Pengaruh Penggunaan Bahan Additive Silicafume Dan Superplasticizer Terhadap Perilaku Fisis Dan Mekanis Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar

1 PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN ADDITIVE SILICAFUME DAN

SUPERPLASTICIZER TERHADAP PERILAKU FISIS DAN MEKANIS BETON MUTU TINGGI PASCA BAKAR

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh :

AIDYL BAGUS RAHARJO 11 0424 019

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015

PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN ADDITIVE SILICAFUME DAN SUPERPLASTICIZER TERHADAP PERILAKU FISIS DAN MEKANIS BETON

MUTU TINGGI PASCA BAKAR

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh :

AIDYL BAGUS RAHARJO 11 0424 019

Pembimbing :

Nursyamsi, S.T., M.T. NIP. 19770623 200501 2 001

Penguji I : Penguji II :

Ir. Besman Surbakti, M.T. Rahmi Karolina, S.T., M.T. NIP. 19541012 198003 1 004 NIP. 19820318 200812 2 001

Mengesahkan :

Koordinator PPSE Ketua

Departemen Teknik Sipil FT USU Departemen Teknik Sipil FT USU

Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19560326 198103 1 003 NIP. 19561224 198103 1 002

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa yang telah melilmpahkan dan memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan juga kesempatan kepada penulis, sehingga mampu menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk mencapai gelar sarjana teknik dari Universitas Sumetera Utara dengan judul “PENGARUH

PENGGUNAAN BAHAN ADDITIVE SILICAFUME DAN

SUPERPLASTICIZER TERHADAP PERILAKU FISIS DAN MEKANIS BETON MUTU TINGGI PASCA BAKAR”.

.

Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penulis telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil;

3. Ibu Nursyamsi, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini dari awal hingga selesai;

4. Seluruh dosen penguji yang telah memberi masukan pada tugas akhir ini;

5. Seluruh dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil;

ii 6. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua Kedua Orangtua, saudara yang telah memberikan banyak dukungan dan doa yang tulus kepada penulis;

7. Kepada asisten-asisten Laboratorium Beton dan Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU yang telah banyak membantu dan memberikan masukan;

8. Kepada Pimpinan PT. SIKA Indonesia dan Abangda Marsha Napitupulu untuk bantuan bahan/materialnya;

9. Kepada seluruh rekan-rekan mahasiswa ekstensi, terutama kepada Suyono, Andri, Fahri, Jusak, Yustina, Nadia dan semua teman-teman yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu persatu yang telah memberikan dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilapan di dalam laporan ini. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan, pengalaman dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca yang nantinya dapat memperbaiki laporan selanjutnya sehingga dapat lebih baik lagi.

Semoga laporan ini dapat memberikan informasi, manfaat dan pengetahuan bagi para pembaca.

Medan, Februari 2015 Hormat saya

Penulis,

( AIDYL BAGUS RAHARJO ) NIM. 10 0424 036

iii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GRAFIK ... viii

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

ABSTRAK ... xi

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Hasil Penelitian yang Pernah Dilakukan ... 4

1.6. Metodelogi Penelitian ... 8

1.7. Lokasi Penelitian ... 13

iv

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 15

2.1. Beton ... 15

2.2. Agregat ... 20

2.3. Semen Portland ... 23

2.4. Air ... 31

2.5. Bahan Tambah ... 33

2.6. Workability ... 40

2.7. Faktor Air Semen (FAS) ... 42

2.8. Perencanaaan Campuran Beton ... 44

2.9. Kebakaran pada Bangunan... 59

2.10. Kuat Tekan Beton ... 65

2.11. Porositas Beton ... 67

2.12. Hasil Penelitian yang Pernah dilakukan... 68

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 72

3.1. Lokasi Penelitian ... 72

3.2. Prosedur Penelitian ... 72

3.3. Peralatan dan Bahan ... 73

3.4. Pemeriksaan Material ... 75

3.5. Perancangan Campuran Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI (American Concrete Institute) ... 97

3.6. Pembuatan Benda Uji ... 105

3.7. Prosedur Pembakaran ... 107

v

BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 110

4.1. Umum ... 110

4.2. Analisa Data ... 111

4.3. Analisa Statistik ... 119

4.4. Perbandingan Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar dengan Beton Normal Pasca Bakar ... 124

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 132

A. Kesimpulan ... 132

B. Saran ... 134

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN

vi DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji yang digunakan ... 11

Tabel 2.1 Unsur-unsur Beton ... 16

Tabel 2.2 Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton ... 20

Tabel 2.3 Klasifikasi Bentuk Agregat... 22

Tabel 2.4 Kekuatan Tekan Beton Relatif Sesuai dengan Pengaruh Jenis Semen yang Digunakan ... 27

Tabel 2.5 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland ... 28

Tabel 2.6 Batas Maksimum Ion Klorida ... 31

Tabel 2.7 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air ... 32

Tabel 2.8 Komposisi Kimia Silica Fume ... 36

Tabel 2.9 Nilai Slump untuk Berbagai Macam Struktur ... 41

Tabel 2.10 Faktor Air Semen untuk Setiap Kindisi Lingkungan ... 42

Tabel 2.11 Slump yang Dianjurkan untuk Beton dengan HRWR atau Tanpa HRWR ... 49

Tabel 2.12 Perkiraan Ukuran Maksimum Agregat ... 50

Tabel 2.13 Volume Agregat Kasar yang Dianjurkan per Unit Volume Beton 50 Tabel 2.14 Estimasi Pertama Air Campuran yang Dibutuhkan dan Kadar Udara Beton Segar Berdasarkan Penggunaan Pasir dengan 35% voids ... 54

Tabel 2.15 W/c+p Maksimum yang Dianjurkan untuk Beton Tanpa Menggunakan HRWR ... 54

vii Tabel 2.16 W/c+p Maksimum yang Dianjurkan untuk Beton dengan

Menggunakan HRWR ... 54

Tabel 2.17 Perbandingan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ... 66

Tabel 3.1 Spesifikasi yang direncanakan untuk Beton Mutu Tinggi ... 72

Tabel 4.1 Perubahan Warna dan Kondisi Visual Beton Pasca Bakar ... 109

Tabel 4.2 Porositas Beton Tanpa Pembakaran ... 110

Tabel 4.3 Porositas Beton Berdasakan Waktu Penahanan Pembakaran ... 111

Tabel 4.4 Data Kuat Tekan Beton Tanpa Pembakaran ... 114

Tabel 4.5 Kuat Tekan vs Suhu Pembakaran Benda Uji ... 115

Tabel 4.6 Kuat Tekan Beton Normal Tanpa Pembakaran ... 122

Tabel 4.7 Kuat Tekan Beton Normal Pasca Bakar ... 122

Tabel 4.8 Penurunan Kuat Tekan Beton Normal Pasca Bakar ... 124

Tabel 4.9 Penurunan Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar ... 125

Tabel 4.10 Porositas Beton Normal Pasca Bakar ... 127

Tabel 4.11 Peningkatan Porositas Beton Normal Pasca Bakar ... 129

viii DAFTAR GRAFIK

Halaman

Grafik 4.1 Temperatur vs Porositas ... 112

Grafik 4.2 Durasi Penahanan vs Porositas ... 112

Grafik 4.3 Kuat Tekan vs Suhu Pembakaran ... 115

Grafik 4.4 Kuat Tekan Beton vs Durasi Pembakaran ... 116

Grafik 4.5 Regresi Linier Temperatur vs Kuat Tekan Beton ... 117

Grafik 4.6 Regresi Linier Waktu Penahanan vs Kuat Tekan Beton ... 118

Grafik 4.7 Regresi Linier Temperatur vs Porositas ... 119

Grafik 4.8 Regresi Waktu Penahanan vs Porositas ... 121

Grafik 4.9 Kuat Tekan Beton Normal vs Suhu Pembakaran... 123

Grafik 4.10 Kuat Tekan Beton Normal vs Durasi Pembakaran ... 123

ix

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

ACI = American Concrete Institute

ASTM = American Society for Testing and Material SII = Standar Industri Indonesia

SNI = Standar Nasional Indonesia

f’c = Kuat tekan beton yang disyaratkan W = Rasio total berat air

PC = Portland Cement

fas = Faktor air semen, rasio berat air dan semen P = Beban maksimum yang dapat ditahan benda uji A = Luas tampang benda uji

HRWR = High Range Water Reducer MKB = Modulus Kehalusan Butir WCR = Water Cement Ratio

x

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data Hasil Pemeriksaan Agregat, Semen, dan Silica Fume.

Lampiran 2. Perhitungan Campuran Beton ( Mix Design ) dengan Metode ACI. Lampiran 3. Data Hasil Pengujian Kuat Tekan Dan Porositas Beton Mutu Tinggi

Pasca Bakar

xi

ABSTRAK

Beton mutu tinggi banyak mengalami perkembangan seiring dengan banyaknya penelitiann yang dilakukan dalam pembuatan beton mutu tinggi. Salah satunya yaitu penggunaan bahan additive dalam pembuatan beton mutu tinggi. Bahan additive tersebut salah satunya berupa superplasticizer (high range water reducer) yang bertujuan untuk meningkatkan workability pada pengerjaan beton mutu tinggi serta mikrosilika (silicafume) yang merupakan sisa abu pembakaran dari proses pembuatan silicon metal dalam tungku pembakaran. Penggunaan silicafume bertujuan untuk menutupi rongga-rongga yang tidak tertutupi oleh penggunaan semen. Terjadinya perubahan suhu ekstrim seperti kebakaaran tentunya akan membawa dampak kepada sifat- sifat beton. terutama pada beton mutu tinggi yang menggunakan bahan additive.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan penurunan kekuatan yang terjadi pada beton mutu tinggi yang menggunakan silica fume dan superplastiscizer dengan mutu beton 50 MPa jika dibandingkan dengan beton normal dengan mutu K300 setelah dibakar menggunakan mesin furnace. Pembakaran dilakukan pada suhu 500°C, 750°C, dan 1000°C dengan variasi waktu penahanan suhu selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Setelah itu, kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur ruangan. Jenis pengujian yang dilakukan adalah uji kuat tekan dan uji porositas. Pada suhu 500°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 12.593%-22.963% sedangkan pada beton mutu tinggi penurunan kuat tekan berada pada 20.186%-46.404%. Untuk suhu 750°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 56.444%-66.222% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami penurunan sebesar 61.624%-81.067%. Sedangkan pada suhu pembakaran 1000°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 76.741%-100% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami penurunan sebesar 88.863%-100%. Pada suhu 500°C peningkatan porositas beton normal berada pada 80%-84.005% sedangkan pada beton mutu tinggi peningkatan porositas berada pada 82.141%-92.741%. Untuk suhu 750°C peningkatan porositas beton normal berada pada 79.310%-88.889% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami peningkatan porositas 87.5%-95.095%. Sedangkan pada suhu pembakaran 1000°C peningkatan porositas beton normal berada pada 86.667%-90% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami peningkatan porositas sebesar 84.979%-94.219%.

Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa beton mutu tinggi dengan silica fume dan superplastiscizer mengalami penurunan kekuataan lebih besar daan mengalaami peningkatan porositas lebih besar sehingga sebisa mungkin hindari penggunaan silicafume dan superplasticizer pada struktur beton yang berada pada kondisi suhu tinggi.

Kata kunci: beton mutu tinggi, pascabakar, kuat tekan, porositas, superplastiscizer, silica fume.

xi

ABSTRAK

Beton mutu tinggi banyak mengalami perkembangan seiring dengan banyaknya penelitiann yang dilakukan dalam pembuatan beton mutu tinggi. Salah satunya yaitu penggunaan bahan additive dalam pembuatan beton mutu tinggi. Bahan additive tersebut salah satunya berupa superplasticizer (high range water reducer) yang bertujuan untuk meningkatkan workability pada pengerjaan beton mutu tinggi serta mikrosilika (silicafume) yang merupakan sisa abu pembakaran dari proses pembuatan silicon metal dalam tungku pembakaran. Penggunaan silicafume bertujuan untuk menutupi rongga-rongga yang tidak tertutupi oleh penggunaan semen. Terjadinya perubahan suhu ekstrim seperti kebakaaran tentunya akan membawa dampak kepada sifat- sifat beton. terutama pada beton mutu tinggi yang menggunakan bahan additive.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan penurunan kekuatan yang terjadi pada beton mutu tinggi yang menggunakan silica fume dan superplastiscizer dengan mutu beton 50 MPa jika dibandingkan dengan beton normal dengan mutu K300 setelah dibakar menggunakan mesin furnace. Pembakaran dilakukan pada suhu 500°C, 750°C, dan 1000°C dengan variasi waktu penahanan suhu selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Setelah itu, kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur ruangan. Jenis pengujian yang dilakukan adalah uji kuat tekan dan uji porositas. Pada suhu 500°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 12.593%-22.963% sedangkan pada beton mutu tinggi penurunan kuat tekan berada pada 20.186%-46.404%. Untuk suhu 750°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 56.444%-66.222% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami penurunan sebesar 61.624%-81.067%. Sedangkan pada suhu pembakaran 1000°C penurunan kuat tekan beton normal berada pada 76.741%-100% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami penurunan sebesar 88.863%-100%. Pada suhu 500°C peningkatan porositas beton normal berada pada 80%-84.005% sedangkan pada beton mutu tinggi peningkatan porositas berada pada 82.141%-92.741%. Untuk suhu 750°C peningkatan porositas beton normal berada pada 79.310%-88.889% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami peningkatan porositas 87.5%-95.095%. Sedangkan pada suhu pembakaran 1000°C peningkatan porositas beton normal berada pada 86.667%-90% sedangkan pada beton mutu tinggi mengalami peningkatan porositas sebesar 84.979%-94.219%.

Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa beton mutu tinggi dengan silica fume dan superplastiscizer mengalami penurunan kekuataan lebih besar daan mengalaami peningkatan porositas lebih besar sehingga sebisa mungkin hindari penggunaan silicafume dan superplasticizer pada struktur beton yang berada pada kondisi suhu tinggi.

Kata kunci: beton mutu tinggi, pascabakar, kuat tekan, porositas, superplastiscizer, silica fume.

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi pada saat ini sedang mengalami perkembangan dan kemajuan yang sangat pesat. Terlebih pada teknologi pada bidang struktur. Hal ini dapat dilihat dari semakin banyaknya bangunan-bangunan dengan pengerjaan secara khusus seperti jembatann layang, gedung-gedung pencakar langit maupun gedung dengan basement, jembatan bentang panjang, dan bangunan lainnya yang dalam pengerjaannya menggunakan beton dengan mutu tinggi.

Beton mutu tinggi sendiri banyak mengalami perkembangan seiring dengan banyaknya penelitiann yang dilakukan dalam pembuatan beton mutu tinggi. Salah satunya yaitu penggunaan bahan additive dalam pembuatan beton mutu tinggi. Bahan additive tersebut salah satunya berupa superplasticizer (high range water reducer) yang bertujuan untuk meningkatkan workability pada pengerjaan beton mutu tinggi serta mikrosilika (silicafume) yang merupakan sisa abu pembakaran dari proses pembuatan silicon metal dalam tungku pembakaran. Penggunaan silicafume bertujuan untuk menutupi rongga-rongga yang tidak tertutupi oleh penggunaan semen.

Akhir-akhir ini sering terjadi kasus kebakaran, baik yang terjadi akibat kecelakaan seperti meledaknya tabung gas LPG, hubungan singkat arus listrik maupun akibat adanya kerusuhan dengan melakukan pembakaran secara sengaja atau bahkan adanya ledakan bom. Pada penelitian-penelitian sebelumnya diketahui bahwa pembakaran pada beton akan mengakibatkan penurunan kekuatan pada beton.

2 Dengan pemanasan dengan batas suhu tertentu beton akan mengalami penurunan stabilitas ikatan semen serta akan terjadi pemuaian butiran kerikil yang akan berakibat pada penurunan stabilitas kesatuan beton tersebut, dengan kata lain beton tersebut akan mengalami kerusakan dan kuat beton mengalami akan penurunan.

Seperti yang tertulis pada paragraf sebelumnya, salah satu bahan yang digunakan dalam beton mutu tinggi adalah bahan additive berupa superplasticizer dan silicafume. Superplasticizer mengandung senyawa hidrokarbon sedangkan silicafume mengandung silica yang akan mengalami perubahan yang cukup berarti pada pemanasan dengan suhu tertentu. Sehingga perlu diketahui seberapa besar dan bagaimana pengaruh pembakaran terhadap beton dengan penggunaan bahan additive .

Oleh karena itu untuk mengetahui hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui hubungan antara besar temperature suhu pembakaran, lama pembakaran, dan penggunaan bahan additive terhadap perubahan sifat-sifat dan karakteristik pada beton mutu tinggi tersebut serta seberapa besar penurunan kekuatan beton mutu tinggi pasca bakar jika dibandingkann dengan beton normal pasca bakar.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian yang telah dipaparkan maka dapat dirumuskan masalah yang akan diteliti yaitu:

1. Bagaimana kondisi fisik beton setelah dibakar pada suhu tertentu.

2. Bagaimana pengaruh pembakaran terhadap perilaku fisis dan mekanis beton mutu tinggi.

3 3. Berapa besar perbedaan penurunan kekuatan beton mutu tinggi setelah

pembakaran jika dibandingkan dengan beton normal.

4. Bagaimana grafik hubungan antara besar suhu dan lama waktu pembakaran.

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan bahan additive terhadap sifat fisis dan mekanis beton mutu tinggi pasca bakar .

2. Untuk mengetahui besar perbedaan penurunan kekuatan antara beton mutu tinggi dan beton normal pasca bakar.

1.4. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi cakupan/ruang lingkup agar tidak terlalu luas. Pembatasan masalah meliputi:

1. Kuat tekan rencana beton mutu tinggi yang digunakan adalah 50 Mpa. 2. Beton yang digunakan pada umur 28 hari.

3. Perencanaan campuran beton (mix design) yang digunakan dalam penelitian ini adalah perencanaan campuran dengan metode ACI (American Concrete Institute).

4. Silica fume yang digunakan produk dari PT. SIKA INDONESIA. Kadar silica fume yang digunakan 5% dari berat semen.

5. Dalam penelitian digunakan Superplastisizer. Superplastisizer yang digunakan adalah Sikament NN Type F, yaitu bersifat High Range Water Reducer produk dari PT. SIKA INDONESIA. Dosis superplasticizer yang digunakan 2% dari

4 berat semen. Dengan menggunakan Sikament NN Type F maka jumlah penggunaan air dapat dikurangi ±12% dari kebutuhan air sebelumnya.

6. Dalam penelitian ini menggunakan benda uji kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm.

7. Suhu pembakaran yang akan dilakukan 500°C, 750°C, dan 1000°C. 8. Lama waktu pembakaran adalah 2 jam, 4 jam, dan 6 jam

1.5. Hasil Penelitian yang Pernah Dilakukan

1. As’at Pujianto, Tri Retno Y.S. Putro, dan Oktania Ariska

Peningkatan kekuatan beton adalah salah satu faktor utama yang diharapkan pada teknologi beton. Sejak lebih dari 20 tahun beton mutu tinggi dengan kuat tekan berkisar antara 50 MPa sampai dengan 140 MPa telah digunakan di negara-negara maju pada konstruksi bangunan tingkat tinggi dan jembatan berbentang panjang atau bangunan didalam lingkungan yang agresif. Namun di Indonesia kuat tekan beton mutu tinggi yang dapat dicapai maksimum baru sebesar 60 MPa. Sifat beton akan mengalami penurunan kekuatan akibat adanya bahan tambah semen, agregat, dan adanya pori-pori. Pengurangan factor air semen (fas) dan penambahan admixture pozzolanic seperti silicafume sering digunakan untuk memodifikasi komposisi beton dan mengurangi pori-pori. Pengurangan fas mengakibatkan menurunnya porositas beton dan pori-pori, namun kelecakan beton juga akan berkurang sehingga sulit dikerjakan. Agar mudah dikerjakan maka perlu digunakan superplastisizer. Hasil menunjukkan bahwa superplasticizer dengan dosis lebih dari 2 % terhadap pasta semen tidak meningkatkan kelecakan pasta. Oleh karena itu semua benda uji digunakan superplastisizer dengan dosis sekitar 2 % terhadap berat semen. Pengujian

5 awal memperlihatkan adanya kelecakan yang sangat tinggi pada beton segar dan mendapatkan kuat tekan yang lebih baik dengan silicfume sebesar 10 % terhadap berat beton.

2. Irma Aswani Ahmad, Nur Anny Suryaningsih Taufieq, Abdul Hamid Aras Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui gambaran kuat tekan setelah terbakar dan model hubungan antara temperatur dan kuat tekan beton. Benda uji yang digunakan berbentuk kubus ukuran 15cm x 15cm x 15cm. Pemanasan dilakukan dalam oven pada temperatur 200°C - 600°C dengan interval kenaikan 50°C. Analisis data dilakukan dengan analisis statistik deskriptif dan analisis regresi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tekan beton rata-rata menurun dengan adanya kenaikan temperatur. Beton yang telah dipanasi pada temperatur 200°C, 400°C dan 600°C, kuat tekan rata-ratanya berturut-turut sebesar 85,83%, 58,40% dan 35,08% dari beton normal. Model regresi yang dihasilkan jika berbentuk regresi linier persamaannya adalah y = -0,2802x + 248,79 dengan nilai R2= 0,8539. Sedangkan model regresi berbentuk regresi polinomial derajat 2 persamaannya adalah y = 10-4x2 – 0,3402x + 255,65 dengan nilai R2= 0,8576.

3. Trisni Bayuasri, Himawan Indarto, dan Antonius

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan kekuatan beton dan modulus elastisitas beton setealah pembakaran pada suhu dan waktu yang beragam. Beton yang digunakan dengan mutu K225 dan K350. Beteon tersebut dibakar dengan suhu 300°C, 600°C, dan 900°C dengan lama pembakaran 3jam, 5jam, dan 7jam. Hasil dri penelitian ini menunjukkan bahwa modulus elastisitas dari kedua beton

6 mengalami penurunan. Besar penurunan tergantung pada besar suhu dan lama pembakaran. Semakin besar suhu dan semakin lama waktu pembakran kekuatan sisa dari beton akan semakin kecil. Sebagai contoh, beton dengan suhu pembakaran 300°C selama 3 jam memiliki kekuatan sisa ± 71.8%, dan untuk lamaa pembakaran 9 jam, kekuatan sisa beton menjadi ± 60.04%. perubahan kekuatan dan modulus elastisitas untuk mutu beton yang berbeda akan memberikan hasil yang berbeda meskipun dibakar pada suhu dan lama pembakaran yang sama. Sebagai contoh, pada pembakaran dengan suhu 600°C selama 5 jam, beton dengan K225 memiliki kekuatan sisa ± 36.40%, sedangkan untuk beton dengan K350, kekuatan sisa beton sebesar ± 24.46%.

4. A.A. Gede Sutapa

Penelitian dilakukan terhadap kekuatan tekan, tarik belah dan porositas silinder beton pasca bakar dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Pembakaran benda uji dilakukan setelah umur beton 28 hari. Pembakaran dimulai pada temperatur tungku 34 ºC sampai mencapai temperatur maksimum ± 800 ºC yang dicapai pada menit ke 180. Temperatur tersebut kemudian dipertahankan selama 20 menit, sehingga proses pembakaran berlangsung selama 200 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan porositas beton sebanding dengan volume beton yang mengalami penetrasi panas dengan temperatur 400-800°C. Hal lain juga menunjukkan bahwa porositas beton yang meningkat sebesar 20,695 % tersebut menyebabkan kuat tekan turun sebesar 53,665 % dan kuat tarik belah turun sebesar 49,641 %.

7 5. Retno Anggraini

Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi ( diatas7000C), seperti yang terjadi pada peritiwa kebakaran, akan membawa dampak pada struktur beton. Karena pada proses tersebut akan terjadi suatu siklus pemanasan dan pendinginan yang bergantian, yang akan menyebabkan adanya perubahan fase fisis dan kimiawi secara kompleks. Hal ini akan mempengaruhi kualitas / kekuatan struktur beton tersebut seperti porositas beton. Dengan menggunakan metode pembakaran benda uji pada burner dengan suhu target 400C – 1200C dan dengan rentang waktu terukur sebagai asunsi lamanya terjadi kebakaran dapat diketahui perubahan yang terjadi Terlihat bahwa nilai porositas beton mutu tinggi mampu bertahan sampai suhu 800C. Perubahan nilai porositas belum mengalami perubahan yang berarti yaitu berkisar 65% dari nilai awal. Sementara pada suhu diatas 800C nilai porositas akan menurun dengan tajam sampai diatas 100% pada suhu yang cukup tinggi. Hal ini karena terjadinya proses dekomposisi pada suhu tinggi.

6. Yulia Corsika M. S. dan Rahmi Karolina

Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi, seperti pada peristiwa kebakaran akan membawa dampak pada struktur beton, permukaan struktur retak, terjadi kerusakan/keruntuhan, dan perubahan warna pada beton. Penelitian ini dilakukan terhadap beton K300 dengan sampel berupa kubus 15 cm x 15 cm x 15 cm. Pembakaran dilakukan pada temperatur 250⁰C, 500⁰C, 750⁰C, dan 1000⁰C dengan waktu penahanan selama 2, 4, dan 6 jam. Proses pendinginan dilakukan dengan cara perendaman kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur

8 ruangan. Dari hasil penelitian diperoleh pada temperatur 250 oC, 500⁰C, 750⁰C, dan 1000⁰C penurunan kuat tekan sebesar 4,44%-7,41%, 12,59%-22,96 %, 56,44%-66,22%, dan 76,74%-100%. Pada waktu penahanan selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam penurunan kuat tekan sebesar 4,44%-76,74%, 6,67%-93,70 %, dan 7,41%-100%. Pada temperatur 250 oC, 500⁰C, 750⁰C, dan 1000⁰C peningkatan porositas sebesar 8,09%-9,57%, 11,79%-15,50 %, 16,98%-18,46%, dan 19,20%-26,61%. Pada waktu penahanan selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam peningkatan porositas sebesar 8,09%-19,20%, 8,83%-22,16%, dan 9,57%-26,61%. Dari penelitian ini terlihat bahwa kenaikan temperatur memberi dampak yang lebih besar terhadap penurunan kuat tekan beton dan peningkatan porositas beton jika dibandingkan dengan kenaikan durasi pembakaran. Melalui penelitian ini dihasilkan persamaan-persamaan regresi yang dapat digunakan untuk menghitung kuat tekan sisa pada temperatur pembakaran yang lain.

1.6. Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di laboratorium. Dalam tahapan ini dilakukan pengumpulan data dan informasi yang berhubungan dengan pembahasan yang kemudian disusun dalam bentuk laporan. Adapun tahapan-tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur dengan mengumpulkan data dan informasi, keterangan dari buku-buku, naskah ilmiah maupun jurnal dan skripsi mahasiswa yang berhubungan dengan penelitian ini, serta masukan dari dosen pembimbing.

2. Pelaksaan pencampuran dan pengecoran beton mutu tinggi, adapun tahapan-tahapan dalam pencampuran dan pengecoran antaara lain :

9 a. Pemeriksaan material berupa pemeriksaan agregat (kasar dan halus), yaitu melakukan: pemeriksaan analisa ayak, kadar air, kadar lumpur, kadar organik, berat jenis , berat isi padat kering oven dan daya serap.

b. Pemeriksaan berat jenis silica fume.

c. Perencanaan campuran (mix design) beton. Metode perencanaan campuran beton mutu tinggi berdasarkan metode ACI (American Concrete Institute). d. Pencampuran (mixing), pemeriksaan slump, pembuatan benda uji, perawatan

benda uji selama 28 hari.

3. Pelaksanaan pencampuran, pengecoran dan perawatan beton normal. 4. Pemeriksaan porositas masing-masing beton sebelum pembakaran. 5. Pengujian tekan masing-masing beton yang tidak di bakar.

6. Pembakaran Benda uji.

7. Pemeriksaan Porositas dan Kuat tekan masing-masing beton setelah dibakar.

10  Bagan Alir Penelitian

Perencanaan campuran/mix design

fc’=50 Mpa

Pembuatan Benda Uji

Pembakaran Benda Uji : 1. Suhu 500°C, 750°C,

dan 1000°C.

2. Waktu 2 jam, 4 jam, dan 6 jam.

Pengujian Benda Uji Tanpa Pembakaran : 1. Kuat Tekan 2. Porositas

Pengujian Benda Uji : 1. Kuat Tekan

2. Porositas

Analisis Data

Kesimpulan

Selesai Persiapan Material dan Alat Uji

Perawatan Benda Uji (28 hari)

Mulai

Studi Literatur

11  Benda Uji

Berikut ini adalah jumlah benda uji yang akan digunakan dalam penelitian:

Durasi Pembakaran

(Jam)

Pengujian Kuat Tekan dan Porositas Tanpa

Bakar Bakar

Beton Mutu tinggi

50 Mpa

Beton Mutu Tinggi 50 Mpa

500°C 750°C 1000°C

0 3

2 3 3 3

4 3 3 3

6 3 3 3

Jumlah 30

Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji yang Digunakan

 Pembakaran Benda Uji

Pembakaran benda uji akan dilakukan dengan menggunakan furnace. Pembakaran dilakukan dengan suhu 500°C, 750°C, 1000°C dengan durasi pembakaran benda uji 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Setelah pembakaran selesai benda uji didiamkan pada suhu ruangan sampai suhu benda uji kembali normal lalu dilakukan pengujian kuat tekan dan porositas.

12  Jenis Pengujian

1. Uji Kuat Tekan

Kuat tekan beton dilakukan dengan benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm yang dirawat selama 28 hari. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin kompressor (compressor machine) dengan menggunakan rumus Lawrence H. Van Vlack :

Dimana :

f’c = Kuat tekan (N/cm2) F = Gaya tekan (N)

A = Luas bidang permukaaan (cm2)

2. Uji Porositas

Porositas merupakan perbandingan antara jumlah volume lubang-lubang kosong yang dimiliki oleh zat padat (volume kosong) dangan jumlah dari volume zat padat yang ditempati oleh zat padat. Porositas dapat deihitung dengan rumus Lawrence H. Van Vlack :

Dimana :

P = Porositas (%)

mb = Massa basah benda uji setelah direndam (gr) mk = Massa kering sampel setelah direndam (gr) Vb = Volume benda uji (cm3)

13 1.7. Lokasi Penelitian

Pembakaran benda uji dilakukan di Laboratorium Metalurgi Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dan pengujian kuat tekan dan porositas dilakukan di Laboratorium Teknologi Beton Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

1.8. Sistematika Penulisan

Sistematika ini berisikan gambaran garis besar dari isi Tugas Akhir ini yaitu antara lain :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini terdiri dari latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penelitian, lokasi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini memuat tentang dasar teori yang digunakan yang sesuai dengan penelitian yang dilakukan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini memberikan uraian tentang urutan dan metode pelaksanaan dari penelitian yang dilakukan menyangkut pelaksanaan pembuatan benda uji dan proses pengujian.

14 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisikan hasil pengujian serta analisa dari hasil pengujian yang diperoleh yaitu sifat mekanis dan fisis dari beton yang diteliti antara lain kuat tekan dan porositas beton.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari pelaksanaan penelitian ini serta saran untuk pengembangan penelitian agar didapat hasil yang lebih baik lagi pada penelitian selanjutnya.

15

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Beton

Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive). Untuk mengetahui dan mempelajari perilaku elemen gabungan (bahan-bahan penyusun beton), kita memerlukan pengetahuan mengenai karakteristik masing-masing komponen. (Tri Mulyono, 2004).

Proses awal terbentuknya beton adalah pasta semen yaitu proses hidrasi antara air dengan semen, selanjutnya jika ditambahkan dengan agregat halus menjadi mortar dan jika ditambahkan dengan agregat kasar menjadi beton. (Tri Mulyono, 2004).

Kekuatan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Kekuatan beon akan naik secara cepat sampai umur 28 hari dan stelah itu peningkatan kekuatannya akan kecil. Selain itu kekuatan beton dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain proporsi unsur-unsur penyusunnya, metode perancangan (mix design), perawatan, dan keadaan saat pelaksanaan pengecoran. Unsur-unsur penyusun dari beton antara lain berupa air, semen, agregat kasar, agregat halus, serta jika dengan keperluan tertentu maka akan digunakan additive dan admixture.

Perbandingan dari unsur-unsur tersebut akan menjadi hal terpenting dari kekuatan beton, sehingga diperlukan perancangan yang tepat sehingga diperoleh perbandingan yang sesuai dengan spesifikasi dalam mencapai kekuatan yang direncanakan.

16 Tabel 2.1 Unsur-unsur Beton

Agregat (kasar + halus) 60% - 80%

Semen 7% - 15%

Air 14% - 21%

Udara 1% - 8%

Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi, 2004

Perancangan beton harus memenuhi kriteria perancangan standar yang berlaku antara lain ASTM, ACI, JIS, ataupun SNI. Metode yang dapat digunakan antara lain Roaad Note No.4, ACI (American Concrete Institute), SK SNI-T-15-1990-03 atau DoE/PU serta cara coba-coba “Try and Error”. (Tri Mulyono, 2004).

2.1.1. Beton Mutu Tinggi

Dengan perkembangan beton yang begitu pesat, kriteria beton mutu tinggi juga mengalami perubahan sesuai dengan perkembangan zaman dan kemajuan teknologi dari pengolahan beton sehingga kriteria pencapaian mutu beton yang dapat dicapai semakin tinggi. Pada tahun 1950an, beton mutu tinggi dikategorikan mempunyai mutu tinggi jika kekuatan tekannya 30 MPa. Tahun 1960-1970an kriteria naik menjadi 40 MPa. Saat ini beton dikatakan beton mutu tinggi jika kuat tekannya mencapai 50 MPa dan beton yang mencapai kuat tekan diatas 80 MPa adalah beton dengan mutu sangat tinggi. (Tri Mulyono, 2004)

2.1.2. Kelebihan dan Kekurangan Beton

Beton merupakan materi bangunan yang paling banyak digunakan, hal ini dikarenakan beton memiliki banyak kelebihan jika dibandingkan dengan material bangunan lain yang biasa digunakan.

17 Kelebihan beton tersebut antara lain (Nugraha P., 2007) :

a. Ketersediaan (availability) material dasar.

Agregat, air dan semen pada umumnya bisa didapat dengan mudah dari lokal setempat dan harga yang relatif murah.

b. Kekuatan tekan tinggi.

Seperti juga kekuatan tekan pada batu alam, yang membuat beton cocok untuk dipakai sebagai elemen yang terutama memikul gaya tekan, seperti kolom dan konstruksi.

c. Kemudahan untuk digunakan (versatility).

Pengangkutan bahan mudah, karena masing-masing bisa diangkut secara terpisah. Beton bisa dipakai untuk berbagai struktur, seperti bendungan, fondasi, jalan, landasan bandar udara,dan pipa.

d. Kemampuan beradaptasi (adaptability)

Beton bersifat monolit, tidak memerlukan sambungan seperti baja. Beton dapat dicetak dengan bentuk dan ukuran berapapun, misalnya pada struktur cangkang (shell) maupun bentuk-bentuk khusus 3 dimensi.

e. Kebutuahan pemeliharaan yang minimal.

Secara umum ketahanan (durability) beton cukup tinggi, lebih tahan karat sehingga tidak perlu dicat, lebih tahan terhadap bahaya kebakaran.

18 Di samping segala keunggulan di atas, beton sebagai struktur juga mempunyai beberapa kelemahan yang perlu dipertimbangkan, yaitu (Nugraha, P., 2007) :

1. Kuat tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar 2. Beton cenderung retak, karena semennya hidraulis. 3. Berat sendiri beton yang besar, sekitar 2400 kg/m3 4. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah

5. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan 6. Daya pantul suara yang besar

7. Beton tidak mampu menahan gaya tegangan (tension) yang tinggi, karena elastisitasnya yang rendah dari beton

8. Konduktivitas termal beton relatif rendah Sebagian besar bahan pembuat beton adalah bahan lokal (kecuali semen portland atau bahan tambah kimia), sehingga sangat menguntungkan secara ekomoni. Namun pembuatan beton akan menjadi mahal jika perencana tidak memahami karakteristik bahan-bahan penyusun beton yang harus disesuaikan dengan perilaku struktur yang akan dibuat.

2.1.3. Sifat dan Karakterstik yang Dibutuhkan pada Perencangan Beton 1. Kuat Tekan Beton

Beton baik dalam menahan tegangan tekan daripada jenis tegangan yang lain, dan umumnya pada perencanaan struktur beton memanfaatkan sifat ini. Karenanya kekuatan tekan dari beton dianggap sifat yag paling penting dalam banyak kasus.

19 2. Kemudahan Pengerjaan

Kemudahan pengerjaan merupakan salah satu kinerja utama yang dibutuhkan karena jika beton yang direncanakan dengan mutu tinggi tidak dapat dilaksanakan di lapangan karena kesulitan pengerjaan, maka perencnaan beton tersebut akan percuma. Oleh karena itu pada saat ini sudah lazim digunakan admixture untuk memperbaiki kinerja pada saat pelaksanaan.

3. Rangkak dan Susut

Pembebanan pada beton akan diberikanon setelah beton mengeras. Beton menunjukan sifat elastis murni pada waktu pembebanan singkat, sedangkan pada pembebanan yang tidak singkat beton akan mengalami regangan dan tegangan sesuai dengan lama pembebanannya.

Rangkak (creep) atau lateral material flow didefenisikan sebagai penambahan regangan terhadap waktu akibat adanya beban yang bekerja. Umumnya rangkak tidak mengakibatkan dampak langsung terhadap kekuatan struktur tetapi akan mengakibatkan timbulnya redistribusi tegangan pada beban yang bekerja dan mengakibatkan terjadinya peningkatan atau lendutan (deflection). (Tri Mulyono, 2004).

Susut didefenisikan sebagai perubahan volume yang tidak berhubungan dengan beban. Proses rangkak selalu dihubungkan dengan susut karena keduanya terjadi bersamaan dan sering kali memberikan pengaruh yang sama terhadap deformasi. (Tri Mulyono, 2004).

20 2.2.Agregat

Seperti yang tertera pada tabel 2.1 diketahui bahwa komposisi agregat pada beton yaitu berkisar antara 60% - 80%. Sehingga bisa dikatakan bahwa agregat memegang peranan penting dalam campuran beton. Tidak hanya memiliki peranan dalam membantu kekuatan beton namun juga berpengaruh terhadap kesatuan dan ketahanan beton yang dihasilkan secara struktural. Oleh karena itu gradasi agregat memiliki peranan yang penting untuk menghasilkan kesatuan beton yang padat serta memberikan stabilitas dan keawetan yang lebih tinggi terutama pada beton berkekuatan tinggi.

Agregat memilki harga yang lebih murah jika dibandingkan dengan semen, maka akan lebih ekonomis jika dalam campuran beton digunakan banyak agregat yang tentunya akan mempengaruhi jumlah penggunaan semen, namun tentunya harus disesuaikan dengan spesifikasi dan kekuatan yang diinginkan dari perencanaan beton tersebut. Agregat memberikan kontribusi yang besar terhadap beton, seperti stabilitas volume, ketahanan abrasi, dan ketahanan umum (durability). Bahkann beberapa sifat fisik beton secara langsung tergantung pada sifat agregat, seperti kepadatan, panas jenis, dan modulus elastisitas.

Hal-hal yang juga harus dimiliki oleh agregat antara lain : 1. Kekuatan yang baik.

2. Tahan lama.

3. Tahan terhadap cuaca.

4. Permukaannya haruslah bebas dari kotoran seperti tanah liat, lumpur dan zat organik yang akan memperlemah ikatannya dengan adukan semen.

21 5. Tidak boleh terjadi reaksi kimia yang tidak diinginkan diantara material

tersebut dengan semen.

Tabel 2.2 Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton

Sifat Agregat Pengaruh Pada Sifat Beton Bentuk, tekstur,

gradasi

Beton cair Kelecakan Pengikatan dan Pengerasan Sifat fisik, sifat kimia,

mineral

Beton keras Kekuatan, kekerasan, ketahanan (durability) Sumber : Nugraha, P., 2007

Klasifikasi agregat secara umum adalah mengenai bentuk dan ukuran agregat. Bentuk agregat terdiri dari agregat alam yang biasanya berbentuk bulat dan memiliki permukaan yang cenderung halus dan agregat batu pecah yang dihasilkan dari penggunaan mesin pemecah batu yang memiliki bentuk cenderung runcing dan memiliki permukaan kasar. Sedangkan untuk ukuran agregat dibedakan menjadi dua

berdasarkan ayakan 5 mm atau 3/16”. Agregat kasar adalah agregat dengan ukuran lebih besar dari 5 mm. Sedangkan agregat halus adalah agregat dengan ukuran lebih kecil dari 5 mm.

Agregat kasar dapat mempengaruhi kekuatan dan sifat struktur beton. Oleh karena itu, agregat kasar harus dipilih yang cukup keras, tidak retak dan tidak mudah pecah, bersih, dan bebas dari lapisan di permukaannya. Sifat agregat kasar juga mempengaruhi karakteristik lekatan agregat-mortar dan kebutuhan air pencampur.

Untuk masing-masing tingkatan kekuatan beton, Ada ukuran optimum agregat kasar yang menghasilkan kekuatan tekan terbesar untuk setiap berat semen. Agregat dengan ukuran nominal 25 mm dan 20 mm umumnya digunakan untuk memproduksi beton dengan kekuatan sampai 62 Mpa, dan ukuran 12,5 mm atau 10 mm untuk mutu beton di atas 62 Mpa. Umumnya ukuran agregat kasar yang terkecil menghasilkan

22 kekuatan yang paling tinggi dengan w/c+p yang diberikan. Walaupun demikian, kekuatan tekan di atas 70 Mpa dapat juga diperoleh dengan menggunakan ukuran nominal maksimum agregat 25 mm jika pada campuran diberikan bahan tambahan kimia (chemical admixture). Penggunaan ukuran agregat kasar yang terbesar merupakan pertimbangan yang penting jika optimasi modulus elastisitas, rangkak (creep), dan susut kering (drying shrinkage) merupakan hal yang utama.

Agregat halus dengan modulus kehalusan (FM) antara 2,5 sampai 3,2 lebih baik untuk beton mutu tinggi. Campuran beton yang dibuat dengan agregat halus yang mempunyai modulus kehalusan (FM) kurang dari 2,5 biasanya bersifat lengket (sticky) dan mempunyai workabilitas yang rendah dan memerlukan kebutuhan air pencampur yang lebih tinggi. Terkadang memungkinkan untuk mencampur pasir dari daerah/lokasi yang berbeda untuk meningkatkan keragaman gradasinya dan kapasitasnya untuk menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi.

Ukuran agregat halus yang digunakan, lolos saringan ayakan 5 mm dan mempunyai tekstur yang baik. Kadar lumpur, kadar organik, dan kadar air serta sifat-sifat lainnya harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan.

Tabel 2.3 Klasifikasi Bentuk Agregat

Klasifikasi Bentuk

Bulat

Aus akibat air, atau terbentuk akibat terkikis keseluruhannya

Tak Beraturan

Iregular alami atau sebagian tekikis dan memiliki bentuk bulat

Flaky Material yang tipis pada salah satu sisinya

23 planar yang kasar

Elongated

Material yang menyudut salah satu sisinya lebih panjang dari yang lain

Flaky dan Elongated

Material yang memiliki panjang yang lebih besar dan lebar, dan lebar lebih besar dari tebalnya

Sumber : Nugraha, P., 2007 2.3.Semen Portland

Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan. Semen akan bereaksi dan berikatan jika dicampur dengan air. Semen merupakan bahan pengikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor industri sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete).

Semen Portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150, 1985, semen Portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Perbandingan bahan-bahan utama penyusun semen portland adalah kapur (CaO) sekitar 60%-65%, silika (SiO2) sekitar 20%-25%, dan oksida besi serta alumina (Fe2O3 dan Al2O3) sekitar 7%-12%. (Tri Mulyono, 2004).

24 Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-1981 atau Standart Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986, dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standart tersebut.

Peraturan Beton 1989 (SKBI.1.4.53.1989) membagi semen portland menjadi lima jenis (SK.SNI T-15-1990-03:2) yaitu :

- Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hamper semua jenis konstruksi.

- Tipe II, semen portland modifikasi yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.

- Tipe III, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan awal tinggi dalam fase permulaan setelah peningkatan terjadi. Kekuatan 28 hari umumnya dapat dicapai dalam 1 minggu. Semen jenis ini umum dipakai ketika acuan harus dibongkar secepat mungkin atau ketika struktur harus dapat cepat dipakai.

- Tipe IV, semen portland yang penggunaannya memerlukan panas hidrasi yang rendah, yang dipakai untuk kondisi di mana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan masif seperti bendungan gravitasi yang besar.

- Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Umumnya dipakai di daerah di mana tanah atau airnya memiliki kandungan sulfat yang tinggi.

25 2.3.1. Sifat dan Karakteristik Semen Portland

Semen yang satu dengan yang lainnya dapat dibedakan berdasarkan susunan kimianya maupun kehalusan butirnya. Sifat-sifat semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan kimia.

1. Sifat-sifat Fisika Semen Portland a. Kehalusan butir

Kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan (setting time) menjadi semakin lama jika butir semen lebih besar. Sebaliknya, semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan berkurang. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi bleeding atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan beton menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak dan susut.

b. Kemulusan

Kemulusan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran dari kemampuan pengembangan dari bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volumenya setelah mengikat. Ketidakmulusan pasta semen disebabkan oleh terlalu banyaknya jumlah kapur bebas yang pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat di dalam campuran tersebut.

26 c. Waktu Pengikatan

Waktu ikat adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras terhitung mulai dari bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu ikat semen dibedakan menjadi dua yaitu:

1) Waktu ikat awal yaitu waktu dari pencampuran semen dengan air menjadi pasta semen hingga hilangnya sifat keplastisan.

2) Waktu ikat akhir yaitu waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras.

Waktu pengikatan diukur dengan alat Vicat atau Gillmore. Dengan demikian dapat ditentukan apakah pasta semen itu cukup lama berada dalam keadaan plastis sampai beton bersangkutan dapat dituang atau dicor.

d. Perubahan Volume

Kekekalan pasta semen yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi. Ketidakkekalan semen disebabkan oleh terlalu banyaknya kapur bebas yang pembakaran semen tidak sempurna. Kapur bebas itu mengikat air dan kemudian menimbulkan gaya-gaya expansi.

27 e. Kepadatan (Density)

Berat jenis semen yang disyaratkan oleh ASTM adalah 3,15. Pada kenyataannya, berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3,05-3,25. Variasi ini akan berpengaruh pada proporsi semen dalam campuran.

f. Konsistensi

Konsistensi semen portland lebih banyak pengaruhnya pada saat pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat beton mengeras. Konsistensi yang terjadi bergantung pada rasio antara semen dan air serta aspek bahan semen.

g. Panas Hidrasi

Panas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen bereaksi dengan air. Jumlah panas yang dikeluarkan terutama bergantung pada susunan kimia, kehalusan butiran semen, serta suhu pada waktu dilaksanakan perawatan. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni timbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat pelaksanaan.

h. Kekuatan Tekan

Kekutan semen portland ditentukan dengan menekan benda uji semen sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan pasir silika dengan perbandingan tertentu kemudian dibentuk menjadi kubus atau silinder. Setelah dirawat dalam jangka waktu tertentu benda uji ditekan sampai hancur

28 untuk memperoleh gambaran dari perkembangan kekutan semen portland yang sedang diuji.

Tabel 2.4 Kekuatan Tekan Beton Relatif sesuai dengan Pengaruh Jenis Semen yang Digunakan

Jenis Semen Portland

Kekuatan Tekan, % dari Semen Portland Jenis I 1 Hari 3 Hari 7 Hari 28 Hari

I. Biasa 100 100 100 100

II. Modified (diubah) 80 85 90 100

III. Kekuatan awal tinggi 190 120 110 100

IV. Panas hidrasi rendah 55 55 75 100

V. Tahan terhadap sulfat 65 75 85 100

Sumber : Teknologi Bahan II, P. E. D. C.

2. Sifat-sifat Kimia Semen Portland a. Senyawa Kimia

Secara garis besar ada empat senyawa kimia utama yang menyusun semen portland yaitu:

- Trikalsium Silikat (C3S) - Dikalsium Silikat (C2S) - Trikalsium Aluminat (C3A)

29 Tabel 2.5 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland

Nilai

Trikalsium Silikat 3CaO.SiO2

atau C3S

Dikalsium Silikat 2CaO.SiO2

atau C2S

Trikalsium Aluminat 4CaO.Al2O

3 atau C3A

Tetrakalsium Aluminoferfrit

4CaO.Al2O3F

e2O3

Penyemenan Baik Baik Buruk Buruk

Kecepatan

Reaksi Sedang Lambat Cepat Lambat

Pelepasan Panas Hidrasi

Sedang Sedikit Banyak Sedikit

Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi, 2004

b. Kesegaran Semen

Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran dilakukan pada semen dengan suhu 900-1000 ºC. Kehilangan berat ini terjadi karena kelembaban yang menyebabkan rehidrasi dan karbonisasi dalam bentuk kapur bebas atau magnesium yang menguap. Kehilangan berat semen ini merupakan ukuran dari kesegaran semen. Dalam keadaan normal akan terjadi kehilangan berat sekitar 2% (batas maksimum 4%).

c. Sisa yang Tidak Larut

Sisa bahan yang tidak habis bereaksi adalah sisa bahan tidak aktif yang terdapat pada semen. Semakin sedikit sisa bahan ini, semakin baik kualitas semen. Jumlah maksimum tidak larut yang dipersyaratkan adalah 0,85%.

30 d. Panas Hidrasi Semen

Proses hidrasi terjadi dengan arah kedalam dan keluar. Maksudnya, hasil mengendap di bagian luar, semen yang bagian dalamnya terhidrasi secara bertahap akan terhidrasi sehingga volumenya mengecil (susut). Selama proses hidrasi berlangsung, akan keluar panas yang dinamakan panas hidrasi. Pasta semen yang telah mengeras memiliki struktur berpori dengan ukuran yang sangat kecil dan bervariasi. Setelah proses hidrasi berlangsung, endapan pada permukaan butiran semen akan menyebabkan difusi air ke bagian dalam yang belum terhidrasi semakin sulit.

e. Kekuatan Pasta Semen dan Faktor Air Semen

Banyaknya air yang dipakai selama proses hidrasi akan mempengaruhi karakteristik kekuatan beton jadi. Pada dasarnya jumlah air yang dibutuhkan untuk proses hidrasi tersebut adalah sekitar 25% dari berat semen. Jika air yang digunakan kurang dari 25%, maka kelecekan atau kemudahan dalam mengerjakan tidak akan tercapai. Beton yang memiliki workability didefenisikan sebagai beton yang dapat dengan mudah dikerjakan atau dituangkan ke dalam cetakan dan dapat dengan mudah dibentuk. Kekuatan beton akan turun jika air yang ditambahkan ke dalam campuran semakin banyak. Karena itu penambahan air harus dilakukan sedikit demi sedikit sampai nilai maksimum yang tercantum dalam rencana tercapai.

Faktor Air Semen (FAS) atau Water Cement Ratio (WCR) adalah berat air dibagi dengan berat semen. FAS yang rendah menyebabkan air yang berada di antara bagian-bagian semen sedikit dan jarak antar butiran-butiran semen menjadi pendek.

31 2.4.Air

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang banyak mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau bahan kimia yang lainnya, bila dipakai dalam dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan. (Tri Mulyono, 2004).

Air yang digunakan untuk campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam alkali, zat organis atau bahan lainnya yang dapat merusak beton atau tulangan. Sebaiknya dipakai air tawar yang dapat diminum.

Air yang diperlukan dipengaruhi factor-faktor dibawah ini (Nugraha P.,2007) : - Ukuran agregat maksimum : diameter membesar  kebutuhan air

menurun (begitu pula jumlah mortar yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit).

- Bentuk butir : bentuk bulat  kebutuhan air menurun (batu pecah perlu lebih banyak air).

- Gradasi agregat : gradasi baik  kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang sama.

- Kotoran dalam agreat : makin banyak slit, tanah liat dan lumpur, kebutuhan air meningkat.

- Jumlah agregat halus (dibandingkan dengan agregat kasar, atau h/k) : agregat halus lebih sedikit  kebutuhan air menurun.

Air yang dipakai dalam pembuatan beton pra-tekan dan beton yang akan ditanami logam aluminium (termasuk air bebas yang terkandung dalam agregat) tidak boleh

32 mengandung ion klorida dalam jumlah yang membahayakan (ACI 318-89: 2-2). Untuk perlindungan terhadap korosi, konsentrasi ion klorida maksimum yang terdapat dalam beton yang telah mengeras pada umur 28 hari yang dihasilkan dari bahan campuran termasuk air, agregat, bahan bersemen dan bahan campuran tambahan tidak boleh melampaui nilai batas yang telah ditentukan.

Tabel 2.6 Batas Maksimum Ion Klorida

Jenis Beton Batas (%)

Beton pra-tekan 0,06

Beton bertulang yang selamanya berhubungan dengan klorida

0,15

Beton betulang yang selamanya kering atau terlindung dari basah

1,00

Konstruksi beton bertulang lainnya 0,30

Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2004

Tabel 2.7 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air

Jenis Beton Kondisi Lingkungan Berhubungan dengan Faktor Air Semen Maksimum Kadar Semen Minimum (kg/m3)

40 mm 20 mm

Beton Bertulang

Air Tawar

Air Payau/Air Laut

0,50 0,45 260 320 290 360 Beton Pra-Tekan Air Tawar

Air Payau/Air Laut

0,50 0,45 300 320 300 360 Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2004

33 2.5. Bahan Tambah

Admixture (bahan tambah) adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mengubah sifat-sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk pekerjaan tertentu, atau untuk menghemat biaya.

Admixture atau bahan tambah didefenisikan dalam Standard Definition of Terminology Relating to Concrete and Concrete Agregates ASTM C. 125-1995:61 sebagai material selain air, agregat dan semen hidrolik yang dicampurkan dalam beton atau mortar yang ditambahakan sebelum atau selama pengadukan berlangsung. Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya untuk dapat dengan mudah dikerjakan, penghematan, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energy. (Tri Mulyono, 2004).

Menurut SK SNI S-18-1990-03 (Spesifikasi Bahan Tambahan Untuk Beton, 1990), bahan tambah kimia dapat dibedakan menjadi 5 (lima) jenis yaitu:

1. Bahan tambah kimia untuk mengurangi jumlah air yang dipakai. Dengan pemakaian bahan tambah ini diperoleh adukan dengan faktor air semen lebih rendah pada nilai kekentalan yang sama, atau diperoleh kekentalan adukan lebih encer pada faktor air semen yang sama.

2. Bahan tambah kimia untuk memperlambat proses ikatan beton. Bahan ini digunakan misalnya pada satu kasus dimana jarak antara tempat pengadukan beton dan tempat penuangan adukan cukup jauh, sehingga selisih waktu antara mulai pencampuran dan pemadatan lebih dari 1 jam.

34 3. Bahan tambah kimia untuk mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton. Bahan ini digunakan jika penuangan adukan dilakukan dibawah permukaan air, atau pada struktur beton yang memerlukan waktu penyelesaian segera, misalnya perbaikan landasan pacu pesawat udara, balok prategang,jembatan dan sebagainya.

4. Bahan tambah kimia berfungsi ganda, yaitu untuk mengurangi air dan memperlambat proses ikatan.

5. Bahan kimia berfungsi ganda, yaitu untuk mengurangi air dan mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton.

Selain 5 (lima) jenis diatas, ada dua jenis bahan tambah kimia lain yang lebih khusus, yaitu:

1. Bahan kimia tambahan yang digunakan untuk mengurangi jumlah air campuran sampai sebesar 20% atau bahkan lebih, untuk menghasilkan adukan beton dengan kekentalan sama (air dikurangi sampai 12% lebih namun tidak menambah kekentalan pada adukan beton).

2. Bahan tambah kimia tambahan dengan fungsi ganda, yaitu mengurangi air sampai 12% atau lebih dan memperlambat waktu ikat awal.

Untuk perncanaan beton mutu tinggi dibutuhkan superplasticizer yang bersifat mengurangi jumlah air atau bersifat HRWR (High Range Water Reducer) yang akan mempermudah pada proses pengerjaan dan mineral additive yang meiliki sifat cementitious yang dapat berupa abu terbang (fly ash), pozzollan, slag, dan silica fume.

35 Beberapa keuntungan penggunaan mineral additive antara lain (Tri Mulyono, 2004) :

- Memperbaiki kinerja workability - Mengurangi panas hidrasi

- Mengurangi biaya pekerjaan beton

- Mempertinggi daya tahan terhadap serangan sulfat

- Memepertinggi daya tahan terhadap serangan reaksi alkali-silika - Mempertinggi usia beton

- Mempertinggi kekuatan tekan beton - Mempertinggi keawetan beton - Mengurangi penyusutan beton

- Mengurangi porositas dan daya serap air dalam beton

Walaupun demikian penggunaan admixture dan mineral additive harus dengan kadar yang tepat. Sebab bahan admixture dan mineral additive akan memberikan hasil yang kurang baik bahkan dapat menurunkan kekuatan beton jika dicampurkan secara berlebihan.

Penggunaan admixture dapat diaplikasikan pada saat pengadukan dan atau saat pelaksanaan pengecoran, sedangkan mineral additive ditambahkan pada proses pengadukan

2.5.1. Silica Fume

Uap silica terpadatkan (Condensed Silica Fume, CSF) adalaah produk samping dari proses fusi (smelting) dalam produksi silicon metal dan amalgam ferrosilicon (pada pabrik pembuatan microchip untuk computer). Juga disebut silica

36 fume, microsilica, silica fume dust, amorphous silica, dsb. Silica fume yang digunakan untuk beton adalah yang mengandung SiO2 89-96%, ukuran butir rata-rata 0,1-0,2 micrometer, dan strukturnya amorphous (reaktif dan tidak terkristalisasi). Ukuran silica fume lebih halus dari asap rokok dengan bentuk seperti fly ash tetapi ukurannya lebih kecil seratus kali lipatnya. (Nugraha. P., 2007)

Penggunaan silica fume dalam campuran beton bertujuan untuk menghasilkan beton dengan mutu tinggi misalnya untuk kolom struktur atau dinding geser, pre-cast atau beton pra tegang dan beberapa keperluan lain. Menurut standar ACI, penambahan silica fume pada campuran beton sebanyak 5%-15% dan berdasarkan buku Yongedran, et al, ACI Material Jurnal, Maret/April, 1987: 125 penggunaan silica fume pada campuran beton berkisar antara 0% – 30% untuk memperbaiki karakteristik kekuatan dan keawetan beton dengan faktor air semen sebesar 0,34 dan 0,28 dengan atau tanpa bahan superplasticizer dan nilai slump 50 mm.

Tabel 2.8 Komposisi Kimia Silica Fume

Kimia Berat dalam persen

SiO2 Karbon Fe2O3 CaO Al2O3 MgO MnO K2O Na2O

92-94 3-5 0,10-0,50 0,10-0,15 0,20-0,30 0,10-0,20

0,008 0,10 0,10

37

Fisika Berat dalam persen

Berat Jenis

Rata-rata Ukuran Partikel (Mikron) Lolos Ayakan no. 325 dalam % Keasaman PH (10% air dalam slurry)

2,02 0,1 99,00

7,3 Sumber : Mulyono, Tri. 2004. Teknologi Beton, Yogyakarta: Andi, 2004

1. Sifat-sifat Fisik Silica Fume

Sifat-sifat fisik silica fume adalah (dari Wulandari: 24) sebagai berikut : a. Warna: bervariasi mulai dari abu-abu sampai abu-abu gelap.

b. Spesifik gravity: 2,0-2,5. c. Bulk density: 250-300 kg/m3.

d. Ukuran: 0,1-1,0 mikron (1/100 ukuran partikel semen).

2. Sifat Kimia Silica Fume

Silica fume merupakan material yang bersifat pozzolonic. Dalam penggunaanya, silica fume berfungsi sebagai pengganti sebagian dari jumlah semen dalam campuran beton, yaitu sebanyak 5%-15% dari total berat semen. Kandungan SiO2 dalam silica fume akan bereaksi dengan kapur bebas yang dilepaskan semen pada saat proses pembentukan senyawa kalsium silikat hidrat (CSH) yang berpengaruh dalam proses pengerasan semen.

38 3. Keunggulan dan Kendala Penggunaan Silica Fume

Keunggulan-keunggulan penggunaan silica fume dalam beton adalah sebagai berikut:

a. Meningkatkan kuat tekan beton; b. Meningkatkan kuat lentur beton;

c. Memperbesar modulus elastisitas beton; d. Mengecilkan regangan beton;

e. Meningkatkan durabilitas beton terhadap serangan unsur kimia; f. Mencegah reaksi alkali silica dalam beton;

g. Meningkatkan kepadatan (density) beton;

h. Meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan korosi;

i. Menyebabkan temperatur beton menjadi lebih rendah sehingga mencegah terjadinya retak pada beton.

Kendala-kendala dalam penggunaan silica fume sebagai campuran beton adalah sebagai berikut:

a. Silica fume merupakan material yang sangat lembut sehingga mudah terbawa oleh angin. Hal ini menyebabkan kesulitan dalam pelaksanaan loading, pengangkutan, penyimpanan dan pencampuran.

39 2.5.2. Superplasticizer

Superplasticizer (High Range Water Reducer Admixture) adalah bahan tambah yang berfungsi untuk mengurangi jumlah air pencampur yang diperlukan untuk menghasilkan beton dengan kondisi tertentu, sebanyak 12% atau lebih. Bahan tambah dengan fungsi HRWR digunakan untuk mendapatkan tingkat konsistensi yang diinginkan atau ditetapkan spesifikasi dengan mengurangi beratair sebesar 12% atau lebih (sampai 40%). HRWR atau bahan tambah tipe F pada umumnya diaplikasikan atau dicampurkan di lokasi pengecoran. Campuran dengan slump sebesar 7,5 cm akan menjadi 20 cm. digunakan terutama untuk beton mutu tinggi karena dapat mengurangi air sampai 30%. Pada prinsipnya mekanisme kerja dari setiap plasticizer sama, yaitu dengan menghasilkan gaya tolak menolak (dispersion) yang cukup antara partikel semen agar tidak terjadi penggumpalan semen (flocculate) yang dapat menyebabkan terjadinya rongga udara di dalam beton yang akirnya akan mengurangi kekuatan atau mutu beton tersebut.

Keistimewaan penggunaan superplasticizer dalam campuran pasta semen maupun campuran beton antara lain (Zai K., 2013) :

a. Menjaga kandungan air dan semen tetap konstan sehingga didapatkan campuran dengan workability tinggi.

b. Mengurangi jumlah air dan menjaga kandungan semen dengan kemampuan kerjanya tetap sama serta menghasilkan faktor air semen yang lebih rendah dengan kekuatan yang lebih besar.

c. Mengurangi kandungan air dan semen dengan faktor air semen yang konstan tetapi meningkatkan kemampuan kerjanya sehingga menghasilkan beton dengan kekuatan yang sama tetapi menggunakan semen lebih sedikit.

40 d. Tidak ada udara yang masuk. Penambahan 1% udara kedalam beton dapat menyebabkan pengurangan strength rata-rata 6%. Untuk memperoleh kekuatan

yang tinggi, diharapkan dapat menjaga ”air content” di dalam beton serendah mungkin. Penggunaan superplasticizer menyebabkan sedikit bahkan tidak ada udara masuk kedalam beton.

e. Tidak adanya pengaruh korosi terhadap tulangan.

2.6. Workability

Workability sering diartikan dengan kemudahan pengerjaan adukan beton untuk diaduk, dituang, diangkut, dan dipadatkan. Hal-hal yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan antara lain :

1. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. Makin banyak air yang dipakai, makin mudah beton segar itu dikerjakan. Tetapi pemakaian air juga tidak boleh terlalu berlebihan.

2. Penambahan semen kedalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan betonnya, karena pasti juga diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh nilai faktor air semen tetap.

3. Gradasi campuran pasir dan kerikil, jika campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton mudah dikerjakan.

4. Pemakaian butiran yang bulat memudahkan cara pengerjaan.

5. Pemakaian butiran maksimum kerikil yang dipakai berpengaruh terhadap cara pengerjaan.

41 7. selain itu, beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan adalah jumlah kadar udara yang terdapat di dalam beton dan penggunaan bahan tambah dalam campuran beton.

Pemadatan dengan alat getar akan memerlukan kelecakan yang berbeda jika dibandingkan dengan pemadatan dengan tangan. Pemadatan dengan mesin getar memerlukan jumlah air yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan pemadatan dengan tangan.

Kelecakan/komsistensi adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump berdasarkan ASTM C 143-74. Pengujian ini menggunakan corong baja yang berbentuk kerucut terpancung yang disebut kerucut Abrams. Diameter bagian bawah 20 cm, bagian atas nerdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm, seperti yang dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.1 Kerucut Abrams 2.6.1. Slump

Slump merupakan perbedaan tinggi antara adukan dengan kerucut abrams setelah kerucut abrams diangkat. Slump digunakan untuk mengetahui tingkat

42 kelecakan dari adukan beton, semakin tinggi nilai slump maka adukan beton tersebut semakin mudah pengerjaannya. Nilai slump untuk berbagai struktur dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.9 Nilai Slump untuk Berbagai Macam Struktur

Uraian Nilai Slump (mm)

Maksimum Minimum

Dinding pelat pondasi dan pondasi telapak bertulang

80 25

Pondasi telapak tidak bertulang, kaison dan konstruksi di bawah tanah

80 25

Pelat, balok, kolom dan dinding

100 25

Perkerasan jalan 80 25

Pembetonan massal 50 25

Sumber: Kardiyono Tjokrodimulyo, 1992

2.7. Faktor Air Semen

Faktor air semen (fas) merupakan perbandingan antara berat air dan berat semen yang digunakan dalam adukan beton. Semakin besar nilai fas maka akan semakin rendah mutu kekuatan beton. Dengan demikian penggunaan nilai fas yang kecil akan menghasilkan beton dengan mutu yang lebih baik, namun nilai fas yang terlalu kecil akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan yaitu kesulitan dalam pemadatan yang juga dapat menyebabkan penurunan mutu beton. Umumnya nilai fas

43 minimum untuk beton normal sekitar 0,4 dan maksimum 0,65 (Tri Mulyono, 2004). Perbandingan faktor air semen dengan kondisi lingkungan dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2.10 Faktor Air Semen untuk Setiap Kondisi Lingkungan

Kondisi Lingkungan

Kondisi Normal Basah kering berganti-ganti

Di bawah Pengaruh

Sulfat/air laut

Koreksi langsing atau yang hanya mempunyai penutup tulangan kurang dari 25 mm.

0,53 0,49 0,40

Struktur dinding penahan tanah, pilar, balok, abutmen.

* 0,53 0,44

Beton yang tertanam dalam pilar, balok, kolom.

- 0,44 0,44

Struktur lantai beton di atas tanah

* - -

Beton yang terlindung dari perubahan udara (konstruksi interior bangunan)

* - -

*Rasio air semen ditentukan berdasarkan persyaratan kekuatan tekan rencana.

Pada beton mutu tinggi atau sangat tinggi, faktor air semen dapat diartikan sebagai water to cementious ratio, yaitu rasio total berat air (termasuk air yang terkandung dalam agregat dan pasir) terhadap berat total semen dan additif

44 cementious yang umumnya ditambahkan pada campuran beton mutu tinggi. Pada beton mutu tinggi nilai faktor air semen ada dalam rentang 0,2-0,5 (SNI 03-6468-2000). Bahan ikat yang digunakan pada penelitian ini adalah semen dan silica fume (sebagai pengganti sebahagian semen). Rumus yang digunakan pada beton mutu tinggi adalah:

FAS = W/(c+p) (2.1)

Keterangan: Fas = Faktor air semen W = Rasio total berat air c = Berat semen

p = Berat bahan tambah pengganti semen

Nilai faktor air semen pada beton mutu tinggi termasuk berat air yang terkandung di dalam agregat. Faktor air semen pada kondisi agregat kering oven.

2.8. Perencanaan Campuran Beton

Tata cara perencanaan beton kekuatan tinggi dengan semen dan abu terbang ini dapat digunakan untuk menentukan proporsi campuran semen beton kekuatan tinggi dan untuk mengoptimasi proporsi campuran tersebut berdasarkan campuran coba. Tata cara ini hanya berlaku untuk beton berkekuatan tinggi yang diproduksi dengan menggunakan bahan dan metode produksi konvensional.

45 2.8.1. Persyaratan Kinerja

1. Umur Uji

Kuat tekan yang disyaratkan untuk menentukan proporsi campuran beton kekuatan tinggi dapat dipilih untuk umur 7 hari, 14 hari, 21 hari, 28 hari atau 56 hari.

2. Kuat Tekan Yang Disyaratkan

Untuk mencapai kuat tekan yang disyaratkan, campuran harus diproporsikan sedemikian rupa sehingga kuat tekan rata-rata dari hasil pengujian di lapangan lebih tinggi dari pada kuat tekan yang disyaratkan (f’c). Produsen beton boleh menentukan proporsi campuran beton kekuatan tinggi berdasarkan pengalaman dilapangan berdasarkan pada kekuatan tekan rata-rata yang ditargetkan (f’cr) yang nilainya lebih besar dari dua persamaan berikut:

f'cr = f'c + (1,34.s) (2.2) f'cr = (0,90. f'c)+ (2,33.s) (2.3) Dalam hal ini produsen beton menentukan proporsi campuran beton kekuatan tinggi berdasarkan campuran coba dilaboratorium, kekuatan tekan rata-rata yang ditargetkan (f’cr) dapat ditentukan dengan persamaan:

f'cr =

` (2.4)

3. Persyaratan Lain

Beberapa persyaratan lain yang dapat mempengaruhi pemilihan bahan dan proporsi campuran beton antara lain.

a. Modulus Elastisitas.

46 c. Panas Hidrasi.

d. Rangkak dan Susut akibat pengeringan. e. Permeabilitas.

f. Waktu Pengikatan. g. Metode Pengecoran. h. Kelecakan.

2.8.2. Faktor-faktor Yang Menentukan 1. Pemilihan Bahan

Proporsi campuran yang optimum harus ditentukan dengan mempertimbangkan karakteristik semen portland dan silica fume, kualitas agregat, proporsi pasta, interaksi agregat pasta, macam dan jumlah bahan campuran tambahan dan pelaksanaan pengadukan. Hasil evaluasi tentang semen portland, silica fume, bahan campuran tambahan, agregat dari berbagai sumber, serta berbagai macam proporsi campuran, dapat digunakan untuk menentukan kombinasi bahan yang optimim.

2. Semen Portland (PC)

Semen portland harus memenuhi SNI 15-2049-1994 tentang Mutu dan Cara Uji Semen Portland. Semen yang dipakai adalah Tipe I Semen Padang.

47 3. Silica Fume

Silica fume harus memenuhi ASTM.C.1240,1995:637-642 tentang Spesifikasi Silica fume Sebagai Bahan Tambahan untuk Campuran Beton. Silica fume yang dipakai adalah Produksi PT. SIKA Indonesia.

4. Air

Air harus memenuhi SK SNI S-04-1989-F tentang Spesifikasi Bahan Bangunan bagian A (Bahan Bangunan bukan Logam).

5. Agregat Kasar

Agregat kasar yang digunakan adalah agregat normal yang sesuai dengan SNI 03-1750-1990 tentang Mutu dan Cara Uji Agregat Beton. Ukuran nominal agregat maksimum 20 mm atau 25 mm, jika digunakan untuk membuat beton berkekuatan sampai 62,1 MPa, dan ukuran 10 mm atau 15 mm, jika digunakan untuk beton berkekuatan lebih besar dari pada 62,1 MPa. Secara umum, untuk rasio air bahan bersifat semen W/(c+p) yang sama, agregat yang ukuran maksimumnya lebih kecil akan menghasilkan kekuatan beton yang lebih tinggi.

6. Agregat Halus

Agregat halus harus memenuhi ketentuan SNI 03-1750-1990 tentang Mutu dan Cara Uji Agregat beton. Beton kekuatan tinggi sebaiknya menggunakan agregat halus dengan modulus kehalusan 2,5 sampai dengan 3,2. Bila digunakan pasir buatan, adukan beton harus mencapai kelecakan adukan yang sama dengan pasir alam.

48 7. Superplasticizer

Superplasticizer harus memenuhi SNI 03-2495-1991 tentang Spesifikasi Bahan Tambahan untuk Beton. Bila Superplasticizer yang digunakan berbentuk cair, maka kadarnya dinyatakan dalam satuan ml/kg (c + p), dan bila berbentuk tepung halus jumlahnya dinyatakan dalam berat kering gr/kg (c + p).

8. Rasio Air dengan Bahan Bersifat Semen W/(c+p)

Rasio air dengan bahan bersifat semen W/(c+p) harus dihitung berdasarkan perbandingan berat. Berat air yang dikandung oleh superplasticizer berbentuk cair harus diperhitungkan dalam W/(c+p). Perbandingan W/(c+p) untuk beton kekuatan tinggi secara tipikal ada dalam rentang nilai 0,20-0,5

9. Kelecakan

Kelecakan adalah kemudahan pengerjaan yang meliputi pengadukan, pengecoran, pemadatan dan penyelesaian permukaan (finishing) tanpa terjadi segregasi.

10. Slump

Beton kekuatan tinggi harus diproduksi dengan slump terkecil yang masih memungkinkan adukan beton di lapangan untuk dicor dan dipadatkan dengan baik. Slump yang digunakan umumnya sebesar 50-100 mm. Bila menggunakan Superplasticizer, nilai slump boleh lebih dari pada 200 mm.

1

DATA LABORATORIUM

Benda Uji Kubus 15 cm x15 cm x 15 cm

Mutu Beton 50 MPa Pengujian Slump

Volume Benda Uji 3375 cm³ Pengecoran pertama = 45 mm

Massa Jenis Air 1 gr/cm³ Pengecoran Kedua = 35 mm

Luas Permukaan Benda Uji 225 cm²

Tidak Dibakar - - 7 8,585 8,592 - - 142 631,11

Tidak Dibakar - - 29 8,494 8,543 - - 145 644,44

Tidak Dibakar - - 30 8,312 8,388 - - 144 640,00

2 25 8,279 8,285 8,169 0,110 114 506,67

2 26 8,442 8,470 7,878 0,564 120 533,33

2 27 8,337 8,392 7,874 0,463 110 488,89

4 22 8,331 8,451 7,815 0,516 92 408,89

4 23 8,435 8,451 7,862 0,573 91 404,44

4 24 8,367 8,398 7,902 0,465 93,6 416,00

6 17 8,258 8,443 7,844 0,414 75 333,33

6 18 8,456 8,547 8,115 0,341 76 337,78

6 19 8,697 8,738 7,994 0,703 80 355,56

2 11 8,486 8,495 7,759 0,727 52 231,11

2 12 8,355 8,381 7,839 0,516 54,4 241,78

2 13 8,236 8,291 7,734 0,502 59 262,22

4 14 8,116 8,238 7,612 0,504 34,6 153,78

4 15 8,352 8,451 7,769 0,583 45 200,00

4 16 8,358 8,382 7,628 0,730 38,2 169,78

6 1 8,415 8,565 7,566 0,849 24 106,67

6 2 8,138 8,162 7,501 0,637 29,8 132,44

6 3 8,444 8,542 8,026 0,418 27,8 123,56

2 20 8,326 8,443 7,552 0,774 15 66,67

2 21 8,458 8,577 7,863 0,595 16,8 74,67

2 28 8,256 8,373 7,628 0,628 16,2 72,00

4 8 8,458 8,463 7,620 0,838 5 22,22

4 9 8,379 8,448 7,701 0,678 4,8 21,33

4 10 8,254 8,383 7,616 0,638 5,6 24,89

6 4 8,432 8,475 7,454 0,978 0 0,00

6 5 8,31 8,386 7,323 0,987 0 0,00

6 6 8,404 8,472 7,321 1,083 0 0,00

Massa Kering (kg) Massa Basah (kg) Massa Kering Setelah Dibakar (kg) Kehilangan Massa (kg)

Beban Tekan (ton) Suhu Pembakaran (°C) Waktu Penahanan (Jam) Waktu Capai (menit) Nomor Sampel

143,667 638,5185185 -

-Rata-Rata (ton) Kokoh Tekan (Kg/Cm²) Rata-Rata (Kg/Cm²) Penurunan Kekuatan (%) Kekuatan Sisa (%) 79,81438515

30 92,2 409,7777778 35,82366589 64,17633411

500

35 114,6666667 509,6296296 20,18561485

35 77,000 342,2222222 46,4037123 53,5962877

0 100

750

55 55,13333333 245,037037 61,62412993 38,37587007

60 39,267 174,5185185 72,66821346 27,33178654

60 27,200 120,8888889 81,06728538

0 18,93271462

1000

125 16,000 71,11111111 88,86310905 11,13689095

120 5,133 22,81481481 96,42691415 3,573085847

2

DATA LABORATORIUM

Benda Uji Kubus 15 cm x15 cm x 15 cm

Mutu Beton 50 MPa Pengujian Slump

Volume Benda Uji 3375 cm³ Pengecoran pertama = 45 mm

Massa Jenis Air 1 gr/cm³ Pengecoran Kedua = 35 mm

Tidak Dibakar - - 7 8,585 8,592 0,002074074 - -

-Tidak Dibakar - - 29 8,494 8,543 0,014518519 - -

-Tidak Dibakar - - 30 8,312 8,388 0,022518519 - -

-2 25 8,279 8,285 0,001777778 8,169 0,110 0,034

2 26 8,442 8,47 0,008296296 7,878 0,564 0,175

2 27 8,337 8,392 0,016296296 7,874 0,463 0,153

4 22 8,331 8,451 0,035555556 7,815 0,516 0,188

4 23 8,435 8,451 0,004740741 7,862 0,573 0,175

4 24 8,367 8,398 0,009185185 7,902 0,465 0,147

6 17 8,258 8,443 0,054814815 7,844 0,414 0,177

6 18 8,456 8,547 0,026962963 8,115 0,341 0,128

6 19 8,697 8,738 0,012148148 7,994 0,703 0,220

2 11 8,486 8,495 0,002666667 7,759 0,727 0,218

2 12 8,355 8,381 0,007703704 7,839 0,516 0,161

2 13 8,236 8,291 0,016296296 7,734 0,502 0,165

4 14 8,116 8,238 0,036148148 7,612 0,504 0,185

4 15 8,352 8,451 0,029333333 7,769 0,583 0,202

4 16 8,358 8,382 0,007111111 7,628 0,730 0,223

6 1 8,415 8,565 0,044444444 7,566 0,849 0,296

6 2 8,138 8,162 0,007111111 7,501 0,637 0,196

6 3 8,444 8,542 0,029037037 8,026 0,418 0,153

2 20 8,326 8,443 0,034666667 7,552 0,774 0,264

2 21 8,458 8,577 0,035259259 7,863 0,595 0,212

2 28 8,256 8,373 0,034666667 7,628 0,628 0,221

4 8 8,458 8,463 0,001481481 7,620 0,838 0,250

4 9 8,379 8,448 0,020444444 7,701 0,678 0,221

4 10 8,254 8,383 0,038222222 7,616 0,638 0,227

6 4 8,432 8,475 0,012740741 7,454 0,978 0,303

6 5 8,31 8,386 0,022518519 7,323 0,987 0,315

6 6 8,404 8,472 0,020148148 7,321 1,083 0,341

0,2320988 0,1812346 0,1753086 55 0,2036543 0,2327901 0,3195062 750 1000 0,01303704 -35 30 35 60 500 0,00879012 0,01649383 0,0268642 0,2149136 0,1210864 0,1699753 125 120 125 0,02419753 0,02004938 0,01846914 60 0,0348642 0,00888889 0,03130864 Suhu Pembakaran (°C) Waktu Penahanan (Jam) Waktu Capai (menit) Nomor Sampel Massa Kering (kg) Porositas Beton Sebelum Dibakar (%) Rata-Rata (%) Massa Kering Setelah Dibakar (kg) Kehilangan Massa (kg)

Porositas Beton Setelah Dibakar (%) Rata-Rata (%) Massa Basah (kg)

1

LAMPIRAN 4

2

Gambar 2.

Silica Fume

dan

Superplasticizer

Gambar 1. Semen yang Telah

Ditimbang

Gambar 3. Agregat Kasar dan

Agregat Halus yang Telah

Ditimbang

Gambar 4. Cetakan Beton

3

Gambar 7. Pemeriksaan Slump

Gambar 8. Pencetakan Beton

Gambar 11. Perendaman Beton

Gambar 12. Alat

furnace

(Dapur Listrik)

Gambar 9. Proses Pemadatan Beton

Gambar 10. Perataan Permukaan Beton

4

Gambar 13. Alat Pengatur Suhu

pada Furnace

Gambar 14. Proses Pembakaran

Beton

Gambar 15. Penimbangan Beton untuk

Pengujian Porositas

Gambar 16. Tampilan Fisik Salah

Satu Beton Pasca Bakar

Gambar 17. Mesin Kuat Tekan

Gambar 18. Proses Pengujian Kuat

Tekan Beton