analisis dengan menggunakan proram bantu hanya dibuat 1 model spesimen pull out beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos diameter 16 mm. Kubus beton dimodelkan dengan ukuran 150 x 150 x 150 mm dengan panjang tulangan yang digunakan adalah 530 mm dimana ukuran tersebut sudah termasuk panjang tulangan yang tertanam dalam beton
Gambar 3.21 Pemodelan Spesimen pengujian pull out
51
3.11.2 Pemberian Contact antara Beton dan Tulangan Pada pemodelan dengan menggunakan program bantu, untuk memberikan bonden (lekatan) antara dua spesimen perlu diberi contact antara kedua spesiemen tersebut. Dalam pemodelan penlitian ini contact diberikan anatara spesimen tulangan dan beton.
Gambar 3.22 Contact antara tulangan dan beton
3.11.3 Pembebebanan dan Boundary Condition Displacement boundary condition diterapkan sebagai beban pada bagian bawah tulangan. Boundary condition juga diterapkan pada permukaan atas kubus beton dengan mengendalikan translasi pada nodes pada permukaan atas kubus dalam tiga arah kecuali pada nodes yang berdekatan pada tulangan. Displacement pada bagian atas tulangan hanya memberikan arah positif (Y).Pembebanan diberikan pada ujung tulangan dimana beban yang diberikan merupakan beban increment yang diberikan bertahap hingga mencapai beban maksimum.
52
Gambar 3.23 Pemodelan Boundary Condition pada specimen
Gambar 3.24 Pemberian pembebanan pada spesimen
3.11.4 Pemberian Meshing Pada Spesimen Pull Out Meshing pada specimen pull out yaitu membagi specimen menjadi bagian yang lebih kecil dengan ukuran yang ditentukan seperti pada Gambar 3.24 . Pada analisis dengan menggunakan program bantu adapun beberapa method meshing yang dapat digunakan untuk membagi element, dan khususnya untuk daerah lekatan antara beton dan tulangan meshing yang diberikan dapat disesuaikan
53
Gambar 2.25 Pemodelan meshing pada spesimen
3.11.5 Material Properties Material properties yang digunakan dalam analisis adalah hasil dari pengujian experimental. Parameter yang dibutuhkan dalam analisis menggunakan ANSYS dapat dilihat pada Tabel 3.7 Tabel 3.7 Material Properties analisis finite element Material (Tipe Elemen)
Parameter Kuat Tekan (MPa) Kuat Tarik (MPa)
Beton
Modulus Elastisitas Ec, (MPa) Poisson’s ratio, vc Berat Jenis (g/mm2) Diameter (mm) Tegangan Leleh (MPa)
Baja Tulangan
Modulus Young Es, (MPa) Poisson’s ratio, vs Berat jenis (g/mm2) Panjang Penyaluran Ld= 5db (mm)
54
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
4.1 Umum Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil penelitian yang telah diperoleh dari tiap - tiap pengujian, kemudian dianalisa dan ditarik kesimpulan. Hasil penelitian di laboratorium terdiri dari hasil uji material fly ash, agregat, tulangan baja dan hasil uji pull-out. Pengaruh diameter dan bentuk permukaan tulangan terhadap kuat lekat beton, ditentukan oleh besarnya tegangan lekat (τ) yang didapatkan dari hasil pengujian pull-out di laboratorium. Data-data hasil pengujian akan ditampilkan dalam betuk tabel dan grafik untuk mempermudah dalam menganalisa.
4.2 Hasil Analisa Material 4.2.1 Hasil Analisa X-Ray Flourence (XRF) Fly Ash Pada penelitian ini fly ash yang digunakan berasal dari PT. Petrokimia Gresik. Halim (2016) telah melakukan analisa kimia fly ash kelas F yang berasal dari Petrokimia Gresik di Laboratorium Sucofindo Surabaya, dengan hasil analisa ditunjukkan dalam Tabel 4.1
Tabel 4.1 Hasil analisa X-Ray Fluorence (XRF) fly ash (Halim 2016) Senyawa SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Cr2O3 K2O Na2O SO3 Mn2O3 % 48.47 26.05 12.54 0.92 5.18 2.77 0.02 1.66 0.47 1.05 0.19 Massa
Hasil analisa komposisi kimia menurut Tabel 3.3 (ASTM C-618,-03) menujukkan bahwa fly ash yang digunakan tergolong Tipe F berdasarkan:
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 = 87.1 % < 70%
Kelas F
SO3 = 1.05 % < 5%
Kelas F
55
4.2.2
Hasil analisa X-Ray Difraction (XRD) Fly Ash Analisa XRD digunakan untuk mengetahui kandungan mineral yang
terdapat dalam fly ash. Dalam pengujian XRD menggunakan satu sample fly ash dengan klasifikasi kelas F yang berasal dari PT. Petrokimia Gresik. Hasil analisa XRD pada fly ash yang telah dilakukan oleh Halim (2016) dapat dilihat pada Gambar 4.1 14000
Qz
12000 10000 8000 6000
Qz
4000 An
2000
Si An
An SiSi An
SiHSiQz QzSiQz Si Qz Mt An An Ma Qz
0
0
10
20
30
40
Qz
Qz
Qz
Si An An
50
60
Gambar 4. 1 Grafik analisis uji X-Ray Difraction (XRD) Fly ash
Untuk memudahkan pembacaan kandungan mineral yang terdapat dalam fly ash, komposisi mineral hasil analisa XRD dijelaskan dalam bentuk tabel. Hasil dari komposisi mineral fly ash dapat dilihat pada Tabel 4.2
Tabel 4. 2 Komposisi mineral fly ash Kode
Nama Mineral
Rumus Kimia
1
Quartz low
SiO2
Jumlah (%) 33.67
2
Silimanite
Al2O3
14.08
3
Magnetite
Fe3O4
1.00
4
Maghemite
Fe2O3
1.14
5
Hematite
Fe2O3
2.16
6
Anorthite
CaAl2Si2O8
4.08
56
70
Berdasarkan Gambar 4.1 dan Tabel 4.2 dapat dilihat kandungan mineral yang terdapat dalam fly ash antara lain Quartz low (SiO2), Siliminate (Al2O3), maghemite, hematite (Fe2O3), magnetite (Fe3O4), dan Anorthite (CaAl2Si2O8). Kadar reaktif Si total dalam fly ash sebesar 52.4% diamana SiO2 bebas sebesar 18.7% dan SiO2 reaktif didapatkan dari puncak difraksi tertinggi mencapai 33.67 Mineral tersebut mengandung Silika (Si) dan alumiium (Al) yang reaktif apabila dicampurkan dengan alkali aktifator
4.2.3
Berat Jenis Fly Ash
Pengujian berat jenis fly ash dilakukan sesui dengan standar ASTM C-118 dengan hasil pengujian seperti pada Tabel 4.3
Tabel 4.3 Berat jenis fly ash kelas F PT. Petrokimia Gresik 1
2
Berat Fly Ash (w1) (gram)
50
50
Berat Fly Ash + Air + Labu takar (w2) (gram)
372
372
Berat labu takar + Air (w3) (gram)
341
342.5
Berat jenis (gram/cm3) = w1/(w3+w1-w2)
2.63
2.44
Percobaan
Rata-rata (gram/cm3)
2.54
Berdasarkan hasil pengujian berat jenis fly ash, berat jenis yang diapatkan sebesar 2,54 gram/cm3. Penelitian Munir (2010) menyatakan bahwa berat jenis fly ash berkisar antaar 2.100 hingga 3.100 gram/cm3. Sehingga dapat disimpulkan bahwa berat jenis fly ash kelas F yang berasal dari PT Petrokimia Gresik telah memenuhi persyaratan.
4.2.4
Pengujian Karakteristik Agregat Kasar
4.2.4.1 Percobaan Berat Jenis Batu Pecah (ASTM C127-88 Reapp.01) Hasil pengujian berat jenis batu pecah dapat dilihat pada Tabel 4.4. 57
Tabel 4.4 Berat jenis batu pecah 1
Percobaan
2
(gram)
(gram)
Berat kerikil di udara (w1)
3000
3000
Berat kerikil di air (w2)
1815
1855
Berat jenis = w1/ (w1-w2)
2.53
2.62
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan berat jenis batu pecah rata-rata sebesar 2.58 gram/cm3, berat jenis batu pecah yang disyaratkan ASTM C. 128-88 Reapp 01 sebesar 2.4 hingga 2.7 gram/cm3. Sehingga batu pecah yang digunakan telah memenuhi persyaratan.
4.2.4.2 Percobaan Kelembaban Batu Pecah (ASTM C 566-97 Reapp. 04) Hasil pengujian kelembaban batu pecah dapat dilihat pada Tabel 4.5 Tabel 4.5 Kelembaban batu pecah Percobaan Berat kerikil di udara (w1) Berat kerikil di air (w2) Kelembaban batu pecah (%) ((w2-w1) / w2) x 100%)
1 gram 3000 2972
2 gram 3000 2964
0.942
1.215
Dari hasil perngujian yang telah dilakukan didapatkan rata-rata kelembaban batu pecah sebesar 1.07%
4.2.4.3 Percobaan Air Resapan pada Batu Pecah (ASTM C 127-88 Reapp. 01) Hasil pengujian air resapan pada batu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.6
58
Tabel 4.6 Air resapan batu pecah 1 gram 3000 2970 1.02
Percobaan Berat kerikil SSD Berat kerikil oven (w) Kadar air resapan (%) ((3000-w) / w) x 100%
2 gram 3000 2960 1.36
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, didapatkan besarnya kadar air resapan rata-rata sebesar 1.19%. Kadar air yang didapatkan memenuhi persyaratan ASTM C-127-88-93 dimana batas air resapan yang diperbolehkan sekitar 1% hingga 2%.
4.2.4.4 Percobaan Berat Volume Batu Pecah (ASTM C 29 / C 29 M-97 a) Hasil pengujian air resapan pada batu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.7
Tabel 4.7 Berat volume batu pecah Tanpa
Dengan
rojokan
rojokan
Berat silindew (w1) (kg)
5.015
5.015
Berat silinder + batu pecah (w2) (kg)
19.25
19.54
Berat batu pecah (w2-w1) (kg)
14.19
14.52
volume silinder(v) (lt)
0.01
0.01
1418.5
1452.4
Percobaan
Berat volume(kg/lt)
Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan berat volume batu pecah sebesar 34 kg/m3. Batas berat volume yang disyaratkan oleh ASTM C 29-91 tidak boleh lebih dari 40 kg/m3, sehingga hasil pengujian menunjukan batu pecah yang digunakan memenuhi persyaratan.
59
4.2.4.5 Tes Kebersihan Batu Pecah Terhadap Lumpur (ASTM C 117 -03)
Hasil Pengujian kebersihan batu pecah terhadap lumpur/pencucian ditunjukkan pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Kebersihan batu pecah terhadap lumpur (pencucian) 1
2
gram
gram
Berat kering sebelum dicuci (w1)
1000
1000
Berat kering setelah dicuci (w2)
987
985
Kadar lumpur (%) ((w1-w2) / w1) x 100%
1.30
1.50
Percobaan
Berdasarkan hasil pengjian yang telah dilakukan didaptkan besarnya kadar lumpur rata-rata sebesar 1.4%. Betas kadar lumpur yang disyaratkan adalah tidak lebih dari 1%, hal ini menujukkan bahwa agragat kasar yang akan digunakan harus dicuci beberapa kali sampai kadar lumpurnya berkurang hingga 1 %.
4.2.4.6 Tes Keausan Agregat Kasar (ASTM C 131-03) Hasil pengujian keausan agregat kasar ditunjukkan pada Tabel 4.9
Tabel 4.9 Keausan agregat kasar 1
Percobaan
gram
Berat sebelum diabrasi
5000
Berat sesudah diabrasi
3880
keausan ((w1-w2) / w1) x 100%
22.40
Hasil pengujian yang telah dilakukan menujukkan tingkat keausan agregat kasar sebesar 22.40%.Agregat yang baik berdasarkan ASTM C 131-89 memiliki tingkat keausan kuang dari 35%, sehingga batu pecah yang digunakan telah memenuhi persyaratan.
60
4.2.4.7 Analisa Saringan Batu Pecah (ASTM C 136-95A) Hasil pengujian analisa saringan batu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.10 Tabel 4.10 Hasil analisa saringan agregat kasar Batu pecah
Lubang ayakan No 3/4" 3/8" No.4 No.8 No.16 No.30 No.50 No.100 Pan Jumlah
mm 19.1 9.5 4.76 2.38 1.1 0.59 0.297 0.149
Tertahan E% 1.2 78.9 19.9 0 0 0 0 0 0 100 Fm kr
gram 60 3945 995 0 0 0 0 0 0 5000
Komulatif E% 1.2 80.1 100 100 100 100 100 100 681.3 6.81
Lolos % 98.8 20.37 0 0 0 0 0 0 -
Gambar 4.2 Lengkung ayakan batu pecah Agregat yang baik menurut standar ASTM harus memenuhi zona lengkung ayakan. Hasil pengujian yang telah dilakukan menujukkan grafik lengkung ayakan batu pecah berada dalam zona yang disyaratkan, sehingga agregat batu pecah yang digunakan memenuhi persyaratan.
61
4.2.5
Pengujian Karakteristik Agregat Halus (Pasir)
4.2.5.1 Percobaan Berat Jenis Pasir (ASTM C 128-01) Hasil pengujian berat jenis pasir ditunjukkan pada Tabel 4.11 Tabel 4.11 Berat jenis pasir 1
2
gram
gram
Berat labu + Pasir + air (w1)
1560
1560
Berat pasir SSD
500
500
Berat labu + air (w2)
1250
1248.00
Berat jenis pasir = 500/ (500+ w2-w1) (gr/cm3)
2.632
2.660
Percobaan
Berat jenis pasir yang disyaratkan ASTM C-128-78 antara 2.4 sampai 2.7. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, didapatkan berat jeins rata-rata sebesar 2.65. Sehingga pasir yang digunakan memenuhi persyaratan.
4.2.5.2 Percobaan Kelembaban Pasir (ASTM C566-97 Reapp. 04) Hasil pengujian berat jenis pasir ditunjukkan pada Tabel 4.12
Tabel 4.12 Kelembaban pasir 1
2
gram
gram
Berat pasir asli (w2)
500
500
Berat pasir oven (w1)
482.2
486
Kelembaban Batu Pecah (%)
3.16
2.8
Percobaan
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan besarnya kelembaban pasir rata-rata sebesar 2.98 %. ASTM C-566-89 menyatakan pasir benar-benar kering apabila kelembaban mencapai angka kurang dari 0.1%. Sehingga dapat disimpulkan pasir yang digunakan belum benar-benar kering.
62
4.2.5.3 Percobaan Air Resapan Pada Pasir (ASTM C 128-01) Hasil pengujian air resapan pada betu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.13
Tabel 4.13 Air resapan pasir 1
2
gram
gram
500
500
Berat kerikil oven (w)
492.9
494
Kadar air resapan = ((500-w1) /w1)) x 100%
1.42
1.20
Percobaan Berat kerikil SSD
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan kadar air resapan rata-rata sebesar 1.31%. Batas kadar air resapan yang dierbolehkan berdasarkan ASTM C 128-93 diperbolehkan antara 1% sampai 4%. Sehingga pasir yang digunakan memenuhi persyaratan.
4.2.5.4 Percobaan Berat Volume Pasir (ASTM C29/ C 29m-97) Hasil pengujian berat volume pasir ditunjukkan pada Tabel 4.14 Tabel 4.14 Berat volume pasir Tanpa
dengan
rojokan
rojokan
Berat silindew (w1)(kg)
2.33
2.33
Berat silinder + batu pecah (w2)(kg)
7.18
6.93
Berat batu pecah (w2-w1)(kg)
4.85
4.60
volume silinder(v)(lt)
0.03
0.03
Berat volume(kg/lt)
161.6
153.3
Percobaan
Hasil pengujian menunjukkan selisih berat volume pasir dengan rojokan dan tanpa rojokan sebesar 8.3 kg/m3. Batasan berat volume yang disyaratkan oleh ASTM C 29-91 adalah tidak lebih dari 40 kg/m3, sehingga pasir yang digunakan memenuhi persyaratan.
63
4.2.5.5 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Organik (ASTM C 40-04) Hasil pengujian kebersihan pasir terhadap bahan organic ditunjukkan pada Tabel 4.15.
Tabel 4.15 Kebersihan pasir terhadap bahan organik 1
2
gram
gram
Volume pasir
130
130
Larutan NaOH
70
70
bening
bening
Percobaan
Warna yang timbul
Warna hasil dari pengujian kebersihan pasir terhadap bahan organic berdasarkan ASTM C 20-92 harus tidak lebih tua dari warna zat pembanding yaitu NaOH. Berdasakan hasil pengujian warna yang timbul berupa putih bening, hal ini menujukkan pasir yang digunakam memenuhi persyaratan
4.2.5.6 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pengendapan) Hasil pengujian kebersihan pasir terhadap bahan lumpur ditunjukkan pada Tabel 4.16. Tabel 4.16 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pengendapan) 1
2
gram
gram
1
1
Tinggi pasir
5.8
5.6
Kadar lumpur
1.72
1.78
Percobaan Tinggi lumpur
64
Batas Maksimum kadar lumpur yang disyaratkan ASTM C 33-86 adalah sebesar 3%. Hasil pengujian menunjukkan besarnya kadar lumpur rata-rata 1.75%. Hal ini menujukkan pasi yang digunakan memenuhi persyaratan.
4.2.5.7 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pencucian) (ASTM C 117-03) Hasil pengujian kebersihan pasir ditunjukan pada Tabel 4.17.
Tabel 4.17 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pencucian) 1
2
gram
gram
Berat kering sebelum dcuci
500
500
Berat kering setelah dicuci
482.5
490
Kadar lumpur
2.96
2.00
Percobaan
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan kadar lumpur pasir rata-rata sebesar 2.48. Batas maksimum kebersihan pasir terhadap material yang lebih halus berdasarkan ASTM C 33 adalah sebesar 5%. Sehingga pasir yang digunakan memenuhi persyaratan.
4.2.5.8 Analisa Saringan Pasir Hasil pengujian kebersihan pasir ditunjukan pada Tabel 4.18.
65
Tabel 4.18. Hasil analisa saringan pasir
Lubang ayakan No 4 8 16 30 50 100 Pan
mm 4.76 2.38 1.19 0.59 0.297 0.149 Pan
Percobaan I Gram 0 12 66 184 183 51 2
E% 0 2600 14.20 37.60 36.40 8.80 0.40
Pasir Percobaan II Komulatif Komulatif E% E% E% 100 0 100 97.40 2.41 97.59 83.20 13.25 84.34 45.60 36.95 47.39 9.20 36.75 10.64 0.40 10.24 0.4 0 0.4 0
Gambar 4.3 Lengkung ayakan pasir
Berdasarkan ASTM C 136.01, agregat yang baik harus memnuhi zona lengkungan ayakan yang telah disyaratkan. Berdasarkan Tabel 4.18 dan Gambar 4.3 menjukkan pasir berada pada zona gradasi 2, sehingga material yang digunakan memenuhi persyaratan.
66
4.3 Pengujian Tarik Tulangan Pada penelitian ini tulangan yang digunakan adalah tulangan polos dan tulangan ulir dengan variasi ukuran diameter 12 mm, 13 mm 16 mm dan 19 mm. Berdasarkan SNI 2052 2014 untuk perhitungan diameter efektif tulangan ulir adalah dengan menggunakan rumus sebagai berikut: de = 12,736 √ 𝑏
(4.1)
dimana : de = diameter efektif tulangan (mm) b = berat benda uji persatuan panjang (kg/m)
Hasil perhitungan besarnya diameter efektif baja tulangan polos maupun tulangan ulir dapat dilihat pada Tabel 4.19
Tabel 4.19 Hasil perhitungan diameter efektif tulangan Benda uji 1 2 3 4 5 6
db 12 Polos 13 Ulir 16 Polos 16 Ulir 19 Polos 19 Ulir
Berat (w) 360.07 500.27 731.17 760.00 1048.67 1077.50
Panjang(L) 500 500 499.5 500 500 501
de 10.81 12.70 15.30 15.70 18.51 18.73
Pengujian tarik baja tulangan dilakukan sesuai SNI 0408, dimana untuk menghitung kuat leleh, dan kuat tarik baja tulangan pada tulangan polos dan tulangan ulir digunakan nilai luas penampang yang dihiting dari diameter efektif benda uji.
Tabel 4.19 menujukkan hasil pengujian tarik tulangan polos dan
tulangan ulir yang dilakukan di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan
67
Tabel 4.19 Hasil pengujian tarik tulangan polos dan tulangan ulir
No
Bentuk
Berat
Diameter
Tulangan kg/m
Kuat
Kuat
Luas
Leleh
Tarik
Penampang
(fy)
(fs)
mm2
Mpa
Mpa
(%)
Regangan
1
Polos
0.72
12
91.80
390.18
544.39
30.33
2
Polos
1.44
16
183.98
183.98
492.47
29.74
3
Polos
2.11
19
269.16
340.46
505.31
29.17
1
Ulir
0.99
13
126.71
528.78
676.16
17.33
2
Ulir
1.52
16
193.76
492.43
625.13
19.74
3
Ulir
2.16
19
275.64
518.42
656.09
17.71
4.4 Pengujian Beton Geopolimer dan Beton OPC 4.4.1 Mix design Beton Geopolimer Komposisi beton geopolimer berbahan dasar fly ash dalam penelitian ini terdiri dari fly ash, larutan NaOH 8M, sodium silikat, superplasticizer, agregat kasar, dan agregat halus. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh diameter tulangan terhadap kuat lekat beton geopolimer. Oleh karena penggunaan variasi ukuran diameter pada tulangan polos dan tulangan ulir digunakan untuk mengetahui besarnya kuat lekat anatara beton geopolimer dan tulangan. Komposisi benda uji beton geopolimer untuk setiap variasi diameter yang digunakan adalah sama dan dapat dilihat pada Tabel 4.20 Berdasarkan hasil penelitian berat volume beton geopolimer yang didapat sebesar 2400 kg/m3 dengan perbandingan berat campuran beton geopolimer adalah : 1.
Perbandingan binder dan agregat adalah 25 : 75
2.
Perbandingan antara fly ash dan larutan alkali adalah 65 : 35
3.
Perbandingan agregat kasar dan agregat halus adalah 60 : 40
4.
Perbandingan Na2SiO3 dan NaOH adalah 2.5 : 1
68
Tabel 4.20 Komposisi material beton geopolimer tiap 1 m3
4.4.2
Material
Massa(kg/m3)
Aggregat Kasar
1080
Aggregat Halus
720
Fly Ash
390
Sodium Hidroksida (NaOH)
60
Sodium Silikat (Na2SiO3)
150
Superplasticizer
11.7
Kuat Tekan Beton Geopolimer Pengujian kuat tekan beton geopolimer dilakukan pada saat beton berumur
28 hari. Untuk Hasil pengujian kuat tekan beton geopolimer dan kontrol kualitas beton berdasarkan SNI 03-06815-2002 dapat dilihat pada Tabel 4.21 Tabel 4.21 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Geopolimer Umur
P
A
fc'
Berat
f'c Rata-rata
S. Deviasi Klasifikasi
Beton
(kg)
(cm2)
(MPa)
(kg)
(MPa)
(MPa)
28 Hari
29200
78.5
37.68
3.89
28 Hari
27000
78.5
34.84
3.93
35.70
1.72
28 Hari
26800
78.5
34.58
3.89
Baik
Berdasarkan Tabel 4.21 kuat tekan beton geopolimer rata-rata yang didapatkan sebesar 35.70 MPa. Besarnya kuat tekan yang dihasilkan oleh beton geopolimer dijadikan sebagai acuan dalam merencanakan beton OPC sebagai pembanding.
69
4.4.3 Mix Design Beton OPC Beton OPC yang direncanakan dibuat dengan metode SNI-03-2834-1993. Tujuan dari pembuatan beton OPC dalam penelitian ini adalah untuk membandingkan perilaku lekatan yang terjadi antara beton dan tulangan pada beton geopolimer dan beton OPC. Pada penelitian ini tidak membandingkan keseluruhan variasi ukuran diameter tulangan, serta jenis permukaan tulangan yang digunakan pada beton OPC adalah tulangan polos. Tabel 4.22 menujukkan mix design beton OPC dengan kuat tekan yang direncanakan sebesar 35 MPa. Tabel 4.22 Mix desain beton OPC No
Uraian
1
Kuat
Reverensi tekan
yang Ditetapkan
Nilai
Satuan
35
MPa
direncanakan (f’c) 2
Standar deviasi (Sr)
10% x fc’
3.5
MPa
3
Nilai tambah/ Margin (M)
M= 1.64(Sr) untuk Sr < 40
5.74
MPa
4
Kuat tekan rata-rata yang f'cr = fc' + M
40.74 MPa
direncanakan 5
Jenis Semen
6
Jenis Agregat
Ditetapkan
1. Ageragat halus
Alami
2. Agregat Kasar
Batu Pecah
7
Faktor air semen (FAS)
Grafik 1 atau 2 dan Tabel 2
8
Faktor
air
T. 1
0.48
semen Tabel 3,4 dan 5 (gunakan 7 0.46
maksimum
dan 8 terkecil)
9
Tetapkan nilai slump
Tabel 6
10
Ukuran maksimum agregat Ditetapkan
70
10
mm
Tabel 4.23 Mix design Beton OPC (lanjutan) 11
Kadar air bebas (B)
2/3 Wh + 1/2 Wk (Tabel 213.3
Kg/m3
6) 12
Kadar semen (c)
c = 11/8
463.8
Kg/m3
13
Kadar semen minimum
Tabel 3, 4 dan 5
275
Kg/m3
14
Kadar
463.8
Kg/m3
semen
yang
digunakan 15
12 dan 13
Susunan butir agregat Hasil uji saringan dan Zona 2 halus
16
Terbesar antara
Tabel 7
Persen
bahan
lebih
45
Relatif
2.6
%
halus dari 4.8 mm 17
Berat
Jenis
Agregat
(Kering
Permukaan) 18
Berat Jenis Beton
2375
Kg/m3
19
Berat agregat Total
1697.9
Kg/m3
20
Berat agregat halus (C)
764.05
Kg/m3
21
Berat agregat kasar (D)
933.84
Kg/m3
Tabel 4.24 Tabel kebutuhan material beton OPC untuk 1 m3 Material
Massa (kg/m3)
Agregat Kasar
933.84
Ageragat Halus
764.05
Semen Portland Type 1
463.77
Air
213.33
71
4.4.4 Kuat Tekan Beton OPC Pengujian kuat tekan beton OPC dilakukan sama hal nya dengan beton geopolimer. Pengujian dilakukan pada saat beton berumur 28 hari. Hasil pengujian beton kuat tekan dengan material Ordinary Portland Cement (OPC) ditunjukkan pada Tabel 4.25. Tabel 4.25. Hasil pengujian kuat tekan beton OPC Umur
P
A
fc'
Berat
f'c Rata-rata
S.Deviasi Klasifikasi
Beton
(kg)
(cm2)
(MPa)
(kg)
(MPa)
(MPa)
28 Hari
3043.3
78.5
38.71
3.9
28 Hari
2921.2
78.5
37.05
3.89
36.87
2.11
28 Hari
2714.8
78.5
34.58
3.91
Baik
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan kuat tekan beton OPC rata-rata sebesar 36.78 MPa. Besarnya kuat tekan beton OPC apabila dibandingkan dengan kuat tekan beton sekitar 2.9% lebih tinggi dengan kuat tekan yang semula direncanakan sebesar 35 MPa. Selisih kuat tekan antara beton geopolimer dan beton OPC yang dihasilkan menujukkan niai yang tidak terlalu signifikan. Sehingga beton OPC dapat digunakan sebagai pembanding.
4.5 Hasil Pengujian Pull-Out 4.5.1 Pola Keruntuhan Pola keruntuhan yang terjadi pada beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir menujukkan hasil yang berbeda seperti pada Gambar 4.4
72
(a) Benda uji tulangan polos
(b) Benda uji tulangan ulir
Gambar 4.4 Pola keruntuhan beton geopolimer
Hasil penelitian menujukkan pola keruntuhan yang berbeda terjadi pada penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir. Untuk spesimen dengan penggunaan tulangan polos seperti pada Gambar 4.4 (b), tidak menujukkan adanya retakan yang terjadi pada permukaan beton akibat beban yang diberikan secara terus-menerus hingga mencapai beban maksimum. Keruntuhan yang terjadi pada tulangan polos merupakan keruntuhan slip. Berbeda hal nya dengan tulangan ulir seperti pada Gambar 4.4 (a) keruntuhan yang terjadi adalah splitting failure. Retakan awal, terjadi pada bagian bawah beton yang berada tepat diatas meja perletakan. Retakan yang terjadi semakin melebar menuju kearah atas pada bagian sisi kiri dan sisi kanan beton. Keruntuhan terjadi pada saat pembebanan terus-menerus diberikan hingga mencapai beban maksimum, diikuti dengan suara yang keras kerika retak pada sisi kanan dan sisi kiri beton sudah mencapai bagian atas beton. Pola keruntuhan yang terjadi pada tulangan ulir menujukkan hasil yang sama dengan pola keruntuhan pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh Sarker (2010) dimana pola keruntuhan pada penggunaan tulangan ulir adalah splitting failure. Pada keruntuhan splitting failure terjadi retakan yang
73
pada bagian sisi kiri dan sisi kanan beton. Menurut Sofi et al (2007) arah dan pola keretakan beton akibat splitting failure terjadi pada daerah dengan cover beton yang lebih kecil dibandingkan cover pada sisi lainnya. Seperti pada penelitian ini daerah dengan ketebalan cover lebih kecil berada pada area horizontal yaitu daerah unbonded yang diberi PVC sebesar 22.5 cm hingga 4.5 mm dibandingkan area vertical (cover beton) sebesar 65.5 hingga 69 mm. Pola keruntuhan yang sama terjadi pada beton OPC pada penggunaan tulangan polos. Keruntuhan yang terjadi merupakan keruntuhan slip, dimana tidak terjadi retakan pada bagian sisi kanan dan sisi kiri beton OPC akibat beban yang diberikan hingga mencapai beban maksimum. Pola keruntuhan beton OPC dengan penggunaan tulangan polos dapat dilihat pada Gambar 4.5
Gambar 4.5 Pola keruntuhan beton OPC dengan pengggunaan tulangan polos.
Perbedaan pola keruntuhan yang terjadi pada penggunaan tulangan polos dan ulir dalam penelitian ini menujukkan hasil yang sama dengan pola keruntuhan pada penelitian yang telah dilakukan Nuroji (2004) pada penggunaan tulangan polos ulir pada beton mutu tinggi yaitu splitting failure pada tulangan ulir dan pull out failure pada tulangan polos. Hasil penelitian membuktikan bahwa pola
74
keruntuhan yang sama terjadi pada beton beton geopolimer sama dengan beton OPC pada penggunaan tulangan polos maupun tulangan ulir. Perbedaan pola keruntuhan yang terjadi disebabkan pada tulangan ulir terdapat kontribusi tambahan selain adhesi dan friksi yang terdapat pada tulangan polos dan ulir yaitu rib interlooking, dimana gaya yang bekerja disalurkan oleh beton melai rib-rib tulangan. Selanjutnya Tegangan tekan beton yang diakibatkan oleh penyaluran pada rib harus mampu menahan desakan akibat tegagan arah longitudinal dan radian. Pada saat tegangan telah melapaaui kapasitas maka akan terjadi retak radial dan jika terus berkembang mengakibatkan splitting failure pada beton (Azizinamini et al 1993). 4.5.2 Kurva Bond – Displacement Hubungan kurva bond-displacement digunakan untuk mengetahui kapasitas lekatan yang terjadi antara beton dengan tulangan, ketika awal beban yang diberikan hingga terjadinya keruntuhan. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya (Sanker, 2011; Xing et al 2015; Tekle et al 2016; ) kurva bond-slip dianalisis dengan menggunakan persamaan, dimana besarnya tegangan lekatan (bond stress) rata-rata dan slip yang terjadi pada tulangan dan beton, merupakan kuat lekat (bond strength) dan displacement pada saat beban maksimum. Parameter peningkatan dan penurunan yang terjadi pada kurva bondslip didapatkan dari hasil pengujian pull-out test. Kurva bond- displacement ratarata pada tiap variasi ukuran diameter dan bentuk permukaan tulangan, digunakan untuk menggambarkan perilaku lekatan (bond behavior) yang terjadi anatara tulangan dengan beton, seperti ditampilkan pada Gambar 4.6 – Gambar 4.12.
75
8 7
Bond Strength (MPa)
19 16
6 5
12 mm
4 12
16 mm
3
19 mm
2 1 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Displacement atas LVDT (mm)
Gambar 4.6 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer dengan
Bond Strength (MPa)
tulangan polos 23 21 20 18 17 15 14 12 11 9 8 6 5 3 2 0
13
19 mm 16 mm
16
13 mm 19
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
displacement atas LVDT (mm)
Gambar 4.7 Hubungan bond- displacement atas LVDT beton geopolimer dengan tulangan ulir
Kurva bond- displacement yang terjadi pada beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir dapat dilihat pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.7. Secara umum, hasil pengujian menujukkan variasi ukuran diameter serta bentuk tulangan (polos dan ulir) memiliki kemampuan menahan gaya lekat
76
yang berbeda. Selain besaranya kuat lekat yang berbeda pada tiap-tiap variasi ukuran diameter dan bentuk tulangan, slip yang terjadi menujukkan hasil yang berbeda pula. Tulangan polos memiliki kecendrungan nilai lekatan yang lebih kecil bila dibandingkan dengan tulangan ulir, hasil penelitian ini sesuai dengan penilitian Xing et all (2015) dimana melakukan studi experimental mengenai perilaku lekatan tulangan polos dengan tulangan ulir sebagai pembandingnya. Gambar 4.6 menujukkan kurva bond-slip yang terjadi pada tulangan polos dengan berbagai variasi ukuran diameter. Grafik pada tiap-tiap diameter yang berbeda terlihat berimit satu dengan yang lainnya, hal ini menggambarakan perilaku lekatan yang sama pada beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos. Perbedaan yang cukup signifikan terlihat pada besarnya kuat lekat dan displacement yang terjadi pada 12 mm dan 19 mm tulangan polos. Berbeda hal nya dengan penggunaan tulangan ulir, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7 dimana variasi ukuran diameter menujukkan perbedaan yang sangat signifikan terhadap besarnya kuat lekat yang terjadi antara beton geopolimer dengan tulangan ulir. Grafik kurva bond-displacement pada tiap variasi ukuran diameter, menujukkan displacement terbesar terjadi pada tulangan dengan kuat lekat yang besar. Perilaku lekatan yang sama, terjadi pada peleitian yang telah
Bond Strength (MPa)
dilakukan sebelumnya oleh Kim & Park (2015) dan Kayali (2016). Perbedaan
23 21 20 18 17 15 14 12 11 9 8 6 5 3 2 0
12 mm 13 mm
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
displacement atas LVDT (mm)
77
2.5
3.0
perilaku lekatan yang terjadi pada tulangan polos dan tulangan ulir dengan ukuran diameter yang sama, dapat dilihat pada Gambar 4.8 - Gambar 4.10. Gambar 4.8 Hubungan Bond-Slip beton geopolimer pada 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir 14
Bond Strength (MPa)
12 11 9
8 16 mm
6
16 mm
5 3 2 0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
displacement atas LVDT (mm)
Gambar 4.9 Hubungan Bond-Displacement atas LVDT beton geopolimer pada 16 mm tulangan polos dan tulangan ulir 8
Bond Strength (MPa)
7 6 5 4
19 mm
3
19 mm
2 1 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
displacement atas LVDT (mm)
Gambar 4.10 Hubungan Bond- Displacement atas LVDT beton geopolimer pada 16 mm tulangan polos dan tulangan ulir
Hasil penlitian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8 – Gambar 4.10, merupakan perbandingan kurva bond-slip pada tulangan polos dan tulangan ulir
78
dengan diameter yang sama. Gambar 4.8 menujukkan kurva bond-slip 12 mm tulangan polos dengan 13 mm tulangan ulir, dimana dapat dilihat perbedaan besarnya kuat lekat yang sangat signifikan. Pada penggunaan 13 mm tulangan ulir didapatkan kuat tekan yang sangat tinggi bila dibandingkan dengan penggunaan 12 mm tulangan polos. Grafik kurva bond slip antara 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir tidak menunjukkan grafik yang berimpit, dikarenakan kemampuan 12 mm tulangan polos yang sangat kecil dalam menahan lekatan dan displacement yang terjadi jauh lebih dahulu dibandingkan 13 mm tulangan ulir. Perbedaan kuat lekat antara tulangan polos dan tulangan ulir dengan diameter yang sama yaitu 16 mm dan 19 mm dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10. Penggunaan tulangan ulir menujukkan kuat lekat yang lebih tinggi dibandingkan dengan tulangan polos. Pada 16 mm tulangan polos dan ulir, perbedaan kuat lekat yang terjadi sekitar sebesar 50% dan grafik kurva bond-slip terlihat berimpit, dimana menunjukkan perilaku lekatan yang sama antara kedua bentuk tulangan. Displacement pada tulangan polos terjadi terlebih dibandingkan tulangan ulir. Perilaku lekatan yang sama juga terjadi pada penggunaan 19 mm diameter tulangan polos dan ulir, dimana grafik kurva bond slip yang berimpit menujukkan perilaku lekatan yang sama antar kedua bentuk tulangan. Namun pada penggunaan 19 mm diameter tulangan polos dan ulir tidak menunjukan perbedaan kuat lekat yang signifikan. Besarnya perbedaan yang terjadi hanya sekitar 16.7%. Hal ini mengindikasikan perbedaan bentuk tulangan tidak menjadi faktor utama yang mempengaruhi kuat lekat antara beton geopolimer dan tulangan. Beton OPC digunakan sebagai beton pembanding dalam penelitian ini, hasil pengujian pull out test terhadap beton OPC dapat dilihat pada Gambar 4.11. Perbandingan kurva bond- displacement antara beton OPC dan beton geopolimer dengan penggunaan diameter yang sama ditunjukkan pada Gambar 4.11 - Gambar 4.13.
79
4
Bond Strength (MPa_
3.5 3 2.5 2
16 mm
1.5
19 mm
1 0.5 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Displacement atas LVDT (mm))
Gambar 4.11 Hubungan Bond-Displacement atas LVDT pada beton OPC dengan tulangan polos 8 7
Bond Strength (MPa)
6 5 4
16 mm OPC 16 mm GPC
3
2 1 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Displacement atas LVDT (mm)
Gambar 4.12 Hubungan Bond- Displacement atas LVDT beton OPC dan beton geopolimer pada 16 mm tulangan polos
80
7
Bond Strength (MPa)
6 5 4 19 mm GPC 3
19 mm OPC
2 1
0 0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
Slip (mm)
Gambar 4.13 Hubungan Bond- Displacement atas LVDT beton OPC dan beton geopolimer pada 19 mm tulangan polos Kurva bond- Displacement beton OPC menujukkan perilaku lekatan yang hampir sama dengan beton geopolimer. Perbedaan yang terjadi antara beton OPC dan beton geopolimer adalah besarnya kuat lekat, dimana kuat lekat beton geopolimer lebih besar dibandingkan beton OPC. Berdasarkan kurva bond Displacement beton geopolimer dan beton OPC seperti pada Gambar 4.12 dan Gambar 4.13 Displacement pada beton OPC terjadi lebih dahulu dengan kuat lekat yang lebih kecil dibandingkan beton geopolimer.
4.5.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kuat Lekat (Bond Strength) Perhitungan kuat lekat rata-rata tiap variasi ukuran diameter serta bentuk permukaan, pada saat awal beban diberikan hingga terjadi keruntuhan dapat dilihat pada lampiran 1. Pada Tabel 4.24 dan Tabel 4.25 menujukkan kuat lekat maksimum rata-rata pada pada beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos dan ulir. Besarnya diameter tulangan, ukuran cover terhadap diameter tulangan, panjang
81
penyaluran serta area lekatan yang mempengaruhi besarnya kuat lekat antara beton dan tulangan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.14
Tabel 4.26 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan polos.
No
Diameter (d) mm
Cover (c) mm
1 2 3
12 16 19
150 150 150
Bond Length (Ld) mm
(c/d) mm
5xd
60 80 95
Bond Area mm4 π x d x Ld
5.75 4.19 3.45
2261 4019 5668
Bond Strength (τ) MPa 3.112 6.77 6.343
Tabel 4.27 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan ulir.
No
Diameter (d) mm
Cover (c) mm
1 2 3
13 16 19
150 150 150
Bond Length (c/d) (Ld) mm mm 5xd
65 80 95
Bond Area mm4 π x d x Ld
5.27 4.19 3.45
2653 4019 5668
Bond Strength (τ) MPa 23.316 13.26 7.386
Gambar 4.14 Area lekatan antara beton dan tulangan
Kuat lekat antara beton dan tulangan dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain kuat tekan beton, ketebalan beton di sekitar tulangan (c/d), pengekangan pada beton dan geometri tulangan (Oragun et all 1977; Rangan dan Esfahani 1998).
82
Faktor yang mempengaruhi berdasarkan geometri tulangan mencakup berat tulangan, jarak dan bentuk dari permukaan tulangan. Pengaruh diameter tulangan, area lekatan, serta ketebalan cover beton terhadap diameter tulangan pada penggunaan tulangan polos dan ulir dapat dilihat pada Tabel 4.24 dan Tabel 4.25. Bartlett dan Feldman (2005) melakukan penelitian mengenai kuat lekat pada specimen pull out dengan pengunaan tulangan polos. Hasil penelitian menunjukkan kuat lekat pada penggunaan tulangan polos menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter tulangan. Dapat dilihat pada Tabel 4.24 dan pada Gambar 4.15 kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter 16 mm dan 19 mm. Pada penggunaan 16 mm diameter tulangan polos, kuat lekat yang terjadi sebesar 6.48 MPa dan menurun sebesar 6.18 MPa pada penggunaan 19 mm. Pada pengguanaan 12 mm tulangan polos, kuat lekat antara beton dan tulangan sangat kecil yaitu sebesar 2.80 MPa. Pola grafik peningkatan serta penurunan yang terjadi pada penggunaan tulangan polos menujukkan hasil yang berbeda dengan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Berbeda hal nya dengan penggunaan tulangan ulir, hasil penelitian seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.25 dan Gambar 4.16 menujukkan kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter tulangan. Kuat lekat pada penggunaan 13 mm diameter tulangan ulir menujukkan nilai kuat lekat terbesar bila dibandingkan dengan penggunaan 16 mm dan 19 mm. Hasil penelitian ini sesuai dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Kim dan Park (2005) menujukkan penurunan kuat lekat pada beton geopolimer dengan peningkatan penggunaan diameter tulangan. Beberapa penelitan mengenai pengaruh diameter tulangan terhadap kuat lekat telah dilakukan pada beton OPC, dimana hasil penelitian menujukkan terhjadi penurunana kuat lekat seiring dengan peningkatan penggunaan diameter tulangan (Oragun et all 1977). Peengaruh dari penggunaan bentuk tulangan polos dan ulir terhadap kuat lekat pada beton geopolimer menujukkan perbedaan yang signifikan. Berdasarkan hasil penelitian seperti pada Tabel 4.24 dan Tabel 4.25 dapat dilihat besarnya kuat lekat pada penggunaan tulangan polos lebih kecil dibandingkan tulangan ulir.
83
Gambar 4.15 menujukkan pola grafik yang berbeda pada penggunaan tulangan polos dan ulir. Besarnya kuat lekat yang terjadi pada penggunaan 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir menujukkan perbedaan yang sangat signifikan, dimana besarnya kuat lekat pada tulangan ulir jauh lebih besar dibandingkan tulangan polos. Bond area (daerah lekatan) antara tulangan polos dan tulangan ulir tidak menujukkan besaran yang jauh berbeda, sehingga bond area antara 13 mm tulangan polos dan 12 mm tulangan ulir tidak mempengaruhi besarnya kuat lekat antara kedua tulangan. Hal yang mendasari perbedaan kuat lekat yang terjadi pada tulangan polos dan ulir adalah ikatan yang terjadi antara tulangan dan beton. Pada tulangan polos lekatan antara beton dan tulangan hanya dibentuk oleh adhesi dan friksi, berbeda dengan tulangan ulir selain ikatan adhesi dan friksi kontribusi interlocking antara tib tulangan dengan matrix beton menjadi ikatan tambahan. Besarnya kuat lekat yang terjadi pada penggunaan tulangan 16 mm diameter polos dan ulir tidak menujukkan besaran yang jauh berbeda seperti pada penggunaan 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir. Besarnya perbedaan yang terjadi sekitar 50% dimana tulangan ulir menujukkan kuat lekat yang lebih besar dibandingkan tulangan polos. Pengaruh bentuk tulangan terhadap kuat lekat pada penggunaan 19 mm tulangan polos dan ulir menujukkan hasil yang paling berbeda paling diantara ketiga variasi ukuran diameter tulangan. Hasil pengujian menujukkan perbedaan kuat lekat yang terjadi pada 19 mm tulangan polos dan ulir sekitar 15%, dimana besar perbedaan yang terjadi tidak terlalu signifikan. Hal ini menujukkan bentuk tulangan tidak mempengatuhi besarnya kuat lekat yang terjadi anatara kedua tulangan.
84
28.00 23.32
Bond Strength (MPa)
24.00 20.00
Tulangan Polos 16.00
13.26
Tulangan Ulir
6.77
7.39 6.34
12.00 8.00 3.11
4.00 0.00 11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Diameter
Gambar 4.15 Hubungan kuat lekat terhadap variasi diameter tulangan polos dan tulangan ulir
Selain ukuran diameter tulangan, daerah lekatan tulangan dan beton, ketebalan cover tulangan terhadap diameter tulangan (c/d) juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kuat lekat anatara beton dengan tulangan. Sanker (2011) melakukan penelitian mengenai kuat lekat antara beton geopolimer dengan pengaruh variasi c/d. Hasil penelitian menujukkan kuat lekat meningkat seiring dengan peningkatan c/d. Pada penelitian ini pengaruh c/d terhadap kuat lekat beton geopolimer dapat dilihat pada Tabel 4.24 untuk tulangan polos dan Tabel 4.25 untuk tulangan ulir. Dapat dilihat pada Gambar 4.16 grafik pengaruh c/d terhadap kuat lekat pada penggunaan tulangan polos dan ulir, dimana menujukkan pola grafik yang berbeda. Pada penggunaan tulangan ulir menujukkan hasil yang sama dengan penelitian yang telah dilakukan Sarker (2010) dimana peningkatan kuat tekan terjadi seiring dengan peningkatan c/d. Hasil yang berbeda ditunjukkan pada penggunaan tulangan polos, dimana pada c/d terbesar terjadi penurunan kuat lekat yang sangat signifikan. Perbedaan bentuk tulangan antara polos dengan ulir yang terjadi pada grafik bond strength terhadap c/d, menujukkan pola yang hampir mirip dengan grafik bond strength terhadap diameter. Pada penggunaan 19 mm diameter 85
polos maupun ulir didapatkan besarnya c/d sebesar 3.45 dengan perbedaan kuat lekat yang tidak terlalu signifikan. Begitu pula yang terjadi pada penggunaan 16 mm diameter tulangan polos dan ulir, c/d yang didapatkan sebesar 4.16 dengan perbedaan kuat lekat yang cukup signifikan. Peningkatan c/d pada penggunaan diameter 16 mm dan 19 mm tulangan polos maupun tulangan ulir meningkatkan kuat lekat yang terjadi pada beton dan tulangan. Hasil penelitian seperti pada Gambar 4.16 menujukkan peningkatan c/d meningkatkan kuat lekat terjadi pada penggunaan tulangan ulir, dimana peninggkatan yang terjadi berturut-turut sekitar 50% pada penggunaan 19 mm, 16 mm dan 13 mm tulamgan ulir. Hasil yang berbeda ditunjukkan pada penggunana tulangan polos, dimana peingkatan c/d hanya terjadi pada penggunaan tulangan polos dengan diamater 16 mm dan 19 mm. Peningkatan kuat lekat pada beton geopolimer dengan pengggunaan tulangan polos tidak menujukkan besaran yang signifikan seperti pada penggunaan tulagan ulir. Bahkan, penurunan kuat lekat terjadi pada penggunaan 12 mm tulangan polos dengan c/d yang terbesar. 28.00 23.32
Bond Strength (MPa)
24.00 20.00 16.00
13.26 Tulangan Polos
12.00 7.39 6.34
8.00
Tulangan Ulir
6.77
3.11
4.00 0.00 3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
c/d (mm)
Gambar 4.16 Hubungan kuat lekat terhadap c/d pada tulangan polos dan tulangan ulir
Berdasarkan pembahasan sebelumnya, pengaruh variasi ukuran diameter, besarnya area lekatan antara beton dan tulangan saling berhubungan dengan
86
besarnya c/d antara beton dengan tulangan. Pada penggunaan 12 mm tulangan polos, besarnya area lekatan antara tulangan dan beton lebih kecil dibandingkan 16 mm dan 19 mm tulangan polos. Besarnya Friksi yang terjadi pada diameter 12 mm tulangan polos sangat jelas lebih kecil, meskipun dengan c/d yang lebih besar kuat lekat yang terjadi antara beton dan tulangan sangat kecil. Berbeda hal nya dengan 13 mm tulangan ulir, friksi yang terjadi pada tulangan ulir mendapat kontribusi tambahan yairu mechanical interlooking pada rib tulangan, dimana dengan penambahan rib pada tulangan friksi yang terjadi lebih besar dan mampu tertahan dengan c/d yang besar. Sehingga kuat lekat yang didapatkan oleh penggunaan 13 mm tulangan polos sangat besar bila dibandingkan 12 mm tulangan polos. Dikarenakan kuat lekat anatara beton dan tulangan sangat ecil pada penggunaan 12 mm tulangan polos, ukuran diameter ini tidak direkomendasikan secara struktural sebagai tulangan yang tertanam di dalam beton. Pada penggunaan 16 mm tulangan polos dan ulir besarnya diameter serta area lekatan antara beton dan tulangan menigkatkan friksi yang terjadi antara beton dan tulangan. Besarnya c/d pada penggunaan 16 mm lebih kecil dibandingkan 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir, hal ini menyebabkan terjadinya penurunan kuat lekat antara beton dan tulangan. Pengurangan besarnya c/d pada penggunaan 16 mm tulangan ulir dan polos tidak mampu menahan besarnya friksi yang terjadi bila dibandingkan dengan 13 mm tulangan ulir, sehingga kuat lekat yang terjadi lebih kecil. Hal serupa terjadi pada penggunaan 19 mm tulangan polos dan ulir, dimana semakin besar penggunaan diameter tulangan, area lekatan yang terjadi antara beton dan tulangan semkin besar. Peningkatan penggunaan diameter tulangan mengurangi besarnya c/d antara beton dan tulangan, sehingga pada penggunaan 19 mm tulangan polos dan ulir besarnya friksi yang terjadi dengan c/d yang paling kecil bila dibadngkan dengan 16 mm dan 13 mm maupun 12 mm meenyebabkan kuat lekat yang terjadi semakin menurun. Hal ini dikarenakan c/d tidak mampu dalam menahan friksi yang besar pada penggunaan 19 mm tulangan ulir.
87
4.5.3.1 Perbandingan kuat lekat beton OPC dan beton Geopolimer Pada penelitian ini, beton OPC digunakan sebagai pembandinng beton geopolimer. Hasil penelitian menujukkan pola yang sama terjadi pada beton geopolimer dan OPC. Sanker (2010) juga melakukan penelitian mengenai kuat lekat yang terjadi pada beton geopolymer dan beton OPC sebagai pembandingnya. Hasil peneitian menujukkan pola yang sama terjadi pada beton OPC dan beton geopolimer seperti pada Gambar 4.17 dan Gambar 4.18, diamana kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter serta peninngkatan c/d meningkatkan kuat lekat yang terjadi antara beton dan tulangan. Perbedaan yang cukup signifikan terjadi pada penggunaan beton Geopolimer dan beton OPC adalah besarnya kuat lekat yang terjadi, dimana kuat lekat pada penggunaan beton geopolimer lebih besar dibandingkan beton OPC. Perbedaan kuat lekat yang terjadi sekitar sebesar 43% pada penggunaan 16 mm dan 48% pada penggunaan 19 mm. Hasil ini menujukkan bahwa kuat lekat antara tulangan beton geopolimer jauh lebih besar bila dibandingkan beton OPC, sehingga beton geopolimer dapat diguanakan sebagai material pengganti beton OPC
8.00
6.77
Bond Strength (MPa)
7.00
6.34
6.00 5.00 4.00
3.88 3.31
Beton OPC
3.00
Beton Geopolimer
2.00 1.00 0.00 16
19 Diameter
Gambar 4.17 Hubungan kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC terhadap variasi diameter tulangan polos
88
8.00 6.77
Bond Strength (MPa)
7.00
6.34
6.00 5.00 4.00
3.88 3.31
3.00
Beton OPC Beton Geopolimer
2.00 1.00 0.00 4.19
3.45 c/d (mm)
Gambar 4.18 Hubungan kuat lekat terhadap c/d beton geopolimer dan beton OPC pada tulangan polos
4.6 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Persamaan Empiris dalam Menghitung Kuat Lekat (bond Strength)
Beberapa penelitian sebelumnnya telah dilakukan untuk mengetahui besarnya lekatan antara beton dan tulangan, seperti pada persamaan (3.26) dan (3.27). Oragun et al (1997) berdasarkan hasil penelitiannya merumuskan persamaan emiris dalam menghitung kuat lekat antara beton dan tulangan ulir yang dipengaruhi oleh empat faktor yaitu mutu beton (fc’), diameter tulangan (db), panjang penyaluran, (lb) dan ketebalan selimut beton (c) seperti pada persamaan (3.26). Kim & park (2015) melakukan penelitian mengenai kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer dengan mengacu pada persamaan yang telah dirumuskan oleh Oragun yang kemudian merumuskan persamaan empiris yang baru dengan perbedadaan pada besarnya koefisien mutu beton (fc’) dan koefisien ketebalan selimut beton (c) terhadap diameter tulangan seperti pada persamaan (3.28).
89
Pada penelitian ini hasil pengujian eksperimental dengan menggunakan tulangan polos dan ulir akan dibandingkan dengan menggunakan persamaan yang telah dirumuskan oleh Oragun (1977) dan Kim dan Park (2015) dalam menghitug besarnya kuat lekat seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 4.28 pada tulangan polos dan Tabel 4.29 pada tulangan ulir.
Tabel 4.28 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan polos Diameter
No
db (mm) 12 16 19
1 2 3
Kuat lekat Oragun (1977) τ (Mpa) 14.12 11.79 10.69
Eksperimental 3.112 6.77 6.343
Kim & Park (2015) 24.20 22.33 21.45
Berdasarkan Tabel 4.28 dapat dilihat perbedaan besarnya kuat lekat hasil pengujian eksperimental dan perhitungan dengan menggunakan persamaan empiris. Penurunan kuat lekat terjadi sering dengan peningkatan ukuran diameter ditunjukkan oleh hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan Oragun (1977) dan Kim &Park (2015). Hasil pengujian eksperimental menujukkan trend (pola)
yang
berbeda
bila
dibandingkan
hasil
perhitungan
dengan
menggunakanpersamaan empiris seperti pada gambar 4.19
Bond Strength ( MPa)
24 21
18 15
Experimental
12
Oragun (1997)
9 6
Kim&Park (2015)
3 0 11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Diameter (mm)
Gambar 4.19 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan polos dan beton geopolimer 90
Dapat dilihat pada Gambar 4.19 hasil pengujian eksperimental menujukkan pola peningkatan serta penurunan yang berbeda dengan hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan empiris, pada penggunaan 12 mm tulangan polos hasil pengujian eksperimental menujukkan kuat lekat yang sangat kecil, hal ini dikarenakan faktor bond area pada 12 mm yang lebih kecil bila dibandingkan dengan 16 mm maupun 19 mm, serta friction yang terjadi pada penggunaan 12 mm sangat kecil meskipun dengan ketebalan cover beton yang besar. Hal ini menyebabkan 12 mm tulangan polos memiliki kuat lekat yang rendah. Berbeda hal nya dengan penurunan kuat tekan yang terjadi pada penggunaan diameter 16 mm dan 19 mm dimana kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan pengggunaan ukuran diameter tulangan. Hasil pengujian eksperimental pada penggunaan tulangan polos 16 mm dan 19 mm menujukkan pola yang sama dengan hasil perhitungan menggunakan persamaan empiris Berdasarkan perbandingan hasil pengujian dan perhitungan dengan menggunakan persamaan empiris pada penggunaan tulangan polos, besarnya kuat lekat serta pola peningkatan serta penurunan yang terjadi antara tulangan dan beton menujukkan besaran yang jauh berbeda. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Oragun (1977) spesimen yang digunakan dalam menghitung kuat lekat anatara tulangan dan beton adalah beam, dimana spesimen yang digunakan pada penelitian ini menggunakan kubus. Selain itu penggunaan bentuk permukaan tulangan yang digunakan dalam penelitian Oragun (1977) adalah tulangan ulir, sedangkan pada perbandingan hasil penlitian ini menggunakan tulangan polos. Begitu pula terjadi pada perbandingan dengan menggunakan persamaan empiris yang dilakkan oleh Kim dan Park (2015) meskipun material beton yang digunakan serupa dengan penelitian ini yaitu beton geopolimer, terdapat beberapa faktor mempengaruuhi sehingga besarnya kuat lekat serta pola peningkatan maupun penurunana kuat lekat yang terjadi anatara tulangan dan beton menujukkan hasil yang berbeda. Pada penelitian Kim dan Park (2015) melakukan variasi mutu beton geopolimer yang digunakan yaitu 20 Mpa, 30 Mpa dan 40 Mpa. Persamaan empiris hasil penelitian kim dan park didapatkan dengan melakukan variasi pada mutu
91
beton sedangkan pada penelitian ini, mutu beton geopolimer digunakan adalah seragam untuk tiap spesimen sebesar 35.7 MPa. Selain itu pada penelitian Kim dan Park (2015) melakuakan variasi ukuran dimeter pada tulangan ulir dan pada perbandingan dengan hasil penelitian ini menggunakan tulangan polos. Sehingga faktor-faktor yang menyebabakan perbedaan pada hasil perbandingan dengan menggunakan persamaan empiris adalah bentuk spesiemen pada pengujian, mutu beton serta bentuk permukaan tulangan yang digunakan. Selain melakukan perbandingan pada penggunaan tulangan polos, pada penlitan ini melakukan perbandingan hasil pengujian dengan menggunakan tulangan ulir dapat dilihat pada Tabel 4.29 dan Gambar 4.20.
Tabel 4.29 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan ulir No 1 2 3
Diameter db (mm) 13 16 19
Eksperimental 22.78 12.95 7.28
Kuat lekat Oragun (1977) τ (Mpa) 13.40 11.79 10.69
Kim & Park (2015) 23.62 22.33 21.45
Berdasarkan Tabel 4.29 pada penggunaan tulangan ulir dapat dilihat penurunan terjadi seiring dengan peningkatan penggunaan ukuran diameter hasil penelitian dan hasil pehirungan dengan menggunakan persamaan empiris. Pola penuruan kuat lekat terjadi hasil penelitian dengan hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan empiris menujukkan besaran yang berbeda seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.20
92
27
Bond Strength (MPa)
24 21 18 15
Experimental
12
AUS 3600
9 6
Kim&Park(201 5)
3 0 12
13
14
15
16
17
18
19
20
Diameter(mm)
Gambar 4.20 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada tulangan ulir dan beton geopolimer
Dapat dilihat pada Gambar 4.20 Besarnya penurunan kuat lekat hasil pengujian bila dibandingkan dengan hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan empiris, menujukkan besaran yang berbeda. Pada hasil pengujian penurunan yang terjadi sekitar 43 % pada tiap peningkatan penggunaan ukuran diameter tulangan. Berbeda hal nya pada hasil perhitungan dengan menggunakan perumusan persamaan empiris oleh Oragun (1977) dimana penurunan kuat lekat yang terjadi berturut-turut pada tiap peningkatan ukuran diameter tulangan sebesar dengan peningkatan penggunaan ukuran diameter tulangan pada hasil pengujian. Selain perbedaan besarnya penurunan, besarnya kuat lekat yang terjadi antara tulangan dan beton hasil pengujian dan perhitungan dengan menggunkan persamaan empiris oleh orgaun (1977) disebabkan oleh beberapa faktor yaitu sama hal nya pada perbandingan dnegan menggunakan tulangan polos, dimana spesimen yang digunkan pada penlitian Oragun (1977) disebabkan oleh beberapa faktor yaitu sama hal nya pada perbandingan dnegan menggunakan tulangan polos, dimana spesimen yang digunkan pada penlitian Oragun (1977) menggunakan spesimen beam, sedangkan pada pengujian menggunakan spesimen kubus, selain itu pada
93
penelitian nya dilakukan dengan melakukan variasi pada besarnya ketebalan cover terhadap diameter tulangan (c/d) dimana hasil perumusan persamaan didapatkan dengan peggunaan c/d sebesar 2.5. Dalam penelitian ini besarnya c/d bervariasi sering dengan perbedaan penggunan ukuran diameter tulangan 13 mm, 16 mm dan 19 mm berturut turut sebesar 5.27, 4.19 dan 3.45. Sehingga meskipun dengan menggunakan bentuk dari permukaan tulangan yang sama faktor-faktor lain yang memepngaruhi pengujian yang menghasilkan perumusan empiris menyebabkan perbedaan besarnya kuat lekat yang tejadi antara tulangan dan beton. Perbedaan besarnya penurunan serta besarnya kuat lekat terjadi pada perbadningan hasil penelitian dengan menggunakan persamaan empiris oleh Kim dan Park (2015). Pada penelitian kim dan park (2015) perumusan dalama menghitung besarnya kuat lekat anatara beton dan tulangan mengacu pada persamaan Oragun (1977) meskipun speisimen yang digunakan pada penlitian kim dan park menggunakan specimen yang sama dengan penelitian ini yaitu kubus dan pada penelitian Oragun (1977) menggunakan spesimen beam. Material beton yang digunakan dalam penelitian oleh Kim dan Park (2015) serupa dengan penelitian ini menggunakan beton geopolimer. Namun pada penlitian Kim dan Park (2015) selain perumusanempiris yang dihasilkan mengacu pada perumusan oleh Oragun dimana pada penilitian ini perumusan Oragun tidak cocok untuk digunakan sebgai pembanding dengan hasil pengujian ini, kuat tekan yang digunakan dalam penlitian Kim dan Park 92015) bervariasi sebesar 20 Mpa, 30 Mpa dan 40 MPa. Pada penelitian ini mutu beton yang digunakan untuk tiap spesimen sama. Sehingga faktor- faktor yang mempengaruhi kuat lekat yan terjadi pada tulangan dan beton dengan membandingakan mengguanakn persamaan empiris pada penggunaan bentuk tulangan yang sama maupun material penyusun beton yang sama pengaruh mutu beton serta ketevalan cover terhadap diameter tualangan (c/d) serta bentuk spesimen pengujian menjadi faktor lain dalam menghitung besarkanya kuat lekat anatara tulangan dan beton.
94
4.7 Finite Element Modeling Program batu elemen hingga adalah suatu program elemen hingga yang dapat membantu dalam menghitung tegangan yang terjadi pada titik-titik yang akan ditinjau. Pada penelitian ini program bantu yang digunakan adalah ANSYS Workbench 15, dimana dalam mengggunakan program ini terhapat tahap-tahap yang harus dilakukan meliputi:
4.7.1 Menentukan Mateial Jenis material yang digunakan dalam tahap analisis ini adalah material beton geopolimer yang telah didapatkan dari hasil experimental dan beton OPC. Untuk Input material beton geopolimer dan beton OPC serta baja tulangan yang digunakan dalam program bantu elemen hingga dapat dilihat pada Tabel 4.31 Tabel 4.31 Material properties analisis finite element Tipe Material Beton
Baja Tulangan
Parameter Kuat Tekan , f'c (MPa) Kuat Tarik, ft (MPa) Modulus Elastisitas, Ec (MPa) Poisson's Ratio Diameter (mm) Tegangan Leleh (MPa) Modulus Elastisitas, Es (MPa) Poisson ratio, v Bonded Length = 5 x d (mm)
Tipe Beton Geopolimer OPC 35.701 36.86 2 2 26500 28534 0.21 0.2 16 16 183.98 183.98 200000 200000 0.3 0.3 80 80
4.7.2 Memeodelkan spesimen Pull-Out Pemodelan spesimen pull-out pada program bantu elemen hingga dibuat dengan ukuran yang sama seperti pada specimen experimental yaitu 150 x150 x150 mm. Diameter tulangan serta bentuk yang digunakan dalam analisis ini adalah tulangan polos dengan diameter 16 mm, seperti pada Gambar 4.21.
95
Gambar 4.21 Model spesimen Pull-out
4.7.3 Contact antara Beton dan Tulangan Pada spesimen pull out untuk mensimulasikan adanya lekatan antara beton dan tulangan, maka dilakuakan tahap pemberian contact (Bonded) seperti pada Gambar 4.23. Contact body diberikan pada daerah beton sebagai daerah lekatan dan target body pada daerah baja tulangan. Contact antara beton dan tulangan diberikan linier sepanjang bond length (panjang lekatan) yaitu sebesar 5 x d seperti pada Gambar 4.22. Sehingga tidak ada kontak non linier yang diberikan selama running analisis. Pada bagian yang tidak diberi contact diasumsikan sebagai pipa PVC, dimana merupakan daerah yang tidak mengalami contact antara beton dan tulangan.
Gambar 4.22 Pemberian contact pada spesimen pull out
96
Gambar 4.23 Detail pemberian contact antara beton dan tulangan pada spesimen
4.7.4 Meshing pada spesimen Pull-Out Meshing pada specimen pull out yaitu membagi specimen menjadi bagian yang lebih kecil dengan ukuran yang ditentukan. Pada penelitian ini meshing yang digunakan adalah Hex dominan method seperti pada Gambar 4.24 untuk meshing pada keseluruhan bagian spesiemen, Pada daerah kontak anatara beton dan tulangan contact meshing yang digunakan dibagi lagi menjadi ukuran yang lebih kecil yaitu sebesar 10 mm seperti yang tunjukkan pada Gambar 4.25.
97
Gambar 4.24 Meshing pada spesiemen Pull Out
Gambar 4.25 Meshing pada contact antara tulangan dan beton
4.7.5 Pembebanan pada specimen Pull-Out Pembebanan pada spesiemen pull out dengan mengguanakan program bantu diberikan sesuai dengan pembebanan yang dilakukan seperti pada experimental. Pada pengujian specimen pul out di laboratorium dapat dilihat skema pengujian pada Gambar 3.19, sedangkan pada analisis dengan menggunakan program bantu pemberian Force diberikan secara bertahap atau disebut Increment force untuk memperlihatkan perilaku lekatan anatara beton dan tulangan pada tiap kenaikan beban yang diberikan hingga beban maksimum.
98
Besarnya pemberian increment force pada analisis menggunakan program bantu menggunakan hasil maksimum force yang didpatkan pada experimental. Increment force yang digunakan dalam analisis ini adalah dengan membagi force menjadi 10 step kenaikan beban sejak awal pembebanan hingga mencapai beban maksimum seperti pada gambar 4.26. Untuk arah pembebanan diberikan menuju arah kiri yaitu mensimulasikan tulangan tertarik hingga mencapai keruntuhan.
Gambar 4.26 Pembebanan increment pada specimen pull out
Selain pemberian beban force, pada analisis dengan menggunakana program bantu dilakukan pemberian asumsi perletakan. Perletakan yang diberikan pada analisis ini disesuaikan dengan perletakan pada skema pengujian specimen pull out di laboratorium, dimana benda uji beton yang ditahan oleh meja perletakan seperti pada Gambar 3.19 diasumsikan fixed support pada penggunaan program bantu. Pemberian asumsi perletakan fixed support pada program bantu dapat dilihat pada Gambar 4.27
Gambar 4.27 Pemberian fixed support pada spesimen pull out
99
4.7.6 Hasil Analisis Spesimen Pull-Out Setelah dilakukan pemberian beban dan perletakan dinjutkan dengan solve yaitu running pogram bantu untuk mendapatan hasil dari analisis. Pada tahap output analisis ini, hasil yang akan ditampilkan dapat ditentukan sendiri oleh pengguna. Output yang ditampilkan pada penelitian ini adalah shear stress dan total deformation yang terjadi pada specimen pull out. Besarnya shear stress yang terjadi pada bagian lekatan antara tulangan dan beton dapat dilihat pada Gambar 4.28.
Gambar 4.28 Shear stress pada lekatan antara beton dan tulangan
Gambar 4.29 Deformasi yang terjadi antara beton dan tulangan
100
Berdasarkan hasil analisis dengan menggunakan program bantu besarnya shear stress maksimum terjadi pada area lekatan antara beton dan tulangan tepat berada diatas daerah PVC (daerah sambungan yang tidak terjadi kontak anatara beton dan tulangan). Pada pengujian experimental di laboratorium tidak dapat menujukkan daerah yang mengalami tegangan geser maksimum akibat dari pembebanan yang diberikan pada spesimen, sehingga dengan menggunakan program bantu dan pemeberian beban yang diberikan disesuaikan dengan pembebanan hasil pengujian experimental dapat dilihat dimana daerah tegangan geser maksimum yang terjadi. Besarnya shear stress yang ditunjukkan pada hasil analisis dengan menggunakan program bantu pada beton geopolimer dan beton OPC dapat dilihat pada Tabel 4.32 Tabel 4.32 Perbandingan hasil experiemntal dan hasil analisis finite element pada beton geopolimer dan beton OPC db 16
GPC Eksp Ansys 6.77 6.80
Shear Stress OPC Eksp Ansys 3.878 3.90
GPC Eksp Ansys 0.2 0.22
Deformasi OPC Eksp Ansys 0.354 0.25
Berdasarkan Tabel 4.32 dapat dilihat perbedaan yang terjadi antara besarnya shear stress hasil analisis dengan menggunakan program bantu dan kuat lekat hasil pengujian eksperimental. Besarnya deformasi hasil analisis dengan menggunakan ANSYS pada beton OPC menujukkan nilai yang berbeda dengan hasil pengujian eksperimental dengan error sebesar 28%, hal ini menujukkan deformasi yang terjadi pada saat beban maksimum terjadi lebih dahulu pada hasil analisis dibandingkan hasil pengujian eksperimental. Besarnya shear stress yang terjadi hasil pengujian eksperimental dan analisis menggunakan ANSYS menujukkan perbedaan sekitar 0.5%, dimana hasil analisis dengan menggunakan ANSYS pada saat diberi beban maksimum menujukkan lekatan yang lebih tinggi antara tulangan dan beton. Hasil penelitian ini menujukkan hasil yang sama seperti pada penelitian Zuhairi dan Fatlawi dimana kuat lekat hasil pengujian dengan memnggunakan ANSYS 9.0 lebih tinggi bila dibandingkan hasil pengujian eksperimental. Grafik hasil
101
perbandingan pengujian eksperimental dan hasil analisis finite element dengan mengggunakan ANSYS dapat dilihat pada Gambar 4.30 4
Bond Strength(MPa)
3.5 3 2.5 2
Ansys
1.5
Eksperimental
1 0.5 0 0
1
2
3
Deformation (mm)
Gambar 4.30 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan analisis finite element pada beton OPC.
Hasil yang cukup berbeda dengan persentasi perbedaan yang signifikan terjadi pada hasil analisis dengan menggunakan ANSYS dan hasil pengujian eksperimental pada beton geopolimer, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.32 dan Gambar 4.31 8
Shear stress (MPa)
7 6 5 4
Ansys
3
Eksperimental
2 1 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Deformation(mm)
Gambar 4.31 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan analisis finite element pada beton OPC.
102
Berdasarkan Gambar 4.31 dapat dilihat deformasi yang terjadi terlebih dahulu ditunujkkan oleh hasil pengujian eksperimental, dan besarnya shear stress yang terjadi hasil analis dengan menggunakan ANSYS menujukkan hasil yang lebih besar dengan eror sekitar 0.56% dan deformasi dengan error sekitar 9%. Berdasarkan hasil perbandingan pada kedua material tersebut dengan melakukan analisis dengan menggunakan program bantu perbedaaan yang terjadi disebabkan oleh berapa hal yaitu pada analisis dengan menggunakan program bantu analisis yang dilakukan adalah analisis linear, kemudian pemberian beban dilakukan dengan memberi beban hasil pembacaan pengujian eksperimental. Selain itu perbedaan input material yang digunakan pada OPC dan pada beton geopolimer yang menyebabkan adanya perbedaan koefisien yang harus ditambahkan seperti pada pemberian contact anatra beton dan tulangan dan analis non linear.
103
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
104
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan, antara lain : 1. Kuat lekat antara tulangan ulir dan beton geopolimer menurun seiring dengan peningkatan ukuran diameter tulangan yang digunakan. 2. Kuat lekat antara tulangan polos dan beton geopolimer menujukkan penurunan pada peningkatan pada penggunaan ukuran diameter 16 mm dan 19 mm. 3. Kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer meningkat seiring dengan peningkatan besarnya ketebalan cover beton terhadap tulangan (c/d). Hal ini terjadi pada penggunaan tulangan ulir dengan diameter 13 mm, 16 mm dan 19 mm serta penggunaan tulangan polos pada diameter 16 mm dan 19 mm. 4. Pada penggunaan 12 mm tulangan polos kuat lekat yang terjadi sangat rendah bila dibandingkan 16 mm polos dan 19 mm polos. Hal ini terjadi dimana dengan c/d yang besar namun kuat lekat yang terjadi sangat kecil dengan luas area lekatan serta friksi yang terjadi kecil bila dibandingkan dengan 16 mm dan 19 mm tulangan polos. Selain itu ukuran diameter efektif pada tulangan polos adalah sebesar 10.81 diamana terjadi perbedaan ukuran sebesar 9.96 % menyebabkan kuat lekat yang terjadi rendah. 5. Kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer bila dibandingkan dengan beton OPC menujukkan nilai yang lebih besar. Pada penggunaan diameter yang sama perbedaan besarnya kuat lekat yang terjadi antara beton geopolimer dan beton OPC berturut-turut adalah sebesar 42.9 % dan 47.8 % 6. Pola keruntuhan yang terjadi pada spesimen dengan penggunaan tulangan polos dan ulir menujukkan pola yang berbeda. Splitting failure terjadi pada penggunaan tulangan ulir, sedangkan pada penggunaan tulangan polos terjadi slip failure. Perbedaan yang terjadi dikarenakan pengaruh dari rib pada tulangan ulir yang memberi tekanan pada arah horizontal dan radial yang menyebabkan terjadi nya retakan hingga terjadi splitting.
105
7. Pola keruntuhan pada beton OPC dengan penggunaan tulangan polos menujukkan pola yang sama seperti pada beton geopolimer yaitu slip faillure. Hal ini menujukkan bawa pola keruntuhan akibat dari pull-out tes pada beton geopolimer maupun beton OPC sama. 8. Besarnya kuat lekat yang terjadi antara tulangan dan beton geopolimer bila dibandingkan dengan perhitungan kuat lekat dengan menggunakan persamaan empiris yang telah dirumuskan oleh Oragun (1977) dan Kim dan Park (2015) menujukkan pola berbeda, dimana mutu beton, perbedaan bentuk tulangan, perbedaan bentuk spesimen, panjang penyaluran serta ketebalan cover terhadap ukuran diameter menjadi faktor yang memepengaruhi kuat lekat antara tulangan dan beton. 9. Pemodelan dengan menggunakan program bantu berbasis finite element ANSYS workbench 15 menujukkan perbedaaan besarnya shear stress serta deformasi yang terjadi dengan hasil pengujian eksperimen. Perbedaan shear stress yang terjadi hasil eksperimental dan analisis pada beton geopolimer 0.5-0.56%. Deformasi yang terbaca hasil analisis ANSYS adalah deformasi yang terjadi saat beban maksimum diberikan.
5.2 Saran Dari hasil penelitian yang diperoleh, dapat diambil beberapa saran untuk penelitian selanjutnya, antara lain :
1. Pada saat pengujian pull out di laboratorium setting alat serta perletakan spesiemen di meja perletakan harus diperhatikan untuk mengurangi kesalahan pada saat pengujian. 2. Perlu dilakukan perekaman saat pengujian pull out khususnya pada saat pengujian dengan menggunakan tulangan ulir, sehingga dapat diketahui keruntuhan splitting terjadi pada saat beban maksimum mencapai beban maksimum atau saat melewati beban maksimum. 3. Untuk pengujian selanjutnya direkomendasikan perletakan LVDT dalam menghitung besarnya slip pada bagian atas tulangan dan pada
106
bagian bawah tulangan, sehingga besarnya slip real pada daerah free end dan loaded end dapat terukur seperti pada Gambar 5.1. 4. Pada tahap analisis dengan menggunakna program bantu perlu diperhatikan contact antara beton dan tulangan baik untuk material OPC maupun pemodelan dengan material geopolimer. Selain itu analisis non linear dengan mengggunakan program ANSYS perlu dilakuakan sehingga dapat menggambarkan simulasi pull out dengan hasil yang menyerupai pengujian eksperimental.
Gambar 5.1 Sket pengujian yang direkomendasikan
107
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
108
DAFTAR PUSTAKA Alsani, F Choi, K. B., Park, G. H., Soroushian, P., Bond of Deformed Bars to Concrete: Effects of confment and Strenth of Concrete, in ACI Materials Journal , Vol 67. Pp. 34-232, May/June 1991 Arjunan, P., Silsbee, M.R., Roy, D.M. (2001), “Chemical Activation of Low Calcium Fly Ash. Part 1: Identification of Suitable Activators and Their Dosage”, International Ash Utilization Symposium, University of Kentucky: Center for Applied Energy Research, Kentucky, USA. ASTM C 29/C 29M-97 (Reapproved 2003), Standard Test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate, United Stated. ASTM C 33-03 (2003), Standard Specification for Concrete Aggregates, United Stated. ASTM C 39 / C 39M-03 (2003), Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, United Stated. ASTM C 40-04 (2004), Standard Test Method for Organic Impurities in Fine Aggregates for Concrete, United Stated. ASTM C 117-03 (2003), Standard Test Method for Material Finer than 75μm (No.200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing, United Stated. ASTM C 127-88 (Reapproved 2001), Standard Test Method for Density Relative Density (Spesific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate, United Stated. ASTM C 128-01 (2001), Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate, United Stated. ASTM C 131–03, Standard Test Method for Resistance to Degradation of SmallSize Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine, United Stated.
109
ASTM C 136-01, Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates, United Stated. ASTM C 143 / C 143M-03, Standard Test Method for Slump of HydraulicCement Concrete, United Stated. ASTM C 191-04 (2004), Standard Test Method for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle, United Stated. ASTM C 566-97 (Reapproved 2004), Standard Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying, United Stated. Al-Zuhairi, A.H.A dan Al-Fatlawi, W.D.S. (2013), Numerical Prediction of BondSlip Behavior in Simple Pull-Out Concrete Specimen, Journal of Engineering, Vol: 19(1) Bakrie, A.M., Kamarudin, H., Bnhussain, M., Nizar, K., Rafiza, A.R., Zarina, Y. (2011), “The Processing, Characterization, and Properties of Fly Ash Based Geopolymer Concrete” , 90-97. Davidovits, J. (2008), Geopolymer Chemistry and Applications, 2nd edition, Geopolymer Institut, France. Davidovits, J. (1999), Geopolymer Chemistry and Applications, Saint-Quentin: Geopolymer Institut. Davidovits, J. (1998), Geopolymer Chemistry and Properties, 1st European Confrence on Soft Mineralurgy, Comiegne,france. Pp. 25-48. Davidovits, J. (1994), Properties of Geopolymer Cements, Pp. 1-19. Diaz, E.I., Allouche, E.N., Eklund, S. (2009), “Factors Affecting The Suitability of Fly Ash As Source Material for Geopolymers”, Fuel, 89:992-996. Ekaputri, J.J., Triwulan, Susanto, T.E. (2014), “Light Weight Geopolymer Paste Made With Sidoarjo Mud”, The 6th International Conference of Asian Concrete Federation, Seoul, Korea.
110
Ekaputri,J.J., Triwulan, Priadana, K.A., Susanto, T.E., Junaedi, S. (2013), “Pshyco-Chemical Characterization of fly Ash”, Advanced in Structural Engineering and Mechanics, Jeju, Korea. Ekaputri, J.J. dan Triwulan (2013), “Sodium sebagai Aktivator Fly Ash, Trass dan Lumpur Sidoarjo dalam Beton Geopolimer”, Jurnal Teknik Sipil ITB, Vol. 20, No. 1. Hardjito, D. dan Rangan, B.V (2005), Development and Properties Of LowCalcium Fly Ash- Based Geopolymer Concrete, Research Report, Faculty of Engineering, Curtin University of Technology, Perth, Australia. Jo, B.W., Park, S.K., Park, M.S. (2007), “Strength and Hardening Characteristics of Activated Fly Ash Mortars”, Magazine of Concrete Research, 59(2):121-129 Kayali, O. A. (2004). Bond of Stell in Concrete and the Effect of Galvanizing, Elsevier B.V pp230 Kim, Jee-Sang dan Jong Ho Park (2015), “An Experimental of Bond Properties od Reinforcements Embedded in Geopolymer Concrete”, International Journal of Civil,Structural, Construction and Architectural Engineering Vol;9, No;2 Malhotra, V.M., Valimbe, P.S& Wright, M.A., 2002 Effect of fly ash and bottom ash on frictional behavior of composites. Fuel, 81, pp235-244 Nawi, Edward. G (1998). Beton Bertulang. Jilid 1. Bandung: Retika Aditama Nugraha, P. dan Antoni (2004), Teknologi Beton dari Material, Pembuatan ke Kinerja Beton Mutu Tinggi, Yogyakarta : ANDI Nuroji, “Studi eksperimental lekatan antara beton dan tulangan pada beton mutu tinggi”, Media Kumun. Tek. Sipil vol.12 no.3, pp.27-37, 2004. Paulay. T.,Park. R (1975), Reinforced Concrete Structure. A Wiley-Interscince Publication.USA
111
Rangan, B.V. (2008), Low Calcium Fly Ash Based Geopolymer Concrete, 2nd edition, In: Nawy EG, Concrete Construction Engineering Handbook, Boca Raton: CRC Press Rangan, B.V. (2010), “Fly Ash-Based Geopolymer Concrete”, Proceedings of the International Workshop on Geopolymer Cement and Concrete, Mumbai, India, pp 68-106. Ravikumar,C., Peethamparan, S., Neithalath, N. (2010), “Structure and Strength of NaOH Activated Concretes Containing Fly Ash or GGBFS as The Sole Binder”, Cement and Concrete Composites, 32(6):399-410. Sarker, Prabir 2010. “Bond Strength of Geopolymer and Cement Concretes”. Advances in Science Technology. 69. Pp 143-151 Selby, Robert D. (2011), “An Investigation Into the Bond of Steel Reinforcement in Geopolymer and Ordinary Portland Cement Concrete”, ZEIT 4500 Civil Engineering: Project, Thesis and Seminar of the Bachelor of Engineering Degree in Civil Engineering, The University of New South Wales Singh N, Vyass S, Pathak RP, Sharma P, Mahure NV, Gupta SL (2013), “Effect of Agressive Chemical Enviroment on Durability of Green Geopolymer Concrete”, International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT), Vol. 3, ISSN : 2277-3754 Van Deventer, J., Provis, J., Duxson, P., Brice, D. (2010), “Chemical Research and Climate Change as Drivers in the Commercial Adoption of Alkali Activated Materials”, Waste and Biomass Valorization, 1(1):145-155.
112
HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON
Dikirim oleh
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Tanggal
:
16 Maret 2016
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
Besi beton Polos Ø 12 mm
Berat
Diameter
kg/m' 1
Kuat Leleh (fy)
Kuat Tarik (fs)
mm
Luas Penampang mm²
kg
kg/mm²
N/mm²
kg
kg/mm²
2
3
4
5
6
7
8
1
0.720
10.813
91.83
3653.5
39.78
390.27
2
0.721
10.818
91.91
3666.7
39.89
3
0.719
10.803
91.66
3633.5
39.64
No.
N/mm²
Regangan Putus (%)
Ket. Produksi
9
10
11
12
5067.7
55.18
541.35
31.00
-
391.36
5093.2
55.41
543.62
31.00
-
388.90
5121.8
55.88
548.20
29.00
-
Catatan : 1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991. 2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7. 3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2 4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima
Surabaya, 16 Maret 2016 Kepala,
Ir. Faimun, M.Sc., Ph.D.
Surat keluar
0
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
0 Besi beton Polos Ø 12 mm 6000
1).
P 12 - 1 5400 Max 4800
4200
YP
Force(kgf)
3600
3000
2400
1800
1200
600
0 0
7
14
21
28
35
42
49
56
65
Stroke Strain(%)
6000
2).
P 12 - 2 5400 Max 4800
4200
YP
Force(kgf)
3600
3000
2400
1800
1200
600
0 0
7
14
21
28
35
42
Stroke Strain(%)
Surat keluar Grafik Tarik Besi Beton
0 :
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
49
56
65
Untuk Pekerjaan
:
Tesis 0
:
Besi beton Polos Ø 12 mm 6000
3).
P 12 - 3 5400 Max 4800
4200
YP
Force(kgf)
3600
3000
2400
1800
1200
600
0 0
7
14
21
28
35
42
49
56
65
Stroke Strain(%)
6000 P 12 - 1 P 12 - 2 5400
P 12 - 3
4800
4200
3600
Force(kgf)
Contoh
3000
2400
1800
1200
600
0 0
7
14
21
28
35
Stroke Strain(%)
42
49
56
65
HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON
Dikirim oleh
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Tanggal
:
01 April 2016
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
Besi beton Ulir D 13 mm
Berat
Diameter
kg/m' 1
Kuat Leleh (fy)
Kuat Tarik (fs)
mm
Luas Penampang mm²
kg
kg/mm²
N/mm²
kg
kg/mm²
2
3
4
5
6
7
8
1
0.981
12.620
125.08
6911.1
55.26
542.05
2
1.001
12.749
127.65
6812.0
53.36
3
0.999
12.736
127.40
6763.3
53.09
No.
N/mm²
Regangan Putus (%)
Ket. Produksi
9
10
11
12
8853.7
70.79
694.41
18.00
-
523.49
8655.5
67.80
665.16
17.00
-
520.78
8687.0
68.19
668.92
17.00
-
Catatan : 1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991. 2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7. 3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2 4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima
Surabaya, 1 April 2016 Kepala,
Ir. Faimun, M.Sc., Ph.D.
Surat keluar
0
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
0 Besi beton Ulir D 13 mm 10000
1).
D 13 - 1 9000
Max
8000
7000
YP
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Stroke Strain(%)
10000
2).
D 13 - 2 9000 Max 8000
7000
YP
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
5
10
15
20
25
30
Stroke Strain(%)
Surat keluar Grafik Tarik Besi Beton
0 :
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
35
40
45
Untuk Pekerjaan
:
Tesis 0
:
Besi beton Ulir D 13 mm 10000
3).
D 13 - 3 9000 Max 8000
7000 YP
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Stroke Strain(%)
10000 D 13 - 1 D 13 - 2 9000
D 13 - 3
8000
7000
6000
Force(kgf)
Contoh
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
5
10
15
20
25
Stroke Strain(%)
30
35
40
45
HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON
Dikirim oleh
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Tanggal
:
15 Agustus 2016
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
Besi Beton Polos Ø 16 mm
Berat
Diameter
kg/m' 1
Kuat Leleh (fy)
Kuat Tarik (fs)
mm
Luas Penampang mm²
kg
kg/mm²
N/mm²
kg
kg/mm²
2
3
4
5
6
7
8
1
1.425
15.206
181.59
6202.1
34.15
335.05
2
1.464
15.413
186.57
6428.7
34.46
3
1.442
15.296
183.77
6423.3
34.95
No.
N/mm²
Regangan Putus (%)
Ket. Produksi
9
10
11
12
9108.0
50.16
492.04
29.23
-
338.02
9295.4
49.82
488.75
30.77
-
342.89
9303.0
50.62
496.62
29.23
-
Catatan : 1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991. 2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7. 3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2 4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima
Surabaya, 29 Agustus 2016 Kepala,
Prof. Ir. Priyo Suprobo, MS., Ph.D.
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis 0
Contoh
:
Besi Beton Polos Ø 16 mm 10000
1).
P 16 - 1 Max
9000
8000
7000
YP
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
Stroke(mm)
10000
2).
P 16 - 2 Max 9000
8000
7000 YP
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
Stroke(mm)
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
0
3).
Besi Beton Polos Ø 16 mm 10000 P 16 - 3 Max 9000
8000
10000 P 16 - 3 Max 9000
8000
7000 YP
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
Stroke(mm)
10000 P 16 - 1 P 16 - 2 P 16 - 3
9000
8000
7000
Force(kgf)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
8
16
24
32
40 Stroke(mm)
48
56
64
72
80
HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON
Dikirim oleh
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Tanggal
:
#REF!
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
Besi beton Ulir D 16 mm
Berat
Diameter
kg/m' 1
Kuat Leleh (fy)
Kuat Tarik (fs)
mm
Luas Penampang mm²
kg
kg/mm²
N/mm²
kg
kg/mm²
2
3
4
5
6
7
8
1
#REF!
#REF!
#REF!
9574.2
#REF!
#REF!
2
#REF!
#REF!
#REF!
9769.4
#REF!
3
#REF!
#REF!
#REF!
9835.5
#REF!
No.
N/mm²
Regangan Putus (%)
Ket. Produksi
9
10
11
12
12295.5
#REF!
#REF!
20.00
#REF!
#REF!
12415.8
#REF!
#REF!
19.23
#REF!
#REF!
12330.6
#REF!
#REF!
20.00
#REF!
Catatan : 1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991. 2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7. 3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2 4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima
#REF! Kepala,
Ir. Faimun, M.Sc., Ph.D.
Surat keluar
0
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
0 Besi beton Ulir D 16 mm 15000
1).
D 16 - 1 14000
Max
12000
10000
Force(kgf)
YP
8000
6000
4000
2000
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Stroke Strain(%)
15000
2).
D 16 - 2 14000
Max 12000
Force(kgf)
10000
YP
8000
6000
4000
2000
0 0
5
10
15
20
25
30
Stroke Strain(%)
Surat keluar Grafik Tarik Besi Beton
0 :
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
35
40
45
Untuk Pekerjaan
:
Tesis 0
:
Besi beton Ulir D 16 mm 15000
3).
D 16 - 3 14000
Max 12000
Force(kgf)
10000
YP
8000
6000
4000
2000
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Stroke Strain(%)
15000 D 16 - 1 14000
D 16 - 2 D 16 - 3
12000
10000
Force(kgf)
Contoh
8000
6000
4000
2000
0 0
5
10
15
20
25
Stroke Strain(%)
30
35
40
45
HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON No. xxx TBB 005 / LB3 / VIII / 2016
Dikirim oleh
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Tanggal
:
15 Agustus 2016
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
Besi Beton Polos Ø 19 mm
Berat
Diameter
kg/m' 1
Kuat Leleh (fy)
Kuat Tarik (fs)
mm
Luas Penampang mm²
kg
kg/mm²
N/mm²
kg
kg/mm²
2
3
4
5
6
7
8
1
2.114
18.524
269.50
9471.6
35.14
344.77
2
2.114
18.525
269.53
9259.3
34.35
3
2.106
18.487
268.44
9293.1
34.62
No.
N/mm²
Regangan Putus (%)
Ket. Produksi
9
10
11
12
13854.6
51.41
504.31
28.13
-
337.01
13919.1
51.64
506.61
28.75
-
339.61
13818.7
51.48
505.00
30.63
-
Catatan : 1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991. 2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7. 3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2 4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima
Surabaya, 29 Agustus 2016 Kepala,
Prof. Ir. Priyo Suprobo, MS., Ph.D.
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis 0
Contoh
:
Besi Beton Polos Ø 19 mm 15000
1).
P 19 - 1 14000
Max
12000
10000
Force(kgf)
YP
8000
6000
4000
2000
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Stroke(mm)
15000
2).
P 19 - 2 14000
Max
12000
10000
Force(kgf)
YP
8000
6000
4000
2000
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Stroke(mm)
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
0
3).
Besi Beton Polos Ø 19 mm 15000 P 19 - 3 14000
12000
Max
15000 P 19 - 3 14000
Max
12000
10000
Force(kgf)
YP
8000
6000
4000
2000
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Stroke(mm)
15000 P 19 - 1 P 19 - 2
14000
P 19 - 3
12000
Force(kgf)
10000
8000
6000
4000
2000
0 0
10
20
30
40
50
Stroke(mm)
60
70
80
90
HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON
Dikirim oleh
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Tanggal
:
15 Agustus 2016
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
Besi Beton Ulir D 19 mm
Berat
Diameter
kg/m' 1
Kuat Leleh (fy)
Kuat Tarik (fs)
mm
Luas Penampang mm²
kg
kg/mm²
N/mm²
kg
kg/mm²
2
3
4
5
6
7
8
1
2.160
18.724
275.35
14484.0
52.60
516.03
2
2.150
18.679
274.02
14623.4
53.37
3
2.177
18.798
277.54
14589.9
52.57
No.
N/mm²
Regangan Putus (%)
Ket. Produksi
9
10
11
12
18454.5
67.02
657.49
17.50
-
523.52
18385.2
67.09
658.19
18.13
-
515.70
18462.4
66.52
652.58
17.50
-
Catatan : 1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991. 2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7. 3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2 4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima
Surabaya, 29 Agustus 2016 Kepala,
Prof. Ir. Priyo Suprobo, MS., Ph.D.
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis 0
Contoh
:
Besi Beton Ulir D 19 mm 20000
1).
D 19. - 1 Max 18000
16000
YP 14000
Force(kgf)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0 0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
Stroke(mm)
20000
2).
D 19. - 2 Max 18000
16000 YP 14000
Force(kgf)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0 0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
Stroke(mm)
Grafik Tarik Besi Beton
:
Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS
Untuk Pekerjaan
:
Tesis
Contoh
:
0
3).
Besi Beton Ulir D 19 mm 20000 D 19. - 3 Max 18000
16000
20000 D 19. - 3 Max 18000
16000 YP 14000
Force(kgf)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0 0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
Stroke(mm)
20000 D 19. - 1 D 19. - 2 D 19. - 3
18000
16000
14000
Force(kgf)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0 0
6
12
18
24
30 Stroke(mm)
36
42
48
54
60
BIODATA PENULIS Evrianti Syntia Dewi, penulis dilahirkan di Malang, 12 Oktober 1992, merupakan anak pertama dari 3 bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Faturrahman Dili-Timor Leste, SDN 07 Mataram, SMPN 2 Mataram dan SMAN 1 Mataram. Setelah lulus dari SMAN 1 Mataram pada tahun 2010, Penulis mengikuti Tes Masuk SNMPTN untuk Program S1 Teknik Sipil di Universitas Mataram. Pada Program Studi S1 Teknik Sipil ini, penulis menyelesaikan masa studi selama 4 tahun dengan judul skripsi “Pengaruh rasio diameter fiber bendrat terhadap kuat tekan, kuat tarik dan modulus runtuh beton memadat sendiri (self compacting concrete) ”. Pada tahun 2015, penulis mengikuti tes seleksi pascasarjana pada program studi teknik sipil dengan bidang keahlian struktur. Pada Tahun 2016 penulis meraih Beasiswa Pembiayaan Tesis oleh LPDP (Lembaga Pengelola Dana Keuangan) melalui tahap seleksi batch 2/2016. Selama masa perkuliahan pascasarjana, penulis aktif dalam penelitian tentang teknologi material ramah lingkungan di bawah bimbingan Dr. Januarti Jaya Ekaputri, ST., MT. dan Prof Triwulan, DEA. Penulis juga pernah mengikuti “International Conference Engineering Technology and Industrial Application” di Surakarta sebagai presenter mengenai beton geopolimer.
