BAB III BAHAN DAN METODE
3.1. Umum
Metode yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah berdasarkan eksperimental di Laboratorium Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Penelitian
ini terdiri dari beberapa tahapan yaitu : 9. Tahap persiapan:
a. Pengumpulan bahan literatur b. Penyediaan material
10. Tahap pengujian material a. Semen, agregat halus, agregat kasar dan baja tulangan
b. Mix design 11. Tahap pembuatan benda uji
a. Pembuatan cetakan balok b. Merakit tulangan
c. Pengecoran d. Perawatan benda uji
12. Tahap pengujian benda uji a. Kuat Tekan
b. Kuat Lentur c. Regangan
d. Lebar Retak
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
3.2. Bahan Penyusun Beton
Bahan penyusun beton terdiri dari semen Portland, agregat halus, agregat kasar dan air. Sering pula ditambah bahan campuran tambahan
admixture yang sangat bervariasi untuk mendapatkan sifat – sifat beton yang diinginkan.
Perbandingan campuran yang digunakan adalah perbandingan jumlah bahan penyusun beton yang lebih ekonomis dan efektif.
3.2.1. Semen
Semen adalah suatu bahan pengikat hidrolis hydraulic binder yang jika
dicampur dengan air akan membentuk suatu pasta semen yang mengikat agregat, dihasilkan dari penggilingan klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat
CaSiO
2
dan satu atau dua buah bentuk kalsium sulfat CaSO
4
sebagai bahan tambahan.
3.2.1.1 Sifat – sifat Semen
Semen Portland termasuk semen yang dihasilkan dengan cara menghaluskan clinker yang terutama terdiri dari silikat – silikat kalsium yang bersifat hidrolis
dengan gips sebagai bahan tambahan. Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas
tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Sifat – sifat fisik semen yaitu :
1. Kehalusan butir Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pada semen.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
Secara umum, semen berbutir halus meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi
bleeding kelebihan air yang bersama dengan semen bergerak ke permukaan adukan beton segar, akan tetapi menambah
kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut.
2. Waktu ikatan Waktu ikatan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suatu tahap
dimana pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan . Waktu tersebut terhitung sejak air tercampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen
dengan air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikatan awal, dan waktu sampai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu
ikatan akhir. Pada semen Portland biasa batas waktu ikatan semen adalah: a. Waktu ikat awal 60 menit
b. Waktu ikat akhir 480 menit Waktu ikatan awal yang cukup awal diperlukan untuk pekerjaan beton, yaitu
waktu transportasi, penuangan, pemadatan, dan perataan permukaan. 3. Panas hidrasi
Silikat dan aluminat pada semen bereaksi dengan air menjadi media perekat yang memadat lalu membentuk massa yang keras. Reaksi membentuk media
perekat ini disebut hidrasi. Panas hidrasi didefinisikan sebagai kuantitas panas dalam kalori gram pada
semen yang terhidrasi.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
4. Pengembangan volume lechathelier
Pengembangan semen dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beton, karena itu pengembangan beton dibatasi sebesar
± 0,8 A.M Neville, 1995. Akibat perbesaran volume tersebut, ruang antar partikel terdesak dan akan timbul retak –
retak. Sesuai dengan kebutuhan pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi lokasi
ataupun kondisi tertentu yang dibutuhkan pada pelaksanaan konstruksi, dalam perkembangannya dikenal berbagai jenis semen Potrland, antara lain :
1. Tipe I digunakan pada konstruksi beton secara umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus lainnya.
2. Tipe II digunakan pada konstruksi yang memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi yang sedang.
3. Tipe III digunakan jika menuntut persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi.
4. Tipe IV digunakan jika menginginkan panas hidrasi yang rendah. 5. Tipe V jika menginginkan daya tahan terhadap sulfat yang tinggi.
Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen tipe I yang diproduksi oleh PT. Lafarge Semen Andalas dalam kemasan 1 zak 40 kg.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
3.2.1.2 Komposisi Kimia
Komposisi kimia dari semen dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 3.1 Bahan dasar pembuatan semen Portland
Bahan Dasar Rumus Kimia
Simbol dalam Kimia Semen
Kapur CaO C Silika
SiO
2
S Alumina
Al
2
O
3
A Besi
Fe
2
O
3
F
Persentase bahan – bahan dasar pembuat semen tersebut harus memenuhi nilai modulus hidrolis antara 1,8 – 2,2 agar didapat semen Portland dengan hidrolisitas
yang baik. Modulus hidrolis adalah perbandingan kadar kapur CaO terhadap kadar silica SiO
2
ditambah kadar alumina Al
2
O
3
dan kadar besi Fe
2
O
3
. Dalam bentuk rumus, modulus hidrolis dinyatakan sebagai berikut :
M =
3 2
2 2
O Fe
O Al
SiO CaO
+ +
Dari proses pembakaran diperoleh senyawa baru berupa klinker yang merupakan kombinasi dari keempat bahan dasar tersebut mencapai 90 dari berat
semen yang dihasilkan dan dikenal sebagai komponen – komponen utama semen. Tabel 3.2 Komponen utama hasil proses pembakaran bahan dasar
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
Rumus Kimia Nama
Simbol
3CaO.SiO
2
2CaO. SiO
2
3CaO.Al
2
O
3
4CaO.Al
2
O
3
. Fe
2
O
3
Tricalcium silicate = Alite Dicalcium Silicate = Belite
Tricalcium aluminate = Inter stitial phase Tetracalcium alumino ferrite = Phase stitial
C
3
S C
2
S C
3
A C
4
F Selain senyawa – senyawa utama diatas, 10 dari berat semen mengandung
magnesium MgO, oksida – oksida alkali Na
2
O, K
2
O, titanium TiO
2
, phosphorus pentaoksida P
2
O
5
dan gypsum CaSO
4
.2H
2
O. Spesifikasi komposisi semen portland tergantung kepada jenis semen yang dihasilkan dan bahan baku yang
digunakan pada proses produksi. Secara umum komposisi semen Portland diperlihatkan pada tabel.
Tabel 3.3 Komposisi semen Portland
Senyawa Komposisi berat
CaO 60 – 67
SiO
2
17 – 25 Al
2
O
3
3 – 8 Fe
2
O
3
0,5 – 6 MgO
0,1 – 5,5 Na
2
O + K
2
O 0,5 – 1,3
TiO
2
0,1 – 0,4 P
2
O
5
0,1 – 0,2 SO
3
1 - 3
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
3.2.1.3 Reaksi hydrasi semen portland:
Pada reaksi hydrasi C
3
A akan bereaksi paling cepat dan menghasilkan 3CaO.Al
2
O
3
.3H
2
O. Senyawa ini membentuk gel yang bersifat cepat kaku. Tetapi 3CaO.Al
2
O
3
.3H
2
O akan bereaksi dengan gypsum dan membentuk ettringite yang
akan menyelimuti permukaan 3CaO.Al
2
O
3
.3H
2
O, sehingga reaksi dari 3CaO.Al
2
O
3
akan dihalangi. Namun demikian lapisan ettringite tersebut, karena suatu fenomena
osmosis, akan pecah dan reaksi C
3
A akan terjadi lagi, tetapi akan segera pula terbentuk lapisan
ettringite baru. Proses ini akhirnya menghasilkan waktu pengikatan. Makin banyak
ettringite yang terbentuk, walau pengikatan akan makin panjang. Mekanisme proses pengikatan dan pengerasan diperlihatkan pada gambar 3.2
Pada awal mula reaksi hydrasi tersebut akan menghasilkan pengendapan CaOH
2
. Ettringite dan C-S-H akan membentuk coating pada 3CaO.Al
2
O
3
, hal ini akan mengakibatkan reaksi hydrasi akan tertahan, periode ini disebut “
Inducktion periode” atau “resting periode” atau “Dorman periode”. Ini terjadi pada 1 – 2 jam
dan selama itu pasta masih dalam keadaan plastis dan workable.
3.2.2 Agregat
Agregat adalah butiran mineral alam yang bersifat sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton dan menempati sebanyak 70 -75 dari isi total
beton.Oleh karena itu agregat berpengaruh besar terhadap perilaku dan ketahanan durability dari beton keras hardened concrete.
Berdasarkan ukuran butiran, agregat dapat dibagi menjadi dua,
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
yaitu : a. Agregat halus pasir 0,15mm
φ 5mm. b. Agregat kasar kerikil
φ 5 mm.
3.2.3 Agregat Halus
Agregat halus ialah pasir alam yang merupakan hasil disintegrasi secara alami dari batu. Selain itu agregat halus dikualifikasikan sebagai butiran yang terletak
diantara 0.15 mm dan 5 mm.
3.2.3.1 Persyaratan Umum Agregat Halus
Agregat halus yang digunakan sebagai bahan campuran beton harus memenuhi persyaratan – persyaratan Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 N.I.-
2, antara lain adalah : 1 Agregat halus untuk beton dapat berupa pasir alam sebagai hasil
desintegrasi alami dari batuan – batuan atau berupa pasir buatan yang dihasilkan oleh alat – alat pemecah batu.
2 Agregat halus terdiri dari butir – butir yang tajam dan keras. Butir – butir agregat halus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh pengaruh
– pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan. 3 Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 ditentukan
terhadap berat kering. Yang diartikan dengan lumpur adalah bagian – bagian yang dapat melalui ayakan dengan diameter no. 0,063 mm. Apabila
kadar lumpur melampaui 5 , maka agregat halus dicuci.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
4 Agregat halus tidak boleh mengandung bahan – bahan organis terlalu banyak yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari
Abram’s Harder dengan larutan NaOH. Agregat halus yang tidak memenuhi
percobaan warna ini juga dapat dipakai, asal kekuatan tekan adukan agregat tersebut pada umur 7 dan 28 hari tidak kurang 95 dari kekuatan
adukan agregat yang sama tetapi dicuci dalam larutan 3 NaOH yang kemudian dicuci hingga bersih dengan air, di umur yang sama.
5 Agregat halus harus terdiri dari butir – butir yang beraneka ragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan akan
memenuhi syarat – syarat yang ditentukan. 6 Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua mutu
beton, kecuali dengan petunjuk – petunjuk dari lembaga pemeriksaan bahan – bahan yang diakui.
Tabel 3.4 Susunan Besar Butiran Agregat Halus
Ukuran Lubang Ayakan mm
Lolos Kumulatif
9.50 4.75
2.36 1.18
0.60 0.30
0.15 100
95-100 80-100
50-85 25-60
10-30 2-10
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
3.2.3.2 Pemeriksaan Agregat Halus
Pemeriksaan yang dilakukan terhadap agregat halus meliputi : 1. Analisa ayakan pasir, ASTM C 136-95a
2. Pencucian pasir lewat ayakan no.200 pemeriksaan kadar lumpur, ASTM C 117-95
3. Pemeriksaan kandungan organic colorimetric test, ASTM C 40-92 4. Pemeriksaan kadar liat
clay lump pasir, ASTM C 142-78 1990 5. Pemeriksaan berat isi pasir, ASTM C 29C 29 M-91a
6. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi pasir, ASTM C 128-93
3.2.4 Agregat Kasar
Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil desintegrasi
alami dari batu – batuan atau berupa batu pecah split yang diperoleh dari pecahan
batu agregat kasar yang sering digunakan dalam praktek di lapangan mempunyai ukuran butiran antara 5 mm dan 40 mm.
3.2.4.1 Persyaratan Umum Agregat Kasar
Agregat halus yang digunakan sebagai bahan campuran beton harus memenuhi syarat – syarat Peraturan Beton Bertulang 1971 N.I.-2, antara lain adalah :
1 Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil desintegrasi alami dari batuan – batuan atau berupa batu pecah yang diperoleh dari
pemecahan batu. Pada umumnya yang dimaksudkan dengan agregat kasar adalah agregat dengan besar butir lebih dari 5 mm.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
2 Agregat kasar harus terdiri dari butir – butir yang keras dan tidak berpori. Agregat kasar yang mengandung butir – butir pipih hanya dapat dipakai
apabila jumlah butir – butir pipih tersebut tidak melampaui 20 dari berat seluruhnya. Butir – butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya
tidak pecah atau hancur oleh pengaruh – pengaruh cuaca, seperti terik matahari dan hujan.
3 Agregat kasar tidak boleh mengandung Lumpur lebih dari 1 ditentukan dengan berat kering. Yang diartikan dengan Lumpur adalah bagian –
bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Apabila kadar Lumpur melalui 1 maka agregat kasar harus dicuci.
4 Agregat kasar tidak boleh mengandung zat – zat yang dapat merusak beton, seperti zat – zat yang reaktif alkali.
5 Kekerasan dari butir – butir agregat kasar diperiksa dengan bejana penguji dari Rudeloff dengan beban penguji 20 ton dan memenuhi syarat – syarat
yang ditentukan atau dengan mesin pengaus Los Angeles, dengan mana tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50.
6 Agregat kasar terdiri dari butir – butir yang beraneka ragam besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang ditentukan harus memenuhi
syarat –syarat yang ditentukan. 7 Besar butir maksimal tidak boleh lebih dari pada seperlima jarak terkecil
antara bidang-bidang samping dari cetakan, sepertiga dari tebal pelat atau
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
tigaperempat dari jarak bersih minimum diantara batang-batang atau berkas-berkas tulangan.
Tabel 3.5 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar
Ukuran Lubang Ayakan mm
Lolos Kumulatif
38.10 19.10
9.52 4.76
95 - 100 35 - 70
10 - 30 0 - 5
3.2.4.2 Pemeriksaan Agregat Kasar
Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi : 1. Analisa ayakan kerikil, ASTM C 136-95a
2. Pemeriksaan berat isi kerikil, ASTM C 29 C 29 M-91 a 3. Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi kerikil, ASTM C 127 – 88 1993
3.2.5 Air
Air merupakan bahan dasar pembuat beton yang paling penting namun harganya paling murah. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen, serta untuk
menjadi bahan pelumas antara butir – butir agregat agar dapat dengan mudah dikerjakan dan dipadatkan, selain dari jumlah air, kualitas air juga harus
dipertahankan. Dalam pemakaian air untuk beton, sebaiknya air memenuhi syarat sebagai
berikut :
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
1 Air tidak boleh mengandung Lumpur benda melayang lainnya lebih dari 2 gram liter.
2 Air tidak mengandung garam – garam yang dapat merusak beton asam, zat organik dan sebagainya lebih dari 15 gram liter.
3 Air tidak mengandung khlorida CI lebih dari 0,5 gram liter. 4 Air tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram liter.
Di samping digunakan sebagai bahan dasar penyusun beton, air juga digunakan untuk merawat beton tetapi air yang digunakan tidak menimbulkan
terjadinya endapan atau noda yang menyebabkan perubahan warna pada permukaan beton.
Air yang digunakan pada penelitian ini adalah jaringan air PDAM Tirtanadi di Laboratorium Beton Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Secara visual, air tersebut jernih dan tidak mengandung bahan – bahan kotoran, sehingga baik dipergunakan sebagai bahan campuran beton.
Tabel 3.6 Batas – batas izin air untuk campuran beton
Jenis Batas yang diizinkan
PH Bahan padat
Bahan terlarut Bahan Organik
Minyak Sulfat SO
3
Chlor CI 4,5 – 8,5
2000 ppm 2000 ppm
2000 ppm 2 dari berat semen
10000 ppm 10000 ppm
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
3.3 Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam peneliitian ini semuanya tersedia di Laboratorium Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara. Peralatan yang digunakan selama penelitian adalah sebagai berikut : 1. Satu set ayakan. Ayakan ini digunakan untuk pengujian gradasi dengan
ukuran lubang ayakan sebagai berikut : 44,4 mm ; 38,1 mm; 19,0 mm ; 9,50 mm ; 4,75 mm ; 2,36 mm ; 1,18 mm ; 0,60 mm ; 0,30 mm ; 0,15 mm
dan pan. 2. Penggetar ayakan. Alat ini digunakan untuk menggetarkan susunan
ayakan yang berisi agregat agar terpisah sesuai dengan ukuran butirnya dengan memakai tenaga listrik.
3. Timbangan kecil. Timbangan ini digunakan pada waktu pengujian agregat dan mempunyai kemampuan maksimal 5 kg.
4. Timbangan besar. Alat ini mempunyai kemampuan maksimal 30 kg. Alat ini digunakan untuk menimbang pasir, batu pecah, semen dan benda uji.
5. Volumetric flash. Alat ini untuk pemeriksaan berat jenis dan penyerapan agregat pasir yang mempunyai kapasitas 500 cc.
6. Gelas ukur. Alat ini digunakan untuk mengukur volume air pada waktu pemeriksaan kandungan lumpur, pemeriksaan bahan organik, dan untuk
mengukur volume air pada waktu pembuatan benda uji. Gelas ukur ini mempunyai kapasitas 1000cc.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
7. Oven. Alat ini digunakan untuk mengeringkan pasir pada waktu pemeriksaan kadar lumpur pasir dan batu pecah pada waktu pengujian
berat jenis dan penyerapan agregat. Alat ini mempunyai kemampuan temperatur 240
C. 8. Corong kerucut. Alat ini digunakan pada waktu pengujian SSD
Saturated Surface Dry agregat pasir. Corong kerucut ini berukuran diameter atas
3,8 cm dan diameter bawah 8,9 cm. 9. Kerucut Abrams. Alat ini digunakan untuk pengujian slump pada waktu
pembuatan adukan beton untuk benda uji. Alat ini mempunyai ukuran dengan diameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi 30 cm.
10. Tongkat baja. Alat ini digunakan untuk pengujian slump serta pada proses pemadatan campuran dalam cetakan silinder beton.
11. Penggaris siku. Alat ini digunakan pada waktu pemeriksaan SSD pasir dan pengujian
slump, yaitu untuk mengatur besarnya penurunan campuran beton segar pada pengujian
slump. 12. Cetakan balok. Cetakan terbuat dari kayu untuk mencetak benda uji
dengan ukuran panjang 240 cm, lebar 20 cm dan tinggi 30 cm. 13. Cetakan silinder. Cetakan terbuat dari baja digunakan untuk memcetak
benda uji dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 14. Mesin uji tekan beton. Alat ini digunakan untuk menguji kuat tekan
silinder beton.
Rahmi Karolina : Analisa Dan Kajian Eksperimental Hubungan Momen - Kurvator Pada Balok Beton Bertulang, 2008 USU e-Repository © 2008
15. Peralatan penunjang. Peralatan ini merupakan peralatan ringan yang digunakan selama penelitian. Alat ini terdiri dari talam baja, cetok, sekop,
cangkul dan ember.
3.4 Benda Uji