23
b. Kuat Lentur Beton
Bila suatu penampang beton bertulang yang dibebani lentur murni dianalisis, pertama-tama perlu dipakai sejumlah kriteria agar penampang itu
mempunyai probabilitas keruntuhan yang layak pada keadaan batas hancur. Anggapan yang digunakan dalam menganalisis beton bertulang yang
diberi beban lentur adalah : 1
Beton tidak dapat menerima gaya tarik karena beton tidak mempunyai kekuatan tarik
2 Perubahan bentuk berupa pertambahan panjang dan perpendekan regangan
tarik dan tekan pada serat-serat penampang, berbanding lurus dengan jarak tiap serat ke sumbu netral. Ini merupakan kriteria yang kita kenal, yaitu
penampang bidang datar akan tetap berupa bidang datar. 3
Hubungan antara tegangan dan regangan baja σ
s
dan ε
s
dapat dinyatakan secara skematis
4 Hubungan antara tegangan dan regangan beton σ’s dan ε’s dapat dinyatakan
secara skematis. Untuk menentukan kuat lentur pada balok, berlaku rumus lenturan sebagai
berikut :
σ
lt =
1
σ
lt =
2
dengan σ
lt
= tegangan lentur pada balok MPa, M = momen yang bekerja pada balok kg.cm, c = Jarak serat terluar terhadap garis netral cm, I = Momen
inersia penampang balok terhadap garis netral cm
4
, dan w = besar beban kg.
c. Tegangan-Regangan Beton
Tegangan didefinisikan sebagai tahanan terhadap gaya-gaya luar. Jika suatu benda diberi gaya tarik atau tekan akan mengakibatkan adanya tegangan
antar partikel dalam material yang besarnya berbanding lurus dengan gaya yang diterima. Perubahan tegangan partikel ini menyebabkan adanya pergeseran
struktur material yaitu regangan atau himpitan yang besarnya juga berbanding
Universitas Sumatera Utara
24
lurus. Karena adanya pergeseran, maka terjadilah deformasi bentuk material misalnya perubahan panjang menjadi L + ΔL atau L - ΔL. Dimana L adalah
p anjang awal benda dan ΔL adalah perubahan panjang yang terjadi. Rasio
perbandingan antara ΔL terhadap L inilah yang disebut strain regangan dan dilambangkan dengan ε epsilon. Dengan demikian didapatkan rumus:
...........................................................................2.1 dimana :
ε = reganganstrain Δl = perubahan panjang benda cm
l = panjang benda mula-mula cm
Gambar 2.5 Regangan strain
Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan maksimum atau fc’. Perilaku beton tergantung pada hubungan regangan-tegangan yang terjadi di dalam beton dan
juga jenis tegangan yang dapat ditahan. Hal ini mengakibatkan kurva hubungan tegangan-regangan untuk tiap beton berbeda-beda tergantung nilai kuat tekannya
seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 2.6 Kurva tegangan regangan kuat tekan beton
Universitas Sumatera Utara
25
Terlihat dari kurva tegangan-regangan beton yang berbeda, tampak bahwa umumnya kuat tekan maksimum tercapai pada saat nilai satuan regangan tekan ε’
mencapai ± 0,002. Selanjutnya nilai tegangan fc’ akan turun dengn bertambahnya
nilai regangan sampai benda uji hancur pada nilai ε’ mencapai 0,003-0,005. Beton dengan kuat tekan tinggi lebih getas dan akan hancur pada nilai regangan
maksimum. Regangan kerja maksimum yang diperhitungkan di serat tepi beton tekan terluar adalah 0,003 sebagai batas hancur. Secara umum untuk semua beton
kurva tegangan-regangan terlihat pada gambar berikut.
Gambar 2.7 Kurva tegangan regangan 2.4
Bahan Tambah 2.4.1 Bahan Tambah Kimia Admixtures
Bahan Kimia Tambahan adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton selama proses pencampuran beton berlangsung. Tujuan dari
penambahan bahan tambahan adalah memperbaiki sifat-sifat beton dari campuran beton lunak dan keras. Tujuannya juga untuk menghemat biaya.
Bahan Kimia tambahan yang umum dipakai adalah : 1
Super-plasticizer Tujuan dari super-plasticizer mempertinggi kelecakan zona konsistensi
dipertinggi, mengurangi jumlah air pencampur. 2
Pembentuk gelembung udara Bertujuan untuk meninggikan sifat kedap air, meninggikan kelecakannya.
3. Retarder
Universitas Sumatera Utara
26
Tujuannya dari
’retarder’ adalah
memperlambat awal
pengikatanpengerasan, memperpanjang waktu pengerjaan 4. Bahan warna
Bertujuan untuk memberi warna permukaan.
2.4.2 Bahan Tambah Mineral additive
Bahan tambah mineral merupakan bahan tambah untuk memperbaiki kinerja tekan beton, sehingga bahan tambah mineral bersifat penyemenan.
Keuntungan dari bahan tambah mineral adalah : 1
Memperbaiki kinerja workability 2
Mengurangi panas hidrasi 3
Mengurangi biaya pekerjaan beton 4
Mempertinggi usia beton 5
Mempertinggi kekuatan tekan beton 6
Mempertinggi keawetan beton 7
Mengurangi porositas dan daya serap air dalam beton 8
Mempertinggi daya tahan terhadap serangan sulfat 9
Mempertinggi daya tahan terhadap reaksi alkali-silika 10
Mengurangi penyusutan
a. Limbah Baja Steel Slag
Slag merupakan hasil residu pembakaran tanur tinggi, yang dihasilkan oleh industri peleburan baja yang secara fisik menyerupai agregat kasar. Bila
cairan ini didinginkan secara lambat maka akan terjadi kristal yang tak berguna sebagai campuran semen dan dapat dipakai sebagai pengganti agregat. Namun
membentuk granulated glass yang sangat reaktif, yang cocok untuk pembuatan semen slag. Slag tersebut kemudian digiling hingga halus, dapat dipakai sebagai
bahan pengganti semen pada pembuatan beton. Berdasarkan penelitian sebelumnya limbah slag dapat dimanfaatkan sebagai agregat kasar dan agregat
halus dalam bahan konstruksi dan campuran perkerasan aspal. Karakteristik dari limbah padat slag yaitu:
Universitas Sumatera Utara
27
1 Karakteristik Fisik
Limbah padat slag mempunyai butiran partikel berpori pada permukaannya. Limbah padat slag merupakan material dengan gradasi
yang baik, dengan variasi ukuran partikel yang berbeda-beda. Ukuran gradasi limbah padat slag lebih mendekati ukuran agregat kasar 23.
2 Karakteristik Kimia
Komposisi kimia limbah padat slag dari hasil analisis dan pengujian Laboratorium Balai Riset dan Standarisasi Industri, dapat di sesuaikan
dengan tabel 2.5. dibawah ini
Tabel 2.5 Komposisi senyawa kimia dari limbah padat slag
Komposisi Slag
Standart SiO2
18,66 54,12
CaO 27,36
7,72 MgO
4,6 2,90
Al2O3 10,4
21,14 Fe2O3
13,35 3,96
pH 7
6,6 Sumber : ASA 2002 Australian Slag Association 2002
Tabel 2.6 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat slag
No Parameter
Satuan Hasil
Metode 1
Timbal Pb mgkg
26,6 A A S
2 Kadmium Cd
mgkg 0,003
A A S 3
Tembaga Cu mgkg
97,5 A A S
4 Kromium Cr
mgkg 5353
A A S 5
Perak Ag mgkg
0,001 A A S
6 Selenium Se
mgkg 0,01
A A S 7
Barium Ba mgkg
817 A A S
8 Merkuri Hg
mgkg 0,38
A A S 9
Arsen As mgkg
0,21 A A S
Sumber : Balai Riset dan Standardisasi Industri Medan 2016
Universitas Sumatera Utara
28
Tujuan dari penelitian beton ringan dan slag sebagai pengganti agregat halus adalah :
1 Untuk mengetahui karakteristik mekanis beton ringan, dengan pemakaian
slag sebagai agregat halus, pada pengujian kuat tekan, tarik, kuat rekah dan absorbsi beton.
2 Untuk Mengetahui korelasi presentase substansi agregat slag mutu beton
yang optimum Dalam Peraturan Pemerintah PP No 1012014 tentang Pengelolaan Limbah
Bahan Berbahaya dan Beracun PLB3 menyebutkan steel slag merupakan hasil proses peleburan bijih danatau logam besi dan baja dengan menggunakan
teknologi electric arc furnace EAF, blast furnace, basic oxygen furnace BOF, induction furnace, kupola, danatau submerge arc furnace.Limbah ini,
dikategorikan bahaya 2 dengan kode limbah B402 yang berasal dari sumber spesifik khusus. Limbah ini bisa dijadikan produk samping untuk kegunaan
produksi semen, pengeras jalan dan lainnya. Limbah Padat slag Menurut Paul. N, Antoni 2007 Slag merupakan bahan
sisa dari pengecoran besi piq iron, dimana prosesnya memakai dapur furnance yang bahan bakarnya dari udara yang ditiupkan blast. Pada peleburan Baja, biji
besi atau besi bekas dicairkan dengan kombinasi batu gamping, delomite atau kapur, pembuatan baja dimulai dari dengan menghilangkan ion
– ion pengotor baja, diantaranya alumonium, silicon dan phosphor. Untuk menghilangkan ion
– ion pengotor tersebut, diperlukan kalsium yang terdapat pada batu kapur.
Campuran kalsium, alumonium, silicon dan phosphor membentuk slag yang bereaksi pada temperature 1600º C dan membentuk cairan, bila cairan ini
didinginkan maka akan terjadi kristal, dapat digunakan sabagai campuran semen dan dapat juga sebagai pengganti agregat. ASTM 1995,494 Slag adalah Produk
Non-metal yang merupakan matrial berbentuk halus sampai balok – balok besar,
dari hasil pembakaran yang didinginkan. Menurut Lewis 1982, keuntungan penggunaan limbah padat slag dalam campuran beton dari hasil pengujian
laboratorium adalah sebagai berikut : 1
Mempertinggi kekuatan tekan beton karena kecenderungan melambatnya kenaikan kekuatan tekan
Universitas Sumatera Utara
29
2 Menaikkan ratio antara kelenturan dan kuat tekan beton
3 Mempertinggi ketahanan terhadap sulfat dalam air laut
4 Mengurangi serangan alkali-silika
5 Mengurangi panas hidrasi dan menurunkan suhu
6 Mempertinggi keawetan karena pengaruh perubahan volume
7 Memperbaiki penyelesaian akhir dan memberi warna cerah pada beton
8 Mengurangi porositas dan serangan klorida.
Menurut Cain 1994:505 Faktor-faktor untuk menentukan sifat penyemenan cementious dalam slag adalah komposisi kimia, konsentrasi alkali dan reaksi
terhadap sistem, kandungan kaca dalam slag, kehalusan dan temperatur yang ditimbulkan selama proses hidrasi berlangsung. Menurut Lea 1998 kuat tekan
merupakan salah satu tolok ukur untuk melihat kemampuan mortar atau beton yang terbuat dari semen yang diuji terhadap beban yang diterimanya. Kuat tekan
semen dipengaruhi oleh proses hidrasi semen. Semen terdiri dari beberapa senyawa yaitu C3S 3CaO.SiO2, C2S 2CaO.SiO2, C3A 3CaO.Al2O3, dan
C4AF 4CaO.Al2O3. Fe2O3. Apabila semen dicampur dengan air maka akan terjadi proses hidrasi. Secara fisika proses tersebut akan tampak ditandai dengan
adanya pasta semen yang plastis dan dapat dibentuk, dan beberapa waktu kemudian pada pasta tersebut mulai terjadi pengerasan dan tidak dapat dibentuk
lagi, sehingga pasta yang telah mengeras tersebut mulai memiliki kekuatan tekan. Pemanfaatan slag sangat perlu dilakukan dan dikembangkan. Hal ini dikarenakan
perkembangan sektor industri dan sektor konstruki setiap harinya terus meningkat. Pemanfaatan slag selain memberikan keuntungan dari aspek lingkungan karena
dapat mengurangi limbah, pemanfaatan slag juga memberikan keuntungan dari aspek ekonomis karena nilai limbah yang kecil jika diolah dapat menghasilkan
keuntungan yang lebih besar. Banyaknya pabrik pengolahan besi dan baja di Indonesia sangat memungkinkan untuk dilakukan penelitian dan pengembangan
lebih lanjut untuk pemanfaatan limbah padat slag ini. Limbah slag Riky Armadi, 2011 dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakubahan substitusi untuk:
1 Bahan baku industri semen
2 Bahan baku industri pengecoran beton
Universitas Sumatera Utara
30
3 Bahan baku industri beton cetak dan ornamen siap pakai Glassfiber
Reinforced Cement- GRC 4
Bahan baku pembuatan produk keramik 5
Bahan baku perkerasan jalan beton semen 6
Bahan baku pekerasan jalan sebagai pengganti agregat aspal beton 7
Bahan baku pembuatan paving block 8
Stabilisasi tanah dasar, lapisan fondasi bawah, dan konstruksi penetrasi macadam pada road base perkerasan lahan
9 Proses sand blasting bagi industri galangan kapal
10 Limbah slag juga dapat digunakan sebagai penyaring atau penjernih air.
Dari hasil percobaan laboratorium penggunaan slag sebagai bahan substitusi agregat halus dapat meningkatkan nilai kuat tekan beton, kuat rekah, elastisitas
dan kuat lentur beton. Karena slag memiliki berat jenis yang lebih berat dari pasir maka slag ini belum bisa dimanfaatkan sebagai bahan konstruksi bangunan karena
dapat meningkatkan berat dari bangunan itu sendiri tapi dalam hal ini masih perlu ddilakukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut. Namun slag ini sangat baik
jika digunakan pada konstruksi jalan raya. Slag dapat digunakan sebagai bahan baku perkerasan jalan baik aspal maupun beton karena memiliki daya tahan yang
baik dan memiliki kekuatan yang sangat baik.
Universitas Sumatera Utara
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Kategori