KUALITAS BETON GEOPOLYMER PADA PERKERASAN KAKU (MENGGUNAKAN MATERIAL LOKAL) Kualitas Beton Geopolymer Pada Perkerasan Kaku (Menggunakan Material Lokal).
KUALITAS BETON GEOPOLYMER PADA PERKERASAN KAKU
(MENGGUNAKAN MATERIAL LOKAL)
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
ASWAN ANNANTIO
NIM : D 100 100 025
kepada :
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
iv
MOTTO
“Siapapun yang belum pernah melakukan kesalahan tidak pernah mencoba
sesuatu yang baru.”
(Albert Einstein)
“Pendidikan mempunyai akar yang pahit, tapi buahnya manis”.
(Aristoteles)
“Anda tidak akan bisa lari dari tanggung jawab pada hari esok dengan
menghindarinya pada hari ini.”
( Abraham Lincoln)
”Kekuatan tidak berasal dari kemenangan. Perjuangan Andalah yang
mendatangkan kekuatan. Jika Anda melewati rintangan dan memutuskan
untuk tidak menyerah, itulah kekuatan.”
(Arnold Schwarzenegger)
“Hadapi masa lalu tanpa penyesalan. Hadapi hari ini dengan tegar dan
percaya diri. Siapkan masa depan dengan rencana yang matang dan tanpa
rasa khawatir.”
(Hary Tanoesoedibjo)
“kemampuan otak tidak sama dengan nilai tertulis”
v
PRAKATA
Assalaamu’alaikum Wr Wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah Swt atas
limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir
dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk
menyelesaikan program studi S1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan ini penyusun mengucapkan
terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga
penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak
terima kasih kepada :
1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2). Bapak Dr. Mochamad Solikin selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3). Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Pembimbing Utama yang
telah memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir
ini.
4). Ir. H. Aliem Sudjatmiko, MT., selaku Pembimbing pendamping yang juga telah
memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir ini.
5). Yenny Nurchasanah, ST.,MT., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir.
6). Ir. Agus Riyanto. SR., selaku Pembimbing Akademik.
7). Bapak dan ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang telah
diberikan.
8). Kedua orang tua dan adik yang tercinta terimakasih atas doanya, sehingga saya
mampu menjalani semua ini.
9). Teman-teman angkatan 2010 yang banyak membantu.
vi
vii
PERSEMBAHAN
Untuk Yang Pertama Kali
Puji syukur yang sebesar-besarnya untuk Allah S.W.T yang telah memberikan
kelancaran kepada saya dalam mengerjakan tugas akhir ini dari awal hingga
akhir. Agar kelak dapat bermanfaat untuk saya kedepannya.
Ibu dan Bapakku yang sangat kusayangi
Terimakasih yang sebesar-besarnya atas apa yang kalian berikan kepadaku.
Terimakasih telah mendidikku sampai saat ini. Terimakasih karena telah
melakukan apa saja agar aku dapat menyelesaikan pendidikanku. Doa yang tak
henti-hentinya kalian berikan adalah kekuatan untukku. Terimakasih Ibu dan
bapakku, tetap doakan agar ku bisa membahagiakan kalian nanti
Adikku satu-satunya
Tetaplah menjadi anak dan adik yang baik. Tetaplah belajar agar kau menjadi
orang sukses dikemudian hari. Bahagiain orang tua. Dan terimakasih atas
ejekanmu tentang kuliahku yang lama ini, karena dari situlah menjadi sebuah
motivasi untukku agar lebih keras lagi dalam memperjuangkan tugas akhir.
Teman-temanku
Terimakasih untuk teman-temanku khususnya teman seperjuangan Agus
Arifianto, Luhur Prakasiwi, Ambar Mudigdyo, Kiki Darmawan, Nur’naim
Romadhoni, Eka Saputra, Aroyan Lutfianto, Ahmad Ashar, Bambang Purnomo,
Sapto, Agung Sulitya, Havis Mustofa, Eko Yuliaritno, Nana Fitriana, Lilik
Riyanti, Muhammad Adib Susilo,Yuni Wulandari, Yori Oktavian, Mamik
Priyanto dan teman-teman non teknik sipil Tebo Suhendra, Ginok Sudrajat, Lia
Purwanti, Desy Marsinah, Putri Wulan Guritno, Nopiyem Darsini, dan dek
Eno ehem yang banyak membantu dan jadi penyemangat. Terimakasih yang
sebesar-besarnya buat kalian semua semoga kelak menjadi orang-orang yang
sukses. Amin ya robbal alamin...
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................ iii
MOTTO ................................................................................................................ iv
PRAKATA .............................................................................................................. v
DAFTAR ISI.......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ..................................................................xvii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii
ABSTRAKSI ....................................................................................................... xix
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................................2
B. Rumusan Masalah ...................................................................................2
C. Tujuan ......................................................................................................2
D. Manfaat Penelitian ...................................................................................2
E. Batasan Masalah ......................................................................................3
F. Keaslian Penelitian ..................................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton Geopolymer ...................................................................................5
B. Perkerasan Kaku ......................................................................................6
C. Kuat Beton Terhadap Gaya Tekan ..........................................................8
D. Kuat Beton Terhadap Gaya Tarik Belah .................................................9
E. Kuat Beton Terhadap Gaya Lentur .........................................................9
F. Binder ......................................................................................................9
BAB III LANDASAN TEORI
A. Umum ....................................................................................................13
B. Bahan Penyusun Beton Geopolymer .....................................................13
ix
1) Solid material ..................................................................................13
2) Alkaline aktivator ............................................................................14
3) Agregat ............................................................................................14
4) Air…………………………………………………………………15
A. Perencanaan Campuran Beton...............................................................16
B. Pengujian Beton ....................................................................................16
1) Pengujian kuat tekan beton..............................................................16
2) Pengujian kuat tarik belah beton .....................................................17
3) Pengujian kuat lentur beton .............................................................18
BAB IV METODE PENELITIAN
A. Bahan Penelitian ...................................................................................19
1) Air………………………………………………………………..19
2) Agregat kasar (Batu Split)..............................................................19
3) Agregat halus (pasir)……………………………………………..20
4) Semen…………………………………………………………….20
5) Fly ash…………………………………………………………….……..21
6) Alkaline activator ………………………………………………...21
B. Peralatan Penelitian ...............................................................................21
1) Timbangan………………………………………………………...21
2) Saringan…………………………………………………………..22
3) Vibrator …………………………………………………………..22
4) Cawan…………………………………………………………….23
5) Oven……………………………………………………………...23
6) Heliege tester …………………………………………………….23
7) Gelas ukur………………………………………………………..24
8) Picnometer ……………………………………………………….24
9) Kerucut Conus dan Tamper ...........................................................24
10) Mesin Los Angels………………………………………………...25
11) Begisting…………………………………………………………25
12) Kerucut Abram’s…………………………………………………26
13) Molen .............................................................................................26
x
14) Bak tempat perendaman benda uji .................................................26
15) Alat uji kuat tekan………………………………………………..27
16) Alat uji kuat lentur……………………………………………….27
17) Alat uji tarik belah………………………………………………..27
18) Peralatan penunjang .......................................................................28
C. Tahapan Penelitian ................................................................................28
1)
Persiapan bahan dan alat penelitian..............................................28
2) Pemeriksaan kualitas bahan penelitian ..........................................28
3) Perencanaan campuran beton .........................................................28
4) Pembuatan benda uji ......................................................................29
5) Pengujian kuat tekan, tarik belah dan lentur benda uji…..………29
6) Analisis data, pembahasan, pembuatan kesimpulan dan saran ......29
D. Pelaksanaan Penelitian ..........................................................................29
1. Pemeriksaan kualitas bahan............................................................... 29
a)
Pengujian kualitas pasir terhadap kandungan bahan organik. ... 29
b)
Pengujian kandungan lumpur pada pasir ................................... 30
c)
Pengujian Saturated Surface Dry (SSD). ................................... 31
d)
Pemeriksaan berat jenis pasir ..................................................... 31
e)
Pemeriksaan gradasi pasir .......................................................... 32
f)
Pengujian berat jenis agregat kasar ............................................ 33
g)
Pemeriksaan gradasi agregat kasar. ........................................... 34
h)
Pemeriksaan keausan agregat. ................................................... 35
2. Perencanaan campuran beton ............................................................ 35
3. Pengujian Slump ................................................................................ 36
4. Pembuatan benda uji ......................................................................... 37
a)
Persiapan. ................................................................................... 36
b)
Pembuatan adukan beton. .......................................................... 37
c)
Pencetakan benda uji silinder..................................................... 37
d)
Pembuatan benda uji balok. ....................................................... 37
e)
Waktu pembuatan. ..................................................................... 37
xi
f)
Usia beton. ................................................................................. 38
g)
Perawatan (Curing). ................................................................... 38
h)
Biaya yang dikeluarkan.............................................................. 38
E. Pengujian Beton ....................................................................................38
1. Pengujian kuat tekan beton ........................................................ 38
2. Pengujian kuat tarik belah beton ................................................ 39
3. Pengujian kuat lentur beton ....................................................... 40
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Agregat ................................................................................ 42
1.
Pengujian Agregat Halus ........................................................... 42
a) Kandungan bahan organik ......................................................... 42
b) Saturated surface dry (SSD) ...................................................... 42
c) Berat jenis .................................................................................. 43
d) Kandungan lumpur..................................................................... 43
e) Gradasi pasir .............................................................................. 43
f) Modulus halus butir pasir........................................................... 43
2.
Pengujian Agregat Kasar ........................................................... 43
a) Berat jenis .................................................................................. 43
b) Keausan agregat ......................................................................... 44
c) Modulus halus butir agregat....................................................... 44
d) Gradasi krikil ............................................................................. 44
B. Pengujian Slump ...................................................................................... 44
C. Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................................... 44
D. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton .......................................................... 46
E. Pengujian Kuat Lentur Beton .................................................................. 47
F. Perbandingan Pengujian Beton Geopolymer dengan Normal ................. 49
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan .............................................................................................. 50
B. Saran ........................................................................................................ 50
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar III.1. Skema pengujian kuat tekan beton .............................................. 17
Gambar III.2. Skema pengujian kuat tarik belah beton ...................................... 17
Gambar III.3. Skema pengujian kuat lentur beton .............................................. 18
Gambar IV.1. Air ................................................................................................ 19
Gambar IV.2. Agregat kasar (Batu Split)............................................................ 19
Gambar IV.3. Agregat halus (Pasir).................................................................... 20
Gambar IV.4. Semen Portland ........................................................................... 20
Gambar IV.5. Fly ash .......................................................................................... 21
Gambar IV.6. Sodium silikat .............................................................................. 21
Gambar IV.7. Sodium hidroksida ....................................................................... 21
Gambar IV.8. Timbangan ................................................................................... 22
Gambar IV.9. Saringan ....................................................................................... 22
Gambar IV.10. Alat penggetar ayakan (Vibrator) ............................................... 22
Gambar IV.11. Cawan .......................................................................................... 23
Gambar IV.12. Oven ............................................................................................ 23
Gambar IV.13. Heliege tester ............................................................................... 23
Gambar IV.14. Gelas ukur ................................................................................... 24
Gambar IV.15. Picnometer .................................................................................. 24
Gambar IV.16. Kerucut Conus dan tamper .......................................................... 25
Gambar IV.17. Mesin Los Angels ........................................................................ 25
Gambar IV.18. Begisting...................................................................................... 25
Gambar IV.19. Kerucut Abram’s ......................................................................... 26
Gambar IV.20. Molen .......................................................................................... 26
Gambar IV.21. Bak perendaman .......................................................................... 26
Gambar IV.22. Alat uji kuat tekan (Universal Testing Machine) ........................ 27
Gambar IV.23. Alat uji kuat lentur ...................................................................... 27
Gambar IV.24. Alat uji kuat tarik belah ............................................................... 27
Gambar IV.25. Peralatan penunjang .................................................................... 28
Gambar IV.26. Tes Slump .................................................................................... 36
xiii
Gambar IV.27. Pengujian kuat tekan beton ......................................................... 39
Gambar IV.28. Pengujian kuat tarik belah ........................................................... 40
Gambar IV.29. Pengujian kuat lentur ................................................................... 40
Gambar IV.30. Bagan alir tahapan penelitian ...................................................... 41
Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat tekan beton geopolymer dengan beton
normal .........................................................................................44
Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat tarik belah beton geopolymer dengan
beton normal ...............................................................................46
Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat lentur beton geopolymer dengan beton
normal .........................................................................................47
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel V.1. Hasil pemeriksaan agregat halus ...................................................... 42
Tabel V.2. Hasil pemeriksaan agregat kasar ...................................................... 43
Tabel V.3. Hasil pengujian nilai slump dengan FAS 0,6 ................................... 44
Tabel V.4. Data hasil pengujian kuat tekan geopolymer dan beton normal ....... 45
Tabel V.5. Data hasil pengujian kuat tarik belah beton geopolymer dan beton
normal ............................................................................................... 46
Tabel V.6. Data hasil perhitungan kuat lentur beton geopolymer dan beton
normal ............................................................................................... 48
Tabel V.7. Perbandingan pengujian mekanik beton geopolymer dengan beton
normal ............................................................................................... 49
xv
DAFTAR NOTASI
A
= Luas permukaan benda uji yang tertekan, (mm2)
b
= Lebar benda uji (mm)
D
= Diameter benda uji (mm)
FAS
= Faktor Air Semen
Fct
= Kuat tarik belah (MPa)
f’cr
= Kuat tekan rata-rata rencana (MPa)
f’c
= Kuat tekan beton (MPa)
h
= Tinggi benda uji (mm)
L
= Panjang benda uji (mm)
L
= Panjang jarak antar tumpuan (mm)
MHB
= Modulus Halus Butir
ML
= Momen lentur balok (N.mm)
m
= Nilai Margin
P
= Beban uji maksimum (N)
PAg.h
= Proporsi agregat halus (kg)
PAg.k
= Proporsi agregat kasar (kg)
q
= Berat sendiri balok (N/mm)
S
= Berat semen diperlukan dalam 1 m3
s
= Standar Deviasi
v
= Prosentase udara dalam beton
W
= Berat benda uji (gr)
W
= Tahanan momen terhadap penampang (mm3)
Ag.k
= Berat jenis agregat halus
= Berat jenis agregat kasar
γc
= Berat jenis beton (gr/cm3)
air
= Berat jenis semen
Ag.h
s
= Berat jenis air
NaOH = Sodium hidroksida
Na2SiO3 = Sodium silikat
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1.
Foto Bahan yang Digunakan Untuk Penelitian .................... L-1
LAMPIRAN 2.
Foto Proses Pembuatan Benda Uji Silinder dan Benda
Uji Balok .............................................................................. L-2
LAMPIRAN 3.
Foto Proses Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder ....... L-4
LAMPIRAN 4.
Foto Proses Pengujian Kuat Tarik Belah Uji Silinder ......... L-5
LAMPIRAN 5.
Foto Proses Pengujian Kuat Lentur Belah Uji Balok........
L-6
LAMPIRAN 6.
Hasil Pengujian Agregat Halus .........................................
L-7
LAMPIRAN 7.
Hasil Pengujian Agregat Kasar ......................................... L-13
LAMPIRAN 8.
Pengujian Slump ................................................................ L-19
LAMPIRAN 9.
Pembuatan Larutan Aktivator ........................................... L-20
LAMPIRAN 10. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolymer ........ L-21
LAMPIRAN SNI
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
xvii
ABSTRAKSI
KUALITAS BETON GEOPOLYMER PADA PERKERASAN KAKU
(MENGGUNAKAN MATERIAL LOKAL)
Beton merupakan campuran antara semen, agregat kasar, agregat halus, air dan
bisa juga diberi bahan tambah yang bervariasi pada presentase tertentu atau diganti dari
bahan pengikatnya yaitu semen yang digantikan dengan fly ash dari sisa pembakaran batu
bara. Material fly ash dalam pembuatan beton dapat saja bereaksi secara kimia dengan
cairan alkaline pada temperature tertentu untuk membentuk material campuran yang
dimiliki sifat seperti semen. Penelitian kali ini yaitu untuk mengetahui perbandingan kuat
tekan, kuat tarik belah dan kuat lentur beton Geopolymer dengan beton normal yaitu
menggunakan variasi perbandingan pada beton Geopolymer 3:2, 4:2, 5:2. Mix design
beton Geopolymer mengacu pada penelitian sebelumnya, dan beton normal menggunakan
metode dari ACI dengan kuat tekan rencana 20 MPa. Jumlah benda uji meliputi 24 buah
silinder dengan diameter 15cm, tinggi 30cm dan 12 buah balok dengan panjang 60cm,
lebar 10cm, tinggi 20cm. Jadi keseluruhan total benda uji silinder dan balok yaitu 36
buah. Hasil pengujian menunjukkan beton Geopolymer lebih unggul dari beton normal
pada variasi ke 5:2. Pada pengujian kuat tekan, berat jenis rata-rata beton Geopolymer
variasi 3:2 adalah 2,168 gr/cm3, pada variasi 4:2 adalah 2,204 gr/cm3, pada variasi 5:2
adalah 2,203 gr/cm3 dan beton normalnya 2,262 gr/cm3. Data hasil pengujian kuat tekan
yaitu pada beton Geopolymer variasi 3:2 adalah 11,883 MPa, pada variasi 4:2 adalah
18,825 MPa, pada variasi 5:2 adalah 21,314 MPa, dan beton normalnya 18,862 MPa.
Kemudian pada pengujian kuat tarik belah, berat jenis rata-rata beton Geopolymer variasi
3:2 adalah 2,136 gr/cm3, pada variasi 4:2 adalah 2,170 gr/cm3, pada variasi 5:2 adalah
2,121 gr/cm3 dan beton normalnya 2,262 gr/cm3. Data hasil pengujian kuat tarik belah
pada beton Geopolymer variasi 3:2 adalah 6,311 MPa, pada variasi 4:2 adalah 6,785
MPa, pada variasi 5:2 adalah 7,215 MPa, dan beton normalnya 7,096 MPa. Kemudian
pada pengujian kuat lentur, berat jenis rata-rata beton Geopolymer variasi 3:2 adalah
0,00229 gr/cm3, pada variasi 4:2 adalah 0,00230 gr/cm3, pada variasi 5:2 adalah 0,00232
gr/cm3 dan beton normalnya 0,00245 gr/cm3. Data hasil pengujian kuat lentur pada beton
Geopolymer variasi 3:2 adalah 3,843 MPa, pada variasi 4:2 adalah 6,303 MPa, pada
variasi 5:2 adalah 8,003 MPa, dan beton normalnya 4,835 MPa. Dapat disimpulkan beton
kualitas Geopolymer lebih diatas beton normal pada variasi yang ke 5:2. Meskipun
memiliki kekurangan dan kurang ekonomis dibanding beton normal.
Kata kunci : alkaline activator, beton geopolymer, beton normal, balok beton
geopolymer, balok beton normal, fly ash.
xviii
Abstracts
Concrete is a mixture of cement, coarse aggregate, fine aggregate, water and
could also be given the added material that varies on a certain percentage or replaced
from the binder material is cement replaced with fly ash from coal combustion. Fly ash
material in the manufacture of concrete may react chemically with alkaline liquid at a
specific temperature to form a mixture of materials such as cement-owned properties. In
rigid pavement, which was very influential in determining the pavement structure
strength to bear the burden of traffic is the strength of the concrete itself. The strength of
the land base is only a small effect on the carrying capacity of the structural strength of
rigid pavement. The present study is to compare the compressive strength, tensile strength
and flexural strength sides Geopolymer concrete with normal concrete that is using the
ratio variation Geopolymer concrete 3: 2, 4: 2, 5: 2. Geopolymer concrete mix design
refers to previous studies, and normal concrete using the method of ACI with a
compressive strength of 20 MPa plan. Number of test specimens included 24 cylinders
with a diameter of 15cm, 30cm high and 12 pieces of beams with a length of 60cm, width
10cm, height 20cm. So overall total cylindrical test specimen and the beam that is 36
pieces. The test results showed Geopolymer concrete is superior to normal concrete on
the variation to 5: 2. In testing the compressive strength, compressive strength test data
that is on Geopolymer concrete variation of 3: 2 was 11.883 MPa, the variation of 4: 2 is
18.825 MPa, the variation of 5: 2 was 21.314 MPa, and the concrete is normally 18.862
MPa. Then the split tensile strength testing, tensile test data split on Geopolymer concrete
variation of 3: 2 was 6.311 MPa, the variation of 4: 2 is 6,785 MPa, the variations of 5: 2
was 7.215 MPa and 7.096 MPa normal concrete. Later on testing flexural strength,
flexural strength test data on Geopolymer concrete variation of 3: 2 was 3.843 MPa, the
variation of 4: 2 is 6.303 MPa, the variations of 5: 2 was 8.003 MPa and 4.835 MPa
normal concrete. Geopolymer concrete quality can be concluded more concrete above
normal variations to 5: 2. Although it has its drawbacks and less economical than normal
concrete.
Keywords : alkaline activator, geopolymer concrete, normal concrete, geopolymer
concrete beams, normal concrete blocks, fly ash
xix
(MENGGUNAKAN MATERIAL LOKAL)
Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh :
ASWAN ANNANTIO
NIM : D 100 100 025
kepada :
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
ii
iii
iv
MOTTO
“Siapapun yang belum pernah melakukan kesalahan tidak pernah mencoba
sesuatu yang baru.”
(Albert Einstein)
“Pendidikan mempunyai akar yang pahit, tapi buahnya manis”.
(Aristoteles)
“Anda tidak akan bisa lari dari tanggung jawab pada hari esok dengan
menghindarinya pada hari ini.”
( Abraham Lincoln)
”Kekuatan tidak berasal dari kemenangan. Perjuangan Andalah yang
mendatangkan kekuatan. Jika Anda melewati rintangan dan memutuskan
untuk tidak menyerah, itulah kekuatan.”
(Arnold Schwarzenegger)
“Hadapi masa lalu tanpa penyesalan. Hadapi hari ini dengan tegar dan
percaya diri. Siapkan masa depan dengan rencana yang matang dan tanpa
rasa khawatir.”
(Hary Tanoesoedibjo)
“kemampuan otak tidak sama dengan nilai tertulis”
v
PRAKATA
Assalaamu’alaikum Wr Wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah Swt atas
limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir
dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk
menyelesaikan program studi S1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan ini penyusun mengucapkan
terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga
penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak
terima kasih kepada :
1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2). Bapak Dr. Mochamad Solikin selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3). Bapak Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Pembimbing Utama yang
telah memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir
ini.
4). Ir. H. Aliem Sudjatmiko, MT., selaku Pembimbing pendamping yang juga telah
memberikan bimbingan dan pengarahan hingga selesainya Tugas Akhir ini.
5). Yenny Nurchasanah, ST.,MT., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir.
6). Ir. Agus Riyanto. SR., selaku Pembimbing Akademik.
7). Bapak dan ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang telah
diberikan.
8). Kedua orang tua dan adik yang tercinta terimakasih atas doanya, sehingga saya
mampu menjalani semua ini.
9). Teman-teman angkatan 2010 yang banyak membantu.
vi
vii
PERSEMBAHAN
Untuk Yang Pertama Kali
Puji syukur yang sebesar-besarnya untuk Allah S.W.T yang telah memberikan
kelancaran kepada saya dalam mengerjakan tugas akhir ini dari awal hingga
akhir. Agar kelak dapat bermanfaat untuk saya kedepannya.
Ibu dan Bapakku yang sangat kusayangi
Terimakasih yang sebesar-besarnya atas apa yang kalian berikan kepadaku.
Terimakasih telah mendidikku sampai saat ini. Terimakasih karena telah
melakukan apa saja agar aku dapat menyelesaikan pendidikanku. Doa yang tak
henti-hentinya kalian berikan adalah kekuatan untukku. Terimakasih Ibu dan
bapakku, tetap doakan agar ku bisa membahagiakan kalian nanti
Adikku satu-satunya
Tetaplah menjadi anak dan adik yang baik. Tetaplah belajar agar kau menjadi
orang sukses dikemudian hari. Bahagiain orang tua. Dan terimakasih atas
ejekanmu tentang kuliahku yang lama ini, karena dari situlah menjadi sebuah
motivasi untukku agar lebih keras lagi dalam memperjuangkan tugas akhir.
Teman-temanku
Terimakasih untuk teman-temanku khususnya teman seperjuangan Agus
Arifianto, Luhur Prakasiwi, Ambar Mudigdyo, Kiki Darmawan, Nur’naim
Romadhoni, Eka Saputra, Aroyan Lutfianto, Ahmad Ashar, Bambang Purnomo,
Sapto, Agung Sulitya, Havis Mustofa, Eko Yuliaritno, Nana Fitriana, Lilik
Riyanti, Muhammad Adib Susilo,Yuni Wulandari, Yori Oktavian, Mamik
Priyanto dan teman-teman non teknik sipil Tebo Suhendra, Ginok Sudrajat, Lia
Purwanti, Desy Marsinah, Putri Wulan Guritno, Nopiyem Darsini, dan dek
Eno ehem yang banyak membantu dan jadi penyemangat. Terimakasih yang
sebesar-besarnya buat kalian semua semoga kelak menjadi orang-orang yang
sukses. Amin ya robbal alamin...
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................ iii
MOTTO ................................................................................................................ iv
PRAKATA .............................................................................................................. v
DAFTAR ISI.......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ..................................................................xvii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii
ABSTRAKSI ....................................................................................................... xix
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................................2
B. Rumusan Masalah ...................................................................................2
C. Tujuan ......................................................................................................2
D. Manfaat Penelitian ...................................................................................2
E. Batasan Masalah ......................................................................................3
F. Keaslian Penelitian ..................................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Beton Geopolymer ...................................................................................5
B. Perkerasan Kaku ......................................................................................6
C. Kuat Beton Terhadap Gaya Tekan ..........................................................8
D. Kuat Beton Terhadap Gaya Tarik Belah .................................................9
E. Kuat Beton Terhadap Gaya Lentur .........................................................9
F. Binder ......................................................................................................9
BAB III LANDASAN TEORI
A. Umum ....................................................................................................13
B. Bahan Penyusun Beton Geopolymer .....................................................13
ix
1) Solid material ..................................................................................13
2) Alkaline aktivator ............................................................................14
3) Agregat ............................................................................................14
4) Air…………………………………………………………………15
A. Perencanaan Campuran Beton...............................................................16
B. Pengujian Beton ....................................................................................16
1) Pengujian kuat tekan beton..............................................................16
2) Pengujian kuat tarik belah beton .....................................................17
3) Pengujian kuat lentur beton .............................................................18
BAB IV METODE PENELITIAN
A. Bahan Penelitian ...................................................................................19
1) Air………………………………………………………………..19
2) Agregat kasar (Batu Split)..............................................................19
3) Agregat halus (pasir)……………………………………………..20
4) Semen…………………………………………………………….20
5) Fly ash…………………………………………………………….……..21
6) Alkaline activator ………………………………………………...21
B. Peralatan Penelitian ...............................................................................21
1) Timbangan………………………………………………………...21
2) Saringan…………………………………………………………..22
3) Vibrator …………………………………………………………..22
4) Cawan…………………………………………………………….23
5) Oven……………………………………………………………...23
6) Heliege tester …………………………………………………….23
7) Gelas ukur………………………………………………………..24
8) Picnometer ……………………………………………………….24
9) Kerucut Conus dan Tamper ...........................................................24
10) Mesin Los Angels………………………………………………...25
11) Begisting…………………………………………………………25
12) Kerucut Abram’s…………………………………………………26
13) Molen .............................................................................................26
x
14) Bak tempat perendaman benda uji .................................................26
15) Alat uji kuat tekan………………………………………………..27
16) Alat uji kuat lentur……………………………………………….27
17) Alat uji tarik belah………………………………………………..27
18) Peralatan penunjang .......................................................................28
C. Tahapan Penelitian ................................................................................28
1)
Persiapan bahan dan alat penelitian..............................................28
2) Pemeriksaan kualitas bahan penelitian ..........................................28
3) Perencanaan campuran beton .........................................................28
4) Pembuatan benda uji ......................................................................29
5) Pengujian kuat tekan, tarik belah dan lentur benda uji…..………29
6) Analisis data, pembahasan, pembuatan kesimpulan dan saran ......29
D. Pelaksanaan Penelitian ..........................................................................29
1. Pemeriksaan kualitas bahan............................................................... 29
a)
Pengujian kualitas pasir terhadap kandungan bahan organik. ... 29
b)
Pengujian kandungan lumpur pada pasir ................................... 30
c)
Pengujian Saturated Surface Dry (SSD). ................................... 31
d)
Pemeriksaan berat jenis pasir ..................................................... 31
e)
Pemeriksaan gradasi pasir .......................................................... 32
f)
Pengujian berat jenis agregat kasar ............................................ 33
g)
Pemeriksaan gradasi agregat kasar. ........................................... 34
h)
Pemeriksaan keausan agregat. ................................................... 35
2. Perencanaan campuran beton ............................................................ 35
3. Pengujian Slump ................................................................................ 36
4. Pembuatan benda uji ......................................................................... 37
a)
Persiapan. ................................................................................... 36
b)
Pembuatan adukan beton. .......................................................... 37
c)
Pencetakan benda uji silinder..................................................... 37
d)
Pembuatan benda uji balok. ....................................................... 37
e)
Waktu pembuatan. ..................................................................... 37
xi
f)
Usia beton. ................................................................................. 38
g)
Perawatan (Curing). ................................................................... 38
h)
Biaya yang dikeluarkan.............................................................. 38
E. Pengujian Beton ....................................................................................38
1. Pengujian kuat tekan beton ........................................................ 38
2. Pengujian kuat tarik belah beton ................................................ 39
3. Pengujian kuat lentur beton ....................................................... 40
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Agregat ................................................................................ 42
1.
Pengujian Agregat Halus ........................................................... 42
a) Kandungan bahan organik ......................................................... 42
b) Saturated surface dry (SSD) ...................................................... 42
c) Berat jenis .................................................................................. 43
d) Kandungan lumpur..................................................................... 43
e) Gradasi pasir .............................................................................. 43
f) Modulus halus butir pasir........................................................... 43
2.
Pengujian Agregat Kasar ........................................................... 43
a) Berat jenis .................................................................................. 43
b) Keausan agregat ......................................................................... 44
c) Modulus halus butir agregat....................................................... 44
d) Gradasi krikil ............................................................................. 44
B. Pengujian Slump ...................................................................................... 44
C. Pengujian Kuat Tekan Beton ................................................................... 44
D. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton .......................................................... 46
E. Pengujian Kuat Lentur Beton .................................................................. 47
F. Perbandingan Pengujian Beton Geopolymer dengan Normal ................. 49
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan .............................................................................................. 50
B. Saran ........................................................................................................ 50
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar III.1. Skema pengujian kuat tekan beton .............................................. 17
Gambar III.2. Skema pengujian kuat tarik belah beton ...................................... 17
Gambar III.3. Skema pengujian kuat lentur beton .............................................. 18
Gambar IV.1. Air ................................................................................................ 19
Gambar IV.2. Agregat kasar (Batu Split)............................................................ 19
Gambar IV.3. Agregat halus (Pasir).................................................................... 20
Gambar IV.4. Semen Portland ........................................................................... 20
Gambar IV.5. Fly ash .......................................................................................... 21
Gambar IV.6. Sodium silikat .............................................................................. 21
Gambar IV.7. Sodium hidroksida ....................................................................... 21
Gambar IV.8. Timbangan ................................................................................... 22
Gambar IV.9. Saringan ....................................................................................... 22
Gambar IV.10. Alat penggetar ayakan (Vibrator) ............................................... 22
Gambar IV.11. Cawan .......................................................................................... 23
Gambar IV.12. Oven ............................................................................................ 23
Gambar IV.13. Heliege tester ............................................................................... 23
Gambar IV.14. Gelas ukur ................................................................................... 24
Gambar IV.15. Picnometer .................................................................................. 24
Gambar IV.16. Kerucut Conus dan tamper .......................................................... 25
Gambar IV.17. Mesin Los Angels ........................................................................ 25
Gambar IV.18. Begisting...................................................................................... 25
Gambar IV.19. Kerucut Abram’s ......................................................................... 26
Gambar IV.20. Molen .......................................................................................... 26
Gambar IV.21. Bak perendaman .......................................................................... 26
Gambar IV.22. Alat uji kuat tekan (Universal Testing Machine) ........................ 27
Gambar IV.23. Alat uji kuat lentur ...................................................................... 27
Gambar IV.24. Alat uji kuat tarik belah ............................................................... 27
Gambar IV.25. Peralatan penunjang .................................................................... 28
Gambar IV.26. Tes Slump .................................................................................... 36
xiii
Gambar IV.27. Pengujian kuat tekan beton ......................................................... 39
Gambar IV.28. Pengujian kuat tarik belah ........................................................... 40
Gambar IV.29. Pengujian kuat lentur ................................................................... 40
Gambar IV.30. Bagan alir tahapan penelitian ...................................................... 41
Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat tekan beton geopolymer dengan beton
normal .........................................................................................44
Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat tarik belah beton geopolymer dengan
beton normal ...............................................................................46
Gambar V.1.
Diagram perbandingan kuat lentur beton geopolymer dengan beton
normal .........................................................................................47
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel V.1. Hasil pemeriksaan agregat halus ...................................................... 42
Tabel V.2. Hasil pemeriksaan agregat kasar ...................................................... 43
Tabel V.3. Hasil pengujian nilai slump dengan FAS 0,6 ................................... 44
Tabel V.4. Data hasil pengujian kuat tekan geopolymer dan beton normal ....... 45
Tabel V.5. Data hasil pengujian kuat tarik belah beton geopolymer dan beton
normal ............................................................................................... 46
Tabel V.6. Data hasil perhitungan kuat lentur beton geopolymer dan beton
normal ............................................................................................... 48
Tabel V.7. Perbandingan pengujian mekanik beton geopolymer dengan beton
normal ............................................................................................... 49
xv
DAFTAR NOTASI
A
= Luas permukaan benda uji yang tertekan, (mm2)
b
= Lebar benda uji (mm)
D
= Diameter benda uji (mm)
FAS
= Faktor Air Semen
Fct
= Kuat tarik belah (MPa)
f’cr
= Kuat tekan rata-rata rencana (MPa)
f’c
= Kuat tekan beton (MPa)
h
= Tinggi benda uji (mm)
L
= Panjang benda uji (mm)
L
= Panjang jarak antar tumpuan (mm)
MHB
= Modulus Halus Butir
ML
= Momen lentur balok (N.mm)
m
= Nilai Margin
P
= Beban uji maksimum (N)
PAg.h
= Proporsi agregat halus (kg)
PAg.k
= Proporsi agregat kasar (kg)
q
= Berat sendiri balok (N/mm)
S
= Berat semen diperlukan dalam 1 m3
s
= Standar Deviasi
v
= Prosentase udara dalam beton
W
= Berat benda uji (gr)
W
= Tahanan momen terhadap penampang (mm3)
Ag.k
= Berat jenis agregat halus
= Berat jenis agregat kasar
γc
= Berat jenis beton (gr/cm3)
air
= Berat jenis semen
Ag.h
s
= Berat jenis air
NaOH = Sodium hidroksida
Na2SiO3 = Sodium silikat
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1.
Foto Bahan yang Digunakan Untuk Penelitian .................... L-1
LAMPIRAN 2.
Foto Proses Pembuatan Benda Uji Silinder dan Benda
Uji Balok .............................................................................. L-2
LAMPIRAN 3.
Foto Proses Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder ....... L-4
LAMPIRAN 4.
Foto Proses Pengujian Kuat Tarik Belah Uji Silinder ......... L-5
LAMPIRAN 5.
Foto Proses Pengujian Kuat Lentur Belah Uji Balok........
L-6
LAMPIRAN 6.
Hasil Pengujian Agregat Halus .........................................
L-7
LAMPIRAN 7.
Hasil Pengujian Agregat Kasar ......................................... L-13
LAMPIRAN 8.
Pengujian Slump ................................................................ L-19
LAMPIRAN 9.
Pembuatan Larutan Aktivator ........................................... L-20
LAMPIRAN 10. Perencanaan Campuran Adukan Beton Geopolymer ........ L-21
LAMPIRAN SNI
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR
xvii
ABSTRAKSI
KUALITAS BETON GEOPOLYMER PADA PERKERASAN KAKU
(MENGGUNAKAN MATERIAL LOKAL)
Beton merupakan campuran antara semen, agregat kasar, agregat halus, air dan
bisa juga diberi bahan tambah yang bervariasi pada presentase tertentu atau diganti dari
bahan pengikatnya yaitu semen yang digantikan dengan fly ash dari sisa pembakaran batu
bara. Material fly ash dalam pembuatan beton dapat saja bereaksi secara kimia dengan
cairan alkaline pada temperature tertentu untuk membentuk material campuran yang
dimiliki sifat seperti semen. Penelitian kali ini yaitu untuk mengetahui perbandingan kuat
tekan, kuat tarik belah dan kuat lentur beton Geopolymer dengan beton normal yaitu
menggunakan variasi perbandingan pada beton Geopolymer 3:2, 4:2, 5:2. Mix design
beton Geopolymer mengacu pada penelitian sebelumnya, dan beton normal menggunakan
metode dari ACI dengan kuat tekan rencana 20 MPa. Jumlah benda uji meliputi 24 buah
silinder dengan diameter 15cm, tinggi 30cm dan 12 buah balok dengan panjang 60cm,
lebar 10cm, tinggi 20cm. Jadi keseluruhan total benda uji silinder dan balok yaitu 36
buah. Hasil pengujian menunjukkan beton Geopolymer lebih unggul dari beton normal
pada variasi ke 5:2. Pada pengujian kuat tekan, berat jenis rata-rata beton Geopolymer
variasi 3:2 adalah 2,168 gr/cm3, pada variasi 4:2 adalah 2,204 gr/cm3, pada variasi 5:2
adalah 2,203 gr/cm3 dan beton normalnya 2,262 gr/cm3. Data hasil pengujian kuat tekan
yaitu pada beton Geopolymer variasi 3:2 adalah 11,883 MPa, pada variasi 4:2 adalah
18,825 MPa, pada variasi 5:2 adalah 21,314 MPa, dan beton normalnya 18,862 MPa.
Kemudian pada pengujian kuat tarik belah, berat jenis rata-rata beton Geopolymer variasi
3:2 adalah 2,136 gr/cm3, pada variasi 4:2 adalah 2,170 gr/cm3, pada variasi 5:2 adalah
2,121 gr/cm3 dan beton normalnya 2,262 gr/cm3. Data hasil pengujian kuat tarik belah
pada beton Geopolymer variasi 3:2 adalah 6,311 MPa, pada variasi 4:2 adalah 6,785
MPa, pada variasi 5:2 adalah 7,215 MPa, dan beton normalnya 7,096 MPa. Kemudian
pada pengujian kuat lentur, berat jenis rata-rata beton Geopolymer variasi 3:2 adalah
0,00229 gr/cm3, pada variasi 4:2 adalah 0,00230 gr/cm3, pada variasi 5:2 adalah 0,00232
gr/cm3 dan beton normalnya 0,00245 gr/cm3. Data hasil pengujian kuat lentur pada beton
Geopolymer variasi 3:2 adalah 3,843 MPa, pada variasi 4:2 adalah 6,303 MPa, pada
variasi 5:2 adalah 8,003 MPa, dan beton normalnya 4,835 MPa. Dapat disimpulkan beton
kualitas Geopolymer lebih diatas beton normal pada variasi yang ke 5:2. Meskipun
memiliki kekurangan dan kurang ekonomis dibanding beton normal.
Kata kunci : alkaline activator, beton geopolymer, beton normal, balok beton
geopolymer, balok beton normal, fly ash.
xviii
Abstracts
Concrete is a mixture of cement, coarse aggregate, fine aggregate, water and
could also be given the added material that varies on a certain percentage or replaced
from the binder material is cement replaced with fly ash from coal combustion. Fly ash
material in the manufacture of concrete may react chemically with alkaline liquid at a
specific temperature to form a mixture of materials such as cement-owned properties. In
rigid pavement, which was very influential in determining the pavement structure
strength to bear the burden of traffic is the strength of the concrete itself. The strength of
the land base is only a small effect on the carrying capacity of the structural strength of
rigid pavement. The present study is to compare the compressive strength, tensile strength
and flexural strength sides Geopolymer concrete with normal concrete that is using the
ratio variation Geopolymer concrete 3: 2, 4: 2, 5: 2. Geopolymer concrete mix design
refers to previous studies, and normal concrete using the method of ACI with a
compressive strength of 20 MPa plan. Number of test specimens included 24 cylinders
with a diameter of 15cm, 30cm high and 12 pieces of beams with a length of 60cm, width
10cm, height 20cm. So overall total cylindrical test specimen and the beam that is 36
pieces. The test results showed Geopolymer concrete is superior to normal concrete on
the variation to 5: 2. In testing the compressive strength, compressive strength test data
that is on Geopolymer concrete variation of 3: 2 was 11.883 MPa, the variation of 4: 2 is
18.825 MPa, the variation of 5: 2 was 21.314 MPa, and the concrete is normally 18.862
MPa. Then the split tensile strength testing, tensile test data split on Geopolymer concrete
variation of 3: 2 was 6.311 MPa, the variation of 4: 2 is 6,785 MPa, the variations of 5: 2
was 7.215 MPa and 7.096 MPa normal concrete. Later on testing flexural strength,
flexural strength test data on Geopolymer concrete variation of 3: 2 was 3.843 MPa, the
variation of 4: 2 is 6.303 MPa, the variations of 5: 2 was 8.003 MPa and 4.835 MPa
normal concrete. Geopolymer concrete quality can be concluded more concrete above
normal variations to 5: 2. Although it has its drawbacks and less economical than normal
concrete.
Keywords : alkaline activator, geopolymer concrete, normal concrete, geopolymer
concrete beams, normal concrete blocks, fly ash
xix