Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi Dan Cangkang Kemiri Terhadap Sifat Mekanis Beton
Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi Dan Cangkang Kemiri Terhadap Sifat Mekanis Beton
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
Sandro Janesra Gurning 08 0404 058
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2014
75 Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN ABU SEKAM PADI DAN CANGKANG KEMIRI TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON
TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh
ujian sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
SANDRO JANESRA GURNING 08 0404 058
Dosen Pembimbing :
NURSYAMSI, ST. MT. NIP. 19770623 200501 2 001
Diketahui : Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP.19561224 198103 1 002
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA
2014
76 Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Semakin meluasnya penggunaan beton menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, namun bahan baku pembentuk beton yang selama ini diperoleh dari alam cenderung menurun mendorong peneliti menambahkan bahan-bahan lain yang mempunyai sifat yang sama dengan pembentuk beton dalam campuran beton. Salah satunya adalah pemanfaatan limbah abu sekam padi dan cangkang kemiri. Abu sekam padi dan cangkang kemiri dapat digunakan sebagai bahan tambahan ataupun sebagai bahan subtitusi pada beton.
Dalam penelitian ini, abu sekam padi dan cangkang kemiri dikombinasikan dalam satu campuran beton. Dimana abu sekam padi dijadikan sebagai penambah sejumlah semen dan cangkang kemiri digunakan sebagai subtitusi agregat kasar dengan variasi I ( beton normal), variasi II ( (+)5% abu sekam padi dan subtitusi 5% cangkang kemiri ), variasi III ( (+)7,5% abu sekam padi dan subtitusi 10% cangkang kemiri ), dan variasi IV ( (+)10% abu sekam padi dan subtitusi 15% cangkang kemiri ). Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi dan penyebaran pola retak beton.
Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai absorbsi dan penurunan pada nilai slump, kuat tekan dan tarik belah. Penurunan kuat tekan untuk semua variasi menjadi 89,24%, 79,93%, 63,12% dari beton normal. Untuk penurunan kuat tarik belah semua variasi menjadi 90,20%, 84,91%, 79,31% dari beton normal. Untuk pola retak, semakin besar penambahan abu sekam padi pada campuran beton maka jumlah, panjang, dan lebar retak pada pelat semakin berkurang. Pengurangan jumlah, panjang, dan lebar retak terjadi dikarenakan air yang diserap abu sekam padi menjaga beton dari penguapan tinggi sehingga terhidar dari retak-retak rambut selama proses pengerasan dan perawatan beton.
Dari hasil pengujian diperoleh penurunan terhadap nilai kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Pada penelitian yang sudah ada diketahui kuat tekan beton mengalami kenaikan pada penambahan variasi 10% abu sekam padi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa cangkang kemiri tidak layak digunakan sebagai pengganti agregat kasar.
Kata kunci: abu sekam padi, cangkang kemiri, kuat tekan, tarik belah, absorbsi, pola retak
77
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat, dan rahmat -Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “PENGARUH PENAMBAHAN ABU SEKAM PADI DAN CANGKANG KEMIRI TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON”.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Ibu Nursyamsi, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Radjamin Tanjung dan Bapak Ir. Torang Sitorus, MT selaku dosen pembanding saya, serta Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, BapakA. Gurning dan Ibu N. Ginting yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehatkepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do’a yang tiada batas untuk saya. Untuk kakak-kakak saya tercinta Mariati dan Irna dan adik-adik saya yang tercinta Ruth Efenty dan Frans Aldi yang telah banyak membantu dan memberi saya semangat selama ini,
78
Universitas Sumatera Utara
terima kasih atas doanya. Dan keluarga besar yang selalu memberi semangat kepada saya. 7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Rahmat’10, Fauzi‘10,Prima’09, Reza’09, Hafiz’09. 8. Buat Hiras Tampubolon, Kristiana Sitepu, Pak Uda Sharon, Desi Sari Putri dan Anju Saragih yang banyak memberikan doa, motivasi, semangat, nasehat dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini, terima kasih atas doanya. 9. Terima kasih atas bantuannya buat rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2008, Pardi, Luhut, Hermanto, Michael Octavianus, Hafiz, Topandi, Tumpal, Arif, Tito, Nopandi, Jatendra, Eric, Richo, David, Jevri,Andreanus Mooy,Boy, Samuel, Yazid’09, dan teman angkatan 2008 yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu. Kepada abang-abang dan kakak senior, adik-adik angkatan 2009, 2010 dan 2011. 10. Dan untuk semua orang, yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baikdengan kerendahan hati saya meminta maaf yang sebesar-besarnya, karena kesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa, dan saya hanya manusia yang penuh kekhilafan.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Maret 2014
Penulis
( Sandro J Gurning )
79 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK.......................................................................................................... i KATA PENGANTAR........................................................................................ ii DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv DAFTAR TABEL .............................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... viii DAFTAR NOTASI ............................................................................................ x DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi
BAB 1 PENDAHULUAN.................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ..............................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ...........................................................................2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2 1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian.........................................................3 1.5 Metodologi ..................................................................................... 3 1.6 Percobaan........................................................................................4 1.7 Sistematika Penulisan .....................................................................7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 8 2.1 Umum ............................................................................................8 2.1.1 Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete)..............................10 2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability).......................10 2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) .............................. 12 2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) .........................................13 2.1.2 Sifat-sifat Beton Keras (Hardened Concrete)........................13 2.1.2.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c) ...................................... 14 2.1.2.2 Absorbsi Beton .........................................................20 2.1.2.3 Kuat Tarik Belah Beton .............................................. 20 2.1.2.4 Kuat Lentur ................................................................. 21 2.2 Bahan Penyusun Beton.................................................................... 21 2.2.1 Semen .................................................................................... 21
80
Universitas Sumatera Utara
2.2.1.1 Umum ....................................................................... 21 2.2.1.2 Semen Portland .......................................................... 22 2.2.1.3 Jenis-jenis Semen Portland ........................................ 22 2.2.1.4 Bahan Dasar Semen Portland ..................................... 23 2.2.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland .................... 24 2.2.1.6 Sifat-Sifat Semen Portland.......................................... 26 2.2.2 Agregat .................................................................................. 28 2.2.2.1 Umum ....................................................................... 28 2.2.2.2 Jenis-jenis Agregat ..................................................... 28 2.2.2.2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk........................... 29 2.2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan ........ 31 2.2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal .. 32 2.2.3 Air ......................................................................................... 36 2.2.4 Bahan Tambahan ................................................................... 37 2.2.4.1 Umum .......................................................................... 37 2.2.4.2 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan .......................... 39 2.2.4.3 Perhatian Penting Dalam Bahan Tambahan .................. 39 2.2.4.4 Jenis Admixture ............................................................ 41
2.2.4.4.1 Mineral Admixture ............................................... 41 2.2.4.4.2 Jenis Miscellanous admixture ............................... 43 2.3 Klasifikasi Retak ...............................................................................47 2.3.1 Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage)........................... 47 2.3.2 Plastic Shrinkage Crack ................................................... 48 2.3.3 Drying Shrinkage Beton................................................... 49 2.3.4 Lebar Retak .................................................................... 50
BAB 3 METODE PENELITIAN ..................................................................... 51 3.1 Umum ............................................................................................. 51 3.2 Bahan-bahan penyusun beton .......................................................... 54 3.2.1. Semen Portland..................................................................55 3.2.2. Agregat Halus.................................................................... 55 3.2.3. Agregat Kasar.................................................................... 58 3.2.4. Abu Sekam Padi ................................................................ 62 3.2.5. Cangkang Kemiri...............................................................62 81
Universitas Sumatera Utara
3.2.6. Air .................................................................................... 63 3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design).................................... 64 3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ................................................. 64 3.5 Pembuatan Benda Uji ...................................................................... 65 3.6 Penggunaan Abu Sekam Padi .......................................................... 66 3.7 Penggunaan Cangkang Kemiri ........................................................ 67 3.8 Pengujian Sampel............................................................................69
3.8.1 Uji kuat Tekan Beton ............................................................69 3.8.2 Absorbsi Beton ...................................................................... 70 3.8.3 Uji Kuat Tarik Beton ............................................................ 70
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Nilai Slump ..................................................................................... 72 4.2 Uji Kuat Tekan Beton...................................................................... 73
4.2.1 Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan..................................74 4.3 Absorbsi Beton................................................................................ 76 4.4 Uji Kuat Tarik Beton.......................................................................77 4.5 Pola Retak Pada Benda Uji Pelat ....................................................80
4.5.1 Umum ..................................................................................80 4.5.2 Pengamatan Pola Retak........................................................... 80 4.5.3 Jumlah Retak .......................................................................... 81 4.5.4 Lebar Retak ........................................................................... 82 4.5.5 Panjang Retak ........................................................................ 84
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN................................................................ 87 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 87 5.2 Saran .............................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................89
82 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder............................................... 5 Tabel 2.1 Perkiraan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ............................... 16 Tabel 2.2 Senyawa utama dari Semen Portland .................................................. 24 Tabel 2.3Empat Senyawa utama dari Semen Portland ........................................ 25 Tabel 2.4Komposisi Oksida Semen Portland ....................................................... 25 Tabel 2.5 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ................................................. 33 Tabel 2.6Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM,1991) ...........................35 Tabel 2.7 Komposisi Kimia Sekam Padi ............................................................. 44 Tabel 2.7 Komposisi Kimia Abu Sekam Padi ..................................................... 45 Tabel 2.9 Komposisi Kimia Cangkang Kemiri .................................................... 45 Tabel 2.10 Toleransi lebar retak .......................................................................... 50 Tabel 4.1 Nilai Slump berbagai jenis beton.......................................................... 72 Tabel 4.2Kuat Tekan Silinder ............................................................................. 73 Tabel 4.3 Absorbsi beton .................................................................................... 77 Tabel 4.4 Perhitungan kuat Tarik belah beton...................................................... 78 Tabel 4.5Hasil Pengamatan Pola Retak Pelat....................................................... 81 Tabel 4.6 Jumlah Retak Selama Pengamatan ....................................................... 82 Tabel 4.7 Lebar Retak Selama Pengamatan ......................................................... 83 Tabel 4.8 Tabel Pertambahan Lebar retak............................................................ 83 Tabel 4.9 Panjang Retak Selama Pengamatan...................................................... 85
83 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Benda Uji Silinder .......................................................................... 6 Gambar 1.2Benda Uji Pelat ................................................................................ 6 Gambar 2.1Kerucut Abrams ............................................................................... 11 Gambar 2.2Jenis-Jenis Slump ............................................................................. 12 Gambar 2.3Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton............16 Gambar 2.4Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton........................... 17 Gambar 2.5Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe
Portland semen................................................................................17 Gambar 2.6Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air
semen sama ..................................................................................... 18 Gambar 3.1Diagram Alir Pembuatan Beton Normal ...........................................52 Gambar 3.2Diagram Alir Pembuatan Beton Normal denganAbu Sekam
Padi dan Cangkang kemiri ...............................................................53 Gambar 3.3 Diagram Alir Pembuatan Plat Beton dengan penambahan Abu Sekam Padi dan subtitusi Cangkang Kemiri pada beton................................ 54 Gambar 3.4Abu Sekam Padi............................................................................... 62 Gambar 3.5Cangkang Kemiri ............................................................................. 63 Gambar 3.6Batu Kapur dan Kapur yang sudah halus .......................................... 64 Gambar 3.7Uji Tekan Beton .............................................................................. 69 Gambar 3.8Uji Split Cylinder ............................................................................. 71 Gambar 4.1Grafik nilai slump terhadap variasi Abu Sekam Padi dan
Cangkang Kemiri............................................................................. 73 84
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2Grafik hubungan kuat tekan silinder terhadap kadar penggunaan Abu Sekam Padi dan Cangkang kemiri ...................................................74
Gambar 4.3Pola retakgeser (shear) dan cone and shear pada pengujian kuat tekan silinderbeton dalam penelitian.............................................. 75
Gambar 4.4Gambar pola retak yang mungkin terjadi pada silinder beton ..........75 Gambar 4.5Grafik Absorbsi Terhadap variasi campuran..................................... 77 Gambar 4.6Grafik kuat rekah silinder terhadap kadar penggunaan Abu Sekam Padi
dan Cangkang Kemiri...................................................................... 79 Gambar 4.7 Dimensi plat beton .......................................................................... 80 Gambar 4.8Grafik jumlah retak terhadap waktu pengamatan .............................. 82 Gambar 4.9Grafik Lebar Retak Terhadap Pengamatan ....................................... 84 Gambar 4.10Grafik Panjang Retak Terhadap Pengamatan .................................. 85
85 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
SSD: saturated surface dry ASP: abu sekam padi CK : cangkang kemiri n : jumlah sampel f'c : kuat tekan beton karakteristik(MPa) fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg) A : luas penampang(cm2) S : deviasi standar (kg/cm2) σ’b : kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2) σ’bm: kekuatan Beton rata –rata (kg/cm2) N : jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan Fct : tegangan rekah beton (kg/cm) P : beban maksimum (kg) L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm) F : beban yang diberikan(kg) ms : massa sample kering (kg) mb : massa sample setelah direndam (kg)
86 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Concrete Mix Design Lampiran II Pemeriksaan Bahan Lampiran III Data Pengujian Lampiran IV Hasil Analisa Sampel Lab. Kimia F-MIPA USU Lampiran V Dokumentasi
87 Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Semakin meluasnya penggunaan beton menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, namun bahan baku pembentuk beton yang selama ini diperoleh dari alam cenderung menurun mendorong peneliti menambahkan bahan-bahan lain yang mempunyai sifat yang sama dengan pembentuk beton dalam campuran beton. Salah satunya adalah pemanfaatan limbah abu sekam padi dan cangkang kemiri. Abu sekam padi dan cangkang kemiri dapat digunakan sebagai bahan tambahan ataupun sebagai bahan subtitusi pada beton.
Dalam penelitian ini, abu sekam padi dan cangkang kemiri dikombinasikan dalam satu campuran beton. Dimana abu sekam padi dijadikan sebagai penambah sejumlah semen dan cangkang kemiri digunakan sebagai subtitusi agregat kasar dengan variasi I ( beton normal), variasi II ( (+)5% abu sekam padi dan subtitusi 5% cangkang kemiri ), variasi III ( (+)7,5% abu sekam padi dan subtitusi 10% cangkang kemiri ), dan variasi IV ( (+)10% abu sekam padi dan subtitusi 15% cangkang kemiri ). Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi dan penyebaran pola retak beton.
Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai absorbsi dan penurunan pada nilai slump, kuat tekan dan tarik belah. Penurunan kuat tekan untuk semua variasi menjadi 89,24%, 79,93%, 63,12% dari beton normal. Untuk penurunan kuat tarik belah semua variasi menjadi 90,20%, 84,91%, 79,31% dari beton normal. Untuk pola retak, semakin besar penambahan abu sekam padi pada campuran beton maka jumlah, panjang, dan lebar retak pada pelat semakin berkurang. Pengurangan jumlah, panjang, dan lebar retak terjadi dikarenakan air yang diserap abu sekam padi menjaga beton dari penguapan tinggi sehingga terhidar dari retak-retak rambut selama proses pengerasan dan perawatan beton.
Dari hasil pengujian diperoleh penurunan terhadap nilai kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Pada penelitian yang sudah ada diketahui kuat tekan beton mengalami kenaikan pada penambahan variasi 10% abu sekam padi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa cangkang kemiri tidak layak digunakan sebagai pengganti agregat kasar.
Kata kunci: abu sekam padi, cangkang kemiri, kuat tekan, tarik belah, absorbsi, pola retak
77
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemakaian beton semakin besar penggunaannya, namun bahan penyusun yang digunakan semakin mahal dan terbatas. Hal ini menyebabkan banyak ide-ide yang dicetuskan para ahli untuk memanfaatkan limbah sebagai bahan pengganti maupun campuran pada pembuatan beton. Beberapa contoh limbah tersebut adalah abu sekam padi dancangkang kemiri.
Menurut data dari BPS provinsi Sumatera Utara, Sumut memproduksi kemiri sebesar 12.564,46 ton per tahun. Dimana berat cangkang kemiri adalah 70% dari berat total kemiri sehingga total limbah cangkang kemiri yang dihasilkan pertahun adalah sebesar 8795,122 ton. Cangkang kemiri dalam percobaan ini berasal dari Kecamatan Juhar Kabupaten Karo, dimana Kabupaten Karo adalah pengasil kemiri terbesar kedua di Suamatera Utara setelah Dairi yaitu sebesar 1.706,40 ton per tahun. Cangkang kemiri memiliki struktur yang keras dan tebal karena tersusun atas jaringan sklerenkim berupa sklereida yang dinding sel sekundernya mengandung lignin yang tebal dan keras sehingga tahan terhadap tekanan dan benturan. Kandungan ligninnya jauh lebih besar dari tempurung kelapa.
Abu sekam padi berasal dari sekam padi yang di bakar dimana beratnya sekitar 20% dari sekam padi tersebut. Menurut data BPS, Sumatera Utara memproduksi padi sekitar 3.664.588 ton pertahun. Berat sekam padi adalah 20% dari berat padi sehingga jika dihitung dan diumpamakan seluruh sekam padi di bakar
88 Universitas Sumatera Utara
maka akan menghasilkan limbah abu sekam padi sebesar 146.583,52 ton pertahun. Abu sekam paditersebut memiliki unsur kimia SiO2 ( silica ) dan CaO ( kapur ), dan 82 unsur – unsur ini memiliki sifat – sifat pozzolan yang dapat meningkatkan kinerja material beton, dan dapat meminimalkan penggunaan semen sekaligus menghasilkan mutu beton yang optimum.
Beton adalah campuran dari semen, air, agregat dan juga bahan tambahan yang berupa bahan kimia, serat, bahan non kimia dengan perbandingan tertentu. Pada dasarnya memiliki kekuatan tekan yang cukup tinggi namun tidak dengan kuat tariknya. Untuk kuat tarik, beton memiliki kekuatan tarik yang rendah dibandingkan kekuatan tekan yang dimiliki beton itu sendiri.
Dalam hal ini saya memanfaatkan limbah abu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai bahan tambahan pada beton. Abu sekam padi dan cangkang kemiri sangat mudah di peroleh, diharapkan pencampuran limbah tersebut dapat menghasilkan beton yang memiliki mutu yang baik 1.2 Rumusan Masalah
Adapun yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagai mana pengaruh penambahanabu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai pengganti kerikil pada campuran beton terhadap kuat tekan, tarik belah, absorbsi dan pola retak.
89 Universitas Sumatera Utara
1.3 Batasan Masalah 1. Mutu beton yang digunakan adalah f’c 20 Mpa. 2. Pengujian • Kuat tekan • Tarik belah • Uji absorbsi • Uji pola retak 3. Benda uji yang digunakan untuk uji tekan, tarik belah, dan absorbsi adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 4. Pengujian yang dilakukan adalah kuat tekan, tarik belah, dan absorbsi dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi. 5. Pengamatan pola retakuntuk pelat 100 cm x 100 cm x 8cm pada umur 45 hari
1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penulis dalam penelitian untuk tugas akhir ini sebagai berikut: 1. Mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan abu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai campuran agregat kasar untuk mendapatkan kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi, pola dan penyebaran retak beton dari sampel yang menggunakan abu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai bahan tambahan dan membandingkannya dengan beton normal. 2. Memberikan manfaat yang sangat besar di bidang konstruksi bangunan yang membutuhkan kualitas beton yang tinggi dengan harga yang murah
90 Universitas Sumatera Utara
1.5 Metodologi
Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut :
1. Penyediaan bahan penyusun beton berupa semen, pasir, batu pecah, dan bahan tambahan abu sekam padi dancangkang kemiri
2. Pemeriksaan bahan penyusun beton. • Analisa ayakan agregat halus, agregat kasar, dan cangkang kemiri • Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus dan agregat kasar dan • Pemeriksaan berat isi pada agregat halus, agregat kasar, serta abu sekam padi dan cangkang kemiri. • Pemeriksaan kadar Lumpur ( pencucian agregat kasar dan halus lewat ayakan no.200 ). • Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat halus. • Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat halus. • Pemeriksaan keausan agregat kasarmelalui percobaan Los Angeles.
3. Mix design (perancangan campuran). Penimbangan/penakaran bahan penyusun beton berdasarkan uji karakteristik f’c 20 MPa.
4. Pengujian kuat tekan beton, kuat tarik belah, dan absorbsi beton menggunakan benda uji silinder.
5. Pengamatan pola retak menggunakan benda uji plat
91 Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum Kata beton dalam bahasa Indonesia berasal dari kata yang sama dalam bahasa
Belanda. Kata concrete dalam bahasa Inggris berasal dari bahasa Latin concretus yang berarti tumbuh bersama atau menggabungkan menjadi satu. Dalam bahasa Jepang digunakan kata kotau-zai, yang arti harafiahnya material-material seperti tulang; mungkin karena agregat mirip tulang-tulang hewan. (Teknologi Beton, 2007).
Beton merupakan material utama yang banyak digunakan sebagai bahan konstruksi diseluruh dunia. Bahan tersebut diperoleh dengan cara mencampurkan semen Portland, air dan agregat (dapat juga menggunakan variasi bahan tambahan mulai dari bahan kimia tambahan, serat sampai bahan buangan non kimia) dengan perbandingan tertentu. Campuran tersebut bila dituang ke dalam cetakan dan kemudian dibiarkan, maka akan mengeras seperti batuan. Pengerasan itu terjadi oleh peristiwa reaksi kimia antara air dan semen yang berlangsung selama waktu yang panjang, dan akibatnya campuran itu selalu bertambah keras setara dengan umurnya dengan rongga-rongga antara butiran yang besar (agregat kasar, kerikil atau batu pecah) diisi oleh butiran yang lebih kecil (agregat halus, pasir), dan pori-pori antara agregat halus ini diisi oleh semen dan air (pasta semen).
Kekuatan, keawetan dan sifat beton serta lainnya bergantung pada sifat bahan-bahan dasar, nilai perbandingan bahan-bahannya, cara pengadukan maupun cara pengerjaan selama penuangan adukan beton, cara pemadatan, dan cara perawatan selama proses pengerasan. Banyaknya pemakaian beton sebagai salah bahan konstruksi disebabkan karena beton terbuat dari bahan-bahan yang umumnya
96 Universitas Sumatera Utara
mudah diperoleh, serta mudah diolah sehingga menjadikan beton mempunyai sifat yang dituntut sesuai dengan keadaan situasi pemakaian tertentu.
Jika kita ingin membuat beton berkualitas baik, dalam arti memenuhi persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi, maka harus diperhitungkan dengan seksama bagaimana cara-cara untuk memperoleh adukan beton(beton segar/fresh concrete) yang baik dan beton (beton keras / hardened concrete) yang dihasilkan juga baik. Beton yang baik ialah beton yang kuat, tahan lama/awet, kedap air, tahan aus, dan sedikit mengalami perubahan volume (kembang susutnya kecil).
Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan beton antara lain :
1. Harganya relatif murah. 2. Mampu memikul beban yang berat. 3. Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. 4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil. Kekurangan beton antara lain : 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena
itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa (meshes). 2. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat
dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton. 3. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah. 4. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
97 Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Beton segar (Fresh Concrete) Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut,
dituang, dipadatkan, tidak ada kecenderungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) maupun bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Hal ini karena segregasi maupun bleeding mengakibatkan beton yang diperoleh akan jelek.
Tiga hal penting yang perlu diketahui dari sifat-sifat beton segar, yaitu : kemudahan pengerjaan (workabilitas), pemisahan kerikil (segregation), pemisahan air (bleeding).
2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability) Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan atau kesulitan adukan
untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan. Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu : 1. Jumlah air pencampur. Semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar itu dikerjakan (namun jumlahnya tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi) 2. Kandungan semen. Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan adukan betonnya, karena pasti diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh nilai f.a.s (faktor air semen) tetap. 3. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Bila campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton akan mudah dikerjakan. Gradasi adalah
98 Universitas Sumatera Utara
distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan. 4. Bentuk butiran agregat kasar Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan. 5. Cara pemadatan dan alat pemadat. Bila cara pemadatan dilakukan dengan alat getar maka diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan jumlah air yang lebih sedikit daripada jika dipadatkan dengan tangan. Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump yang didasarkan pada ASTM C 143-74. Percoban ini menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian bawah berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm (disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kerucut Abrams Ada tiga jenis slump yaitu slump sejati (slump sesungguhnya), slump geser dan slump runtuh, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2. Slump sesungguhnya, merupakan penurunan umum dan seragam tanpa adukan beton yang pecah,
99 Universitas Sumatera Utara
pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut. Slump geser, terjadi bila separuh puncak kerucut adukan beton tergeser dan tergelincir kebawah pada bidang miring, pengambilan nilai slump geser ada dua cara yaitu dengan mengukur penurunan minimum dan penurunan rata-rata dari puncak kerucut. Slump runtuh, terjadi pada kerucut adukan beton yang runtuh seluruhnya akibat adukan beton yang terlalu cair, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut.
(a) (b) (c)
Gambar 2.2 Jenis-jenis slump adukan beton (a) slump sebenarnya, (b) slump geser, (c) slump runtuh. (Kardiyono, 1992)
2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) Kecenderungan agregat kasar untuk lepas dari campuran beton
dinamakan segregasi. Hal ini akan menyebabkan sarang kerikil, yang pada akhirnya akan menyebabkan keropos pada beton. Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal, antara lain: 1. Campuran kurus atau kurang semen. 2. Terlalu banyak air. 3. Besar ukuran agregat maksimum kurang dari 40 mm.
100 Universitas Sumatera Utara
4. Permukaan butir agregat kasar, semakin kasar permukaan butir agregat semakin mudah terjadi segregasi. Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka diusahakan air yang
diberikan sedikit mungkin, adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian yang terlalu besar dan cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara-cara yang betul.
2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) Kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang baru
dipadatkan dinamakan bleeding. Air yang naik ini membawa semen dan butir-butir pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput (laitence). Bleeding dapat dikurangi dengan cara :
1. Memberi lebih banyak semen. 2. Menggunakan air sedikit mungkin. 3. Menggunakan pasir lebih banyak.
2.1.2 Beton Keras (Hardened Concrete) Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam
memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditunjukkan oleh kuat tekan beton yang tinggi, kuat tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih daktail, kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dn klorida, penyusutan rendah dan keawetan jangka panjang.
101 Universitas Sumatera Utara
2.1.2.1 Kuat Tekan Beton Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan
persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara 10-65 MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kekuatan berkisar 17-30 MPa, sedangkan untuk beton prategang berkisar 30-45 MPa. Untuk keadaan dan keperluan struktur khusus, beton ready mix sanggup mencapai nilai kuat tekan 62 MPa dan untuk memproduksi beton kuat tinggi tersebut umumnya dilaksanakan dengan pengawasan ketat dalam laboratorium (Dipohusodo, 1994).
Beberapa faktor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), usia beton ukuran dan bentuk sampel, dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton. Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :
′ �
dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg) A : luas permukaan benda uji (cm2)
102 Universitas Sumatera Utara
Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :
�
��′ � �
′�2 1
dengan: S : deviasi standar (kg/cm2) σ’b : Kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2) σ’bm: Kekuatan Beton rata –rata ( kg/cm2 ) N :Jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :
1. Faktor air semen dan kepadatan Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton maksimum. Duff dan Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada Gambar 2.2. Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan betonnya setelah mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan adukan beton dapat dilakukan dengan cara pemadatan dengan alat getar (vibrator) atau dengan memberi bahan
103 Universitas Sumatera Utara
kimia tambahan (chemical admixture) yang besifat mengencerkan adukan beton sehingga lebih mudah dipadatkan.
Umur / Waktu (Hari) Gambar 2.3 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama
masa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003)
2. Umur beton
Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Biasanya
nilai kuat tekan ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari. Kekuatan
beton akan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu
kenaikannya tidak terlalu signifikan (Gambar 2.4). Umumnya pada umur 7 hari
kuat tekan mencapai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% - 90% dari kuat
tekan umur 28 hari.
Tabel 2.1 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur
Umur beton (hari)
3 7 14 21 28 90 365
PC Type 1
0.44 0.65 0.88 0.95 1.0 -
-
104 Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton (Istimawan, 1999) 3. Jenis semen
Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Jenis Portland semen yang digunakan ada 5 jenis yaitu : I, II, III, IV, V. Jenis-jenis semen tersebut mempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda sebagai mana tampak pada Gambar 2.
Gambar 2.5 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe Portland semen (Tri Mulyono, 2003) 105
Universitas Sumatera Utara
4. Jumlah semen Jika faktor air semen sama (slump berubah), beton dengan jumlah kandungan semen tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebagaimana tampak pada Gambar 2.5. Pada jumlah semen yang terlalu sedikit berarti jumlah air juga sedikit sehingga adukan beton sulit dipadatkan yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Namun jika jumlah semen berlebihan berarti jumlah air juga berlebihan sehingga beton mengandung banyak pori yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Jika nilai slump sama (fas berubah), beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai kuat tekan lebih tinggi.
Gambar 2.6 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama (Kardiyono, 1998)
5. Sifat agregat Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton ialah kekasaran permukaan dan ukuran maksimumnya. Permukaan yang halus pada kerikil dan 106
Universitas Sumatera Utara
kasar pada batu pecah berpengaruh pada lekatan dan besar \ tegangan saat retak retak beton mulai terbentuk. Oleh karena itu kekasaran permukaan ini berpengaruh terhadap bentuk kurva tegangan-regangan tekan dan terhadap kekuatan betonnya yang terlihat pada Gambar 2.6. Akan tetapi bila adukan beton nilai slump nya sama besar, pengaruh tersebut tidak tampak karena agregat yang permukaannya halus memerlukan air lebih sedikit, berarti fas nya rendah yang menghasilkan kuat tekan beton lebih tinggi.
Gambar 2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton (Mindess, 1981) Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan jumlah pasta
lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan pastanya kurang kuat sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pada beton kuat tekan tinggi dianjurkan memakai agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20mm.
107 Universitas Sumatera Utara
2.1.2.2Absorbsi Beton Absorbsi merupakan banyaknya air yang diserap sampel beton. Besar
kecilnya penyerapan air oleh beton sangat dipengaruhi oleh pori atau rongga yang terdapat pada beton. Semakin banyak pori-pori yang terkandung dalam beton maka akan semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanannya akan berkurang.
Rongga (pori) yang terdapat pada beton terjadi karena kurang tepatnya kualitas dan komposisi material penyusunnya. Nilai absorbsi dapta dihitung dengan rumus:
Absorbsi =
Dimana : A = Berat beton setelah direndam (gr)
B = Berat beton dalam kondisi kering (gr)
2.1.2.3 Kuat Tarik Beton Konstruksi beton yang dipasang mendatar sering menerima beban tegak lurus
sumbu bahannya dan sering mengalami rekahan (splitting). Hal ini terjadi karena daya dukung beton terhadap gaya lentur tergantung pada jarak dari garis berat beton, makin jauh dari garis berat makin kecil daya dukungnya.
Kekuatan tarik relatif rendah untuk beton normal berkisar antara 9%-15% dari kuat tekan. Penggujian kuat tarik beton dilakukan melalui pengujian split cilinder. Nilai pendekatan yang diperoleh Dipohusodo (1994) dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0,50-0,60 kali √fc’, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 √fc’. Pengujian tersebut menggunakan benda uji silinder beton berdiameter 150 mm dan panjang 300 mm, diletakkan pada arah memanjang di atas alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak dari atas pada
108 Universitas Sumatera Utara
seluruh panjang silinder. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah menjadi dua bagian dari ujung ke ujung. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji terbelah disebut sebagai spilt cilinder strength. Menurut SNI 03-2491-2002 besarnya tegangan tarik beton (tegangan rekah beton) dapat dihitung dengan rumus:
Fct = 2 Ρ πDL
di mana : Fct : Tegangan rekah beton (kg/cm) P :Beban maksimum (kg) L : Panjang silinder (cm) D : Diameter (cm)
2.1.2.4Kuat Lentur Kekuatan lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan
lentur akibat momen (flexure/modulus of rupture). Dari pengujian kuat lentur dapat diketahui pola retak dan lendutan yang terjadi pada balok yang memikul beban lentur. Kuat lentur beton juga dapat menunjukkan tingkat daktilitas beton. Kuat lentur beton dihitung berdasarkan rumus σlt = .
2.2 Bahan Penyusun Beton 2.2.1 Semen 2.2.1.1 Umum
Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar,
109 Universitas Sumatera Utara
sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).
Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat.
Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : 1). Semen non-hidrolik dan 2). Semen hidrolik.
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain : kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, semen portland pozolland dan semen alumina.
2.2.1.2 Semen Portland
Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat –silikat kalsium yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya
2.2.1.3 Jenis – Jenis Semen Portland Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan
pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat maka dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain:
a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan110
Universitas Sumatera Utara
bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi. b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat). c. Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi. 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. d. Tipe IV, semen portland yang penggunaannya diperlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan dimana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan seperti bendungan gravitasi yang besar. e. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.
2.2.1.4 Bahan Dasar Semen Portland
Semen portland yang dijual di pasaran umumnya terbuat dari 4 bahan,
sebagai berikut:
1. Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) : yang mengandung CaCO3
2. Pasir silika / tanah liat
: yang mengandung SiO2 & Al2O3
111 Universitas Sumatera Utara
3. Pasir / kerak besi 4. Gypsum
: yang mengandung Fe2O3 : yang mengandung CaSO4.H2O
2.2.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland Tabel 2.2 Komposisi Senyawa Kimia Portland Semen
Oksida Kapur, CaO Silika, SiO2 Alumina, Al2O3 Besi, Fe2O3 Magnesia MgO Sulfur, SO3 Soda / Potash, Na2O + K2O
Persen 60 - 65 17 - 25
3-8 0.5 - 6 0.5 - 4 1-2 0.5 - 1
Walaupun demikian pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun semen portland, yaitu :
a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3S. b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C2S c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al2O3) yang disingkat menjadi C3A. d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi
C4AF. Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Komposisi C3S dan C2S adalah 70% - 80% dari berat semen dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen
112 Universitas Sumatera Utara
(Cokrodimuldjo, 1992). Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.
Tabel 2.3Empat Senyawa Utama dari Semen Portland3
Nama Oksida Utama
Rumus Empiris
Rumus Oksida
Notasi Pendek
Trikalsium silikat
CaSiO5
3CaO.SiO2
Dikalsium Silikat
CaSiO4
2CaO.SiO2
Trikalsium Aluminat Ca3Al2O6 3CaO.Al2O3
Tetrakalsium Aluminoferrit
4CaO.Al2O3.
2Ca2AlFeO5
Fe2O3
Gypsum
CaSO4.2H2O
Sumber : Nugraha, P. dan Antoni, 2007
C3S C2S C3A
C4AF CŜH2
Kadar Rata-rata
(%) 50 25 12
8 3.5
Sedangkan komposisi oksida semen portland tipe I disajikan dalam Tabel 2.5
berikut:
Tabel 2.4 Komposisi Oksida Semen Portland Tipe I3
Oksida Notasi Pendek
Nama Umum
% Berat
CaO C
Kapur
63
SiO2
S
Silika
22
Al2O3
A
Alumina
6
Fe2O3
F
Ferrit oksida
2.5
MgO
M
Magnesia
2.6
K2O K
Alkalis
0.6
Na2O N Disodium oksida 0.3
SO2
S
Sulfur dioksia
2
CO2 C Karbon dioksida -
H2O H
Air -
Sumber : Nugraha, P. dan Antoni, 2007
113 Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat fisika semen meliputi kehalusan butir, waktu pengikatan, kekalan, kekuatan, pengikatan semu, panas hidrasi, dan hilang pijar. Berikut ini adalah penjelasan untuk masing-masing sifat.
2.2.1.6 Sifat-Sifat Semen Portland Sifat-sifat semen portland yang penting antara lain :
1. Kehalusan butiran (fineness) Kehal
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
Sandro Janesra Gurning 08 0404 058
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2014
75 Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN ABU SEKAM PADI DAN CANGKANG KEMIRI TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON
TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh
ujian sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
SANDRO JANESRA GURNING 08 0404 058
Dosen Pembimbing :
NURSYAMSI, ST. MT. NIP. 19770623 200501 2 001
Diketahui : Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP.19561224 198103 1 002
SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSIITAS SUMATERA UTARA
2014
76 Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Semakin meluasnya penggunaan beton menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, namun bahan baku pembentuk beton yang selama ini diperoleh dari alam cenderung menurun mendorong peneliti menambahkan bahan-bahan lain yang mempunyai sifat yang sama dengan pembentuk beton dalam campuran beton. Salah satunya adalah pemanfaatan limbah abu sekam padi dan cangkang kemiri. Abu sekam padi dan cangkang kemiri dapat digunakan sebagai bahan tambahan ataupun sebagai bahan subtitusi pada beton.
Dalam penelitian ini, abu sekam padi dan cangkang kemiri dikombinasikan dalam satu campuran beton. Dimana abu sekam padi dijadikan sebagai penambah sejumlah semen dan cangkang kemiri digunakan sebagai subtitusi agregat kasar dengan variasi I ( beton normal), variasi II ( (+)5% abu sekam padi dan subtitusi 5% cangkang kemiri ), variasi III ( (+)7,5% abu sekam padi dan subtitusi 10% cangkang kemiri ), dan variasi IV ( (+)10% abu sekam padi dan subtitusi 15% cangkang kemiri ). Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi dan penyebaran pola retak beton.
Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai absorbsi dan penurunan pada nilai slump, kuat tekan dan tarik belah. Penurunan kuat tekan untuk semua variasi menjadi 89,24%, 79,93%, 63,12% dari beton normal. Untuk penurunan kuat tarik belah semua variasi menjadi 90,20%, 84,91%, 79,31% dari beton normal. Untuk pola retak, semakin besar penambahan abu sekam padi pada campuran beton maka jumlah, panjang, dan lebar retak pada pelat semakin berkurang. Pengurangan jumlah, panjang, dan lebar retak terjadi dikarenakan air yang diserap abu sekam padi menjaga beton dari penguapan tinggi sehingga terhidar dari retak-retak rambut selama proses pengerasan dan perawatan beton.
Dari hasil pengujian diperoleh penurunan terhadap nilai kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Pada penelitian yang sudah ada diketahui kuat tekan beton mengalami kenaikan pada penambahan variasi 10% abu sekam padi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa cangkang kemiri tidak layak digunakan sebagai pengganti agregat kasar.
Kata kunci: abu sekam padi, cangkang kemiri, kuat tekan, tarik belah, absorbsi, pola retak
77
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat, dan rahmat -Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul “PENGARUH PENAMBAHAN ABU SEKAM PADI DAN CANGKANG KEMIRI TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON”.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Ibu Nursyamsi, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Radjamin Tanjung dan Bapak Ir. Torang Sitorus, MT selaku dosen pembanding saya, serta Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, BapakA. Gurning dan Ibu N. Ginting yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehatkepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do’a yang tiada batas untuk saya. Untuk kakak-kakak saya tercinta Mariati dan Irna dan adik-adik saya yang tercinta Ruth Efenty dan Frans Aldi yang telah banyak membantu dan memberi saya semangat selama ini,
78
Universitas Sumatera Utara
terima kasih atas doanya. Dan keluarga besar yang selalu memberi semangat kepada saya. 7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Rahmat’10, Fauzi‘10,Prima’09, Reza’09, Hafiz’09. 8. Buat Hiras Tampubolon, Kristiana Sitepu, Pak Uda Sharon, Desi Sari Putri dan Anju Saragih yang banyak memberikan doa, motivasi, semangat, nasehat dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini, terima kasih atas doanya. 9. Terima kasih atas bantuannya buat rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2008, Pardi, Luhut, Hermanto, Michael Octavianus, Hafiz, Topandi, Tumpal, Arif, Tito, Nopandi, Jatendra, Eric, Richo, David, Jevri,Andreanus Mooy,Boy, Samuel, Yazid’09, dan teman angkatan 2008 yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu. Kepada abang-abang dan kakak senior, adik-adik angkatan 2009, 2010 dan 2011. 10. Dan untuk semua orang, yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baikdengan kerendahan hati saya meminta maaf yang sebesar-besarnya, karena kesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa, dan saya hanya manusia yang penuh kekhilafan.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Maret 2014
Penulis
( Sandro J Gurning )
79 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK.......................................................................................................... i KATA PENGANTAR........................................................................................ ii DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv DAFTAR TABEL .............................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... viii DAFTAR NOTASI ............................................................................................ x DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi
BAB 1 PENDAHULUAN.................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ..............................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ...........................................................................2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2 1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian.........................................................3 1.5 Metodologi ..................................................................................... 3 1.6 Percobaan........................................................................................4 1.7 Sistematika Penulisan .....................................................................7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 8 2.1 Umum ............................................................................................8 2.1.1 Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete)..............................10 2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability).......................10 2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) .............................. 12 2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) .........................................13 2.1.2 Sifat-sifat Beton Keras (Hardened Concrete)........................13 2.1.2.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c) ...................................... 14 2.1.2.2 Absorbsi Beton .........................................................20 2.1.2.3 Kuat Tarik Belah Beton .............................................. 20 2.1.2.4 Kuat Lentur ................................................................. 21 2.2 Bahan Penyusun Beton.................................................................... 21 2.2.1 Semen .................................................................................... 21
80
Universitas Sumatera Utara
2.2.1.1 Umum ....................................................................... 21 2.2.1.2 Semen Portland .......................................................... 22 2.2.1.3 Jenis-jenis Semen Portland ........................................ 22 2.2.1.4 Bahan Dasar Semen Portland ..................................... 23 2.2.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland .................... 24 2.2.1.6 Sifat-Sifat Semen Portland.......................................... 26 2.2.2 Agregat .................................................................................. 28 2.2.2.1 Umum ....................................................................... 28 2.2.2.2 Jenis-jenis Agregat ..................................................... 28 2.2.2.2.1 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk........................... 29 2.2.2.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan ........ 31 2.2.2.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal .. 32 2.2.3 Air ......................................................................................... 36 2.2.4 Bahan Tambahan ................................................................... 37 2.2.4.1 Umum .......................................................................... 37 2.2.4.2 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan .......................... 39 2.2.4.3 Perhatian Penting Dalam Bahan Tambahan .................. 39 2.2.4.4 Jenis Admixture ............................................................ 41
2.2.4.4.1 Mineral Admixture ............................................... 41 2.2.4.4.2 Jenis Miscellanous admixture ............................... 43 2.3 Klasifikasi Retak ...............................................................................47 2.3.1 Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage)........................... 47 2.3.2 Plastic Shrinkage Crack ................................................... 48 2.3.3 Drying Shrinkage Beton................................................... 49 2.3.4 Lebar Retak .................................................................... 50
BAB 3 METODE PENELITIAN ..................................................................... 51 3.1 Umum ............................................................................................. 51 3.2 Bahan-bahan penyusun beton .......................................................... 54 3.2.1. Semen Portland..................................................................55 3.2.2. Agregat Halus.................................................................... 55 3.2.3. Agregat Kasar.................................................................... 58 3.2.4. Abu Sekam Padi ................................................................ 62 3.2.5. Cangkang Kemiri...............................................................62 81
Universitas Sumatera Utara
3.2.6. Air .................................................................................... 63 3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design).................................... 64 3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ................................................. 64 3.5 Pembuatan Benda Uji ...................................................................... 65 3.6 Penggunaan Abu Sekam Padi .......................................................... 66 3.7 Penggunaan Cangkang Kemiri ........................................................ 67 3.8 Pengujian Sampel............................................................................69
3.8.1 Uji kuat Tekan Beton ............................................................69 3.8.2 Absorbsi Beton ...................................................................... 70 3.8.3 Uji Kuat Tarik Beton ............................................................ 70
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Nilai Slump ..................................................................................... 72 4.2 Uji Kuat Tekan Beton...................................................................... 73
4.2.1 Pola Retak Pada Pengujian Kuat Tekan..................................74 4.3 Absorbsi Beton................................................................................ 76 4.4 Uji Kuat Tarik Beton.......................................................................77 4.5 Pola Retak Pada Benda Uji Pelat ....................................................80
4.5.1 Umum ..................................................................................80 4.5.2 Pengamatan Pola Retak........................................................... 80 4.5.3 Jumlah Retak .......................................................................... 81 4.5.4 Lebar Retak ........................................................................... 82 4.5.5 Panjang Retak ........................................................................ 84
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN................................................................ 87 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 87 5.2 Saran .............................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................89
82 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder............................................... 5 Tabel 2.1 Perkiraan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur ............................... 16 Tabel 2.2 Senyawa utama dari Semen Portland .................................................. 24 Tabel 2.3Empat Senyawa utama dari Semen Portland ........................................ 25 Tabel 2.4Komposisi Oksida Semen Portland ....................................................... 25 Tabel 2.5 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ................................................. 33 Tabel 2.6Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM,1991) ...........................35 Tabel 2.7 Komposisi Kimia Sekam Padi ............................................................. 44 Tabel 2.7 Komposisi Kimia Abu Sekam Padi ..................................................... 45 Tabel 2.9 Komposisi Kimia Cangkang Kemiri .................................................... 45 Tabel 2.10 Toleransi lebar retak .......................................................................... 50 Tabel 4.1 Nilai Slump berbagai jenis beton.......................................................... 72 Tabel 4.2Kuat Tekan Silinder ............................................................................. 73 Tabel 4.3 Absorbsi beton .................................................................................... 77 Tabel 4.4 Perhitungan kuat Tarik belah beton...................................................... 78 Tabel 4.5Hasil Pengamatan Pola Retak Pelat....................................................... 81 Tabel 4.6 Jumlah Retak Selama Pengamatan ....................................................... 82 Tabel 4.7 Lebar Retak Selama Pengamatan ......................................................... 83 Tabel 4.8 Tabel Pertambahan Lebar retak............................................................ 83 Tabel 4.9 Panjang Retak Selama Pengamatan...................................................... 85
83 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Benda Uji Silinder .......................................................................... 6 Gambar 1.2Benda Uji Pelat ................................................................................ 6 Gambar 2.1Kerucut Abrams ............................................................................... 11 Gambar 2.2Jenis-Jenis Slump ............................................................................. 12 Gambar 2.3Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton............16 Gambar 2.4Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton........................... 17 Gambar 2.5Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe
Portland semen................................................................................17 Gambar 2.6Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air
semen sama ..................................................................................... 18 Gambar 3.1Diagram Alir Pembuatan Beton Normal ...........................................52 Gambar 3.2Diagram Alir Pembuatan Beton Normal denganAbu Sekam
Padi dan Cangkang kemiri ...............................................................53 Gambar 3.3 Diagram Alir Pembuatan Plat Beton dengan penambahan Abu Sekam Padi dan subtitusi Cangkang Kemiri pada beton................................ 54 Gambar 3.4Abu Sekam Padi............................................................................... 62 Gambar 3.5Cangkang Kemiri ............................................................................. 63 Gambar 3.6Batu Kapur dan Kapur yang sudah halus .......................................... 64 Gambar 3.7Uji Tekan Beton .............................................................................. 69 Gambar 3.8Uji Split Cylinder ............................................................................. 71 Gambar 4.1Grafik nilai slump terhadap variasi Abu Sekam Padi dan
Cangkang Kemiri............................................................................. 73 84
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2Grafik hubungan kuat tekan silinder terhadap kadar penggunaan Abu Sekam Padi dan Cangkang kemiri ...................................................74
Gambar 4.3Pola retakgeser (shear) dan cone and shear pada pengujian kuat tekan silinderbeton dalam penelitian.............................................. 75
Gambar 4.4Gambar pola retak yang mungkin terjadi pada silinder beton ..........75 Gambar 4.5Grafik Absorbsi Terhadap variasi campuran..................................... 77 Gambar 4.6Grafik kuat rekah silinder terhadap kadar penggunaan Abu Sekam Padi
dan Cangkang Kemiri...................................................................... 79 Gambar 4.7 Dimensi plat beton .......................................................................... 80 Gambar 4.8Grafik jumlah retak terhadap waktu pengamatan .............................. 82 Gambar 4.9Grafik Lebar Retak Terhadap Pengamatan ....................................... 84 Gambar 4.10Grafik Panjang Retak Terhadap Pengamatan .................................. 85
85 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
SSD: saturated surface dry ASP: abu sekam padi CK : cangkang kemiri n : jumlah sampel f'c : kuat tekan beton karakteristik(MPa) fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg) A : luas penampang(cm2) S : deviasi standar (kg/cm2) σ’b : kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2) σ’bm: kekuatan Beton rata –rata (kg/cm2) N : jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan Fct : tegangan rekah beton (kg/cm) P : beban maksimum (kg) L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm) F : beban yang diberikan(kg) ms : massa sample kering (kg) mb : massa sample setelah direndam (kg)
86 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Concrete Mix Design Lampiran II Pemeriksaan Bahan Lampiran III Data Pengujian Lampiran IV Hasil Analisa Sampel Lab. Kimia F-MIPA USU Lampiran V Dokumentasi
87 Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan di seluruh dunia. Semakin meluasnya penggunaan beton menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton di masa yang akan datang, namun bahan baku pembentuk beton yang selama ini diperoleh dari alam cenderung menurun mendorong peneliti menambahkan bahan-bahan lain yang mempunyai sifat yang sama dengan pembentuk beton dalam campuran beton. Salah satunya adalah pemanfaatan limbah abu sekam padi dan cangkang kemiri. Abu sekam padi dan cangkang kemiri dapat digunakan sebagai bahan tambahan ataupun sebagai bahan subtitusi pada beton.
Dalam penelitian ini, abu sekam padi dan cangkang kemiri dikombinasikan dalam satu campuran beton. Dimana abu sekam padi dijadikan sebagai penambah sejumlah semen dan cangkang kemiri digunakan sebagai subtitusi agregat kasar dengan variasi I ( beton normal), variasi II ( (+)5% abu sekam padi dan subtitusi 5% cangkang kemiri ), variasi III ( (+)7,5% abu sekam padi dan subtitusi 10% cangkang kemiri ), dan variasi IV ( (+)10% abu sekam padi dan subtitusi 15% cangkang kemiri ). Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi dan penyebaran pola retak beton.
Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai absorbsi dan penurunan pada nilai slump, kuat tekan dan tarik belah. Penurunan kuat tekan untuk semua variasi menjadi 89,24%, 79,93%, 63,12% dari beton normal. Untuk penurunan kuat tarik belah semua variasi menjadi 90,20%, 84,91%, 79,31% dari beton normal. Untuk pola retak, semakin besar penambahan abu sekam padi pada campuran beton maka jumlah, panjang, dan lebar retak pada pelat semakin berkurang. Pengurangan jumlah, panjang, dan lebar retak terjadi dikarenakan air yang diserap abu sekam padi menjaga beton dari penguapan tinggi sehingga terhidar dari retak-retak rambut selama proses pengerasan dan perawatan beton.
Dari hasil pengujian diperoleh penurunan terhadap nilai kuat tekan dan kuat tarik belah beton. Pada penelitian yang sudah ada diketahui kuat tekan beton mengalami kenaikan pada penambahan variasi 10% abu sekam padi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa cangkang kemiri tidak layak digunakan sebagai pengganti agregat kasar.
Kata kunci: abu sekam padi, cangkang kemiri, kuat tekan, tarik belah, absorbsi, pola retak
77
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemakaian beton semakin besar penggunaannya, namun bahan penyusun yang digunakan semakin mahal dan terbatas. Hal ini menyebabkan banyak ide-ide yang dicetuskan para ahli untuk memanfaatkan limbah sebagai bahan pengganti maupun campuran pada pembuatan beton. Beberapa contoh limbah tersebut adalah abu sekam padi dancangkang kemiri.
Menurut data dari BPS provinsi Sumatera Utara, Sumut memproduksi kemiri sebesar 12.564,46 ton per tahun. Dimana berat cangkang kemiri adalah 70% dari berat total kemiri sehingga total limbah cangkang kemiri yang dihasilkan pertahun adalah sebesar 8795,122 ton. Cangkang kemiri dalam percobaan ini berasal dari Kecamatan Juhar Kabupaten Karo, dimana Kabupaten Karo adalah pengasil kemiri terbesar kedua di Suamatera Utara setelah Dairi yaitu sebesar 1.706,40 ton per tahun. Cangkang kemiri memiliki struktur yang keras dan tebal karena tersusun atas jaringan sklerenkim berupa sklereida yang dinding sel sekundernya mengandung lignin yang tebal dan keras sehingga tahan terhadap tekanan dan benturan. Kandungan ligninnya jauh lebih besar dari tempurung kelapa.
Abu sekam padi berasal dari sekam padi yang di bakar dimana beratnya sekitar 20% dari sekam padi tersebut. Menurut data BPS, Sumatera Utara memproduksi padi sekitar 3.664.588 ton pertahun. Berat sekam padi adalah 20% dari berat padi sehingga jika dihitung dan diumpamakan seluruh sekam padi di bakar
88 Universitas Sumatera Utara
maka akan menghasilkan limbah abu sekam padi sebesar 146.583,52 ton pertahun. Abu sekam paditersebut memiliki unsur kimia SiO2 ( silica ) dan CaO ( kapur ), dan 82 unsur – unsur ini memiliki sifat – sifat pozzolan yang dapat meningkatkan kinerja material beton, dan dapat meminimalkan penggunaan semen sekaligus menghasilkan mutu beton yang optimum.
Beton adalah campuran dari semen, air, agregat dan juga bahan tambahan yang berupa bahan kimia, serat, bahan non kimia dengan perbandingan tertentu. Pada dasarnya memiliki kekuatan tekan yang cukup tinggi namun tidak dengan kuat tariknya. Untuk kuat tarik, beton memiliki kekuatan tarik yang rendah dibandingkan kekuatan tekan yang dimiliki beton itu sendiri.
Dalam hal ini saya memanfaatkan limbah abu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai bahan tambahan pada beton. Abu sekam padi dan cangkang kemiri sangat mudah di peroleh, diharapkan pencampuran limbah tersebut dapat menghasilkan beton yang memiliki mutu yang baik 1.2 Rumusan Masalah
Adapun yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagai mana pengaruh penambahanabu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai pengganti kerikil pada campuran beton terhadap kuat tekan, tarik belah, absorbsi dan pola retak.
89 Universitas Sumatera Utara
1.3 Batasan Masalah 1. Mutu beton yang digunakan adalah f’c 20 Mpa. 2. Pengujian • Kuat tekan • Tarik belah • Uji absorbsi • Uji pola retak 3. Benda uji yang digunakan untuk uji tekan, tarik belah, dan absorbsi adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 4. Pengujian yang dilakukan adalah kuat tekan, tarik belah, dan absorbsi dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi. 5. Pengamatan pola retakuntuk pelat 100 cm x 100 cm x 8cm pada umur 45 hari
1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penulis dalam penelitian untuk tugas akhir ini sebagai berikut: 1. Mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan abu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai campuran agregat kasar untuk mendapatkan kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi, pola dan penyebaran retak beton dari sampel yang menggunakan abu sekam padi dan cangkang kemiri sebagai bahan tambahan dan membandingkannya dengan beton normal. 2. Memberikan manfaat yang sangat besar di bidang konstruksi bangunan yang membutuhkan kualitas beton yang tinggi dengan harga yang murah
90 Universitas Sumatera Utara
1.5 Metodologi
Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian sebagai berikut :
1. Penyediaan bahan penyusun beton berupa semen, pasir, batu pecah, dan bahan tambahan abu sekam padi dancangkang kemiri
2. Pemeriksaan bahan penyusun beton. • Analisa ayakan agregat halus, agregat kasar, dan cangkang kemiri • Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus dan agregat kasar dan • Pemeriksaan berat isi pada agregat halus, agregat kasar, serta abu sekam padi dan cangkang kemiri. • Pemeriksaan kadar Lumpur ( pencucian agregat kasar dan halus lewat ayakan no.200 ). • Pemeriksaan kadar liat (clay lump) pada agregat halus. • Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat halus. • Pemeriksaan keausan agregat kasarmelalui percobaan Los Angeles.
3. Mix design (perancangan campuran). Penimbangan/penakaran bahan penyusun beton berdasarkan uji karakteristik f’c 20 MPa.
4. Pengujian kuat tekan beton, kuat tarik belah, dan absorbsi beton menggunakan benda uji silinder.
5. Pengamatan pola retak menggunakan benda uji plat
91 Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum Kata beton dalam bahasa Indonesia berasal dari kata yang sama dalam bahasa
Belanda. Kata concrete dalam bahasa Inggris berasal dari bahasa Latin concretus yang berarti tumbuh bersama atau menggabungkan menjadi satu. Dalam bahasa Jepang digunakan kata kotau-zai, yang arti harafiahnya material-material seperti tulang; mungkin karena agregat mirip tulang-tulang hewan. (Teknologi Beton, 2007).
Beton merupakan material utama yang banyak digunakan sebagai bahan konstruksi diseluruh dunia. Bahan tersebut diperoleh dengan cara mencampurkan semen Portland, air dan agregat (dapat juga menggunakan variasi bahan tambahan mulai dari bahan kimia tambahan, serat sampai bahan buangan non kimia) dengan perbandingan tertentu. Campuran tersebut bila dituang ke dalam cetakan dan kemudian dibiarkan, maka akan mengeras seperti batuan. Pengerasan itu terjadi oleh peristiwa reaksi kimia antara air dan semen yang berlangsung selama waktu yang panjang, dan akibatnya campuran itu selalu bertambah keras setara dengan umurnya dengan rongga-rongga antara butiran yang besar (agregat kasar, kerikil atau batu pecah) diisi oleh butiran yang lebih kecil (agregat halus, pasir), dan pori-pori antara agregat halus ini diisi oleh semen dan air (pasta semen).
Kekuatan, keawetan dan sifat beton serta lainnya bergantung pada sifat bahan-bahan dasar, nilai perbandingan bahan-bahannya, cara pengadukan maupun cara pengerjaan selama penuangan adukan beton, cara pemadatan, dan cara perawatan selama proses pengerasan. Banyaknya pemakaian beton sebagai salah bahan konstruksi disebabkan karena beton terbuat dari bahan-bahan yang umumnya
96 Universitas Sumatera Utara
mudah diperoleh, serta mudah diolah sehingga menjadikan beton mempunyai sifat yang dituntut sesuai dengan keadaan situasi pemakaian tertentu.
Jika kita ingin membuat beton berkualitas baik, dalam arti memenuhi persyaratan yang lebih ketat karena tuntutan yang lebih tinggi, maka harus diperhitungkan dengan seksama bagaimana cara-cara untuk memperoleh adukan beton(beton segar/fresh concrete) yang baik dan beton (beton keras / hardened concrete) yang dihasilkan juga baik. Beton yang baik ialah beton yang kuat, tahan lama/awet, kedap air, tahan aus, dan sedikit mengalami perubahan volume (kembang susutnya kecil).
Sebagai bahan konstruksi beton mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan beton antara lain :
1. Harganya relatif murah. 2. Mampu memikul beban yang berat. 3. Mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. 4. Biaya pemeliharaan/perawatannya kecil. Kekurangan beton antara lain : 1. Beton mempunyai kuat tarik yang rendah, sehingga mudah retak. Oleh karena
itu perlu diberi baja tulangan, atau tulangan kasa (meshes). 2. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat
dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton. 3. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah. 4. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.
97 Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Beton segar (Fresh Concrete) Beton segar yang baik ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut,
dituang, dipadatkan, tidak ada kecenderungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) maupun bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Hal ini karena segregasi maupun bleeding mengakibatkan beton yang diperoleh akan jelek.
Tiga hal penting yang perlu diketahui dari sifat-sifat beton segar, yaitu : kemudahan pengerjaan (workabilitas), pemisahan kerikil (segregation), pemisahan air (bleeding).
2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability) Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan atau kesulitan adukan
untuk diaduk, diangkut, dituang, dan dipadatkan. Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu : 1. Jumlah air pencampur. Semakin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar itu dikerjakan (namun jumlahnya tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi) 2. Kandungan semen. Penambahan semen ke dalam campuran juga memudahkan cara pengerjaan adukan betonnya, karena pasti diikuti dengan penambahan air campuran untuk memperoleh nilai f.a.s (faktor air semen) tetap. 3. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Bila campuran pasir dan kerikil mengikuti gradasi yang telah disarankan oleh peraturan maka adukan beton akan mudah dikerjakan. Gradasi adalah
98 Universitas Sumatera Utara
distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan. 4. Bentuk butiran agregat kasar Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan. 5. Cara pemadatan dan alat pemadat. Bila cara pemadatan dilakukan dengan alat getar maka diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda, sehingga diperlukan jumlah air yang lebih sedikit daripada jika dipadatkan dengan tangan. Konsistensi/kelecakan adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump yang didasarkan pada ASTM C 143-74. Percoban ini menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian bawah berdiameter 20 cm, bagian atas berdiameter 10 cm, dan tinggi 30 cm (disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kerucut Abrams Ada tiga jenis slump yaitu slump sejati (slump sesungguhnya), slump geser dan slump runtuh, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2. Slump sesungguhnya, merupakan penurunan umum dan seragam tanpa adukan beton yang pecah,
99 Universitas Sumatera Utara
pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut. Slump geser, terjadi bila separuh puncak kerucut adukan beton tergeser dan tergelincir kebawah pada bidang miring, pengambilan nilai slump geser ada dua cara yaitu dengan mengukur penurunan minimum dan penurunan rata-rata dari puncak kerucut. Slump runtuh, terjadi pada kerucut adukan beton yang runtuh seluruhnya akibat adukan beton yang terlalu cair, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut.
(a) (b) (c)
Gambar 2.2 Jenis-jenis slump adukan beton (a) slump sebenarnya, (b) slump geser, (c) slump runtuh. (Kardiyono, 1992)
2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) Kecenderungan agregat kasar untuk lepas dari campuran beton
dinamakan segregasi. Hal ini akan menyebabkan sarang kerikil, yang pada akhirnya akan menyebabkan keropos pada beton. Segregasi ini disebabkan oleh beberapa hal, antara lain: 1. Campuran kurus atau kurang semen. 2. Terlalu banyak air. 3. Besar ukuran agregat maksimum kurang dari 40 mm.
100 Universitas Sumatera Utara
4. Permukaan butir agregat kasar, semakin kasar permukaan butir agregat semakin mudah terjadi segregasi. Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka diusahakan air yang
diberikan sedikit mungkin, adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian yang terlalu besar dan cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara-cara yang betul.
2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) Kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang baru
dipadatkan dinamakan bleeding. Air yang naik ini membawa semen dan butir-butir pasir halus, yang pada saat beton mengeras akan membentuk selaput (laitence). Bleeding dapat dikurangi dengan cara :
1. Memberi lebih banyak semen. 2. Menggunakan air sedikit mungkin. 3. Menggunakan pasir lebih banyak.
2.1.2 Beton Keras (Hardened Concrete) Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam
memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditunjukkan oleh kuat tekan beton yang tinggi, kuat tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih daktail, kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dn klorida, penyusutan rendah dan keawetan jangka panjang.
101 Universitas Sumatera Utara
2.1.2.1 Kuat Tekan Beton Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan
persatuan luas. Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Kuat tekan beton umur 28 hari berkisar antara 10-65 MPa. Untuk struktur beton bertulang pada umumnya menggunakan beton dengan kekuatan berkisar 17-30 MPa, sedangkan untuk beton prategang berkisar 30-45 MPa. Untuk keadaan dan keperluan struktur khusus, beton ready mix sanggup mencapai nilai kuat tekan 62 MPa dan untuk memproduksi beton kuat tinggi tersebut umumnya dilaksanakan dengan pengawasan ketat dalam laboratorium (Dipohusodo, 1994).
Beberapa faktor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton (curing), usia beton ukuran dan bentuk sampel, dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton. Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :
′ �
dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2) P : beban tekan (kg) A : luas permukaan benda uji (cm2)
102 Universitas Sumatera Utara
Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :
�
��′ � �
′�2 1
dengan: S : deviasi standar (kg/cm2) σ’b : Kekuatan masing – masing benda uji (kg/cm2) σ’bm: Kekuatan Beton rata –rata ( kg/cm2 ) N :Jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :
1. Faktor air semen dan kepadatan Semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini karena jika faktor air semen terlalu rendah adukan beton sulit dipadatkan. Dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen tertentu (optimum) yang menghasilkan kuat tekan beton maksimum. Duff dan Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada Gambar 2.2. Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan betonnya setelah mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pemadatan adukan beton dapat dilakukan dengan cara pemadatan dengan alat getar (vibrator) atau dengan memberi bahan
103 Universitas Sumatera Utara
kimia tambahan (chemical admixture) yang besifat mengencerkan adukan beton sehingga lebih mudah dipadatkan.
Umur / Waktu (Hari) Gambar 2.3 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama
masa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003)
2. Umur beton
Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Biasanya
nilai kuat tekan ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari. Kekuatan
beton akan naik secara cepat (linear) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu
kenaikannya tidak terlalu signifikan (Gambar 2.4). Umumnya pada umur 7 hari
kuat tekan mencapai 65% dan pada umur 14 hari mencapai 88% - 90% dari kuat
tekan umur 28 hari.
Tabel 2.1 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur
Umur beton (hari)
3 7 14 21 28 90 365
PC Type 1
0.44 0.65 0.88 0.95 1.0 -
-
104 Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton (Istimawan, 1999) 3. Jenis semen
Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif. Jenis Portland semen yang digunakan ada 5 jenis yaitu : I, II, III, IV, V. Jenis-jenis semen tersebut mempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda sebagai mana tampak pada Gambar 2.
Gambar 2.5 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe Portland semen (Tri Mulyono, 2003) 105
Universitas Sumatera Utara
4. Jumlah semen Jika faktor air semen sama (slump berubah), beton dengan jumlah kandungan semen tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebagaimana tampak pada Gambar 2.5. Pada jumlah semen yang terlalu sedikit berarti jumlah air juga sedikit sehingga adukan beton sulit dipadatkan yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Namun jika jumlah semen berlebihan berarti jumlah air juga berlebihan sehingga beton mengandung banyak pori yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Jika nilai slump sama (fas berubah), beton dengan kandungan semen lebih banyak mempunyai kuat tekan lebih tinggi.
Gambar 2.6 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama (Kardiyono, 1998)
5. Sifat agregat Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton ialah kekasaran permukaan dan ukuran maksimumnya. Permukaan yang halus pada kerikil dan 106
Universitas Sumatera Utara
kasar pada batu pecah berpengaruh pada lekatan dan besar \ tegangan saat retak retak beton mulai terbentuk. Oleh karena itu kekasaran permukaan ini berpengaruh terhadap bentuk kurva tegangan-regangan tekan dan terhadap kekuatan betonnya yang terlihat pada Gambar 2.6. Akan tetapi bila adukan beton nilai slump nya sama besar, pengaruh tersebut tidak tampak karena agregat yang permukaannya halus memerlukan air lebih sedikit, berarti fas nya rendah yang menghasilkan kuat tekan beton lebih tinggi.
Gambar 2.7 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton (Mindess, 1981) Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan jumlah pasta
lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan pastanya kurang kuat sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh karena itu pada beton kuat tekan tinggi dianjurkan memakai agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20mm.
107 Universitas Sumatera Utara
2.1.2.2Absorbsi Beton Absorbsi merupakan banyaknya air yang diserap sampel beton. Besar
kecilnya penyerapan air oleh beton sangat dipengaruhi oleh pori atau rongga yang terdapat pada beton. Semakin banyak pori-pori yang terkandung dalam beton maka akan semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanannya akan berkurang.
Rongga (pori) yang terdapat pada beton terjadi karena kurang tepatnya kualitas dan komposisi material penyusunnya. Nilai absorbsi dapta dihitung dengan rumus:
Absorbsi =
Dimana : A = Berat beton setelah direndam (gr)
B = Berat beton dalam kondisi kering (gr)
2.1.2.3 Kuat Tarik Beton Konstruksi beton yang dipasang mendatar sering menerima beban tegak lurus
sumbu bahannya dan sering mengalami rekahan (splitting). Hal ini terjadi karena daya dukung beton terhadap gaya lentur tergantung pada jarak dari garis berat beton, makin jauh dari garis berat makin kecil daya dukungnya.
Kekuatan tarik relatif rendah untuk beton normal berkisar antara 9%-15% dari kuat tekan. Penggujian kuat tarik beton dilakukan melalui pengujian split cilinder. Nilai pendekatan yang diperoleh Dipohusodo (1994) dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0,50-0,60 kali √fc’, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 √fc’. Pengujian tersebut menggunakan benda uji silinder beton berdiameter 150 mm dan panjang 300 mm, diletakkan pada arah memanjang di atas alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak dari atas pada
108 Universitas Sumatera Utara
seluruh panjang silinder. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah menjadi dua bagian dari ujung ke ujung. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji terbelah disebut sebagai spilt cilinder strength. Menurut SNI 03-2491-2002 besarnya tegangan tarik beton (tegangan rekah beton) dapat dihitung dengan rumus:
Fct = 2 Ρ πDL
di mana : Fct : Tegangan rekah beton (kg/cm) P :Beban maksimum (kg) L : Panjang silinder (cm) D : Diameter (cm)
2.1.2.4Kuat Lentur Kekuatan lentur merupakan kuat tarik beton tak langsung dalam keadaan
lentur akibat momen (flexure/modulus of rupture). Dari pengujian kuat lentur dapat diketahui pola retak dan lendutan yang terjadi pada balok yang memikul beban lentur. Kuat lentur beton juga dapat menunjukkan tingkat daktilitas beton. Kuat lentur beton dihitung berdasarkan rumus σlt = .
2.2 Bahan Penyusun Beton 2.2.1 Semen 2.2.1.1 Umum
Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar,
109 Universitas Sumatera Utara
sedangkan jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).
Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat.
Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks, dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda. Semen dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : 1). Semen non-hidrolik dan 2). Semen hidrolik.
Semen non-hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air, akan tetapi dapat mengeras di udara. Contoh utama dari semen non-hidrolik adalah kapur. Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan mengeras di dalam air. Contoh semen hidrolik antara lain : kapur hidrolik, semen pozollan, semen terak, semen alam, semen portland, semen portland pozolland dan semen alumina.
2.2.1.2 Semen Portland
Semen Portland adalah suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menghaluskan klinker yang terdiri dari silikat –silikat kalsium yang bersifat hidraulis, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya
2.2.1.3 Jenis – Jenis Semen Portland Pemakaian semen yang disebabkan oleh kondisi tertentu yang dibutuhkan
pada pelaksanaan konstruksi di lokasi, dengan perkembangan semen yang pesat maka dikenal berbagai jenis semen Portland antara lain:
a. Tipe I, semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan110
Universitas Sumatera Utara
bangunan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Jenis ini paling banyak diproduksi karena digunakan untuk hampir semua jenis konstruksi. b. Tipe II, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidras dengan tingkat sedang. Digunakan untuk konstruksi bangunan dan beton yang terus-menerus berhubungan dengan air kotor atau air tanah atau untuk pondasi yang tertahan di dalam tanah yang mengandung air agresif (garam-garam sulfat). c. Tipe III, semen portland yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi. 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. d. Tipe IV, semen portland yang penggunaannya diperlukan panas hidrasi yang rendah. Digunakan untuk pekerjaan-pekarjaan dimana kecepatan dan jumlah panas yang timbul harus minimum. Misalnya pada bangunan seperti bendungan gravitasi yang besar. e. Tipe V, semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut serta untuk bangunan yang berhubungan dengan air tanah yang mengandung sulfat dalam persentase yang tinggi.
2.2.1.4 Bahan Dasar Semen Portland
Semen portland yang dijual di pasaran umumnya terbuat dari 4 bahan,
sebagai berikut:
1. Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) : yang mengandung CaCO3
2. Pasir silika / tanah liat
: yang mengandung SiO2 & Al2O3
111 Universitas Sumatera Utara
3. Pasir / kerak besi 4. Gypsum
: yang mengandung Fe2O3 : yang mengandung CaSO4.H2O
2.2.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland Tabel 2.2 Komposisi Senyawa Kimia Portland Semen
Oksida Kapur, CaO Silika, SiO2 Alumina, Al2O3 Besi, Fe2O3 Magnesia MgO Sulfur, SO3 Soda / Potash, Na2O + K2O
Persen 60 - 65 17 - 25
3-8 0.5 - 6 0.5 - 4 1-2 0.5 - 1
Walaupun demikian pada dasarnya ada 4 unsur paling penting yang menyusun semen portland, yaitu :
a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3S. b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C2S c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al2O3) yang disingkat menjadi C3A. d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi
C4AF. Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Komposisi C3S dan C2S adalah 70% - 80% dari berat semen dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen
112 Universitas Sumatera Utara
(Cokrodimuldjo, 1992). Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.
Tabel 2.3Empat Senyawa Utama dari Semen Portland3
Nama Oksida Utama
Rumus Empiris
Rumus Oksida
Notasi Pendek
Trikalsium silikat
CaSiO5
3CaO.SiO2
Dikalsium Silikat
CaSiO4
2CaO.SiO2
Trikalsium Aluminat Ca3Al2O6 3CaO.Al2O3
Tetrakalsium Aluminoferrit
4CaO.Al2O3.
2Ca2AlFeO5
Fe2O3
Gypsum
CaSO4.2H2O
Sumber : Nugraha, P. dan Antoni, 2007
C3S C2S C3A
C4AF CŜH2
Kadar Rata-rata
(%) 50 25 12
8 3.5
Sedangkan komposisi oksida semen portland tipe I disajikan dalam Tabel 2.5
berikut:
Tabel 2.4 Komposisi Oksida Semen Portland Tipe I3
Oksida Notasi Pendek
Nama Umum
% Berat
CaO C
Kapur
63
SiO2
S
Silika
22
Al2O3
A
Alumina
6
Fe2O3
F
Ferrit oksida
2.5
MgO
M
Magnesia
2.6
K2O K
Alkalis
0.6
Na2O N Disodium oksida 0.3
SO2
S
Sulfur dioksia
2
CO2 C Karbon dioksida -
H2O H
Air -
Sumber : Nugraha, P. dan Antoni, 2007
113 Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat fisika semen meliputi kehalusan butir, waktu pengikatan, kekalan, kekuatan, pengikatan semu, panas hidrasi, dan hilang pijar. Berikut ini adalah penjelasan untuk masing-masing sifat.
2.2.1.6 Sifat-Sifat Semen Portland Sifat-sifat semen portland yang penting antara lain :
1. Kehalusan butiran (fineness) Kehal