TUGAS AKHIR ANALISA KAJIAN BETON PASCA BAKAR DENGAN TAMBAHAN ADMIXTURE SUPERPLASTICIZER DENI MALIK

TUGAS AKHIR ANALISA KAJIAN BETON PASCA BAKAR DENGAN TAMBAHAN ADMIXTURE SUPERPLASTICIZER Disusun oleh:

DENI MALIK 09 0404 028

Dosen Pembimbing: RAHMI KAROLINA, ST. MT 19820318 200812 2 001

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Kerusakan konstruksi beton sering terjadi disebabkan oleh kebakaran. Kebakaran terjadi akibat berbagai sebab, baik itu karena ledakan kompor atau tabung gas, ledakan bom, hubungan pendek arus listrik, sambaran petir, dan kerusuhan yang sengaja membakar bangunan gedung. Dalam penelitian ini, penggunaan admixture superplasticizer sebagai bahan tambahan dalam campuran beton diharapkan dapat meminimalkan kerusakan beton akibat pembakaran pada temperatur tinggi dengan meningkatkan kualitas beton baik berupa sifat mekanis yaitu kuat tekan maupun sifat fisis yaitu porositas beton. Adapun variasi penambahan admixture superplasticizer yang digunakan adalah 1%; 1,5%; dan 2%, sedangkan variasi pembakaran beton adalah 200ºC; 500ºC; dan 800ºC. Hasil pengujian menunjukkan penurunan kuat tekan dan kenaikan porositas beton akibat pembakaran pada temperatur tinggi. Kecenderungan kuat tekan beton akan turun seiring dengan kenaikan o temperatur. Pada temperatur 200 C terjadi penurunan sebesar 7,14%; 40,57%; o dan 65,71%, temperatur 500 C penurunan sebesar 2,74%; 15,07%; dan 65,75%, sedangkan temperatur 800ºC penurunan sebesar 13,79%; 14,47%; dan 53,95% dari kekuatan awal beton tanpa pembakaran. Porositas beton akan naik seiring dengan kenaikan temperatur dan persentase kenaikannya akan semakin besar seiring dengan temperatur o pembakaran. Pada temperatur 200 C terjadi peningkatan porositas sebesar 7,41% o - 11,853%, temperatur 500 C peningkatan sebesar 13,334% - 17,779%, dan o temperatur 800 C peningkatan porositas bertambah sebesar 19,26% - 23,704%, dari porositas beton normal. Dari hasil pengujian diperoleh penurunan kuat tekan dan meningkatnya porositas. Untuk penelitian lebih lanjut, nilai variasi penambahan admixture superplasticizer dapat diperbesar lebih dari 2% agar dimanfaatkan sebagai pencegah kerusakan beton akibat pembakaran pada temperatur tinggi. Pada beton mutu tinggi dilakukan dengan mencampur bahan tambahan lain yang dapat meningkatkan kuat tekan dan mengurangi porositas beton. Kata kunci : beton pasca bakar, admixture superplasticizer, kuat tekan,porositas.

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Tiada kata yang layak diucapkan selain ucapan syukur Alhamdulillah segala puji bagi Allah yang merupakan sumber dari segala sumber ilmu, hidayah dan kebaikan dengan hidayah dilimpahkan-Nya kepada Penulis, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Shalawat beriring salam senantiasa tercurah kehadirat junjungan Nabi Muhammad SAW yang selalu menjadi inspirasi pengetahuan serta senantiasa diharapkan syafaatnya pada hari akhir kelak. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan judul “ANALISA KAJIAN BETON PASCA BAKAR DENGAN TAMBAHAN ADMIXTURE SUPERPLASTICIZER”. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting, yaitu : 1.

Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan, serta meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membantu Penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

2.

Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

ii

Universitas Sumatera Utara

3.

Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5.

Teristimewa dihati untuk keluarga, terutama kepada kedua orang tua Penulis, Ayahanda Alm.Abdullah dan Ibunda Ani Marni yang telah memberikan doa, motivasi, semangat, dan nasehat. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, dan kasih sayang yang tiada batas serta do’a yang tidak pernah putus untuk Penulis. Saudara-saudara tercinta abang Khairul Hadi, Nursirwan, Heri Gusriadi, Rahmad Hidayat; kakak Ratna Sari Dewi dan Fatmawati; serta adik Ade Putri, yang selalu mendukung Penulis selama ini. Terima kasih atas doanya.

6.

Teristimewa dihati untuk Dina Zurahyana, ST, yang merupakan pemberi alasan terkuat agar selesainya tugas akhir ini tepat waktu. Terima kasih atas doa, semangat, dukungan, dan waktu untuk selalu menemani menyelesaikan tugas akhir ini.

7.

Teman-teman Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Reza, Hafiz, Prima, Rahmat’10, Fauzi‘10, dan Mas Subandi.

8.

Pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian administrasi. Terima kasih atas bantuannya selama awal kuliah sampai saat ini.

9.

Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2009, lek Feri, Rizki Oktero, Dicky, Ryan tungir, Topek Odoy, Mas Raden Seivana, Raja Fahmi, iii

Universitas Sumatera Utara

lek jhon Gunawan, Ichan Udin, Kiut, Ade, Galih, Bulloh, Bembeng, Ian, Alfian, Andi Buncit, Ajo, Ozan, Lesli, Frans, Loli, Benjo, Deser, Sri, Tina, Merni, Hanna, Nora, Nita, PutriNurul, Sarra, Utin, Ridho, Deko, Rahman, Benny, PutriMutia, Mia, Firdha, Evi, Irwan, Aul, Usuf, Fandu, Ucok, Sandi, Abraham, Hans, Jonathan, Azam, Ryan, Agus, Wahyu, dan teman-teman lain yang tidak dapat dicantumkan namanya satu persatu. 10. Abang dan kakak senior, Faim, Wawan, Riki, Rivan, Tami, Citra, Didik, dan yang lainnya. 11. Adik-adik stambuk 2012 Embas, Azhar, Yogi, Wahyu, Muiz, Acong, Alvin, Mitra, Tama, Bagus, Suryadi, Hafni, Rissa, Elin, dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu. 12. Dan untuk semua orang, yang tidak mungkin Penulis tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik dengan kerendahan hati Penulis meminta maaf yang sebesar-besarnya karena kesempurnaan hanya milik Allah SWT dan hanya manusia yang penuh kekhilafan. Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan,

Oktober 2013 Penulis

( Deni Malik )

iv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK ...................................................................................................... .... i KATA PENGANTAR.................................................................................... ... ii DAFTAR ISI................................................................................................... ... v DAFTAR GAMBAR...................................................................................... ... x DAFTAR TABEL .......................................................................................... .xii DAFTAR NOTASI......................................................................................... . xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvi

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................. … 1 1.1 Latar Belakang .......................................................................... … 1 1.2 Perumusan Masalah .................................................................... … 6 1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................ … 7 1.4 Pembatasan Masalah................................................................... … 7 1.5 Metodologi ................................................................................. … 8 1.5.1 Bagan Alir Penelitian ..................................................... ....9 1.5.2 Benda Uji ........................................................................ .. 11 1.5.3 Pembakaran Beton .......................................................... .. 12 1.5.4 Jenis Pengujian................................................................ .. 12 1.5.4.1 Uji Porositas...................................................... .. 12 1.5.4.2 Uji Kuat Tekan.................................................. .. 13

v Universitas Sumatera Utara

1.6 Lokasi Penelitian......................................................................... ..14 1.7 Sistematika Penulisan ...................................................................14

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... ..16 2.1 Umum ........................................................................................ ..16 2.1.1 Beton Segar (Fresh Concrete) ........................................ .. 17 2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability).............. .. 18 2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)...................... .. 21 2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) ................................. .. 22 2.1.2 Beton Keras (Hardened Concrete) ................................... .. 23 2.1.2.1 Kuat Tekan Beton (f’c) ..................................... .. 23 2.1.2.2

Porositas Beton ................................................. ..31 2.1.2.3 Uji Pembakaran Beton ........................................ 32 2.2 Bahan Penyusun Beton ................................................................ ..33 2.2.1 Semen ............................................................................. .. 33 2.2.1.1 Umum .............................................................. .. 33 2.2.1.2 Semen Portland ................................................ .. 34 2.2.1.3 Jenis-jenis Semen Portland .............................. .. 34 2.2.2 Agregat ........................................................................... .. 37 2.2.2.1 Umum .............................................................. .. 37 2.2.2.2 Jenis-jenis Agregat ........................................... .. 38 2.2.2.2.1 Jenis-jenis Berdasarkan Berat ......... .. 39 2.2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk . .. 39

vi Universitas Sumatera Utara

2.2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal .................................. .. 42 2.2.2.2.4 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan .......................... .. 46 2.2.3 Air .................................................................................. .. 48 2.2.4 Bahan Tambahan ............................................................ .. 49 2.2.4.1 Umum .............................................................. .. 49 2.2.4.2 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan ............. .. 51 2.2.4.3 Admixture.......................................................... .. 52 2.2.4.4 Perhatian Penting Dalam Penggunaan Bahan Tambahan .............................................. .. 54 2.3 Kebakaran pada Bangunan .......................................................... .. 56 2.3.1 Definisi Kebakaran ......................................................... .. 56 2.3.2 Ketahanan Beton Terhadap Kebakaran .......................... .. 59 2.3.3 Pengaruh Temperatur Tinggi Terhadap Beton................ .. 60 2.3.4 Identifikasi Kebakaran Terhadap Beton ........................ .. 61 2.3.5 Hasil-Hasil Penelitian yang Mendukung ....................... .. 63

BAB 3 METODE PENELITIAN................................................................. .. 66 3.1 Umum ......................................................................................... ..66 3.2 Bahan-bahan penyusun beton ..................................................... .. 68 3.2.1. Semen Portland ............................................................... .. 68 3.2.2. Agregat Halus ................................................................. .. 68

vii Universitas Sumatera Utara

3.2.2.1 Analisa Ayakan Pasir ....................................... .. 69 3.2.2.2 Pencucian Ayakan Pasir Lewat Ayakan No.200 .............................................................. .. 70 3.2.2.3 Pemeriksaan Kandungan Organik ................... .. 70 3.2.2.4 Pemeriksaan Clay Lump pada Pasir ................. .. 70 3.2.2.5 Pemeriksaan Berat Isi Pasir .............................. .. 71 3.2.2.6 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir .... .. 72 3.2.3. Agregat Kasar ................................................................. .. 73 3.2.3.1 Analisa Ayakan Batu Pecah ............................. .. 73 3.2.3.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur (Pencucian Kerikil Lewat Ayakan no.200........................... .. 74 3.2.3.3 Pemeriksaan Keausan dengan Mesin Los Angeles ....................................................... .. 74 3.2.3.4 Pemeriksaan Berat Isi Batu Pecah .................... .. 75 3.2.3.5 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Batu Pecah ................................................................. .. 75 3.2.3.6 Analisa Ayakan Batu Pecah ............................. .. 73 3.2.3.1 Analisa Ayakan Batu Pecah ............................. .. 73 3.2.4. Air ................................................................................... ..76 3.2.5. Admixture Superplasticizer ............................................. .. 77 3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design).............................. .. 77 3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton............................................ .. 78 3.5 Pembuatan Benda Uji ................................................................. .. 79

viii Universitas Sumatera Utara

3.6 Penggunaan Admixture Superplasticizer .................................... .. 80 3.7 Pengujian Sampel ....................................................................... .. 81 3.7.1 UjiKuat Tekan Beton ...................................................... .. 81 3.7.2 Porositas Beton ............................................................... .. 81 3.7.3 UjiPembakaran Beton ..................................................... .. 82

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................... 85 4.1 Pengujian Kuat Tekan Beton ...................................................... .. 85 4.2 Pengujian Porositas Beton .......................................................... .. 94 4.3 Pengamatan Warna dan Kondisi Visual Beton........................... 100

BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 102 5.1 Kesimpulan ................................................................................. 102 5.2 Saran .......................................................................................... 103

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 105

ix Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1

Bagan Alir Penelitian ................................................................. 9

Gambar 2.1

Kerucut Abrams ..................................................................... ..20

Gambar 2.2

Slump Aktual ......................................................................... .. 20

Gambar 2.3

Slump Geser ........................................................................... .. 21

Gambar 2.4

Slump Runtuh ......................................................................... .. 21

Gambar 2.5

Hubungan antara Kuat Tekan dengan Waktu ........................ .. 24

Gambar 2.6

Hubungan antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton ...................................................................................... ..26

Gambar 2.7

Hubungan antara Umur Beton dan Kuat Tekan Beton .......... .. 27

Gambar 2.8

Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar untuk Berbagai Tipe Portland Semen ..................................................................... ..28

Gambar 2.9

Pengaruh Jumlah Semen Terhadap Kuat Tekan Beton pada Faktor Air Semen Sama ......................................................... ..29

Gambar 2.10

Pengaruh Jenis Agregat Terhadap Kuat Tekan Beton ........... ..30

Gambar 2.11

Alat Uji Pembakaran (Furnace)............................................. .. 32

Gambar 2.12

Klasifikasi Agregat Berdasarkan Sumber Material ............... .. 38

Gambar 2.13

Brosur dan Produk SikaCim Concrete Additive..................... ..54

Gambar 3.1

Diagram Alir Pembuatan Beton dengan Tambahan Admixture Superplasticizer .................................................... .. 67

Gambar 3.2

SikaCim Concrete Additive.................................................... .. 77

x Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.3

Alat Uji Pembakaran (Furnace)............................................. .. 83

Gambar 4.1

Grafik Kuat Tekan Beton Admixture 1% Pasca Bakar Terhadap Temperatur ............................................................. .. 87

Gambar 4.2

Grafik Kuat Tekan Beton Admixture 1,5% Pasca Bakar Terhadap Temperatur ............................................................. .. 88

Gambar 4.3

Grafik Kuat Tekan Beton Admixture 2% Pasca Bakar Terhadap Temperatur ............................................................. .. 89

Gambar 4.4

Grafik Kuat Tekan Beton Admixture Pasca Bakar Terhadap Temperatur ............................................................................. .. 91

Gambar 4.5

Grafik Porositas Beton Admixture Pasca Bakar Terhadap Temperatur ............................................................................. .. 98

xi Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1

Distribusi Pengujian Benda Uji Kubus ................................. .. 11

Tabel 2.1

Perkiraan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ............... .. 27

Tabel 2.2

Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton ............................. .. 37

Tabel 2.3

Batasan Gradasi untuk Agregat Halus .................................. .. 43

Tabel 2.4

Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991) ......... .. 45

Tabel 2.5

Penilaian Temperatur yang Dicapai pada Berbagai Material dan Komponen dalam Kebakaran .......................................... .. 58

Tabel 4.1

Beton dengan Tambahan Admixture Superplasticizer Tanpa Pembakaran.. .......................................................................... ..85

Tabel 4.2

Data Kuat Tekan Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture superplasticizer 1% ............................................. .. 86

Tabel 4.3

Data Kuat Tekan Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture Superplasticizer 1,5%........................................... .. 87

Tabel 4.4

Data Kuat Tekan Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture Superplacticizer 2% ............................................ .. 88

Tabel 4.5

Rangkuman Data Kuat Tekan Beton Pasca Bakar dengan TambahanAdmixture Superplasticizer....................... .. 90

Tabel 4.7

Data Porositas Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture Superplasticizer 1%.............................................. .. 94

xii Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.8

Data Porositas Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture Superplasticizer 1,5% ............................................................ .. 95

Tabel 4.9

Data Porositas Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture Superplasticizer 2% .............................................................. .. 96

Tabel 4.10

Rangkuman Porositas Beton Pasca Bakar dengan Tambahan Admixture Superplasticizer .................................................... .. 96

Tabel 4.11

Pengamatan Warna dan Kondisi Visual Beton Pasca Bakar pada Temperatur Tertentu .............................................................. 100

xiii Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

SSD

: Saturated Surface Dry

n

: Jumlah Sampel

SD

: Simpangan Baku

f'c

: Kuat Tekan Beton Karakteristik(MPa)

fr

: Kuat Lentur (MPa)

fc’

: Kekuatan Tekan (kg/cm2)

P

: Beban Tekan (kg)

A

: Luas Penampang (cm2)

S

: Deviasi Standar (kg/cm2)

σ’b

: Kekuatan Masing-Masing Benda Uji (kg/cm2)

σ’bm

: Kekuatan Beton Rata-Rata (kg/cm2)

N

: Jumlah Total Benda Uji Hasil Pemeriksaan

 bm

: Tegangan Rata-Rata (kg/cm²)

 bk

: Tegangan Karakteristik (kg/cm²)

Fct

: Tegangan Rekah Beton (kg/cm)

P

: Beban Maksimum (kg)

L

: Panjang Sampel (cm)

D

: Diameter (cm)

F

: Beban yang Diberikan (kg)



: Regangan

L

: Perubahan Panjang (cm) xiv Universitas Sumatera Utara



: Angka Ekivalen

Ebaja: : Elastisitas Baja (2,1 x 105MPa) 

: Tegangan(kg/cm²)

E

: Modulus Elastisitas (kg/cm²)

k

: Faktor Pembacaan Dial (mm)

M

: Momen pada Daerah Patahan (kgcm)

Z

: Modulus Penampang Arah Melintang (cmᶾ)

b

: Lebar Balok (cm)

h

: Tinggi Balok (cm)

w

: Momen Tahanan (cm3)

R

: Modulus Patahan (kg/cm²)

c

: Berat Jenis Beton (kg/cm3)

ms

:

Massa Sample Kering (kg)

mb

:

Massa Sample Setelah Direndam (kg)

:

Massa Sample Digantung di Dalam Air (gm)

mg

 air

: Berat Isi Air (0.997 gr/cm3)

xv Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I

Concrete Mix Design

Lampiran II

Pemeriksaan Bahan

Lampiran III Data Pengujian Lampiran IV Dokumentasi

xvi Universitas Sumatera Utara