Pengaruh Jenis Serat Limbah Industri terhadap Pengerjaan dan Pengaliran Beton Memadat Mandiri
Influence of Type of Industrial Product Waste Fibres on The Workability and Flowability of Self Compacting Concrete
TUGAS AKHIR Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Disusun oleh: MUHAMMAD SYARIF ALAYDRUS I 0106102
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010 i
LEMBAR PERSETUJUAN Pengaruh Jenis Serat Limbah Industri terhadap Pengerjaan dan Pengaliran Beton Memadat Mandiri Influence of Type of Industrial Product Waste Fibres on The Workability and Flowability of Self Compacting Concrete
Disusun oleh :
MUHAMMAD SYARIF ALAYDRUS I 0106102 Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT NIP. 19671001 199702 1 001
Purnawan Gunawan, ST, MT NIP. 19731209 199802 1001
ii
Pengaruh Jenis Serat Limbah Industri terhadap Pengerjaan dan Pengaliran Beton Memadat Mandiri
Influence of Type of Industrial Product Waste Fibres on The Workability and Flowability of Self Compacting Concrete TUGAS AKHIR Disusun Oleh : MUHAMMAD SYARIF ALAYDRUS
NIM. I 0106102 Telah dipertahankan dihadapan tim pengujian pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Kamis, 15 Juli 2010 :
Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT NIP. 19671001 199702 1 001
……………………………...
Purnawan Gunawan, ST, MT NIP. 19731209 199802 1 001
……………………………..
Stefanus Adi Kristiawan, ST, MSc, PhD NIP. 19690501 199512 1 001
…………………………….
Wibowo, ST, DEA NIP. 19681007 199502 1 001
……………………………..
Mengetahui, a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Pembantu Dekan I
Disahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007
Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001 iii
MOTTO “Hidup itu indah dan wajib kita syukuri” “Salah satu tanda-tanda orang yang beriman adalah orang yang menjauhkan diri dari perkataan dan perbuatan yang tiada gunanya(QS Al-Mukminun: 3)” “Beribadahlah seakan-akan kita besok akan mati dan bekerjalah seakan-akan kita akan hidup selamanya” “jika kita menyayangi seseorang, maka kita harus melindungi dan menjaganya”
iii
PERSEMBAHAN
Pada kesempatan ini perkenankanlah saya mengucapkan rasa hormat dan terima kasih yang setulusnya kepada kedua orang tua saya tercinta Ayahanda Drs. Med. Abdul Kadir Alaydrus dan Ibunda Waryuni Herawati yang telah membesarkankan dan mendidik saya hingga saya dapat menyelesaikan pendidikan saya dan InsyaAllah beliau diberi kebahagiaan dunia dan akhirat. Terima kasih saya ucapkan kepada kakek dan nenek dari ayah saya, Habib Ali Alaydrus (Alm) dan jiddah Siti Fatimah Alaydrus (Alm) yang sempat memberikan nasehat untuk terus belajar dan menjadi orang sukses. Terima kasih saya ucapkan kepada kepada kakek dan nenek dari ibu saya, Warsidi (Alm) dan Siti Amanah yang memberikan pengalaman beliau dalam hidup dan dukungannya untuk belajar. Terima kasih saya sampaikan kepada Dr. Abkar Raden, dr, SpOG (K) yang mana beliau telah memberikan dukungan moral dan motifasi kepada saya. Terima kasih kepada Direktur SDM PT. Wijaya Karya, Ir. Tonny Warsono, MM yang mana beliau banyak memberikan motifasinya dan beliau adalah inspirasi saya untuk menjadi orang sukses. Terima kasih saya ucapkan kepada Manajer Rekrutmen dan penempatan, Ibu Noeraini Poerwadi yang memberikan dorongan dan
iii v
dukungannya agar saya dapat segera menyelesaikan pendidikan saya dan segera bergabung dengan PT. Wijaya Karya. Terima kasih saya ucapkan kepada mentor MDL saya, Bpk Ronny Hari Susanto yang telah membimbing dan memberikan banyak pengalamannya kepada saya selama saya mengikuti program MDL PT. Wijaya Karya. Terima kasih saya sampaikan kepada kakak saya tercinta Jamilah Rose Alaydrus dan adik saya tercinta Muhammad Mahdi Alaydrus yang selalu membantu dan mendukung saya hingga saya dapat menyelesaikan pendidikan saya. Terima kasih saya sampaikan kepada Ibu Dra. Warsini sekeluarga yang turut membantu memperlancar jalannya penelitian ini. Akhirnya saya ucapkan terima kasih kepada teman-teman saya, Muhammad Agus Falahudin, Kunto Adrianto, Dyah Kurnia Primasasti, Wirasto Mukti N, Eko Aristiyawan, Esa Bahtera, Muhammad Hasan S, Dina Rachmayati, Farid Al’alimi, Ratna Dwiyani, Rika Rinayanti, Samuri, Saptadhi, Pamuko Aditya R, Danang Adiamintoro, Muhammad Anshori, Paramita Mega Putri, Annisa Kusumawati, Alve Yunus, Eko Hindaryanto, Setyo Purnomo, Arisita Putri, Awaludin F Aryanto, Dimas Agung, Rosyid Ridho dan Teman-teman Sipil 2006, yang telah banyak memberi pengalaman yang sangat berharga dalam hidup ini. Terima kasih kepada Laboran Bahan Bapak Pardi yang turut membantu saya dalam melakukan penelitian di laboratorium Bahan.
vi iii
ABSTRAK
Muhammad Syarif Alaydrus, 2010. Pengaruh Jenis Serat Limbah Industri terhadap Pengerjaan dan Pengaliran Beton Memadat Mandiri. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penambahan serat pada beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete, SCC) adalah salah satu upaya memaksimalkan kinerja beton segar, dengan resiko menurunkan kinerja pengerjaan (workability), aliran (flowability), dan kemampuan melewati celah antar tulangan (passingability). Penelitian ini bertujuan mempelajari hasil dari pengerjaan dan aliran beton memadat mandiri dengan tambahan serat berbahan limbah kaleng, plastik, dan ban bekas. Limbah industri seperti kaleng, plastik, dan ban bekas dapat diolah menjadi serat untuk dipakai sebagai bahan tambah beton. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total 19 campuran yang terdiri dari 7 campuran tanpa serat dan 12 campuran dengan tambahan serat. Sebanyak 7 campuran beton tanpa serat tersebut, dipilih satu campuran yang memiliki workability, flowability, dan passingability terbaik. Campuran terbaik tersebut ditambah dengan kadar serat 0,5%; 1 %; dan 1,5% terhadap volume beton. Kinerja workability, flowability, dan passingability diukur dengan 5 (lima) metode yaitu: Flow table test, J-ring flow table test, L-box test, Box type test, dan V-funnel test. Hasil pengujian menunjukkan bahwa semakin besar prosentase kadar serat yang ditambahkan ke dalam beton, maka penurunan kinerja workability, flowability, dan passingability semakin besar pula. Urutan penurunan kinerja beton segar dari kecil ke besar adalah beton segar dengan tambahan serat ban bekas, plastik, dan kaleng. Dari analisis hasil, penurunan workability, flowability, dan passingability cenderung lebih besar pada beton memadat mandiri berserat kaleng dengan dengan dosis serat 34,5 kg/m3 (1,5% volume beton). Jumlah serat yang terlalu banyak, menyebabkan permukaan komponen padat beton menjadi lebih luas yang mana menurunkan lubrikasi antar agregat-serat dan antar serat-serat. Pertautan antar serat dengan agregat cenderung menyebabkan friksi geser antar material yang lebih besar. Akibatnya, keberadaan serat menurunkan pengerjaan dan pengaliran beton memadat mandiri. Kata kunci: beton memadat mandiri, limbah industri, pengaliran dan pengerjaan
iii
ABSTRACT
Muhammad Syarif Alaydrus, 2010. Influence of Type of Industrial Product Waste Fibre on the Workability and Flowability of Self Compacting Concrete. Department of Civil Engineering, University of Sebelas Maret, Surakarta. The addition of fiber in Self Compacting Concrete is one effort to maximize the performance of fresh concrete, with a lower risk of workability, flowability, and passingability through the gap between the reinforcement. This research aimed to access the workability and flowability of Self Compacting Concrete containing fiber that made from waste material such as tire, cans, and plastic. Industrial waste such as cans, plastics, and tire material can be recycled to become fibers and can be used as an additive material into concrete. This research used the experimental method with a total of 19 mixtures consisting of seven mixtures without fibers and 12 mixtures with additional fibers.The best mixture regards workability, flowability, and passingability was choosen from the seven mixture without fiber. This mixture than was added with the fiber 0.5%, 1%, and 1.5% of the concrete volume. Performance of workability, flowability, and passingability were measured with five methods: Flow table test, J-ring flow table test, L-box test, Box-type test, and V-funnel test. The test results shows that the greater the percentage of fiber added into the concrete, decrease greater performance of workability, flowability, and passingability of mixture. From the result analysis, the decrease of workability, flowability, and passingability concrete tend to be higher in Self Compacting Concrete mixed with cans with a dose of 34.5 kg/m3 (1.5% of the concrete volume). The reason is number of fibers in mixture are too much, causing the surface of the solid components becomes concrete which reduce lubrication between fibers and aggregate-fiber. The linkage among fibers with aggregates tend to cause higher friction between the material. Consequently, the presence of fibers reduce the workability and flowability of Self Compacting Concrete. Keywords: flowability, industrial waste, self compacting concrete and workability iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME atas segala berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini.
Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Penulis mengambil tugas akhir dengan judul ”Pengaruh Jenis Serat Limbah Industri terhadap Pengerjaan dan Pengaliran Beton Memadat Mandiri”, yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh yang diberikan serat limbah produk industri yang ditinjau dari segi pengerjaan dan pengaliran pada beton memadat mandiri. Skripsi ini merupakan bagian dari penelitian Dr(Techn). Ir. Sholihin As’ad, MT mengenai ”Pengembangan Kanal Fleksibel Berbahan Beton memadat mandiri Berserat Limbah kaleng dan Limbah Plastik”. Penulis, menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka rasanya sulit mewujudkan laporan tugas akhir ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua saya Ayahanda Drs. Med. Abdul Kadir Alaydrus dan Ibunda Waryuni Herawati. 2. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 3. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 4. Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT selaku dosen pembimbing I. 5. Purnawan Gunawan, ST, MT selaku dosen pembimbing II. 6. Dr(Eng). Ir. Syafi’I, MT selaku dosen pembimbing akademis. 7. Tim penguji pada ujian pendadaran tugas akhir. 8. Segenap staf Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
iii
9. Segenap staf pengajar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 10. PT. Wijaya Karya (persero) Tbk. 11. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Sipil angkatan 2006 Universitas Sebelas Maret, Surakarta. 12. Semua pihak yang telah membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat penulis sebut satu per satu. ix Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun akan penulis terima demi kesempurnaan penelitian selanjutnya.
Surakarta,
Penulis
iii
Juli 2010
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN................................................................................ii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................iii MOTTO..................................................................................................................iv PERSEMBAHAN...................................................................................................v ABSTRAK............................................................................................................vii KATA PENGANTAR............................................................................................ix DAFTAR ISI..........................................................................................................xi DAFTAR TABEL................................................................................................xiv DAFTAR GAMBAR...........................................................................................xvi DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL..................................................................xviii DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................xix BAB 1. PENDAHULUAN......................................................................................1 1.1. Latar Belakang Masalah....................................................................................1 1.2. Rumusan Masalah.............................................................................................4 1.3. Batasan Masalah...............................................................................................4 1.4. Tujuan Penelitian..............................................................................................5 1.5. Manfaat Penelitian............................................................................................5 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI................................6 2.1. Tinjauan Pustaka...............................................................................................6 2.1. Landasan Teori................................................................................................10 2.2.1. Beton Memadat Mandiri .............................................................................10 2.2.2. Beton Serat ..................................................................................................11 2.2.3. Beton Serat Memadat Mandiri.....................................................................13 2.2.4. Material Penyusun Beton Serat Memadat Mandiri......................................13 2.2.4.1. Semen Portland ........................................................................................13 2.2.4.2. Agregat .....................................................................................................14 2.2.4.3. Air
........................................................................................................18
2.2.4.4. Serat...........................................................................................................19 2.2.4.5. Superplasticizer (Viscocrete 10)................................................................19 2.2.4.6. Abu Terbang (fly ash) ...............................................................................20 xi 2.2.5. Beton Segar ..................................................................................................21 2.2.5.1. Sifat Beton Segar ......................................................................................21 2.2.6. Parameter Beton Memadat Mandiri.............................................................22 BAB 3. METODE PENELITIAN.........................................................................26 3.1. Tinjauan Umum...............................................................................................26 3.2. sampel Uji........................................................................................................26 3.3. Alat..................................................................................................................29 3.4. Tahap Penelitian...............................................................................................30 3.5. Pengujian Bahan Dasar Beton........................................................................34 3.6. Perancangan Campuran Beton (Mix Design) .................................................34 3.7. Pembuatan sampel Uji.....................................................................................32 3.8. Pengujian Papan Aliran (Flow table) ..............................................................35 3.9. Pengujian Papan Aliran dengan Penghalang (J-ring flow table).....................36 3.10. Pengujian L-box............................................................................................ 37 3.11. Pengujian Box type....................................................................................... 39 3.12. Pengujian V-funnel........................................................................................ 40 BAB 4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN......................................... 41 4.1. Hasil Pengujian Bahan.....................................................................................41 4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus.....................................................................41 4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar.....................................................................43 4.2. Perancangan Campuran Adukan Beton...........................................................45 4.3. Hasil Pengujian Beton Memadat Mandiri Tanpa Serat...................................47 4.3.1. Hasil Pengujian Flow table..........................................................................47 4.3.2. Hasil Pengujian J-ring flow table.................................................................49 4.3.3. Hasil Pengujian L-box...................................................................................51 4.3.4. Hasil Pengujian Box type..............................................................................52 4.3.5. Hasil Pengujian V-funnel..............................................................................52 4.4. Analisa Beton Memadat Mandiri terbaik........................................................54 4.5. Hasil Pengujian Beton Memadat Mandiri dengan Tambahan Serat...............58
4.5.1. Hasil Pengujian Flow table..........................................................................58 4.5.2. Hasil Pengujian J-ring flow table..................................................................61 4.5.3. Hasil Pengujian L-box...................................................................................63 xii 4.5.4. Hasil Pengujian Box type..............................................................................66 4.5.5. Hasil Pengujian V-funnel..............................................................................68 4.6. Rekapitulasi Hasil Pengujian Beton Memadat Mandiri dengan Tambahan Serat.................................................................................................................69 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................70 5.1. Kesimpulan .....................................................................................................72 5.2. Saran................................................................................................................73 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................xx LAMPIRAN...........................................................................................................xxi
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis semen portland di Indonesia sesuai SII 0013-81.............................14 Tabel 2.2. Batasan susunan butiran agregat halus.....................................................16 Tabel 2.3. Persyaratan gradasi agregat kasar.............................................................17 Tabel 2.4. Data teknis Sika Viscocrete 10.................................................................20 Tabel 2.5. Parameter untuk pengujian beton memadat mandiri tanpa serat..............24 Tabel 2.6. Parameter untuk pengujian beton serat memadat mandiri........................25 Tabel 3.1. Rincian sampel uji beton memadat mandiri tanpa tambahan serat...........27 Tabel 3.2. Rincian sampel uji beton serat memadat mandiri.....................................28 Tabel 4.1. Hasil pengujian agregat halus...................................................................41 Tabel 4.2. Hasil pengujian gradasi agregat halus......................................................42 Tabel 4.3. Hasil pengujian agregat kasar...................................................................43 Tabel 4.4. Hasil pengujian gradasi agregat kasar......................................................43 Tabel 4.5. Proporsi campuran adukan beton memadat mandiri tanpa tambahan serat untuk setiap variasi per 1 m3...........................................................45 Tabel 4.6. Proporsi campuran adukan beton memadat mandiri untuk setiap variasi tiap 1 kali adukan........................................................................45 Tabel 4.7. Proporsi kebutuhan serat untuk setiap variasi beton memadat madiri.....46 Tabel 4.8. Nilai slump flow dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table...........................................................47 Tabel 4.9. Nilai slump flow dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table................................................49 Tabel 4.10. Nilai waktu aliran dan h2/h1 dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji L-box.................................................51 Tabel 4.11. Nilai h2/h1 dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Box type........................................................................52 Tabel 4.12. Nilai waktu dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji V-funnel.....................................................................53 Tabel 4.13. Analisa beton memadat mandiri terbaik..................................................56
Tabel 4.14. Nilai slump flow BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table..................................................................................58 xivberbagai variasi jenis dan kadar serat Tabel 4.15 Nilai slump flow BSTS dari pada uji J-ring flow table.....................................................................61 Tabel 4.16. Nilai waktu aliran dan rasio permukaan BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box........................................................63 Tabel 4.17. Nilai rasio permukaan BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji Box type...........................................................................66 Tabel 4.18. Nilai waktu aliran BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji V-funnel............................................................................68 Tabel 4.19. Rekapitulasi hasil pengujian beton serat memadat mandiri....................70
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Limbah produk industri berupa plastik, kaleng, dan ban bekas.......2 Gambar 1.2. Limbah plastik, karet dan ban bekas yang telah diolah menjadi serat plastik, kaleng, dan ban bekas..................................2 Gambar 2.1. Penggunaan beton memadat mandiri di Jepang...............................7 Gambar 2.2. Hubungan antara deformability dan viscosity..................................8 Gambar 3.1. Sampel uji beton memadat mandiri tanpa serat.............................28 Gambar 3.2. Bagan alir tahap-tahap penelitian...................................................32 Gambar 3.3. Pencampuran beton untuk pembuatan benda uji............................35 Gambar 3.4. Pengujian nilai slump flow beton segar pada flow table.................36 Gambar 3.5. Pengujian nilai slump flow beton segar pada J-ring flow table.....37 Gambar 3.6. Pengujian beton segar pada L-box..................................................38 Gambar 3.7. Pengujian beton segar pada Box type.............................................39 Gambar 3.8. Pengujian beton segar pada V-funnel.............................................40 Gambar 4.1. Gradasi agregat halus.....................................................................42 Gambar 4.2. Gradasi agregat kasar.....................................................................44 Gambar 4.3. Agregat kasar..................................................................................44 Gambar 4.4. Hubungan waktu aliran (t500) pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table.............................................47 Gambar 4.5. Hubungan diameter aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table.............................................48 Gambar 4.6. Hubungan kecepatan aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table................................48 Gambar 4.7. Hubungan waktu aliran (t500) pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table.................................. 49 Gambar 4.8. Hubungan diameter aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table....................................50 Gambar 4.9. Hubungan kecepatan aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table...................................50
Gambar 4.10. Hubungan waktu aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji L-box...........................................................51 xvi Gambar 4.11. Hubungan h2/h1 pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji L-box....................................................................52 Gambar 4.12. Hubungan h2/h1 pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Box type...............................................................53 Gambar 4.13. Hubungan waktu aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji V-funnel.......................................................54 Gambar 4.14. Hasil pengujian waktu aliran (t500) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table................................................................59 Gambar 4.15. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table................................................................59 Gambar 4.16. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table................................................................60 Gambar 4.17. Hasil pengujian waktu aliran (t500) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji J-ring flow table.......................................................61 Gambar 4.18. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji J-ring flow table.......................................................62 Gambar 4.19. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji J-Ring flow table......................................................62 Gambar 4.20. Hubungan waktu aliran (t200) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box.......................................................................64 Gambar 4.21. Hubungan waktu aliran (t400) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box.................................................................................65 Gambar 4.22. Hubungan h2/h1 pada variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box..........................................................................................65 Gambar 4.23. Hubungan h2/h1 pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Box type....................................................................................66 Gambar 4.23. Hubungan waktu aliran (t) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji V-funnel............................................................................68
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xvii ASTM = American Society for Testing and Material D
= Diameter aliran beton (mm)
h2/h1
= Rasio permukaan
PBI
= Perencanaan Beton Bertulang Indonesia
SP
= Superplasticizer
t
= Waktu aliran beton pada V-funnel
t200
= Waktu aliran beton melewati jarak 200 mm pada L-box
t400
= Waktu aliran beton melewati jarak 400 mm pada L-box
t500
= Waktu aliran beton melewati diameter 500 mm
v
= Kecepatan aliran (mm/dt)
Vw/Vb
= Volume water/volume binder
w/b
= Water/binder
w/c
= Water/cement
xviii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Hasil Pengujian Agregat Lampiran B. Perhitungan Rencana Campuran Beton Lampiran C. Data Hasil Pengujian Lampiran D. Dokumentasi Penelitian Lampiran E.
Surat-surat Skripsi
xix
LAMPIRAN E SURAT – SURAT SKRIPSI
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Kemajuan teknologi beton sangat pesat seiring dengan tuntutan dunia konstruksi dan lingkungan. Dunia kinstruksi membutuhkan beton kinerja baik, misalnya memiliki kuat tekan tinggi, awet, mudah dikerjakan, dan mampu dialirkan. Tuntutan lingkungan adalah mengurangi emisi CO2 dengan dengan penggunaan semen pengganti, fly ash, dan material-matrial limbah sebagai agregat.
Salah satu beton ramah lingkungan yang memiliki kinerja baik dalam keadaan segar (cair) maupun padat (kering) adalah beton memadat mandiri atau yang sering dikenal dengan sebutan Self Compacting Concrete. Beton memadat mandiri adalah beton yang mampu untuk mengalir melewati tulangan dan memadat mandiri tanpa memerlukan proses pemadatan dari luar. Keunggulan beton memadat mandiri dibandingkan dengan beton konvensional adalah: a. Ditinjau dari keadaan segar, beton memadat mandiri memiliki kemampuan mengalir dan memadat mandiri. b. Pencetakan beton dapat dilakukan tanpa menggunakan alat penggetar beton (vibrator), sehingga kondisi di proyek pada saat melakukan pemadatan beton tidak bising. c. Beton dapat dicetak dengan ukuran yang tipis. d. Proses pencetakannya jauh lebih cepat dari pada proses pencetakan beton konvensional. Beton memadat mandiri berharga lebih mahal dibandingkan dengan beton konvensional karena menggunakan superplasticizer yang mana harganya cukup mahal, akan tetapi ditinjau dari segi jumlah pekerja yang sedikit dalam melakukan pekerjaan pengecoran, teknologi beton memadat mandiri akan lebih efisien untuk diterapkan di proyek.
1
Selain beton memadat mandiri, terdapat jenis beton yang mempunyai kuat tarik dan kuat lentur yang lebih baik dibandingkan dengan beton biasa, beton ini disebut beton serat. Beton serat biasanya digunakan untuk struktur yang menopang beban dinamis, akan tetapi beton serat mempunyai kelemahan dalam hal workability yang mana semakin banyak dosis serat yang ditambahkan ke dalam beton, akan semakin sukar pula pengerjaannya jika ditinjau dari segi beton segar, maka perlu dilakukan pembatasan dosis serat yang akan dicampurkan ke dalam beton.
Persoalan perlindungan dan pelestarian lingkungan terus bermunculan sebagai dampak penggunaan sejumlah produk industri yang mengikuti proses kehidupan modern masyarakat. Tersedianya limbah roda kendaraan adalah dampak dari pertumbuhan jumlah kendaraan yang tinggi. Demikian pula banyak ditemukan limbah kaleng dan plastik karena semakin banyak produk makanan, minuman, dan sejumlah bahan lain yang diproduksi menggunakan kaleng dan plastik sebagai bahan pengemas. Bahan tersebut tidak terpakai setelah bahan inti atau bahan terbungkus dipakai, maka limbah industri berupa plastik, kaleng, dan ban bekas tersebut akan dimanfaatkan sebagai serat pada beton.
Perlu adanya pemikiran untuk menggabungkan antara teknologi beton memadat mandiri dan teknologi beton serat dalam menghadapi era teknologi yang berwawasan lingkungan, yakni menambahkan serat limbah produk industri pada beton memadat mandiri. Maksud dari penggunaan serat limbah produk industri sebagai bahan tambah pada beton memadat mandiri diharapkan agar beton tersebut dapat meningkatkan kuat lentur seperti halnya penambahan serat-serat pada umumnya. Penggunaan serat limbah produk industri tersebut bertujuan untuk mendukung program Green Concrete yang sejalan dengan program perlindungan dan pelestarian lingkungan. Secara visual, limbah produk industri berupa plastik, kaleng, dan ban bekas dapat dilihat pada Gambar 1.1, sedangkan limbah produk industri yang telah diolah menjadi serat plastik, serat kaleng, serat ban halus dan serat ban kasar dapat dilihat pada Gambar 1.2.
Gambar 1.1. Limbah produk industri berupa plastik, kaleng, dan ban bekas
Gambar 1.2. Limbah plastik, karet dan ban bekas yang telah diolah menjadi serat plastik, karet, dan ban bekas
Pembuatan campuran beton berserat memadat madiri tidak sesederhana membuat campuran beton konvensional. Beton ini sangat sensitif dalam hal perubahan viskositas (kekentalan) dan dengan adanya campuran serat tentunya akan mengurangi kemampuan beton memadat mandiri untuk mengalir. Bahan agregat pencampur, bahan pengisi dan serat memiliki karakter penyerapan air yang beragam. Hal ini merupakan faktor penting dalam pengaturan kohesivitas interaksi antar butiran untuk mencapai kekentalan campuran beton yang diinginkan.
Pada dasarnya, flowability dan passingability merupakan bagian dari workability. Pengaliran (flowability) pada beton memadat mandiri dengan tambahan serat sangatlah diperhatikan karena dengan adanya tambahan serat akan mengurangi kecepatan pengaliran pada beton memadat mandiri. Disamping itu, Kemampuan melewati celah antar tulangan (passingability) pada beton memadat mandiri dengan tambahan serat juga diperhatikan karena dengan adanya tambahan serat akan sedikit menghambat kecepatan pengaliran pada beton memadat mandiri dalam melewati celah antar tulangan. Sebagai upaya menjawab permasalahan-permasalahan di atas, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh tambahan serat limbah industri terhadap pengerjaan, pengaliran, dan kemampuan melewati penghalang pada beton memadat mandiri sebagai beton segar (cair).
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang tersebut dapat disusun rumusan masalah yaitu bagaimana pengaruh penambahan serat limbah industri pada beton memadat mandiri ditinjau dari segi pengerjaan (workability), pengaliran (flowability), dan kemampuan dalam mengisi ruang antar tulangan (passingability).
1.3.
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini supaya tidak terlalu luas tinjauannya dan tidak menyimpang dari rumusan masalah maka perlu adanya pembatasan masalah sebagai berikut: a.
Serat yang digunakan sebagai tambahan pada beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) adalah serat dari limbah kaleng, limbah plastik dan limbah ban ( limbah karet halus dan limbah karet kasar) dengan kadar 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton.
b. Semen yang digunakan adalah semen portland jenis I.
c. Penelitian ini meninjau kinerja pengerjaan (workability), aliran (flowability), dan kemampuan melewati penghalang (passingability) pada beton memadat mandiri sebagai beton segar (cair) yang diberi tambahan serat limbah industri. d. Beton ini dicampur memanfaatkan pengaturan ukuran agregat. e. Bahan admixture superplasticizer yang digunakan adalah viscocrete 10.
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat limbah industri pada beton memadat mandiri ditinjau dari segi pengerjaan (workability), pengaliran (flowability), dan kemampuan dalam mengisi ruang antar tulangan (passingability).
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Manfaat teoritis Menambah wawasan dan pengetahuan mahasiswa teknik sipil khususnya dalam bidang teknologi beton, terutama berkaitan dengan pengaruh penggunaan serat daur ulang limbah industri berupa plastik, kaleng, dan ban bekas terhadap pengerjaan dan pengaliran pada beton memadat mandiri (Self Compactig Concrete). b. Manfaat praktis Memberi informasi kepada masyarakat pada umumnya dan dunia teknik sipil pada khususnya mengenai potensi pemanfaatan limbah plastik, kaleng, dan ban bekas sebagai serat untuk diolah menjadi bahan campuran beton memadat mandiri yang mendukung program Global Green Concrete.
6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka
Pembuatan beton yang awet, diperlukan kontrol kualitas yang baik dengan pengecoran yang dikerjakan oleh pekerja. Pemadatan yang intensif diperlukan untuk menghasilkan beton yang padat. Rongga-rongga udara sering terjebak di dalam beton sehingga kekuatan maupun daya tahannya relatif lebih rendah. Kemudian pada tahun 1988, Okamura dan Ozawa membuat beton kinerja tinggi dengan spesifikasi; (i) sifat beton segar yang dapat memadat mandiri; (ii) pada umur awal tidak terdapat cacat seperti retak; (iii) setelah mengeras dapat melawan kerusakan yang ditimbulkan faktor eksternal, beton ini dinamakan beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete). Beton memadat mandiri adalah beton yang mampu mengalir sendiri yang dapat dicetak pada bekisting dengan tingkat penggunaan alat pemadat yang sangat sedikit atau bahkan tidak menggunakan alat pemadat sama sekali. Beton ini memanfaatkan pengaturan ukuran agregat, porsi agregat, dan admixture superplasticizer untuk mencapai kekentalan khusus yang memungkinkannya mengalir sendiri tanpa bantuan alat pemadat. Sekali dituang ke dalam cetakan, beton ini akan mengalir sendiri mengisi semua ruang mengikuti prinsip gravitasi, termasuk pada pengecoran beton dengan tulangan pembesian yang sangat rapat. Beton ini akan mengalir ke semua celah di tempat pengecoran dengan memanfaatkan berat sendiri campuran beton (Ladwing, et.al, 2001). Terkait dengan hal tersebut, penelitian tentang beton memadat mandiri masih terus dilakukan hingga sekarang dengan banyak aspek kajian, misalnya keawetan (durability), permeabilitas dan kuat tekan (compressive strength). Kekuatan tekan beton kering 102 MPa sudah dapat dicapai karena penggunaan admixture superplasticizer yang memungkinkan penurunan rasio air-semen (w/c) hingga nilai w/c = 0,3 atau lebih kecil (Juvas, 2004).
6
7
Aplikasi dari beton memadat mandiri dalam bidang konstruksi sudah dilaporkan di Jepang sejak tahun 2000. Sebagian besar penggunaan beton memadat mandiri adalah untuk beton pracetak dan ready mix. Tren penggunaan beton memadat mandiri di Jepang dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Ready mix Pracetak
Jumlah SCC(x1000m3)
Tahun
Gambar 2.1 Penggunaan beton memadat mandiri di Jepang Hanya saja, untuk membuat campuran beton memadat mandiri yang baik, metode mix design konvensional tidak dapat lagi dipergunakan. Oleh karena itu, desain campuran yang digunakan mengacu pada material yang sudah tersedia pada pabrik beton ready mix. Kadar agregat kasar dan agregat halus ditentukan terlebih dahulu dan pemadatan sendiri dapat diperoleh dengan mengatur faktor air-bahan pengikat dan dosis superplasticizer saja. Okamura dan Ozawa (1995) menyarankan spesifikasi beton memadat mandiri antara lain; (i) agregat kasar yang digunakan adalah 50% volume solid, agar mortar dapat melewati sela-sela dari agregat kasar yang kurang rapat tersebut; (ii) volume agregat halus ditetapkan hanya 40% dari volume total mortar, yang bertujuan mengisi pori dari agregat kasar; (iii) rasio volume untuk air dan bahan pengikat ditetapkan antara 0,9 hingga 1 tergantung pada sifat pada bahan pengikatnya dan; (iv) dosis superplasticizer dan faktor air-bahan pengikat ditentukan setelahnya untuk mendapatkan pemadatan secara mandiri. Selain itu, untuk mendapatkan beton memadat mandiri dengan deformabilitas tinggi dan kemungkinan segregasi yang rendah, maka diatur agar beton (i) mempunyai kadar agregat yang rendah, (ii) faktor air-bahan pengikat (semen dan material lainnya) yang rendah dan (iii) menggunakan superplasticizer. Jika jumlah
8
agregat dikurangi, maka pasta dan mortar beton meningkat sehingga jumlah friksi antar agregat menjadi berkurang dan beton dengan mudah berdeformasi. Pada kondisi demikian, dengan kekentalan (viskositas) yang dapat dipertahankan maka beton memadat mandiri akan memadat sendiri dan tidak mengalami segregasi (Ouchi et.al, 2003). Deformability dan viscosity sangat berpengaruh dalam pembuatan beton memadat mandiri. Dibutuhkan deformability yang tinggi dan segregasi yang rendah untuk mendapatkan beton memadat mandiri yang berkinerja tinggi. Grafik hubungan antara deformability dan viscosity dapat dilihat pada Gambar 2.2.
viscosity
Peningkatan Vw/Vb deformability
Gambar 2.2 Hubungan antara deformability dan viscosity Gambar 2.2 menunjukkan bahwa semakin landai suatu garis pada grafik diatas, maka deformability akan semakin tinggi dan viscosity akan semakin rendah (Okamura, H, & Ouchi, M, 2003).
Pada dasarnya, kemampuan mengalir dengan tingkat ketahanan terhadap segregasi yang tinggi pada beton memadat mandiri disebabkan oleh dua resep kunci sebagai berikut: a. Penggunaan superplasticizer yang memadai dengan sangat ketat dan mengatur komposisi agregat pada campuran. b. Rasio air-semen (w/c-ratio) yang rendah dengan mengendalikan volume agregat yang dikombinasikan dengan agregat pengisi 0,125 mm menyebabkan campuran beton ini tidak mudah mengalami segregasi.
9
Perbedaan utama beton memadat mandiri dengan beton konvensional adalah penggunaan porsi bahan pengisi yang cukup besar, sekitar 40 % dari volume total campuran beton, pada komposisi campuran beton. Bahan pengisi ini adalah pasir butiran halus dengan ukuran butiran maksimum (dmax ) ≤ 0,125 mm. Porsi besar bahan pengisi ini menyebabkan campuran beton cenderung berprilaku sebagai pasta.
Penggunaan
superplasticizer
yang
memadai,
biasanya
berbahan
polycarboxylate, memungkinkan penggunaan air pada campuran dapat dikurangi, namun pengurangan pengerjaan (workability) dan kemampuan pengaliran (flowability) campuran beton dapat dijaga. Bahan pengisi tambahan lain yang digunakan dalam penbuatan beton memadat mandiri adalah abu terbang (fly ash), silika fume, terak (blastfurnace slag), metakaolin dan lain-lain (Hela dan Hubertova, 2006).
Hanya saja, pengunaan fly ash yang semakin banyak cenderung memperkecil diameter maksimum pengaliran beton segar dan juga memperlambat pengaliran sebagaimana slump flow 500 mm. Pada pengujian beton memadat mandiri dengan kadar fly ash yang besar, nilai rata-rata diameter maksimum yang dicapai adalah 570 mm, sedangkan komposisi beton memadat mandiri dengan kadar fly ash yang lebih rendah mencapai 590 mm. Dengan demikian, semakin banyaknya fly ash yang ditambahkan ke dalam beton memadat mandiri, aliran beton cenderung lebih lambat (Sugiharto dan Kusuma, 2001). Di sisi lain, terdapat teknologi beton yang lain yaitu beton serat, beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran semen, agregat, air, dan sejumlah serat yang disebar secara random. Ide dasar beton serat adalah menulangi beton dengan fiber yang disebarkan secara merata ke dalam adukan beton, dengan orientasi random sehingga dapat mencegah terjadinya retakanretakan beton yang terlalu dini di daerah tarik baik akibat panas hidrasi maupun akibat pembebanan (Soroushian dan Bayashi, 1987).
Beton serat mempunyai kelebihan daripada beton tanpa serat dalam beberapa sifat strukturnya, antara lain keliatan (ductility), ketahanan terhadap beban kejut
10
(impact resistance), kuat tarik dan kuat lentur (tensile and flexural strength), kelelahan (fatigue life), kekuatan terhadap pengaruh susut (shrinkage), dan ketahanan terhadap keausan (abration) (Soroushian dan Bayashi, 1987).
Serat pada umumnya berupa batang-batang dengan diameter antara 5 dan 500 µm (mikro meter), dan panjang sekitar 25 mm sampai 100 mm. Bahan serat dapat berupa: serat asbestos, serat tumbuh-tumbuhan (rami, bambu, ijuk), serat plastik (polypropylene), atau potongan kawat baja (Tjokrodimuljo, 1996).
Maka, dengan adanya pengabungan antara teknologi beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) dengan teknologi beton serat terbukti memperbaiki kinerja beton berupa peningkatan kuat tarik, ketahanan terhadap retak di umur awal, ketahanan terhadap impak dan ketahanan terhadap pembakaran (As’ad, 2008).
Hanya saja, kemudahan pengerjaan (workability) menurun secara signifikan pada campuran beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) yang mengandung serat dibandingkan dengan beton memadat mandiri tanpa serat. As’ad (2008) melaporkan hasil pengujian beton serat memadat mandiri dengan uji Flow table dan J-ring flow table. Hasil pengujian beton segar tanpa serat mampu mengalir dan menyebar dengan diameter 675 mm di kedua alat uji, flow table dan J-Ring flow table, sedangkan campuran beton dengan tambahan serat mengalir dengan diameter rata-rata adalah 552 mm hingga 640 mm.
2.2.
Landasan Teori
2.2.1. Beton Memadat Mandiri Beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) adalah beton yang mampu mengalir sendiri yang dapat dicetak pada bekisting dengan tingkat penggunaan alat pemadat yang sangat sedikit atau bahkan tidak menggunakan alat pemadat sama sekali. Beton ini dicampur memanfaatkan pengaturan ukuran agregat, porsi
11
agregat, dan admixture superplasticizer untuk mencapai kekentalan khusus yang memungkinkannya mengalir sendiri. Beton memadat mandiri merupakan penelitian yang sudah lama dilakukan di Jepang mulai era tahun 1980-an. Dalam perkembangannya di masyarakat luas, beton memadat mandiri ini menawarkan banyak hal, diantaranya pengerjaan pemadatan beton di lapangan tanpa memerlukan pekerja pemadat yang lebih banyak dan beton memadat mandiri ini juga dapat memenuhi tuntutan desainer untuk mewujudkan suatu struktur dengan tulangan yang kompleks. Beton memadat mandiri ini mampu mengalir melewati celah antar tulangan yang rumit tanpa vibrator karena viskositas atau kekentalan beton segar yang terkendali. Dalam pembuatan beton memadat mandiri, perlu pengendalian penggunaan superplasticizer supaya diperoleh kekentalan khusus yang memungkinkan beton ini dapat mengalir. Selain itu, dengan ukuran agregat kasar yang tidak terlalu besar, beton ini jauh lebih mudah mengalir melewati celah antar tulangan. 2.2.2. Beton Serat
Beton serat adalah bahan komposit yang terdiri dari beton dan serat (fiber). Perilaku beton serat menunjukkan kinerja yang lebih baik daripada beton konvensional, dalam menahan beban dan kemampuan yang lebih besar bila dibandingkan dengan beton konvensional. Ide dasar beton serat adalah menulangi beton dengan serat yang tersebar merata dengan orientasi random. Serat yang dicampurkan ke dalam adukan beton akan mengakibatkan terjadinya lekatan antara serat dengan pasta semen, sehingga pasta semen akan semakin kokoh dan stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fiber bridging) yang mengikat disekelilingnya. Peningkatan sifat struktural yang diperlihatkan oleh beton serat dipengaruhi oleh:
a. Orientasi penyebaran Fibre dispersion adalah teknik pencampuran adukan agar serat yang ditambahkan dapat tersebar merata dengan orientasi random dalam beton. Arah penyebaran serat yang random dan terdistribusi secara merata dan baik
12
akan menyebabkan peningkatan sifat struktural yang optimal. Karena itu perlu diperhatikan metode penyebaran dan pencampuran serat ke dalam adukan beton, konsentrasi, dan aspek rasio serat. b. Lekatan pada alur retakan Ukuran serat yang pendek dan tidak menerus memungkinkan terjadinya alur retak tidak melewati serat sehingga lekatan antara serat dan partikel penyusun beton dalam komposit tidak optimal. Apabila lekatan serat yang terjadi pada massa beton lebih kecil daripada kuat tarik serat maka kekuatan beton serat akan ditentukan oleh kuat lekat serat (bond strength). c. Panjang tertanam serat yang tidak teratur (random/acak) Gaya aksial yang diakibatkan oleh tegangan lekat serat pada pasta semen merupakan fungsi dari panjang tertanam minimum serat pada bidang retak. Panjang tertanam serat ini juga tidak teratur.
Pengaruh penambahan serat ke dalam adukan beton tergantung pada hal-hal sebagai berikut: a. Jenis (ukuran dan bentuk) serat Sebenarnya semua jenis serat dapat digunakan sebagai bahan tambah yang dapat memperkuat atau memperbaiki sifat-sifat beton. Penggunaannya tergantung dari maksud penambahan serat ke dalam beton baik bahan alami atau buatan. Selain itu, ketahanan suatu jenis serat terhadap alkali juga harus diperhatikan. b. Aspek rasio serat Aspek rasio serat merupakan perbandingan antara panjang dan diameter serat. Rasio perbandingan panjang dan diameter ini juga mempengaruhi kekuatan beton berserat. Zollo (1997) mengisyaratkan bahwa aspek rasio serat bervariasi kira-kira 40 sampai 1000, tetapi biasanya kurang dari 300. c. Konsentrasi serat Penambahan konsentrasi serat yang terlalu banyak ke dalam adukan beton akan terjadi penggumpalan yang akan menghalangi penyebaran secara merata ke seluruh beton dan menyulitkan pekerjaan beton segar. Dalam penelitian ini
13
prosentase serat yang ditambahkan ke dalam adukan beton sebesar 0,5%; 1%; dan 1,5 % dari volume adukan beton. 2.2.3. Beton Serat Memadat Mandiri
Beton serat memadat mandiri (Fibre Reinforced Self Compacting Concrete, FRSCC) adalah beton memadat mandiri yang ditambah bahan serat untuk mengoptimalkan kinerja beton memadat mandiri tersebut sebagai beton keras. Hanya saja terdapat persoalan dalam upaya kombinasi penggunaan beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) dengan serat. Beton memadat mandiri memerlukan perhatian khusus dalam pembuatannya. Beton ini sangat sensitif terhadap perubahan proporsi komposisi bahan campuran dan kandungan air. Demikian halnya penggunaan serat pada beton, dosis yang berlebihan akan menurunkan kinerja beton segar. Karenanya, mencampurkan serat ke dalam beton memadat
mandiri
beresiko
menurunkan
pengerjaan
(workability)
dan
pengalirannya (flowability).
2.2.4. Material Penyusun Beton Serat Memadat Mandiri
2.2.4.1. Semen Portland
Semen portland adalah semen hidrolik yang dihasilkan dengan cara mengguling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersamasama dengan bahan utamanya. (ASTM C-150, dalam Mulyono, 2004). Fungsi semen adalah untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang padat dan juga untuk mengisi rongga-rongga antar butir agregat. Empat unsur yang paling penting dalam semen adalah: a. Trikalsium silikat (C3S) atau 3CaO.SiO3 b. Dikalsium silikat (C2S) atau 2CaO.SiO2 c. Trikalsium aluminat (C3A) atau 3CaO.Al2O3 d. Tetrakalsium aluminoferit (C4AF) atau 4CaO.Al2O3.FeO2
14
Jenis-jenis semen portland yang sering digunakan dalam konstruksi serta penggunaannya dicantumkan dalam Tabel 2.1. Tabel 2.1. Jenis semen portland di Indonesia sesuai SII 0013-81 Jenis Semen Jenis I Jenis II Jenis III Jenis IV Jenis V
Karakteristik Umum Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti disyaratkan pada jenis-jenis lain Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan panas hidrasi yang rendah Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut persyaratan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
2.2.4.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini menempati sebanyak 60%-70% dari volume mortar atau beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan mortar atau beton (Mulyono, 2004). Berdasarkan ukuran besar butirnya, agregat yang dipakai dalam adukan beton dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat halus dan agregat kasar. Batasan antara agregat kasar dengan agregat halus berbeda antara disiplin ilmu yang satu dengan yang lain. British Standard dan ASTM memberikan batasan agregat halus adalah butiran dengan diameter lebih kecil dari 4,8 mm dan 4,75 mm.
a. Agregat Halus
Agregat halus yang digunakan untuk membuat beton memadat mandiri sama dengan agregat halus yang digunakan untuk membuat beton konvensional.
15
Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil (antara 0,15 mm dan 5 mm). Pemilihan agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Komposisi agregat halus sangat menentukan dalam hal kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Pasir sebagai bahan pembentuk mortar bersama semen dan air, berfungsi mengikat agregat kasar menjadi satu kesatuan yang kuat dan padat.
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 33, syarat-syarat agregat halus (pasir) adalah sebagai berikut : 1) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran tajam dan keras, bersifat kekal dalam arti tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti panas matahari dan hujan. 2) Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% terhadap jumlah berat agregat kering. Apabila kandungan lumpur lebih dari 5%, agregat halus harus dicuci terlebih dahulu. 3) Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu banyak. Hal demikian dapat dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams Header dengan menggunakan larutan NaOH. 4) Agregat halus terdiri dari butiran-butiran yang beranekaragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat 1 (PBI 1971), harus memenuhi syarat sebagai berikut: a) Sisa di atas ayakan 4 mm, harus minimum 2% berat. b) Sisa di atas ayakan 1 mm, harus minimum 10% berat. c) Sisa di atas ayakan 0,25 mm, harus berkisar antara 80%-90% berat.
Pasir di dalam campuran beton sangat menentukan kemudahan pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil beton yang seragam, mutu pasir harus dikendalikan. Oleh karena itu pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan. Batasan susunan butiran agregat halus dapat dilihat pada Tabel 2.2.
16
Tabel 2.2. Batasan Susunan butiran agregat halus Ukuran saringan (mm) 10,00 4,80 2,40 1,20 0,60 0,30 0,15
Daerah 1 100 90-100 60-95 30-70 15-34 5-20 0-10
Persentase lolos saringan Daerah 2 Daerah 3 100 100 90-100 90-100 75-100 85-100 55-90 75-100 35-59 60-79 8-30 12-40 0-10 0-10
Daerah 4 100 95-100 95-100 90-100 80-100 15-50 0-15
Sumber :Kardiyono Tjokrodimuljo (1996) Keterangan: Daerah 1
: Pasir kasar
Daerah 2
: Pasir agak kasar
Daerah 3
: Pasir agak halus
Daerah 4
: Pasir halus
b. Agregat Kasar
Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat kasar adalah agregat yang mempunyai ukuran butir-butir besar (antara 5 mm dan 40 mm). Sifat dari agregat kasar mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya terhadap disintegrasi beton, cuaca dan efek-efek perusak lainnya. Agregat kasar mineral ini harus bersih dari bahan-bahan organik dan harus mempunyai ikatan yang baik dengan semen.
Sifat-sifat bahan bangunan sangat perlu untuk diketahui, karena dengan mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan tersebut, kita dapat menentukan langkah-langkah yang diambil dalam menangani bahan bangunan tersebut. Sifatsifat dari agregat kasar yang perlu untuk diketahui antara lain tingkat kekerasan (hardness), bentuk dan tekstur permukaan (shape and surface texture), berat jenis
17
agregat (spesific gravity), ikatan agregat kasar (bonding), modulus halus butir (finenes modulus), dan gradasi agregat (grading).
Menurut PBI 1971 (NI-2) pasal 3.4 syarat-syarat agregat kasar (kerikil) adalah sebagai berikut: 1) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir keras dan tidak berpori. Agregat kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya dapat dipakai apabila jumlah butir-butir pipih tersebut tidak melebihi 20% dari berat agregat seluruhnya. Butir-butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan. 2) Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1% yang ditentukan terhadap berat kering. Apabila kadar lumpur melampaui 1% maka agregat kasar harus dicuci. 3) Agergat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak beton, seperti zat-zat yang reaktif alkali. 4) Kekerasan butir-butir agregat kasar dapat diperiksa dengan mesin Los Angeles. Dalam hal ini tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50%. 5) Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beranekaragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan dalam pasal 3.5 ayat 1 PBI 1971, harus memenuhi syarat sebagai berikut : a) Sisa diatas ayakan 31,5 mm harus 0% berat . b) Sisa diatas ayakan 4 mm harus berkisar antara 90% dan 98% berat. c) Selisih antara sisa-sisa kumulatif diatas dua ayakan yang berurutan, maksimum 60% dan minimum 10% berat.
Batasan susunan butiran agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Persyaratan gradasi agregat kasar Ukuran saringan (mm) 40 20 10 4,8
Persentase lolos saringan 40 mm 20 mm 95-100 100 30-70 95-100 10-35 22-55 0-5 0-10
18
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
Susunan untuk butiran (gradasi) yang baik akan dapat menghasilkan kepadatan (density) maksimum dan porositas (voids) minimum. Sifat penting dari suatu agregat (baik kasar maupun halus) ialah kekuatan hancur dan ketahanan terhadap benturan yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap proses pembekuan waktu musim dingin dan agresi kimia, serta ketahanan terhadap penyusutan. Pada beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete), ukuran maksimum agregat kasar yang digunakan adalah 16 mm (As’ad 2009). Jika ukuran agregat kasar melebihi batas maksimum yang direncanakan tersebut, maka aliran beton tersebut akan cenderung lambat dan tidak memenuhi syarat sebagai beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete).
2.2.4.3. Air
Air merupakan bahan dasar pembuat dan perawatan beton, penting namun harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air yang memenuhi syarat sebagai air minum, memenuhi syarat pula untuk bahan campuran beton. Tetapi tidak berarti air harus memenuhi persyaratan air minum. Jika diperoleh air dengan standar air minum, maka dapat dilakukan pemeriksaan secara visual yang menyatakan bahwa air tidak berwarna, tidak berbau, dan cukup jernih. Menurut Tjokrodimuljo (1996), dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut: a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter. b. Tidak mengandung garam-garam yang merusak beton (asam, zat organik, dll) lebih dari 15 gram/liter. c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter. d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
19
Menurut Tjokrodimuljo (1996), kekuatan beton dan daya tahannya berkurang jika air mengandung kotoran. Hal ini berpengaruh pada beton, karena dibutuhkan waktu ikatan awal serta kekuatan beton setelah mengeras. Adanya lumpur dalam air diatas 2 gram/liter dapat mengurangi kekuatan beton. Air dapat memperlambat ikatan awal beton sehingga beton belum mempunyai kekuatan dalam umur 2-3 hari. Sodium karbonat dan potasium dapat menyebabkan ikatan awal sangat cepat dan konsentrasi yang besar akan mengurangi kekuatan beton.
2.2.4.4. Serat
Penambahan serat dalam beton dapat memperbaiki kekuatan tarik beton dan sifat getasnya (Soroushian dan Bayashi, 1987). Penelitian ini menggunakan serat dari limbah industri yaitu plastik, kaleng, dan ban bekas (karet halus dan karet kasar). Serat yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai ukuran panjang 15 mm dan lebar 2 mm dengan persentase campuran 0,5%; 1%; dan 1,5% dari volume adukan beton. Berat jenis untuk serat karet sekitar 1,18 t/m3, kaleng 2,3 t/m3, dan plastik 0,95 t/m3.
2.2.4.5. Superplasticizer (Viscocrete 10 )
Superplasticizer yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Sika Viscocrete 10. Sika Viscocrete 10 merupakan superplasticizer untuk beton dan mortar yang digunakan untuk menghasilkan beton dengan tingkat flowability yang tinggi. Sika Viscocrete 10 biasanya digunakan pada beton mutu tinggi (High Performance Concrete), beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete), beton massa (Mass Concrete), dan beton yang menuntut tetap dalam kondisi segar lebih lama, misalnya untuk perjalanan jauh. Superplacticizer secara tidak langsung dapat meningkatkan kuat tekan beton karena dengan peranannya yang membantu dalam menghindari terjebaknya air di semen, maka tidak dibutuhkan air yang banyak dalam pembuatan beton. Dengan demikian, faktor air semen menjadi rendah dan
20
kuat tekan tinggi pun dapat dicapai. Adapun spesifikasi (technical data) dari Sika Viscocrete 10 dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Data Teknis Sika Viscocrete 10 Bentuk
Cair
Warna
Pale Straw
Kerapatan relatif @ 20°C
1,06
Kandungan material kering %
30
Dosis % berat semen
0,2 – 1.5
pH
4,5
Water Soluble Chloride Content %
< 0,1 Chloride free
Equivalent Sodium Oxide as Na2O
0,30
Sumber: www.sika.co.id
2.2.4.6. Abu terbang (fly ash)
Fly ash adalah material yang berasal dari sisa pembakaran batu bara yang tidak terpakai. Pembakaran batu bara kebanyakan digunakan pada pembangkit listrik tenaga uap. Produk limbah dari PLTU tersebut mencapai 1 juta ton per tahun. Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan mempunyai sifat pozzolanik. Kandungan fly ash sebagian besar terdiri dari silikat dioksida (SiO2), alumunium oksida (Al2O3), besi (Fe2O3), dan kalsium (CaO), serta magnesium, pottasium, sodium, titanium, dan sulfur dalam jumlah yang lebih sedikit. Sebagian besar komposisi kimia dari fly ash tergantung dari tipe batu bara. Menurut ASTM C618-86, terdapat dua jenis fly ash, yaitu kelas F dan C. Kelas F dihasilkan dari pembakaran batu bara jenis antrasit dan bituminous, sedangkan kelas C dari batu bara jenis lignite dan subitumious. Sumber: www.flyash.com
21
Alasan penggunaan fly ash pada beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) adalah: a. Ramah lingkungan (memanfaatkan limbah yang beracun dan mengurangi penggunaan semen). b. Dapat menggantikan semen dengan biaya lebih murah. c. Dapat mengurangi resiko terjadinya bleeding, segregasi, dan penyusutan beton. d. Kehalusan dan bentuk permukaan partikel fly ash yang bulat dapat meningkatkan workability karena efek ball bearing. e. Mampu meningkatkan kuat tekan beton.
2.2.5. Beton Segar
2.2.5.1. Sifat Beton Segar
Pada dasarnya, beton segar diharapkan mempunyai sifat yang mudah dalam pengerjaannya (Workability). Workability merupakan ukuran dari tingkat kemudahan
adukan
untuk
diaduk,
diangkut,
dituang
dan
dipadatkan.
Perbandingan bahan dan juga sifat bahan mempengaruhi kemudahan pengerjaan beton segar. Adapun unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton memadat mandiri antara lain: a. Jumlah air yang dipakai dalam adukan, semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar dikerjakan. b. Penambahan semen dalam adukan karena akan diikuti penambahan air campuran untuk memperoleh nilai f.a.s tetap. c. Gradasi campuran agregat halus dan agregat kasar. d. Pemakaian butir batuan yang bulat dapat mempermudah pengerjaan adukan. e. Pemakaian butir maksimum agregat kasar. Tingkat kemudahan pengerjaan berkaitan dengan tingkat kelecakan (keenceran) adukan beton. Tingkat kelecekan adukan beton dapat diketahui dari nilai slump
22
flow adukan. Makin besar diameter slump flow dan adukan bersifat encer, maka adukan makin mudah untuk dikerjakan.
Di sisi lain, terdapat sifat segregasi pada beton segar. Segregasi merupakan kecenderungan dari butir-butir kerikil untuk memisahkan diri dari campuran adukan beton. Campuran beton yaang kelebihan air dapat memperbesar terjadinya segregasi, dimana material yang berat mengendap ke dasar beton segar dan material yang lebih ringan akan menuju ke permukaan. Hal ini dapat mengakibatkan adanya lubang-lubang pada beton, beton menjadi tidak homogen, permeabilitas berkurang, dan juga kurang awet.
Lain halnya dengan bleeding, bleeding merupakan kecenderungan air campuran untuk naik ke atas (memisahkan diri) pada beton segar yang baru saja dipadatkan. Air naik ke atas sambil membawa semen dan butir halus pasir. Setelah beton mengeras material yang naik akan tampak seperti suatu lapisan tipis yang dikenal sebagai laitance. Bleeding biasanya terjadi pada campuran beton yang kelebihan air atau penggunaan superplasticizer yang tidak terkontrol.
2.2.6. Parameter Beton memadat mandiri
Kinerja beton memadat mandiri sebagai beton segar adalah kemampuan pengerjaan (workability), kemampuan pengaliran (flowability), kemampuan mengalir melewati celah antar tulangan (passingability) dan stabilitas perataan permukaan mandiri (self leveling). Semua parameter tersebut diukur dengan 5 (lima) metode: Flow table test, J-ring flow table test, L-box test, Box type test, dan V-funnel test.
Flow table terdiri dari papan aliran dengan permukaan yang licin berukuran 80 cm x 80 cm dengan kerucut pengarah tuangan beton segar setinggi 30 cm dengan diameter atas 10 cm dan diameter bawah 20 cm. Papan aliran ini dilengkapi marka garis dengan dimeter 50 cm yang berfungsi untuk mengukur kecepatan waktu aliran beton dalam melewati diameter 50 cm yang dinyatakan dalam nilai t500.
23
Semakin besar diameter dan semakin cepat alirannya, semakin baik pula sifat beton memadat mandiri sebagai beton segar.
J-ring flow table adalah flow table yang dilengkapi dengan besi penghalang terpasang tegak masing-masing berjarak seragam dengan formasi lingkaran diameter 30 cm di bagian tengah papan aliran. Papan aliran juga dilengkapi marka garis dengan dimeter 50 cm yang berfungsi untuk mengukur kecepatan waktu aliran beton dalam melewati diameter 50 cm yang dinyatakan dalam nilai t500, tetapi pada pengujian ini lebih ditekankan pada kemampuan beton segar dalam melewati celah (passingability).
L-box mengukur kinerja pengaliran (flowability) beton segar melewati komponen besi penghalang. Alat terdiri dari dua prisma berongga saling berhubungan membentuk huruf L yang memungkinkan beton segar mengalir di dalamnya. Proses pengujiannya dilakukan dengan cara menuang beton segar ke dalam rongga prisma tegak dengan bagian bukaan dalam posisi tertutup. Bila rongga prisma telah terisi penuh, bukaan dilepas sehingga beton cair dapat mengalir melewati prisma horisontal. Waktu pengaliran dicatat sebagai waktu pengaliran sepanjang 200 mm (t200) dan 400 mm (t400) dari bukaan. Nilai h1 dan h2 dicatat untuk evaluasi stabilitas perataan permukaan mandiri (self leveling).
Box type test lebih mengkhususkan untuk pengujian stabilitas perataan permukaan mandiri (self leveling). Alat ini berbentuk dua prisma berongga yang memungkinkan beton segar mengalir di dalamnya. Alat ini saling berhubungan membentuk kotak. Jika nilai h1 dan h2 hampir sama atau rasio h2/h1 mendekati 1, maka stabilitas perataan permukaan mandiri semakin baik.
V-funnel mengukur flowability atau kemampuan mengalir ketika proses penuangan dilakukan. Alat uji ini berbentuk huruf V dan terdapat katup pembuka pada bagian bawahnya. Waktu pengaliran dicatat sebagai waktu pengaliran hingga beton tertuang habis (t). Semakin cepat waktu beton segar tertuang, maka akan semakin baik flowability dari beton memadat mandiri tersebut. Beberapa peneliti
24
memberikan batasan parameter beton memadat mandiri yang berbeda. Nilai batasan tersebut umumnya mengacu kepada kebiasaan lembaga atau standar yang digunakan pada negara tempat melakukan pengujian. Tabel 2.5 memperlihatkan rangkuman beberapa batasan yang diambil dari berbagai sumber.
Tabel 2.5. Parameter untuk pengujian beton memadat mandiri tanpa serat No
Jenis pengujian SCC
Data yang dicari
Parameter pengujian
1
Papan pengaliran tanpa
t500, sec
2–5
penghalang ( flow table)
(Siddque, 2001) Dimeter sebaran SCC, mm
700 (EN- 12350)
2
Uji papan pengaliran
t500, sec
2–5
dengan penghalang (J-ring flow table)
(Siddque, 2001) Dimeter sebaran SCC, mm
600 (EN- 12350)
3
Uji L-box
t200, sec
3,4 (As’ad, 2008)
t400, sec
6 (As’ad, 2008)
h1, mm
–
h2, mm
– ≥ 0,8 dan maks =
h2/h1
1 (Kumar, 2001) 4
5
Box type test
V-funnel test
h (ketinggian SCC setelah
300
partition gate dibuka), mm
(Kumar, 2006)
t
(waktu
SCC
keluar
25
melewati pada
lubang
V-funnel
kecil bagian
6 – 12 (Siddque, 2001)
bawah hingga habis), sec
Adapun Parameter untuk beton serat memadat mandiri (Fiber Reinforced Self Compacting Concrete, FR – SCC) tambahan serat dapat dilihat pada tabel 2.6.
Tabel 2.6. Parameter untuk pengujian beton serat memadat mandiri No 1
Jenis pengujian SCC Papan pengaliran tanpa
Data yang dicari t500, sec
penghalang ( flow table)
Range 6–9 (As’ad, 2008)
Dimeter sebaran SCC, mm
575 – 628 (EN- 12350)
2
Uji papan pengaliran
t500, sec
dengan penghalang (J-ring flow table)
6–9 (As’ad, 2008)
Dimeter sebaran SCC, mm
552 - 640 (As’ad, 2008)
3
Uji L-box
t200, sec
4,5 – 8 (As’ad, 2008)
t400, sec
8 – 19,2 (As’ad, 2008)
h1, mm
–
h2, mm
–
h2/h1
≥ 0,8 dan maks = 1 (Kumar, 2001)
4
Box type test
h (ketinggian SCC setelah
300
partition gate dibuka), mm
(Kumar, 2006)
26
5
V-funnel test
t
(waktu
melewati pada
SCC
keluar
lubang
kecil
V-funnel
bagian
6 – 12 (Siddque, 2001)
bawah hingga habis), sec
Tabel 2.5 dan 2.6 menunjukkan parameter pengujian untuk beton memadat mandiri dan beton serat memadat mandiri, menjadi acuan adanya pengurangan kemampuan aliran (flowability) dan kemampuan untuk melewati celah antar tulangan (passingability) pada beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) karena pengaruh penambahan serat.
26
BAB 3 METODE PENELITIAN
2.3.
Tinjauan Umum
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental, yang menyelidiki kemungkinan adanya hubungan antar variabel, yang dilakukan dengan memberikan suatu perlakuan terhadap obyek yang diteliti dalam kondisi terkontrol dengan urutan kegiatan yang sistematis dalam memperoleh data sampai data tersebut berguna sebagai dasar pembuatan keputusan/kesimpulan.
Penelitian ini terdiri darit variabel bebas dan variabel tidak bebas. Variabel bebas untuk tahap menentukan desain campuran beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) dalam penelitian ini adalah perbandingan agregat kasar dengan agregat halus, kadar fly ash, dan w/b. Variabel bebas untuk tahap penyelidikan pengaruh penambahan serat limbah industri terhadap desain campuran beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) adalah jenis serat dan kadar serat. Sedangkan variabel tidak bebas dalam penelitian ini adalah workability, flowability, dan passingability.
2.4.
Sampel Uji
Sampel uji pada penelitian dibagi menjadi dua macam, yaitu sampel beton memadat mandiri tanpa tambahan serat (Self Compacting Concrete) dan sampel beton serat memadat mandiri (Fiber Reinforced-Self Compacting Concrete). Variasi sampel yang digunakan untuk membuat beton memadat mandiri tanpa tambahan serat berdasarkan
27
pada perbandingan agregat kasar dengan agregat halus, kadar fly ash, dan w/b. Perincian sampel uji beton memadat mandiri tanpa tambahan serat dapat dilihat pada Tabel 3.1, sedangkan contoh sample uji beton memadat mandiri tanpa tambahan serat dapat dilihat pada Gambar 3.1. Tabel 3.1. Rincian sampel uji beton memadat mandiri tanpa tambahan serat % perbandingan agregat No
Nama sample
Agregat halus
Agregat kasar
1
BTS AH40-AK60-FA10
40
60
Kadar
Macam pengujian
fly ash
10% semen
1. Uji papan pengaliran
2
BTS AH60-AK40-FA10
60
40
tanpa
10% semen
penghalang
3
BTS AH60-AK40-FA20
60
40
20% semen
2. Uji papan pengaliran
4
BTS AH50-AK50-FA10
50
50
10% semen
5
BTS AH50-AK50-FA20
50
50
20% semen
dengan penghalang (J-ring) 3. Uji L-box
6
BTS AH70-AK30-FA10
70
30
10% semen
4.
Box type test
5. V-funnel test
7
BTS AH70-AK30-FA20
70
30
20% semen
Keterangan: -
BTS AH40-AK60-FA10 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 40%, Agregat Kasar 60%, Fly ash 10%
-
BTS AH60-AK40-FA10 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 60%, Agregat Kasar 40%, Fly ash 10%
-
BTS AH60-AK40-FA20 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 60%, Agregat Kasar 40%, Fly ash 20%
-
BTS AH50-AK50-FA10 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 50%, Agregat Kasar 50%, Fly ash 10%
-
BTS AH50-AK50-FA20 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 50%, Agregat Kasar 50%, Fly ash 20%
28
-
BTS AH70-AK30-FA10 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 70%, Agregat Kasar 30%, Fly ash 10%
-
BTS AH70-AK30-FA20 = Beton Tanpa Serat, Agregat Halus 70%, Agregat Kasar 30%, Fly ash 20%
Gambar 3.1 Sampel uji beton memadat mandiri tanpa serat
Variasi sampel yang digunakan penyelidikan pengaruh penambahan serat pada beton memadat mandiri berdasarkan pada jenis dan kadar serat. Serat yang digunakan dalam penelitian ini adalah serat limbah industry (serat plastik, serat kaleng, serat karet kasar, dan serat karet halus) yang kadarnya masing-masing sebesar 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton. Perincian sampel uji beton serat memadat mandiri dapat dilihat pada tabel 3.2.
Tabel 3.2. Rincian sampel uji beton serat memadat mandiri No
Jenis serat
Nama
Kadar serat
Macam pengujian
29
1
2
3
4
Serat plastik
Serat kaleng
Serat karet kasar
Serat karet halus
sample
(% volume)
BSSP-1
0,5%
BSSP-2
1,0%
BSSP-3
1,5%
BSSK-1
0,5%
BSSK-2
1,0%
BSSK-3
1,5%
BSSK-K-1
0,5%
BSSK-K-2
1,0%
BSSK-K-3
1,5%
BSSK-H-1
0,5%
BSSK-H-2
1,0%
BSSK-H-3
1,5%
Keterangan : BSSP
: Beton segar serat plastik
BSSK
: Beton segar serat kaleng
BSSK-K : Beton segar serat karet kasar BSSK-H : Beton segar serat karet halus
2.5.
Alat
1. Uji papan pengaliran tanpa penghalang 2. Uji papan pengaliran dengan penghalang (J-ring) 3. Uji L-box 4. Box type test 5. V-funnel test
30
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain: a. Timbangan dengan kapasitas 2 kg dan 50 kg yang digunakan untuk mengukur berat material. b. Ayakan dengan ukuran diameter saringan 38 mm; 25 mm; 19 mm; 12,5 mm; 9,5 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 0,85 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; 0 mm (pan) dan mesin penggetar ayakan yang digunakan untuk pengujian gradasi agregat. c. Oven dengan kapasitas temperatur 300o C dan daya listrik 2200 W yang digunakan untuk mengeringkan material. d. Conical mould dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm, tinggi 7,6 cm, lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk mengukur keadaan SSD (Saturated Surface Dry) agregat halus. e. Kerucut Abrams yang terbuat dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm, dan tinggi 30 cm. f.
Alat uji beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete), meliputi: 1) Papa aliran (flow table) dengan permukaan licin berukuran 80 cm x 80 cm 2) Papan aliran dengan penghalang (J-ring flow table) dengan permukaan licin berukuran 80 cm x 80 cm yang mana terdapat besi sebanyak 22 terpasang tegak dan masing-masing berjarak seragam dengan formasi lingkaran diameter 300 mm di bagian tengah papan aliran. 3) L-Box terbuat dari kayu dengan partition gate yang terbuat dari baja. 4) Box type test terbuat dari kayu dengan partition gate yang terbuat dari baja. 5) V-funnel test yang terbuat dari plat baja dengan katup pembuka pada bagian bawahnya.
g. Alat bantu lain: 1) Gelas ukur 250 ml untuk pengujian kadar Lumpur dan kandungan zat organik dalam pasir. 2) Gelas ukur 1000 ml untuk menakar air. 3) Cangkul, ember, sekop, cetok, dll.
2.6.
Tahap Penelitian
31
Tahapan-tahapan pelaksanaan penelitian selengkapnya meliputi: a. Tahap I Tahap studi pustaka. Pada tahap ini dilakukan studi literatur terkait dengan mix design beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) yang mana digunakan untuk pedoman penelitian. b.
Tahap II Persiapan seluruh bahan dan peralatan yang dibutuhkan agar penelitian dapat berjalan dengan lancar.
c. Tahap III Pengujian terhadap bahan yang digunakan. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik bahan tersebut. Selain itu, untuk mengetahui apakah bahan tersebut memenuhi persyaratan atau tidak bila digunakan sebagai data pada rancang campur adukan beton. d. Tahap IV Kajian mix design beton memadat mandiri tanpa tambahan serat. Pada tahap ini dilakukan pembuatan beberapa mix design beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) dengan perbedaan berdasarkan pada perbandingan agregat kasar dengan agregat halus, kadar fly ash, dan w/b. e. Tahap V Tahap uji pendahuluan. Pada tahap ini dilakukan uji workability, flowability, dan passingability beton memadat mandiri. Lima macam uji pendahuluan untuk beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) yang dilakukan antara lain ialah: 1) Flow table test 2) J-ring flow table test 3) L-box test 4) Box type test 5) V- funnel test Kemudian, beberapa sampel yang telah direncanakan, dipilih salah satu sampel yang mempunyai workability, flowability, dan passingability terbaik dari hasil lima pengujian beton memadat mandiri tersebut.
32
f.
Tahap VI Tahap pengujian utama. Pada tahap ini dilakukan penambahan serat pada beton memadat mandiri dan meneliti pengaruh penambahan serat terhadap workability, flowability, dan passingability pada beton memadat mandiri tersebut. Lima macam pengujian untuk beton serat memadat mandiri (Fiber Reinforced-Self Compacting Concrete) yang dilakukan antara lain ialah: 1) Flow table test 2) J-ring flow table test 3) L-box test 4) Box type test 5) V-funnel test
g. Tahap VII Tahap analisa data. Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil pegujian dianalisis untuk mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian. h. Tahap VIII Tahap pengambilan kesimpulan. Pada tahap ini, data yang telah dianalisis dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian.
Secara keseluruhan, tahapan penelitian dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir pada Gambar 3.2.
Mulai
Studi Pustaka Melihat beberapa mix design beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete)
Tahap I
33
Tahap II
Persiapan
Semen
Agregat Halus
Agregat Kasar
Serat
Air
Bahan Tambah : -superplasticizer
Uji Agregat
Uji Agregat halus:
Uji Agregat kasar:
- kadar lumpur
- abrasi
- kadar organik
- spesific gravity
- spesific gravity
- gradasi
tidak
Tahap III
Agregat memenuhi syarat
ya Kajian mix design Beton Memadat Sendiri Tanpa Serat (Penentuan komosisi pasir, agregat kasar, semen, air, fly ash, superplasticizer)
Tahap IV
34
A
A
Uji workability, flowability,dan passingability SCC
Tahap V
Dipilih mix design SCC tanpa serat terbaik Tahap VI
SCC
SCC
SCC
SCC
Serat plastik
Serat kaleng
Serat karet halus
Serat karet kasar
0,5%; 1,0%; 1,5%
0,5%; 1,0%; 1,5%
0,5%; 1,0%; 1,5%
0,5%; 1,0%; 1,5%
Uji
Uji
Uji
Uji
workability,
workability,
workability,
workability,
flowability,
flowability,
flowability,
flowability,
35
Analisa Data dan Pembahasan
Tahap VII
Kesimpulan dan Saran
Tahap VIII
Selesai
Gambar 3.2. Bagan alir tahap-tahap penelitian
2.7.
Pengujian Bahan Dasar Beton
Pengujian bahan dasar beton sangat penting, hal ini untuk mengetahui kelayakan karakteristik bahan penyusun beton yang nantinya dipakai dalam desain campuran terhadap satu target tertentu. Pengujian bahan dasar beton hanya dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar.
2.8.
Perancangan Campuran Beton (Mix Design)
36
Perancangan campuran beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) yang tepat dan sesuai dengan proporsi campuran adukan beton tersebut sangat diperlukan untuk mendapatkan kualitas workability, flowability, dan passingability yang baik. Dalam penelitian ini, direncanakan tujuh campuran beton memadat mandiri dengan perbedaan berdasarkan perbandingan agregat kasar dengan agregat halus, kadar fly ash, dan w/b. Tahap awal dalam perencanaan campuran beton memadat mandiri adalah menentukan volume agregat sebesar 60% dari volume total beton. Volume agregat tersebut, dibuat perbandingan antara agregat kasar dengan agregat halus sesuai perencanaan pada Tabel 3.1 dan detail perencanaan campuran beton memadat mandiri dapat dilihat pada Lampiran B. Ketujuh campuran tersebut, dipilih salah satu sampel yang mempunyai kualitas workability, flowability, dan passingability terbaik untuk ditambah dengan serat.
2.9.
Pembuatan Sampel Uji
Langkah-langkah pembuatan sampel uji beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete): a. Bahan-bahan campuran adukan beton disiapkan dan ditimbang sesuai dengan beberapa rancang campur adukan beton (mix design). b. Bahan-bahan tersebut dicampur hingga homogen dengan cara dimasukkan ke dalam alat aduk beton secara berurutan mulai dari kerikil, semen, fly ash, pasir, dan serat. Setelah bahan-bahan tersebut tercampur hingga homogen, ditambahkan air dan superplasticizer secara perlahan-lahan supaya campuran beton memadat mandiri dapat terkontrol dengan baik. Pencampuran beton untuk pembuatan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.3.
1
2
37
3
4
Gambar 3.3. Pencampuran beton untuk pembuatan benda uji
2.10. Pengujian Papan Aliran (Flow Table)
Pengujian kemampuan mengalir beton memadat
mandiri dilakukan dengan
menggunakan uji papan aliran (EN 12350). Alat uji ini terdiri dari papan aliran dengan permukaan licin berukuran 80 cm x 80 cm dan terdapat lingkaran dengan dimeter 50 cm pada bagian tengah papan tersebut. Papan dilengkapi dengan kerucut pengarah tuangan beton segar setinggi 30 cm dengan diameter atas 10 cm dan diameter bawah 20 cm. Cara pengujian nilai slump flow adalah sebagai berikut: a. Papan aliran (flow table) disiapkan dan dibasahi dengan air. b. Kerucut Abrams diletakkan dengan posisi normal dibagian tengah lingkaran diameter 50 cm pada papan aliran tersebut. c. Beton segar dituangkan ke dalam kerucut Abrams yang diletakkan di atas papan pengaliran. d. Kerucut Abrams diangkat secara perlahan-lahan sehingga adonan beton segar menyebar di atas papan aliran. e. Pencatatan waktu yang dibutuhkan beton memadat mandiri melewati dimeter 500 mm (t500).
38
f.
Diameter sebaran beton memadat mandiri tersebut diukur.
Pengujian nilai slump flow beton segar pada Flow table dapat dilihat pada Gambar 3.4. 1
2
Kerucut Abrams
Slump flow = (D1+D2)/2 Flow table 800 mm x 800 mm
500 mm
Segregation border
Gambar 3.4. Pengujian nilai slump flow beton segar pada Flow table
2.11. Pengujian Papan Aliran dengan Penghalang (J-ring Flow Table)
Pengujian kemampuan mengalir beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) dilakukan dengan menggunakan uji papan aliran dengan penghalang yang lebih dikenal sebagai J-ring. J-ring merupakan besi sebanyak 22 buah terpasang tegak dan masing-
39
masing berjarak seragam dengan formasi lingkaran diameter 30 cm di bagian tengah papan aliran. Papan aliran ini berukuran 80 cm x 80 cm dan dilengkapi marka garis lingkaran dengan diameter 500 mm yang berfungsi untuk mengukur waktu kecepatan pengaliran dalam melewati garis lingkaran tersebut. Cara pengujian nilai slump flow adalah sebagai berikut: a. Papan aliran dengan penghalang (J-ring flow table) disiapkan dan membasahinya dengan air. b. Kerucut Abrams diletakkan dengan posisi terbalik dibagian tengah lingkaran diameter 50 cm pada papan aliran tersebut. c. Beton segar dituangkan ke dalam kerucut Abrams yang diletakkan di atas papan pengaliran. d. Kerucut Abrams diangkat secara perlahan-lahan sehingga adonan beton segar menyebar di atas papan aliran. e. Pencatatan waktu yang dibutuhkan beton memadat mandiri melewati dimeter 500 mm (t500). f.
Diameter sebaran beton memadat mandiri tersebut diukur.
Pengujian nilai slump flow beton segar pada J-ring flow table dapat dilihat pada Gambar 3.5.
mm mm
1
mm mm
22 besi tegak
J-Ring flow table 800 mm x 800 mm
Gambar 3.5. Pengujian nilai slump flow beton segar pada J-ring flow table
2
40
2.12. Pengujian L-box
Kotak L (L-box) mencetak kualitas workability, passingability, flowability beton segar melewati komponen besi penghalang. Alat terbuat dari dua prisma berongga yang memungkinkan beton segar mengalir di dalamnya dan saling berhubungan membentuk huruf L. Cara pengujian L-box adalah sebagai berikut: a. L-box disiapkan dan dibasahi dengan air. b. Beton segar dituangkan ke dalam rongga prisma tegak dengan bagian slide dalam keadaan tertutup hingga penuh. c. Slide dan waktu yang dibutuhkan beton segar mengalir sejauh 200 mm dan 400 mm dicatat. d. Tinggi permukaan beton dibandingkan di awal dan di akhir prisma kotak L (L-box) setelah slide dibuka (h2/h1), jika hasil tinggi permukaan beton segar hampir sama antara bagian kotak L (L-box) yang tegak dengan bagian kotak L (L-box) yang tidur, maka menunjukkan pengaliran beton memadat mandiri sudah baik. Sebaliknya, jika hasil tinggi permukaan beton berbeda jauh antara bagian kotak L (L-box) yang tegak dengan bagian kotak L (L-box) yang tidur, maka menunjukkan pengaliran beton memadat mandiri belum baik. Pengujian beton segar pada L-box dapat dilihat pada Gambar 3.6.
1 1
h2
h1
2
3
41
2
3
Gambar 3.6. Pengujian beton segar pada L-box
2.13. Pengujian Box Type
Pengujian Box type mencetak kualitas workability, flowability, dan passingability beton memadat mandiri melewati komponen besi penghalang. Alat ini berbentuk dua prisma berongga, yang memungkinkan beton segar mengalir di dalamnya, alat ini saling berhubungan membentuk kotak. Dalam pengujian ini diperhatikan juga perbandingan beda tinggi permukaan beton segar yang dituang ke dalam Box type setelah slide dibuka, jika tinggi antara rongga sebelah kanan dan kiri pada Box type hampir sama menunjukkan bahwa workability, flowability, dan passingability beton memadat mandiri dengan tambahan serat sudah baik dan sebaliknya. Cara pengujian Box type adalah sebagai berikut: a. Box type test disiapkan dan dibasahi dengan air.
42
b. Beton segar dituangkan ke dalam rongga prisma tegak hingga penuh dengan slide dalam keadaan tertutup. c. Slide dibuka dan tinggi permukaan beton di dalam Box type dibandingkan setelah beton berhenti mengalir (h2/h1). Pengujian beton segar pada Box type dapat dilihat pada Gambar 3.7.
1
h1
h2
3 2
Gambar 3.7. Pengujian beton segar pada Box type
2.14. Pengujian V-funnel
V-funnel merupakan alat uji beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) terbuat dari plat baja yang berbentuk huruf V dan terdapat katup pembuka pada bagian
43
bawahnya. Pengujian beton memadat mandiri dengan menggunakan V-funnel ini bertujuan untuk mengetahui waktu (t) beton memadat mandiri mengalir melewati celah yang lebih kecil dan kemampuan mengalir pada saat proses penuangan berlangsung. Cara pengujian V-funnel adalah sebagai berikut: a. V-funnel disiapkan. b. Beton segar dituangkan ke dalam V-funnel dengan katup dalam keadaan tertutup hingga penuh. c. Katup dibuka dan waktu (t) hingga beton segar tersebut habis terbuang melalui lubang kecil di bagian bawah dicatat. Pengujian beton segar pada V-funnel dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Pengujian beton segar pada V-funnel
41
BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian Bahan Pengujian bahan dan benda uji dilaksanakan sesuai dengan tata cara dan standar pengujian yang terdapat pada standar ASTM. Waktu pelaksanaan percobaan disesuaikan dengan jadwal penelitian dan ijin penggunaan Laboratorium Bahan Fakultas Teknik UNS Surakarta.
Dalam bab ini akan disajikan hasil penelitian dan pembahasan terhadap hasil yang diperoleh. Data rinci hasil pemeriksaan bahan dasar dan penyusun beton disajikan dalam lampiran A.
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus
Pengujian terhadap agregat halus yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi pengujian kadar lumpur, kandungan zat organik, specific gravity, gradasi agregat dan berat jenis. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1. Hasil pengujian agregat halus Jenis pengujian Kandungan Zat Organik Kandungan Lumpur Bulk Specific Gravity Bulk Specific SSD Apparent Specific Gravity Absorbtion Modulus Halus
Hasil pengujian Kuning muda 4% 2,44 gr/cm3 2,52 gr/cm3 2,65 gr/cm3 3,09% 2,34
Standar Kuning Maks 5% 2,3 – 3,1
Kesimpulan Memenuhi syarat Memenuhi syarat Memenuhi syarat
Untuk hasil pengujian gradasi agregat halus dan syarat batas dari ASTM C-33 dapat dilihat pada Tabel 4.2. dan Gambar 4.1.
41
42
Tabel 4.2. Hasil pengujian gradasi agregat halus Diameter ayakan (mm) 9,50 4,75 2,36 1,18 0,85 0,30 0,15 0,00 Jumlah
Gram 0,00 61,00 17,00 431,77 325,23 705,00 315,00 143,00 1998,00
Berat tertahan Kumulatif % (%) 0,00 0,00 3,05 3,05 0,85 3,90 11,61 15,51 16,27 41,78 35,28 77,06 15,77 92,83 7,16 100,00 100,00 334,13
Berat lolos kumulatif (%) 100,00 96,95 96,10 74,49 58,22 22,94 7,17 0,00 -
ASTM C-33 100 95 - 100 80 - 100 50 - 85 25 - 60 10 - 30 2 - 10 0 -
Dari Tabel 4.2 didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan ASTM C-33 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Gradasi agregat halus
43
4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar
Pengujian terhadap agregat kasar split (batu pecah) yang dilaksanakan dalam penelitian ini meliputi pengujian berat jenis (specific gravity), keausan (abrasi) dan gradasi agregat kasar. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel 4.3, sedangkan pada Tabel 4.4 dan Gambar 4.2 menyajikan hasil analisis ayakan terhadap sampel agregat kasar sehingga dapat diketahui gradasinya. Data hasil pengujian secara lengkap disajikan pada lampiran A. Tabel 4.3. Hasil pengujian agregat kasar Jenis pengujian Bulk Specific Gravity Bulk Specific SSD Apparent Specific Gravity Absorbtion Abrasi Modulus Halus Butir
Hasil pengujian 2,40 gr/cm3 2,56 gr/cm3 2,84 gr/cm3
Standar -
Kesimpulan -
6,39% 40,60% 6,65
Maksimum 50% 5-8
Memenuhi syarat Memenuhi syarat
Tabel 4.4. Hasil pengujian gradasi agregat kasar Diameter ayakan (mm) 19,00 12,50 9,50 4,75 2,36 1,18 0,85 0,30 0,15 0,00 Jumlah
Gram 0,000 287,424 1088,620 1611,956 5,000 1,000 0,000 0,000 0,000 0,000 2994,000
Berat tertahan Kumulatif % (%) 0,00 0,00 9,60 9,60 36,36 45,96 53,84 90,20 0,17 99,97 0,03 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 100,00 764,93
Berat lolos kumulatif (%) 100,00 90,40 44,44 0,80 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -
ASTM C-33 100 90 – 100 40 – 70 0 – 15 0–5 -
Dari Tabel 4.4 didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan ASTM C-33 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.2.
44
Gambar 4.2. Gradasi agregat kasar
Secara visual, agregat kasar yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Agregat kasar
45
4.2. Perancangan Campuran Adukan Beton Peninjauan Perancangan campuran (mix design) beton memadat mandiri yang diamati berdasarkan prosentase perbandingan antara agregat kasar dengan agregat halus dan prosentase fly ash terhadap semen. Komposisi agregat dan fly ash menjadi tinjauan utama karena berpengaruh terhadap workability pada beton. Dari perhitungan perancangan campuran (mix design) adukan beton, diperoleh kebutuhan bahan untuk 1 m3 beton seperti pada Tabel 4.5. Tabel 4.5. Proporsi campuran adukan beton memadat mandiri tanpa tambahan serat untuk setiap variasi per 1 m3. Agregat
Agregat
halus
kasar
(kg)
(kg)
BTS AH40-AK60-FA10 BTS AH60-AK40-FA10 BTS AH60-AK40-FA20 BTS AH50-AK50-FA10 BTS AH50-AK50-FA20 BTS AH70-AK30-FA10
511 511 464 511 464 511
BTS AH70-AK30-FA20
464
PC Nama sampel
Air
Fly ash
(kg)
(kg)
(kg)
610,56 912,96 912,96 762,00 762,00 1063,44
915,84 608,64 608,64 762,00 762,00 455,76
209,54 259,17 253,06 256,42 250,37 259,17
51,06 51,06 92,83 51,06 92,83 51,06
1063,44
455,76
253,06
92,83
Perhitungan secara lengkap, terdapat pada lampiran B, sedangkan untuk satu kali adukan beton memadat mandiri tanpa campuran serat disajikan dalam Tabel 4.6. Tabel 4.6. Proporsi campuran adukan beton memadat mandiri untuk setiap variasi tiap 1 kali adukan Agregat
Agregat
halus
kasar
(kg)
(kg)
BTS AH40-AK60-FA10
29,04
BTS AH60-AK40-FA10
PC
Air
Fly ash
(kg)
(kg)
(kg)
34,72
52,08
11,92
2,90
29,04
51,92
34,61
10,47
2,90
BTS AH60-AK40-FA20
26,40
51,92
34,61
14,39
5,28
BTS AH50-AK50-FA10
29,04
43,33
43,33
14,58
2,90
BTS AH50-AK50-FA20
26,40
43,33
43,33
14,24
5,28
BTS AH70-AK30-FA10
29,04
60,48
25,92
14,74
2,90
BTS AH70-AK30-FA20
26,40
60,48
25,92
14,39
5,28
Nama sampel
46
Perhitungan proporsi campuran adukan beton memadat mandiri untuk setiap variasi secara lengkap terdapat pada lampiran B, sedangkan kebutuhan serat untuk setiap variasi tiap 1 kali adukan beton memadat mandiri disajikan dalam Tabel 4.7.
Tabel 4.7. Proporsi kebutuhan serat untuk setiap variasi beton memadat madiri Jenis serat Serat plastik
Serat kaleng
Serat karet kasar
Serat karet halus
Serat tiap 1 m3
Serat tiap 1 kali adukan
(kg/m3)
(kg)
BSSP-1
4,75
0,271
BSSP-2
9,50
0,542
BSSP-3
14,25
0,813
BSSK-1
11,50
0,656
BSSK-2
23,00
1,313
BSSK-3
34,50
1,970
BSSK-K-1
5,90
0,336
BSSK-K-2
11,80
0,674
BSSK-K-3
17,90
1,010
BSSK-H-1
5,90
0,336
BSSK-H-2
11,80
0,674
BSSK-H-3
17,90
1,010
Nama sampel
47
4.3. Hasil Pengujian Beton Memadat Mandiri Tanpa Serat 4.3.1. Hasil Pengujian Flow Table
Hasil pengujian slump flow dari masing-masing campuran beton memadat mandiri dapat dilihat pada Tabel 4.8. Grafik hubungan antara sampel dengan t500, sampel dengan diameter sebaran, dan sampel dengan kecepatan aliran dapat dilihat pada Gambar 4.4 – 4.6. Tabel 4.8. Nilai slump flow dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table Nama Flow table test No sampel t500 Diameter sebaran Kecepatan aliran (dt) (mm) (mm/dt) 1 * 395 BTS AH40-AK60-FA10 2 2,60 730 192,31 BTS AH60-AK40-FA10 3 3,00 740 166,67 BTS AH60-AK40-FA20 4 4,00 735 125,00 BTS AH50-AK50-FA10 5 4,18 685 119,62 BTS AH50-AK50-FA20 6 3,00 750 166,67 BTS AH70-AK30-FA10 7 3,40 745 147,06 BTS AH70-AK30-FA20 *: Sampel tidak mengalir hingga melewati diameter 500 mm, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
Gambar 4.4. Hubungan waktu aliran (t500) pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table
48
Gambar 4.5. Hubungan diameter aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table
Gambar 4.6. Hubungan kecepatan aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Flow table
49
4.3.2 Hasil Pengujian J-ring Flow Table
Hasil pengujian J-ring slump flow dari masing-masing campuran beton memadat mandiri dapat dilihat pada Tabel 4.9. Grafik hubungan antara sampel dengan t500, sampel dengan diameter sebaran, dan sampel dengan kecepatan aliran dapat dilihat pada Gambar 4.7– 4.9. Tabel 4.9. Nilai slump flow dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table No
Nama sampel
1 2 3 4
BTS AH40-AK60-FA10 BTS AH60-AK40-FA10 BTS AH60-AK40-FA20 BTS AH50-AK50-FA10
5 6 7
BTS AH50-AK50-FA20 BTS AH70-AK30-FA10 BTS AH70-AK30-FA20
t500 (dt) * 3,3 4,00 10,00 11,73 5,00 5,00
J-ring flow table test Diameter sebaran Kecepatan aliran (mm) (mm/dt) 305 620 151,52 595 125,00 590 50,00 555 42,63 635 100,00 630 100,00
*: Sampel tidak mengalir hingga melewati diameter 500 mm, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
Gambar 4.7. Hubungan waktu aliran (t500) pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table
50
Gambar 4.8. Hubungan diameter aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table
Gambar 4.9. Hubungan kecepatan aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji J-ring flow table
51
4.3.3 Hasil Pengujian L-box
Hasil pengujian L-box dari masing-masing campuran beton memadat mandiri dapat dilihat pada Tabel 4.10. Grafik hubungan antara sampel dengan t200, t400 dan sampel dengan rasio permukaan (h2/h1) dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan 4.8. Tabel 4.10. Nilai waktu aliran dan h2/h1 dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji L-box NO
Nama sampel
1 2 3
BTS AH40-AK60-FA10 BTS AH60-AK40-FA10 BTS AH60-AK40-FA20
4 5 6 7
BTS AH50-AK50-FA10 BTS AH50-AK50-FA20 BTS AH70-AK30-FA10 BTS AH70-AK30-FA20
t200 (dt) 40,00 2,00 3,00 10,00 11,26 ** 2,20
t400 (dt) * 5,00 5,40 50,00 54,31 ** 5,00
L-box test h1 h2 (mm) (mm) * * 87 87 105 95 57 32 33 17 ** ** 87 87
h2/h1 * 1 0,90 0,56 0,52 ** 1
* : Sampel tidak mengalir, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan **: Tidak dilakukan pengujian dikarenakan terjadi kerusakan pada alat uji
Gambar 4.10. Hubungan waktu aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji L-box
52
Gambar 4.11. Hubungan h2/h1 pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji L-box 4.3.4 Hasil Pengujian Box Type
Hasil pengujian Box type dari masing-masing campuran beton memadat mandiri dapat dilihat pada Tabel 4.11 dan grafik hubungan antara sampel dengan rasio permukaan (h2/h1) dapat dilihat pada Gambar 4.12. Tabel 4.11. Nilai h2/h1 dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Box type No
Nama sampel
1 2 3
BTS AH40-AK60-FA10 BTS AH60-AK40-FA10 BTS AH60-AK40-FA20
4 5 6 7
BTS AH50-AK50-FA10 BTS AH50-AK50-FA20 BTS AH70-AK30-FA10 BTS AH70-AK30-FA20
h1 (mm) 576,5 315,0 320,0 * 558,0 315,0 315,0
Box type test h2 (mm) 53,5 315,0 310,0 * 72,0 315,0 315,0
h2/h1 0,092 1,000 0,960 * 0,129 1,000 1,000
*: Sampel tidak mengalir, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
53
Gambar 4.12. Hubungan h2/h1 pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji Box type
4.3.5 Hasil Pengujian V-funnel
Hasil pengujian V-funnel dari masing-masing campuran beton memadat mandiri dapat dilihat pada Tabel 4.12 dan grafik hubungan antara sampel dengan waktu aliran (t) dapat dilihat pada Gambar 4.13. Tabel 4.12. Nilai waktu dari berbagai variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji V-funnel No
Nama sampel
1 2
BTS AH40-AK60-FA10 BTS AH60-AK40-FA10
3
BTS AH60-AK40-FA20
4 5 6 7
BTS AH50-AK50-FA10 BTS AH50-AK50-FA20 BTS AH70-AK30-FA10 BTS AH70-AK30-FA20
V-funnel test t (dt) 10,88 8,00 8,00 28,00 29,00 6,00 7,00
54
Gambar 4.13. Hubungan waktu aliran pada variasi perbandingan agregat dan kadar fly ash pada uji V-funnel
4.4. Analisa Pemilihan Beton Memadat Mandiri Terbaik Data hasil pengujian tujuh campuran beton memadat mandiri tanpa tambahan serat telah diperoleh dan dilakukan analisa. Analisa data dilakukan dengan cara mengamati sifat-sifat beton memadat mandiri yang memenuhi parameter workability, flowability, passingability, dan efisien dalam penggunaan semen. Hasil pengamatan grafik dari masing-masing sampel campuran beton memadat mandiri tanpa tambahan serat dapat dilihat pada Tabel 4.13.
55
56
Tabel 4.13. Analisa beton memadat mandiri terbaik Nama sampel No
Aspek
Parameter
yang ditinjau
Beton memadat mandiri BTS AH40-AK60-FA10
1
BTS AH50-AK50-FA10
BTS AH50-AK50-FA20
BTS AH70-AK30-FA20
BTS AH70-AK30-FA10
* t500 = 4,00 dt D = 735 dt v = 125,00 mm/dt
* t500 = 4,18 dt D = 685 dt v = 119,62 mm/dt
* t500 = 3,40 dt D = 745 mm v = 147 mm/dt
* t500 = 3,00 dt D = 745 mm v = 166 mm/dt
* t500 = 4,00 dt D = 595 mm v = 125,00 mm/dt
* t500 = 5,00 dt D = 630 mm v = 100,00 mm/dt
* t500 = 2,60 dt D = 635 mm v = 100,00 mm/dt
* t200 = 2,00 dt t400 = 5,00 dt h2/h1 = 1,00
* t200 = 3,00 dt t400 = 5,40 dt h2/h1 = 0,90
* t200 = 2,20 dt t400 = 5,00 dt h2/h1 = 1,00
* t = 10,88 dt
* h2/h1= 1,00 * t = 8,00 dt
-
Fly ash= 10% semen AH:AK = 40:60
Fly ash= 10% semen AH:AK = 60:40
-
511 kg/m3
511 kg/m3
* h2/h1 = 0,96 * t = 8,00 dt * Fly ash= 20% semen AH:AK = 60:40 * 464 kg/m3
Flow table test t500 = 2 dt – 5 dt (Siddque, 2001)
BTS AH60-AK40-FA10
BTS AH60-AK40-FA20
* t500 = 2,60 dt D = 730 mm v = 192,31 mm/dt
* t500 = 3,00 dt D = 740 mm v = 166 mm/dt
* t500 = 6,00 dt D = 620 mm v = 83,33 mm/dt
D = 700 mm (EN – 12350) 2
J-ring flow table test
t500 = 2 dt – 5 dt (Siddque, 2001) D = 600 mm (EN – 12350)
3
L-box test
t200 = 3,40 dt (As’ad, 2006) t400 = 6,00 dt (As’ad, 2006)
4 5 6
7
Box type test V-funnel test Workability (pengerjaan) Kadar semen dalam campuran beton
h2/h1 ≥ 0,8 (Kumar, 2001) h2 = 300 mm (Kumar, 2006) t = 6 dt – 12 dt (Siddque, 2001)
* h2/h1 = 1,00 * t = 7,00 dt Fly ash= 10% semen AH:AK = 50:50 511 kg/m3
* Fly ash= 20% semen AH:AK = 50:50 * 464 kg/m3
Fly ash= 20% semen AH:AK = 70:30 * 464 kg/m3
* h2/h1 = 1,00 * t = 6,00 dt Fly ash= 10% semen AH:AK = 70:30 511 kg/m3
55
56
Keterangan Tabel 4.13: *
= Sifat beton segar memenuhi parameter, mempunyai workability yang baik, dan hemat dalam pengunaan semen = Sifat beton segar jauh dari parameter sebagai beton memadat mandiri
D
= Diameter aliran beton (mm)
v
= Kecepatan aliran (mm/dt)
h2/h1
= Rasio permukaan
t500
= Waktu aliran beton melewati diameter 500 mm (dt)
t200
= Waktu aliran beton melewati jarak 200 mm pada L-box (dt)
t400
= Waktu aliran beton melewati jarak 400 mm pada L-box (dt)
t
= Waktu aliran beton pada V-funnel (dt)
Dalam perencanaan tujuh campuran beton memadat mandiri tanpa tambahan serat, diperoleh data aliran yang berbeda-beda. Tabel 4.13 menunjukkan faktor yang membedakan aliran tersebut adalah prosentase perbandingan antara agregat kasar dengan agregat halus dan kadar fly ash. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) sukar mengalir pada perbandingan agregat kasar dengan agregat halus 50:50 dan 60:40, maka dapat diambil kesimpulan bahwa beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) sukar mengalir jika prosentase agregat kasar lebih besar dari atau sama dengan prosentase agregat halus.
Kadar fly ash juga berpengaruh terhadap workability dan flowability beton memadat mandiri. Dalam penelitian ini, fly ash berperan sebagai penganti semen. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin banyak kadar fly ash pada beton memadat mandiri, maka kemampuan aliran (flowability) berkurang tetapi meningkatkan kemampuan pengerjaannya (workability).
Hasil pengamatan 4.13 di atas, dapat diketahui bahwa sampel BTS AH60-AK40FA20 adalah sampel beton memadat mandiri terbaik karena memenuhi semua
parameter yang ditinjau. Sampel BTS AH60-AK40-FA20 mudah dalam pengerjaannya dikarenakan kadar fly ash yang direncanakan sesuai dengan yang
57
diharapkan. Selain itu, campuran dengan perbandingan agregat halus dan agregat kasar 60:40 lebih mudah dikerjakan dari pada perbandingan agregat 70:30. Pada pengujiannya, flowability dan passingability Sampel BTS AH60-AK40-FA20 telah memenuhi persyaratan Flow table test, J-ring flow table test, L-box test, Box type test, dan V-funnel test.
Di samping itu, pertimbangan terhadap jumlah semen juga diperhatikan. Selain lebih murah, dengan kadar semen yang rendah dapat menggurangi tegangan permukaan. Tegangan permukaan dapat menyebabkan retak pada beton di umur awal. Oleh karena itu, dalam penelitian ini lebih memprioritaskan campuran beton dengan kadar semen yang lebih rendah.
4.5. Hasil Pengujian Beton Memadat Mandiri dengan Tambahan Serat Sampel beton memadat mandiri terbaik adalah BTS AH60-AK40-FA20 atau dapat disebut juga BSTS (Beton Segar Tanpa Serat). Hasil pengujian beton memadat mandiri dengan serat terbukti mengalami penurunan pengerjaan dan pengalirannya.
4.5.1. Hasil Pengujian Flow Table
Hasil pengujian Flow table untuk sampel BSTS dengan tambahan serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton dapat dilihat pada Tabel 4.14. Grafik hubungan antara sampel dengan t500, sampel dengan diameter sebaran, dan sampel dengan kecepatan aliran dapat dilihat pada Gambar 4.14 – 4.16.
58
Tabel 4.14. Nilai slump flow BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table No
Nama sampel
Jenis serat
Kadar serat 0,00%
t500 (dt) 3,00
Diameter sebaran (mm) 740
Kecepatan aliran (mm/dt) 166,67
1
BSTS
Tanpa serat
2
BSSP-1 BSSP-2 BSSP-3
Plastik Plastik Plastik
0,50% 1,00% 1,50%
3,00 3,54 4,34
635 620 495
166,67 141,24 115,21
3
BSSK-1 BSSK-2 BSSK-3
Kaleng Kaleng Kaleng
0,50% 1,00% 1,50%
3,79 4,75 *
585 570 310
131,93 105,26 -
4
BSSK-K-1 BSSK-K-2 BSSK-K-3
Karet kasar Karet kasar Karet kasar
0,50% 1,00% 1,50%
3,00 4,38 4.83
720 700 625
166,67 114,16 103,52
5
BSSK-H-1 BSSK-H-2 BSSK-H-3
Karet halus Karet halus Karet halus
0,50% 1,00% 1,50%
3,00 3,79 5,39
735 735 650
166,67 131,93 92,76
*: Sampel tidak mengalir hingga melewati diameter 500 mm, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
Nama sampel
Gambar 4.14. Hasil pengujian waktu aliran (t500) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table
59
Nama sampel
Gambar 4.15. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table
Gambar 4.16. Hasil pengujian kecepatan aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Flow table Tabel 4.14 menyajikan hasil pengujian beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete) menggunakan Flow table. Penambahan serat ke dalam beton menurunkan kinerja beton segar memadat mandiri. Kemudahan pengerjaan menurun secara signifikan pada campuran beton yang mengandung serat
60
dibandingkan dengan beton tanpa serat. Beton segar tanpa serat mampu mengalir dengan diameter rata-rata 740 mm dan campuran beton dengan serat mampu mengalir dengan diameter rata-rata 310 mm hingga 735 mm.
Kadar serat sangat berpengaruh terhadap penurunan kemampuan pengerjaan dan pengaliran beton memadat mandiri. Semakin besar kadar serat, maka kemampuan pengerjaan dan pengaliran beton memadat mandiri akan semakin menurun. Hal tersebut dikarenakan jumlah serat yang banyak, memiliki permukaan yang lebih luas. Permukaan yang luas pada beton segar dapat menurunkan lubrikasi antar agregat-serat dan antar serat-serat. Penurunan diameter sebaran terbesar terjadi pada sampel BSSK-3. Hal ini disebabkan karena jumlah serat kaleng memberikan pengaruh yang signifikan pada proses pencampuran, workability dan pemadatan beton bila dibanding dengan penggunaan jenis serat yang lain. Campuran ini mengandung serat kaleng dengan kadar 1,5 % volume dengan dosis 34,5 kg/m3.
4.5.2. Hasil Pengujian J-ring Flow Table
Hasil pengujian J-ring flow table untuk sampel BSTS dengan tambahan serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton dapat dilihat pada Tabel 4.15. Grafik hubungan antara sampel dengan t500, sampel dengan diameter sebaran, dan sampel dengan kecepatan aliran dapat dilihat pada Gambar 4.17 – 4.19.
61
Tabel 4.15. Nilai slump flow BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji J-ring flow table
0,00%
t500 (dt) 4,00
Diameter sebaran (mm) 595
Kecepatan aliran (mm/dt) 125,00
Plastik Plastik Plastik
0,50% 1,00% 1,50%
7,16 9,91 *
520 510 300
69,83 50,45 -
BSSK-1 BSSK-2 BSSK-3
Kaleng Kaleng Kaleng
0,50% 1,00% 1,50%
9,00 11,92 *
510 480 300
55,56 41,95 -
4
BSSK-K-1 BSSK-K-2 BSSK-K-3
Karet kasar Karet kasar Karet kasar
0,50% 1,00% 1,50%
8,74 10,00 13,40
530 520 435
57,21 50,00 37,31
5
BSSK-H-1 BSSK-H-2 BSSK-H-3
Karet halus Karet halus Karet halus
0,50% 1,00% 1,50%
4,20 6,62 13,81
580 585 535
119,05 75,53 36,21
No
Nama sampel
Jenis serat
Kadar
1
BSTS
Tanpa serat
2
BSSP-1 BSSP-2 BSSP-3
3
*: Sampel tidak mengalir hingga melewati diameter 500 mm, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
Gambar 4.17. Hasil pengujian waktu aliran (t500) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji J-ring flow table
62
Gambar 4.18. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji J-ring flow table
Gambar 4.19. Hasil pengujian diameter aliran pada variasi jenis dan kadar serat pada uji J-ring flow table Tabel 4.15 menyajikan hasil pengujian beton memadat mandiri dengan menggunakan J-ring flow table. Beton Segar tanpa serat mampu mengalir dengan diameter rata-rata 595 mm dan campuran beton dengan serat mampu mengalir dengan diameter 300 mm hingga 585 mm. Pada sampel BSSP-3 dengan dosis serat 14,25 kg/m3 dan BSSK-3 dengan dosis serat 34,5 kg/m3, tidak diperoleh data
63
t500. Hal tersebut dikarenakan dosis serat yang tinggi menghalangi beton segar mengalir melewati tulangan pada J-ring flow table.
4.5.3. Hasil Pengujian L-box
Hasil pengujian L-box untuk sampel BSTS dengan tambahan serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton dapat dilihat pada Tabel 4.16. Grafik hubungan antara sampel dengan t200, sampel dengan t400, dan sampel dengan rasio permukaan (h2/h1) dapat dilihat pada Gambar 4.20 – 4.22. Tabel 4.16. Nilai waktu aliran dan rasio permukaan BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box No
Nama sampel
Jenis serat
Kadar serat
t200
t400
h1
h2
(dt)
(dt)
(mm)
(mm)
h2/h1
1
BSTS
Tanpa serat
0,00%
3,00
5,40
105
95,0
0,904
2
BSSP-1 BSSP-2 BSSP-3
Plastik Plastik Plastik
0,50%
3,20
7,30
430
34,0
0,079
1,00%
4,00
13,70
434
30,0
0,069
1,50%
20,47
*
*
*
*
BSSK-1 BSSK-2 BSSK-3
Kaleng Kaleng Kaleng
0,50%
12,3
*
*
*
*
1,00%
*
*
*
*
*
1,50%
*
*
*
*
*
BSSK-K-1 BSSK-K-2 BSSK-K-3
Karet kasar
0,50%
3,00
5,70
11
8,5
0,810
Karet kasar Karet kasar
1,00%
3,70
6,22
110
80,0
0,720
1,50%
3,73
6,57
110
80,0
0,720
BSSK-H-1 BSSK-H-2 BSSK-H-3
Karet halus
0,50%
3,00
5,40
110
90,0
0,820
Karet halus
1,00%
3,60
5,60
100
80,0
0,800
Karet halus
1,50%
3,94
10,52
110
43,0
0,391
3
4
5
*: Sampel tidak mengalir, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
Tabel 4.16 menyajikan hasil pengujian beton memadat mandiri menggunakan Lbox. Beton segar yang mengandung serat kaleng (BSSK) dengan kadar serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton, mengalami penurunan workability, flowability dan passingability yang sangat signifikan. Hal tersebut ditandai dengan tidak mengalirnya beton segar sehingga tidak diperoleh data t200 dan t400. Hanya
64
saja, pada sampel BSSK-1 masih diperoleh data t200 yang mengalami penurunan waktu aliran secara signifikan.
Stabilitas permukaan mandiri (self leveling) beton segar diamati pada pengujian ini. Pada tabel 4.18 terlihat bahwa kandungan serat yang banyak dalam beton segar, dapat menurunkan stabilitas perataan permukaan atau rasio elvasi ujung akhir dan elevasi pangkal (h2/h1). Beton segar serat kaleng (BSSK) mencatat rasio (h2/h1) yang paling rendah dibandingkan dengan beton serat yang lain. Penurunan rasio (h2/h1) mengikuti kecenderungan penurunan kecepatan aliran beton memadat mandiri (Self Compacting Concrete).
Gambar 4.20. Hubungan waktu aliran (t200) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box
65
Gambar 4.21. Hubungan waktu aliran (t400) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box
Gambar 4.22. Hubungan h2/h1 pada variasi jenis dan kadar serat pada uji L-box
66
4.5.4. Hasil Pengujian Box Type
Hasil pengujian Box type untuk sampel BSTS dengan tambahan serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton dapat dilihat pada Tabel 4.17 dan grafik hubungan antara sampel dengan rasio permukaan (h2/h1) dapat dilihat pada Gambar 4.23. Tabel 4.17. Nilai rasio permukaan BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji Box type No
Nama sampel
Jenis serat
Kadar serat
1
BSTS
Tanpa serat
2
BSSP-1 BSSP-2 BSSP-3
3
0,00%
h1 (mm) 315,0
h2 (mm) 315,0
h2/h1 1,000
Plastik Plastik Plastik
0,50% 1,00% 1,50%
31,3 602,0 642,0
312,7 60,0 20,0
0,986 0,100 0,031
BSSK-1 BSSK-2 BSSK-3
Kaleng Kaleng Kaleng
0,50% 1,00% 1,50%
562,0 612,0 652,0
100,0 50,0 10,0
0,178 0,082 0,015
4
BSSK-K-1 BSSK-K-2 BSSK-K-3
Karet kasar Karet kasar Karet kasar
0,50% 1,00% 1,50%
315,0 315,0 318
315,0 315,0 312
1,000 1,000 0,980
5
BSSK-H-1 BSSK-H-2 BSSK-H-3
Karet halus Karet halus Karet halus
0,50% 1,00% 1,50%
315 315 575
315 315 150
1,000 1,000 0,261
67
Gambar 4.23. Hubungan h2/h1 pada variasi jenis dan kadar serat pada uji Box type Stabilitas permukaan mandiri (self leveling) beton segar juga diamati pada pengujian Box type. Tabel 4.17 menunjukkan bahwa kandungan serat yang banyak dalam beton segar dapat menurunkan stabilitas perataan permukaan atau rasio elvasi ujung akhir dan elevasi pangkalnya (h2/h1). Beton segar serat kaleng (BSSK) mencatat rasio (h2/h1) yang paling rendah dibandingkan dengan beton serat yang lain.
Sampel beton serat karet kasar (BSSK-K) dan beton segar serat karet halus (BSSK-H) tidak mengalami penurunan terhadap stabilitas perataan permukaan. Maka, dapat diambil kesimpulan bahwa beton memadat mandiri yang ditambah serat karet kasar maupun halus dengan kadar serat 0,5% dan 1,0% volume beton, tidak berpengaruh terhadap stabilitas perataan permukaan karena nilai h2/h1=1. Hal ini disebabkan karena jumlah serat karet tidak memberikan pengaruh terlalu signifikan pada proses pencampuran, workability dan pemadatan beton bila dibanding dengan penggunaan serat yang lain. Penambahan serat karet kasar dengan kadar 1,5% volume beton mengalami penurunan stabilitas perataan permukaan yang tidak signifikan (h2/h1=0,98). Sedangkan Penambahan serat karet halus dengan kadar 1,5% volume beton mengalami penurunan stabilitas perataan permukaan yang signifikan (h2/h1=0,261).
4.5.5. Hasil Pengujian V-funnel
Hasil pengujian V-funnel BSTS dengan tambahan serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% volume beton dapat dilihat pada Tabel 4.18 dan grafik hubungan antara sampel dengan waktu aliran (t) dapat dilihat pada Gambar 4.24.
68
Tabel 4.18. Nilai waktu aliran BSTS dari berbagai variasi jenis dan kadar serat pada uji V-funnel No
Nama sampel
Jenis serat
Kadar serat
1
BSTS
Tanpa serat
0,00%
t (dt) 8,00
2
BSSP-1 BSSP-2 BSSP-3
Plastik Plastik Plastik
0,50% 1,00% 1,50%
27,75 51,77 23,72
3
BSSK-1 BSSK-2 BSSK-3
Kaleng Kaleng Kaleng
0,50% 1,00% 1,50%
30,22 32,00 20,78
4
BSSK-K-1 BSSK-K-2 BSSK-K-3
Karet kasar Karet kasar Karet kasar
0,50% 1,00% 1,50%
29,68 31,02 28,46
5
BSSK-H-1 BSSK-H-2 BSSK-H-3
Karet halus Karet halus Karet halus
0,50% 1,00% 1,50%
38,02 42,32 23,80
Gambar 4.24. Hubungan waktu aliran (t) pada variasi jenis dan kadar serat pada uji V-funnel
69
Tabel 4.18 menyajikan hasil pengujian beton memadat mandiri menggunakan Vfunnel. Penambahan serat kedalam beton dengan kadar 0,5% dan 1,0% volume beton, akan mengalami perlambatan waktu aliran (t) rata-rata 27,75 detik hingga 51,77 detik. Sedangkan penambahan serat dengan kadar 1,5% volume beton justru mengalami percepatan waktu aliran dibandingkan dengan kadar serat 1,0% volume beton. Hal tersebut dikarenakan semakin banyak serat yang ditambahkan kedalam beton (>1,0% volume beton) akan mengurangi nilai viskositas / kekentalan beton sehingga ikatan antar agregat mudah lepas atau terjadi segregasi pada saat penuangan.
4.6. Rekapitulasi Hasil Pengujian Beton Memadat Mandiri dengan Tambahan Serat Hasil pengujian beton serat memadat mandiri dengan kelima metode yakni Flow table test, J-ring flow table test, L-box test, Box type test, dan V-funnel test dilakukan rekapitulasi dari Tabel 4.14 – 4.18 untuk mempermudah pengamatan dan menarik kesimpulan. Rekapitulasi hasil pengujian beton serat memadat mandiri dapat dilihat pada Tabel 4.19.
70
57
Tabel 4.19. Rekapitulasi hasil pengujian beton serat memadat mandiri No
Nama sampel
Flow table test
Kadar serat Jenis serat
J-ring flow table test
L-box test
Box type test
t500
Diameter sebaran
Kecepatan aliran
t500
Diameter sebaran
Kecepatan aliran
t200
t400
h1
h2
(dt)
(mm)
(mm/dt)
(dt)
(mm)
(mm/dt)
(dt)
(dt)
(mm)
(mm)
h2/h1
h1
h2
(mm)
(mm)
V-funnel test
h2/h1
t (dt)
1
BSTS
Tanpa serat
0,00%
3,00
740
166,67
4,00
595
125,00
3,00
5,40
105
95,0
0,904
315,0
315,0
1,000
8,00
2
BSSP-1
Plastik
0,50%
3,00
635
166,67
7,16
520
69,83
3,20
7,30
430
34,0
0,079
31,3
312,7
0,986
27,75
BSSP-2
Plastik
1,00%
3,54
620
141,24
9,91
510
50,45
4,00
13,70
434
30,0
0,069
602,0
60,0
0,100
51,77
BSSP-3
Plastik
1,50%
4,34
495
115,21
*
300
-
20,47
*
*
*
*
642,0
20,0
0,031
23,72
BSSK-1
Kaleng
0,50%
3,79
585
131,93
9,00
510
55,56
12,3
*
*
*
*
562,0
100,0
0,178
30,22
BSSK-2
Kaleng
1,00%
4,75
570
105,26
11,92
480
41,95
*
*
*
*
*
612,0
50,0
0,082
32,00
BSSK-3
Kaleng
1,50%
*
310
-
*
300
-
*
*
*
*
*
652,0
10,0
0,015
20,78
BSSK-K-1
Karet kasar
0,50%
3,00
720
166,67
8,74
530
57,21
3,00
5,70
11
8,5
0,810
315,0
315,0
1,000
29,68
BSSK-K-2
Karet kasar
1,00%
4,38
700
114,16
10,00
520
50,00
3,70
6,22
110
80,0
0,720
315,0
315,0
1,000
31,02
625
103,52
13,40
435
37,31
3,73
6,57
110
80,0
0,720
318
312
0,980
28,46
3
4
5
BSSK-K-3
Karet kasar
1,50%
4.83
BSSK-H-1
Karet halus
0,50%
3,00
735
166,67
4,20
580
119,05
3,00
5,40
110
90,0
0,820
315
315
1,000
38,02
BSSK-H-2
Karet halus
1,00%
3,79
735
131,93
6,62
585
75,53
3,60
5,60
100
80,0
0,800
315
315
1,000
42,32
BSSK-H-3
Karet halus
1,50%
5,39
650
92,76
13,81
535
36,21
3,94
10,52
110
43,0
0,391
575
150
0,261
23,80
*: Sampel tidak mengalir, sehingga tidak diperoleh data yang diinginkan
70
71
Hasil pengamatan Tabel 4.19 menunjukkan bahwa BSSK (Beton segar serat kaleng) dengan kadar serat 0,5%; 1,0%; dan 1,5% mengalami penurunan workability, flowability, dan passingability yang paling besar, lebih khususnya dengan campuran beton dengan kadar serat 1,5% dengan dosis 34,5 kg/m3. Penurunan workability, flowability, dan passingability yang besar tersebut disebabkan karena jumlah serat kaleng memberikan pengaruh yang signifikan pada proses pencampuran, workability dan pemadatan beton bila dibanding dengan penggunaan jenis serat yang lain. Penurunan sifat BSSK pada pengujian V-funnel hampir sama bila dibandingkan beton memadat mandiri dengan jenis serat yang lain, maka dapat diambil kesimpulan bahwa perbedaan antara kemampuan aliran beton segar serat kaleng dengan beton segar serat plastik dan karet tidak signifikan ketika proses penuangan dilakukan.
72
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Dari hasil pengujian, analisa data dan pembahasan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: a. Perbandingan antara agregat kasar dan halus sangat berpengaruh dalam menentukan mix design beton memadat mandiri terbaik. Jika jumlah agregat kasar melebihi 50% volume total agregat, maka beton akan susah mengalir. Disamping itu, kadar fly ash juga berpengaruh terhadap aliran beton memadat mandiri. Semakin banyak kadar fly ash, maka semakin memperlambat aliran beton memadat mandiri. b. Penurunan kinerja pengerjaan (workability), pengaliran (flowability), dan stabilitas perataan permukaan beton serat memadat mandiri tergantung dari jumlah serat. Jumlah serat yang banyak cenderung mempunyai permukaan yang lebih luas dan berimplikasi pada pengurangan lubrikasi agregat dan serat yang menghambat pergerakan pergerakan beton segar pada saat pengerjaan. c. Urutan penurunan kinerja beton segar dari kecil ke besar adalah beton segar dengan tambahan serat ban bekas, plastik, dan kaleng. Penurunan terbesar pada kinerja pengerjaan (workability) dan pengaliran (flowability) terjadi beton dengan tambahan serat kaleng. Hal ini disebabkan karena jumlah serat kaleng memberikan pengaruh yang signifikan pada proses pencampuran, workability, dan pemadatan beton bila dibanding dengan penggunaan jenis serat yang lain. Campuran ini mengandung serat kaleng dengan kadar 1,5 % volume dengan dosis 34,5 kg/m3.
72
73
5.2. Saran Untuk menindaklanjuti penelitian ini kiranya perlu dilakukan beberapa koreksi yang diperlukan agar penelitian-penelitian selanjutnya dapat lebih baik. Adapun saran-saran untuk penelitian selanjutnya antara lain: a.
Perlu memastikan bahwa alat-alat yang akan digunakan dalam kondisi baik.
b.
Perlu kehati-hatian dalam penggunaan Superplasticizer (Viscocrete 10) karena sangat sensitif terhadap perubahan viskositas dan jika kadar yang digunakan terlalu besar, maka dapat mengurangi deformability (ikatan antar agregat).
c.
Perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang persentase jumlah penambahan serat limbah produk industri pada campuran beton untuk melihat kecenderungan perubahan Workability, flowability, dan passingability terhadap perubahan kandungan serat.
57
DAFTAR PUSTAKA
American Society For Testing and Material. 1918. Concrete and Material Aggregares (Including Manual of Agregates and Concrete Testing). ASTM. Philadelpia. As’ad, Sholihin (2006), Equivalent flexural strength of steel fibre reinforced concrete and its modeling from fibre distribution and fibre pullout load, Dissertation, Faculty of Civil Enineering, University of Innsbruck, Austria. As’ad, Sholihin (2009), Pengembangan Kanal Fleksibel Berbahan Beton Memadat Mandiri Berserat Limbah Kaleng dan Limbah Plastik, Usulan Penelitian Hibah Bersaing, Surakarta. Handoko Sugiharto, Gioden Hadi Kusuma (2001), Penggunaan Fly Ash dan Viscocrete pada Self Compacting Concrete, makalah, Dimensi Teknik Sipil Volume 2, Universitas Kristen Petra, Surabaya. Hela, R. and Hubertova, M. (2006), Selbverdichtender Beton (SVB), Teil 1 : Geschichte, Vorteile, Nachteile, und Grundcharakteristiken, Beton Fertigteil (BFT), No.1, January 2006. pp. 30-36. Hela, R. and Hubertova, M. (2006), Selbverdichtender Beton (SVB), Teil 2 : Bastandteile, Methoden, und Grundseatze des Entwurfs, Beton Fertigteil (BFT), No.3, March 2006. pp. 10-19. Juvas, K. (2004), Consolis – der groeste Hersteller von Betonfertigteilen in Europa, Selbverdichtender Beton Entwiklugen in der Betonfertigteilen, Beton Fertigteil (BFT), No.8 Agust 2004. Pp . 10-19. Kumar, P. (2006), Self Compacting Concrete : Methods of Testing and Design, February 2006, Pp. 86.
58
Ludwing, H-M., Weise, F., Hemrich, W. and Ehrlich, N.(2001) Der neue Beton – Selbstverdichhtender Beton – Grundlagen und Praxis, Beton Fertigteil (BHF), No. 7, July 2001. Mulyono, T. 2005. Teknologi Beton. Andi. Yogyakarta. Okamura, H and ouchi, M. (2003) Self Compacting Concrete, Vol.1, No.1, 5-15, April 2003, Japan Concrete Institute. Siddique, R. (2001) Self-Compacting Concrete - Procedure for Mix Design, Department of Civil Engineering, Thapar University, Patiala (Punjab), India Soroushian, P. And Bayasi, Z. 1987. Concept of Fibre Reinforced Concrete. Michigan State University, Michigan. Tjokrodimuljo, K. 1996. Teknologi Beton. Arif: Yogyakarta.
