Umum Variabel Beton Serat

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Beton merupakan material yang paling popular digunakan. Ini disebabkan keunggulan-keunggulan beton dibanding material yang lain. Namun, dibalik keunggulannya beton memiliki beberapa kelemahan salah satunya adalah beton sangat mampu tahan terhadap tekan, namun sangat lemah terhadap tarik. Salah satu solusi untuk kelemahan beton ini adalah dengan perkuatan menggunakan besi tulangan, yang sering disebut dengan beton bertulang. Hanya saja dalam pelaksanaannya, beton bertulang pun masih memiliki kelemahan, yaitu terdapat keretakan pada beton. Solusi untuk mengatasi masalah keretakan ini adalah dengan penambahan serat dalam beton. Pemakaian serat dalam beton dapat meningkatkan kuat tarik karena serat memberikan ketahanan terhadap retak tersebut sehingga pertumbuhan retak menjadi lambat. Keadaan ini akan membuat daktilitas dan kekerasan beton menjadi naik.

2.2. Bahan yang digunakan

Beton tersusun atas tiga bahan penyusun utama, yaitu semen, agregat, dan air. Jika memerlukan bahan tambah additive maka dapat ditambahkan dalam adukan beton.

2.2.1 Semen Portland

Semen berasal dari bahasa latin caementum yang berarti bahan perekat. Maka secara sederhana, semen adalah bahan perekat yang dapat merekatkan bahan-bahan padat menjadi kesatuan yang kompak dan kuat. Berdasarkan SNI 15-2049-2004, semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak Clinker Portland terutama yang terdiri dari kalsium silikat xCaO.SiO 2 yang bersifat hidrolis dan digiling bersama – sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat CaSO 4 .xH 2 O dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain Mineral in component. Universitas Sumatera Utara

2.2.1.1 Sifat dan Karakteristik Semen Portland

Sifat semen portland dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisika dan sifat kimia.

1. Sifat Fisika Semen Portland

a. Kehalusan Butir Fineness Kehalusan butir semen sangat mempengaruhi proses hidrasi. Semakin halus butiran semen, maka proses hidrasinya akan semakin cepat sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang. Hal ini dikarenakan waktu ikat setting time akan menjadi semakin cepat jika butir semen lebih halus. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding naiknya air ke permukaan, tetapi justru menambah kecenderungan beton mengalami retak susut. b. Kepadatan Density Berdasarkan ASTM, berat jenis semen yang disyaratkan adalah 3,15 Mgm 3 . Namun pada kenyataannya, berat jenis semen yang diproduksi dan beredar di pasaran berkisar antara 3,05 Mgm 3 sampai 3,25 Mgm 3 . c. Konsistensi Consistency Konsistensi semen Portland lebih berpengaruh saat pencampuran awal, yaitu saat terjadi pengikatan sampai beton mengeras. Dan bergantung pada perbandingan antara semen dan air pasta segar, dan aspek bahan semen seperti kehalusan dan kecepatan hidrasi. d. Waktu Pengikatan Setting Time Waktu Pengikatan adalah waktu yang terhitung dari semen mulai bereaksi dengan air dan menjadi pasta hingga pasta mengeras dan cukup kaku. Waktu pengikatan dibedakan atas dua jenis, yaitu: 1 Waktu ikat awal initial setting time , yaitu waktu antara bercampurnya semen dan air menjadi pasta hingga sifat plastis hilang. Biasanya berkisar 1,0 – 2,0 jam dan tidak boleh kurang dari 1,0 jam. 2 Waktu ikat akhir final setting time, yaitu waktu Universitas Sumatera Utara antara terbentuknya pasta semen hingga mengeras. Biasanya tidak boleh lebih dari 8,0 jam. e. Panas Hidrasi Heat of Hydration Panas hidrasi adalah panas yang dihasilkan saat semen bereaksi dengan air. Panas yang dihasilkan bergantung pada jenis semen yang dipakai komposisi kimia dan kehalusan butiran semen. f. Kekalan Perubahan Volume Kekalan pasta yang mengeras merupakan suatu indikasi yang menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurannya dan kemampuan untuk mempertahankan volume setelah pengikatan terjadi. g. Kekuatan Tekan Compressive Strength Pengujian kuat tekan semen dilakukan dengan cara membuat mortar yang akan ditekan sampai hancur. Kuat tekan semen dipengaruhi oleh tipe semen, komposisi semen, dan kehalusan butir semen.

2. Sifat Kimia Semen Portland

a. Susunan Kimia Tabel 2.1 Komposisi Senyawa Kimia Semen Portland Oksida Persen Kapur CaO 60 - 65 Silika SiO 2 17 – 25 Alumina Al 2 O 3 3 – 8 Besi Fe 2 O 3 0,5 - 6 Magnesia MgO 0,5 – 4 Sulfur, SO 3 1 - 2 Universitas Sumatera Utara Soda Potash, Na 2 O + K 2 O 0,5 - 1 Secara garis besar ada empat senyawa kimia utama penyusun semen portland, yaitu: a. Trikalsium Silikat 3CaO. SiO 2 , yang biasanya disingkat menjadi C 3 S. b. Dikalsium Silikat 2CaO. SiO 2 , yang biasanya disingkat menjadi C 2 S. c. Trikalsium Aluminat 3CaO. Al 2 O 3 , yang biasanya disingkat menjadi C 3 A. d. Tetrakalsium Aluminoferrit 4CaO. Al 2 O 3 . Fe 2 O 3 , yang biasanya disingkat menjadi C 4 AF. Komposisi C 3 S dan C 2 S berkisar antara 70-80 dari berat semen. Senyawa tersebut merupakan senyawa paling dominan yang memberikan sifat semen. b. Kesegaran Semen Pengujian kehilangan berat akibat pembakaran pada semen dilakukan pada suhu 900-1000 o C. Kehilangan berat dapat terjadi karena adanya kelembapan dan karbon dioksida ataupun magnesium yang menguap. Kehilangan berat ini merupakan ukuran dari kesegaran semen. c. Sisa Yang Tak Larut Insoluble Residue Sisa bahan yang tidak habis bereaksi merupakan sisa bahan yang tidak aktif pada semen. Semakin sedikit sisa bahan, maka semakin baik kualitas semen. Jumlah maksimum sisa bahan tidak larut yang disyaratkan adalah 0.85.

2.2.1.2 Jenis-jenis Semen Portland

American Society for Testing and Materials ASTM mengenal lima jenis semen portland, yaitu: 1 Tipe I : semen serbaguna yang digunakan pada pekerjaan konstruksi biasa. 2 Tipe II : semen modifikasi yang mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah daripada semen Tipe I dan memiliki ketahanan terhadap sulfat yang cukup tinggi. Umumnya dipakai mencegah serangan sulfat dan pada lingkungan system drainase yang memiliki kadar konsentrat tinggi. Universitas Sumatera Utara 3 Tipe III : semen dengan kekuatan awal yang tinggi yang akan menghasilkan, dalam waktu 24 jam, beton dengan kekuatan sekitar dua kali semen Tipe I. Semen ini memiliki panas hidrasi yang jauh lebih tinggi. Semen ini cocok digunakan pada pekerjaan dengan waktu yang mendesak. 4 Tipe IV : semen dengan panas hidrasi rendah yang menghasilkan beton yang melepaskan panas dengan sangat lambat. Semen jenis ini digunakan untuk struktur-struktur beton yang sangat besar. 5 Tipe V : semen untuk beton-beton yang akan ditempatkan di lingkungan dengan konsentrasi sulfat yang tinggi. Biasanya dipakai pada pekerjaan beton di dalam tanah yang mengandung banyak sulfat dan pelapisan saluran air dalam terowongan.

2.2.2 Agregat

Berdasarkan SK.SNI T-15-1991-03, agregat merupakan material granular misalnya pasir, kerikil, batu pecah, dan kerak tungku besi yang dipakai bersama-sama dengan suatu media pengikat untuk membentuk beton semen hidrolik atau adukan. Agregat dalam beton menempati sekitar ¾ bagian dari volume beton. Dikarenakan proporsi agregat yang besar dalam beton, maka peran agregat sangatlah penting. Sehingga pemilihan agregat merupakan hal yang penting karena akan berpengaruh terhadap kualitas beton. Oleh karena itu, agregat yang digunakan harus memiliki syarat-syarat sebagai berikut: 1. Agregat dalam keadaan bersih 2. Keras 3. Bebas dari sifat penyerapan 4. Tidak bercampur dengan tanah liat atau lumpur 5. Distribusigradasi ukuran agregat memenuhi ketentuan-ketentuan yang berlaku Pada prakteknya, agregat dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu: 1. Batu, untuk butiran dengan diameter lebih dari 40 mm. 2. Kerikil, untuk butiran dengan diameter antara 5 mm dan 40 mm. 3. Pasir, untuk butiran dengan diameter antara 0,15 mm dan 5 mm.

2.2.2.1 Jenis-Jenis Agregat

Penggolongan agregat terdiri dari banyak klasifikasi, diantaranya adalah sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara 1. Agregat berdasarkan asalnya dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: a. Agregat Alam, merupakan agregat hasil dari batu alam atau penghancurannya. Agregat alam dibedakan menjadi: kerikil dan pasir alam, agregat batu pecah, dan agregat batu apung. b. Agregat Buatan, merupakan agregat yang sengaja dibuat untuk tujuan tertentu misalkan untuk memenuhi kebutuhan akan agregat yang tidak dapat dipenuhi oleh agregat alam. 2. Agregat berdasarkan besar butiran dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: a. Agregat Halus Agregat halus pasir merupakan mineral alami pengisi beton yang memiliki diameter butiran kurang dari 5 mm. Pasir yang digunakan sebagai bahan beton haruslah memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan ASTM sebagai berikut: i. Susunan Butiran Gradasi Pasir yang digunakan haruslah memiliki gradasi yang baik, karena pasir diharapkan dapat mengisi kekosongan yang tidak dapat diisi material lain sehingga akan menghasilkan beton yang padat. Berdasarkan ASTM C33-74a, terdapat batasan gradasi pada agregat halus lihat tabel 2.2 Tabel 2.2 Batasan Gradasi pada Agregat Halus Ukuran Saringan ASTM Persentase berat yang lolos pada tiap saringan 9.5 mm 38 in 100 4.76 mm No.4 95 - 100 2.36 mm No.8 80 – 100 1.19 mm No.16 50 - 85 0.595 mm No.30 25 – 60 0.300 mm No.50 10 - 30 0.150 mm No.100 2 – 10 Universitas Sumatera Utara ii. Bersifat kekal, yaitu tidak mudah lapuk atau hancur oleh perubahan cuaca, seperti terik matahari dan hujan. iii. Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 dari berat keringnya. Jika kandungan lumpur lebih dari 5, maka pasir harus dicuci. iv. Kadar liat tidak boleh melebihi 1 dari berat kering. v. Pasir harus bebas dari zat organik yang akan merugikan beton. vi. Tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dimana akan mengakibatkan pemuaian berlebihan dalam beton. vii. Tidak boleh digunakan pasir laut karena pasir laut memiliki kadar garam tinggi yang akan merusak beton maupun tulangan. b. Agregat Kasar Kerikil Kerikil merupakan agregat yang mempunyai ukuran butiran berdiameter 5 mm – 40 mm. Sebagai pengganti kerikil dapat pula digunakan batu pecah split. Kerikil atau batu pecah yang memiliki ukuran diameter lebih dari 40 mm tidak baik dalam pembuatan beton. Agregat kasar kerikil sebaiknya memiliki gradasi yang baik, maksudnya sebaiknya terdiri dari butiran yang bervariasi besarnya, agar dapat mengisi rongga yang kosong yang tidak dapat diisi oleh agregat yang berukuran besar sehingga mengurangi pemakaian semen. Agregat kasar kerikil yang digunakan sebagai bahan beton sebaiknya memenuhi spesifikasi sebagai berikut: i. Susunan Butiran Gradasi Batasan gradasi agregat kasar dapat dilihat dalam tabel 2.3 berikut Tabel 2.3 Syarat Gradasi Agregat Kasar berdasarkan ASTM Lubang Ayakan mm Persen Berat Tembus Kumulatif Ukuran Butir Nominal mm

37.5 – 4.75 25 – 4.75

19 – 4.75 12 – 4.75 50 100 - - - 37.5 95 - 100 100 - - Universitas Sumatera Utara 25 - 95 - 100 100 - 19 35 - 70 - 90 - 100 100 12.5 - 25 - 60 - 90 - 100 9.5 30 - 60 - 20 - 55 40 – 70 4.75 0 - 5 0 - 10 0 - 10 0 – 15 2.36 - 0 - 5 0 - 5 0 - 5 ii. Agregat kasar harus bersifat padat dan keras, serta tidak berpori iii. Agregat kasar harus bersih, tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1, jika melebihi 1 maka agregat kasar harus dicuci iv. Tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dimana akan mengakibatkan pemuaian berlebihan dalam beton. v. Pada keadaan terpaksa, dapat dipakai kerikil bulat. 3. Agregat berdasarkan bentuk butiran dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu: a. Angular, agregat kasar tidak memiliki keausan. Dan merupakan bentuk terbaik untuk kelecakan beton b. Well rounded, yang berarti bulat, bentuk aslinya sudah tidak kelihatan namun untuk beton merupakan bentuk yang memiliki kekuatan yang unggul. c. Pipih flaky, memanjang elongated, dan pipih memanjang flaky and elongated , merupakan bentuk kurang baik bagi beton karena akan sulit dipadatkan. Agregat dengan bentuk ini tidak boleh memiliki komposisi lebih dari 20 dari volume beton. 4. Agregat berdasarkan berat jenisnya dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu: a. Agregat Berat i. Agregat yang dipakai : batu barit berat jenis 4,15-4,45 dan bijih besi berat jenis 4,4-5,00 ii. Berat jenis beton yang akan diperoleh menggunakan agregat berat 2400 kgm 3 . Biasanya beton ini digunakan pada konstruksi reaktor. b. Agregat Normal Universitas Sumatera Utara i. Agregat yang dipakai : berasal dari batuan beku, endapan malihan dengan berat jenis 2,6 – 2,7. ii. Berat jenis beton yang akan diperoleh menggunakan agregat normal 1800-2400 kgm 3 . Biasanya beton ini digunakan pada konstruksi secara umum, jembatan, bangunan, jalan, dan sebagainya. c. Agregat ringan iii. Agregat yang dipakai : batu apung. iv. Berat jenis beton yang akan diperoleh menggunakan agregat ringan 300-1800 kgm 3 . Biasanya beton ini digunakan pada konstruksi beton ringan.

2.2.3 Air

Air diperlukan dalam campuran beton sebagai pemicu reaksi kimia dengan semen, membasahi agregat, dan mempermudah pengerjaan beton karena air akan membuat beton menjadi lecak. Air merupakan bahan yang juga sangat penting dalam mempengaruhi kekuatan beton. Jumlah dan kualitasnya harus sangat diperhatikan karena akan sangat mempengaruhi kekuatan beton yang diperoleh. Air yang dapat diminumlah yang sangat baik digunakan dalam campuran beton. Air yang mengandung senyawa-senyawa berbahaya, tercemar garam, minyak, gula, bahan-bahan kimia lainnya akan menurunkan kualitas beton yang dihasilkan. Air yang digunakan dalam campuran beton sebaiknya memenuhi syarat-syarat sebagai berikut PBI 1971: a. Tidak mengandung lumpur atau benda melayang lainnya lebih dari 2 gramliter b. Tidak mengandung garam yang dapat merusak beton asam, zat organik, dan lainnya. c. Tidak mengandung klorida Cl lebih dari 0,5 gramliter d. Tidak mengandung senyawa-senyawa sulfat lebih dari 1 gramliter Selain kandungan air yang harus memenuhi syarat, jumlah air dalam campuran beton juga harus sangat diperhatikan. Jumlah air pada campuran beton pada umumnya dihitung berdasarkan nilai perbandingan antara berat air dan berat semen Portland pada campuran beton, dan dikenal dengan istilah faktor air semen atau disingkat dengan fas.

2.2.4 Superplasticizer

Universitas Sumatera Utara Superplasticizer merupakan bahan tambah admixture. Bahan tambah, additive dan admixture adalah bahan selain semen, agregat dan air yang ditambahkan pada adukan beton, sebelum atau selama pengadukan beton untuk mengubah sifat beton sesuai dengan keinginan perencana. Penambahan additive atau admixture tersebut ke dalam campuran beton ternyata telah terbukti meningkatkan kinerja beton hampir disemua aspeknya, yaitu kekuatan, kemudahan pengerjaan, keawetan dan kinerja-kinerja lainnya dalam memenuhi tuntutan teknologi konstruksi modern. Mengacu pada klasifikasi ASTM C494-82, dikenal 7 jenis admixture sebagai berikut : Tabel 2.4 Jenis Superplasticizer Jenis Kegunaan Tipe A : Water Reducer WR atau plasticizer Bahan kimia tambahan untuk mengurangi jumlah air yang digunakan. Dengan pemakaian bahan ini diperoleh adukan dengan faktor air semen lebih rendah pada nilai kekentalan adukan yang sama, atau diperoleh kekentalan adukan lebih encer pada faktor air semen yang sama. Tipe B : Retarder Bahan kimia untuk memperlambat proses ikatan beton. Bahan ini diperlukan apabila dibutuhkan waktiu yang cukup lama antara pencampuranpengadukan beton dengan penuangan adukan. Atau dimana jarak antara tempat pengadukan betondan tempat penuangan adukan cukup jauh. Tipe C : Accelerator Bahan kimia untuk mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton. Bahan ini digunakan jika penuangan adukan dilakukan dibawah permukaan air, atau pada struktur beton yang memerlukan pengerasan segera. Tipe D : Water Reducer Retarder Bahan kimia tambahan berfungsi ganda yaitu untuk Universitas Sumatera Utara WRR mengurangi air dan memperlambat proses ikatan. Tipe E : Water Reducer Accelerator Bahan kimia tambahan berfungsi ganda yaitu untuk mengurangi air dan mempercepat proses ikatan. Tipe F : High Range Water Reducer Superplasticizer Bahan kimia yang berfungsi mengurangi air sampai 12 atau bahkan lebih. Penjelasan mengenai superplasticizer akan dibahas lebih lanjut. Tipe G : High Range Water Reducer HRWR Bahan kimia tambahan berfungsi ganda yaitu untuk mengurangi air dan mempercepat proses ikatan dan pengerasan beton. Bahan kimia tambahan biasanya dimasukkan dalam campuran beton dalam jumlah yang relatif kecil dibandingkan dengan bahan-bahan utama, maka tingkatan kontrolnya harus lebih besar daripada pekerjaan beton biasa. Hal ini untuk menjamin agar tidak terjadi kelebihan dosis, karena dosis yang berlebihan akan bisa mengakibatkan menurunnya kinerja beton bahkan lebih ekstrem lagi bisa menimbulkan kerusakan pada beton. Menurut ASTM C494 dan British Standard 5075, Superplasticizer adalah bahan kimia tambahan pengurang air yang sangat effektif. Dengan pemakaian bahan tambahan ini diperoleh adukan dengan faktor air semen lebih rendah pada nilai kekentalan adukan yang sama atau diperoleh adukan dengan kekentalan lebih encer dengan faktor air semen yang sama, sehingga kuat tekan beton lebih tinggi. Superplasticizer juga mempunyai pengaruh yang besar dalam meningkatkan workabilitas bahan ini merupakan sarana untuk menghasilkan beton mengalir tanpa terjadi pemisahan segregasibleeding yang umumnya terjadi pada beton dengan jumlah air yang besar, maka bahan ini berguna untuk pencetakan beton ditempat-tempat yang sulit seperti tempat pada penulangan yang rapat. Superplasticizer dapat memperbaiki workabilitas namun tidak berpengaruh besar dalam meningkatkan kuat tekan beton untuk faktor air semen yang diberikan. Namun kegunaan superplasticizer untuk beton mutu tinggi secara umum sangat berhubungan dengan pengurangan jumlah air dalam campuran Universitas Sumatera Utara beton. Pengurangan ini tergantung dari kandungan air yang digunakan, dosis dan tipe dari superplasticizer yang dipakai. L. J. Parrot,1998. Untuk meningkatkan workability campuran beton, penggunaan dosis superplasticizer secara normal berkisar antara 1-3 liter tiap 1 meter kubik beton. Larutan superplasticizer terdiri dari 40 material aktif. Ketika superplasticizer digunakan untuk menguarangi jumlah air, dosis yang digunakan akan lebih besar, 5 sampai 20 liter tiap 1 meter kubik beton.Neville, 1995 Menurut Edward G Nawy, 1996, Superplasticizer dibedakan menjadi 4 jenis : 1. Modifikasi Lignosulfonat tanpa kandungan klorida. xxvi 2. Kondensasi Sulfonat Melamine Formaldehyde SMF dengan kandungan klorida sebesar 0.005 3. Kondensasi Sulfonat Nephtalene Formaldehyde SNF dengan kandungan klorida yang diabaikan. 4. Carboxyl acrylic ester copolymer. Jenis SMF dan SNF yang disebut garam sulfonik lebih sering digunakan karena lebih efektif dalam mendispersikan butiran semen, juga mengandung unsur- unsur yang memperlambat pengerasan. Superplasticizer adalah zat-zat polymer organik yang dapat larut dalam air yang telah dipersatukan dengan mengunakan proses polymerisasi yang komplek untuk menghasilkan molekul-molekul panjang dari massa molecular yang tinggi. Molekul-molekul panjang ini akan membungkus diri mengelilingi partikel semen dan memberikan pengaruh negatif yang tinggi sehingga antar partikel semen akan saling menjauh dan menolak. Hal ini akan menimbulkan pendispersian partikel semen sehingga mengakibatkan keenceran adukan dan meningkatkan workabilitas. Perbaikan workabilitas ini dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan beton dengan workability yang tinggi atau menghasilkan beton dengan kuat tekan yang tinggi.

2.2.5 Serat

Menurut Sjafei 2005, penambahan serat berarti memberi tulangan pada beton yang disebar merata ke dalam adukan beton dengan orientasi acak dengan maksud untuk mencegah Universitas Sumatera Utara terjadinya retakan micro pada beton di daerah tarik akibat pengaruh pembebanan, pengaruh susut atau pengaruh panas hidrasi. Keuntungan penambahan serat pada beton adalah Nely Wahyuni, 2010: 1. Serat terdistribusi secara acak di dalam beton pada jarak yang relative sangat dekat satu dengan yang lainnya akan member tahanan terhadap tegangan berimbang ke segala arah dan member keuntungan material struktur yang disiapkan untuk menahan beban dari berbagai arah. 2. Perbaikan perilaku deformasi seperti ketahanan terhadap impak, daktilitas yang lebih besar, kuat lentur, dan kapasias torsi yang lebih baik. 3. Serat meningkatkan ketahanan beton terhadap formasi dan pembentukan retak. 4. Peningkatan ketahanan pengelupasan spalling dan retak pada selimut beton akan membantu pada penghambatan korosi besi tulangan dari serangan kondisi lingkungan yang berpotensi korosi. Jenis-jenis serat yang sering digunakan dalam campuran beton: 1. Serat Baja Dari semua jenis serat, serat baja memiliki kekuatan dan modulus yang paling tinggi, tetapi serat ini sangat korosif. 2. Serat Polypropelene Serat polypropelene merupakan salah satu jenis serat plastic. Serat ini tidak menyerap air semen, memiliki modulus elastisitas yang rendah, mudah terbakar, kurang tahan lama, dan memiliki titik leleh yang rendah. 3. Serat Kaca Serat ini memiliki berat jenis yang rendah, kurang mampu menahan pengaruh alkali, dan modulus elastisitas rendah. 4. Serat Asbestos Serat ini memiliki harga yang relatif murah, tahan terhadap panas sehingga sering digunakan dalam pembuatan asbes lembaran, pipa maupun genteng. 5. Serat Kevlar Serat ini memiliki modulus elastisitas dan kuat tarik yang besar, namun harganya mahal sehingga jarang digunakan. Universitas Sumatera Utara 6. Serat Karbon Serat ini pun memiliki harga yang relatif mahal. Serat ini biasa dipakan pada beton yang mempunyai ketahanan terhadap retak yang tinggi. 7. Serat Kawat Serat ini banyak tersedia di Indonesia dan memiliki harga yang relatif murah. 8. Serat Alami Serat ini berasal dari alam. Menurut Swamy, 1984, persyaratan dasar serat alami ketika digunakan sebagai perkuatan pada beton adalah meningkatkan kuat tarik dan modulus elastisitas, ikatan yang wajar antar permukaan dengan beton, sifat kimia yang baik, stabilitas geometris dan daya tahan. Beberapa jenis serat alami yang telah diteliti sebagai bahan perkuatan beton adalah serat kelapa, ijuk, sisal, serat ampas tebu, serat bamboo, serat rami, serat kayu, dan beberapa serat sayuran. Sifat kebanyakan serat alami telah dapat dipertanggungjawabkan.

2.2.5.1 Serat Ijuk Aren

Ijuk dihasilkan dari pohon aren Arenae Pinnafa Merr. Pohon aren Arenae Pinnafa Merr sama seperti kelapa, seluruh bagian dari batangnya bermanfaat secara ekonomi, mulai dari batang, daun, buah, bunga dan bahkan ijuk. Salah satu produk aren yang menjadi bahan penelitian saya adalah serat ijuk yang merupakan serat alami berwarna hitam yang menempel di ketiak batang. Ijuk membalut batang aren sehingga pohon aren akan terlihat sangat kotor. Setelah pohon berumur lima tahun, ijuk yang tadinya rapi terlipat dibawah ketiak sekarang mulai terlihat berantakan. Belum lagi ijuk kemudian jadi sarang cendawan, bakteri dan tumpangan tanaman liar seperti anggrek dan suplir. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.1 Pohon Aren Arenae Pinnafa Merr Sekalipun ijuk sering dianggap mengotori pohon aren dan sebagai sarang parasit bagi pohon aren, namun ijuk memiliki banyak keistimewaan, diantaranya: a. Tahan lama hingga ratusan bahkan ribuan tahun lebih tidak mudah rapuh b. Tahan terhadap asam dan garam air laut c. Mencegah penembusan rayap tanah d. Bersifat lentur e. Memiliki ketahanan tarik yang cukup Dengan beberapa keistimewaan di atas, diharapkan serat ijuk dapat memperbaiki sifat mekanikal beton. Terdapat berbagai macam ijuk yang terdapat di pasaran, dan berikut merupakan pembagian jenis ijuk berdasarkan kualitas, yaitu http:www.warungblogger.org201204mengenal-ijuk-lebih-dekat.html

1. IJUK KUALITAS NOMOR SATU :

Untuk ijuk kualitas nomor satu memiliki rambut yang panjang, tebal dan tekstur yang lebih kuat. Kualitas ini lebih bersih daripada kualitas nomor dua, tiga dan empat. Ijuk kualitas nomor satu sudah terkelupas dari kulit ari dan lidinya. Kualitas nomor satu ini dapat diproses untuk berbagai macam kegunaan, diantaranya bisa dibuat untuk kulit luar dari sapu, dan juga pembuatan sikat kamar mandi. Ijuk kualitas nomor satu biasanya termasuk dalam ijuk kualitas ekspor. Para pembeli dari luar negeri biasanya membeli ijuk kualitas nomor satu ini untuk bahan campuran pembuatan beton, tiang penyangga dari jembatan, dan sebagainya. Sedangkan untuk komoditi ijuk di dalam negeri untuk kulit luar dari sapu adalah ijuk yang diproses dengan cara disisir dan dibersihkan dari kulit ari. Penggunaan kulit luar dari sapu maupun sikat dengan ijuk nomor satu hanya digunakan sebagai pelapis kulit luar dari sapu maupun sikat sehingga membuat kualitas sapu dan sikat menjadi padat, rapi dan tidak mudah rontok. Universitas Sumatera Utara

2. IJUK KUALITAS NOMOR DUA

Ijuk kualitas nomor dua memiliki rambut yang lebih lembut dari pada kualitas nomor satu. Dengan tekstur yang lebih lembut ini, maka kualitas nomor dua bisa di gunakan untuk berbagai macam produksi. Biasanya ijuk ini terdapat lidi di dalamnya dan dapat digunakan untuk atap rumah. Apabila digunakan sebagai atap rumah maka akan membuat rumah tampak alami. Ijuk dengan kualitas nomor dua yang sudah di sisir dapat digunakan sebagai lapisan kedua dari pembuatan sapu maupun sikat sehingga lebih padat dan kuat. Ijuk yang sudah disisir tetapi masih dalam bentuk gumpalan digunakan untuk pembuatan tali tambang dengan cara digiling dengan alat bambu dan di padatkan dengan cara digiling oleh alat bantu tertentu.

3. IJUK KUALITAS NOMOR TIGA

Untuk ijuk dengan kualitas nomor tiga ini biasanya mempunyai kualitas yang hampir sama dengan ijuk aren yang berkualitas nomor dua, akan tetapi ijuk nomor tiga lebih banyak mengandung lidi dan kulit ari. Kualitas nomor tiga digunakan untuk pembuatan tali tambang akan tetapi lebih banyak digunakan untuk resapan air, sebagai bahan dasar pondasi bangunan maupun sebagai bahan pondasi kolam ikan. Apabila dipakai sebagai pondasi bangunan biasanya memberikan manfaat sebagai penyerap air dari dalam tanah agar saat didirikannya bangunan, air tidak akan naik pasang dan akan mengakibatkan kerusakan dari bangunan tersebut. Dengan ijuk sebagai alas pondasi dari kolam ikan biasanya untuk penyerap dan penyaring air sehingga menjadikan air kolam lebih jernih dan bersih dari lumpur ataupun kotoran lainnya.

4. IJUK KUALITAS NOMOR EMPAT

Kualitas nomor empat ini biasanya mengandung lebih banyak lidi dan kulit ari. Diusahakan apabila melakukan pembelian ijuk kualitas nomor empat gunakanlah sebagai pondasi dan penyerapan didalam septic tank. Bukan hanya dengan kegunaan tersebut diatas, tetapi untuk ijuk kualitas nomor empat ini bisa juga digunakan untuk alas dasar dari atap rumah sebelum di pasang ijuk nomor dua dan tiga.ijuk Untuk kualitas nomor empat banyak juga di manfaatkan oleh intansi PDAM guna memisahkan antara kotoran dengan air untuk para masyarakat pengguna PDAM. Ijuk ini adalah ijuk yang di letakkan paling dasar dari alas sebuah pondasi, karena manfaat dari ijuk aren nomor empat ini sangat baik dan kuat bila diletakkan ditempat yang paling dasar supaya hasil pondasi bangunan maupun kolam ikan berikut penjernih air PDAM ini lebih maksimal dan tahan lama, serta lebih kokoh. Universitas Sumatera Utara Dan pada penelitian ini, saya menggunakan serat ijuk aren dengan kualitas nomor empat dimana dapat diperoleh di toko bangunan dengan mudah. Ijuk mempunyai beberapa sifat fisik, seperti: berupa helaian benangserat berwarna hitam, berdiameter kurang dari 0,5 mm, bersifat kaku dan ulet tidak mudah putus, massa jenis serat ijuk 1,136 gramcm 3 . Komposisi unsur kimia penyusun serat ijuk dapat dilihat dari table 2.5 berikut: Tabel 2.5 Komposisi Kandungan Unsur Kimia pada Serat Ijuk Kandungan Unsur Kimiawi Komposisi Selulosa 51,54 Hemiselulosa 15,88 Lignin 43,09 Air 8,9 Abu 2,54 Gambar 2.2 Serat Ijuk Aren dalam gulungan

2.3. Sifat Beton

2.3.1. Beton Segar

Hal-hal penting yang berkaitan dengan sifat-sifat beton segar, yaitu: 1. Kemudahan pengerjaan workability. Universitas Sumatera Utara Dalam pengerjaan beton workability atau sering disebut kelecekan merupakan sifat penting yang harus diperhatikan. Sifat ini merupakan ukuran dari tingkat kemudahan adukan untuk diaduk, diangkut, dituang dan dipadatkan dengan indikasi tidak terjadinya pemisahan segregation dan pendarahan bleeding. Workability kelecekan dapat didefenisikan dari tiga sifat Wira Kusuma, 2012, yaitu: a. Kompatibilitas, yaitu kemudahan beton untuk dipadatkan dan mengeluarkan rongga-rongga udara. b. Mobilitas, yaitu kemudahan beton untuk mengalir ke dalam cetakan dan membungkus tulangan. c. Stabilitas, yaitu kemampuan beton untuk tetap menjadi massa homogen tanpa pemisahan selama pengerjaan. Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan beton segar: a. Jumlah air yang dipakai dalam campuran adukan beton. Makin banyak air yang dipakai makin mudah beton segar dikerjakan. b. Penambahan semen kedalam campuran karena pasti diikuti dengan bertambahnya air campuran untuk memperoleh nilai fas tetap. c. Gradasi campuran pasir dan kerikil. d. Pemakaian butir maksimum kerikil yang dipakai. e. Pemakaian butir-butir batuan yang bulat. f. Cara pemadatan adukan beton menentukan sifat pengerjaan yang berbeda. 2. Pemisahan kerikil. Kecenderungan butir-butir kerikil untuk memisahkan diri dari campuran adukan beton disebut segregation. Menurut Murdock 1986 segregasi disebabkan oleh hal-hal berikut : a. Penggunaan air pencampur yang terlalu banyak b. Gradasi agregat yang jelek c. Kurangnya jumlah semen d. Cara pengelolaan yang tidak memenuhi syarat. Pemisahan kerikil dari adukan beton berakibat kurang baik terhadap kekuatan beton setelah mengeras. Untuk mengurangi kecenderungan pemisahan kerikil tersebut maka diusahakan hal-hal sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara a. Air yang diberikan sesedikit mungkin b. Adukan beton jangan dijatuhkan dari ketinggian terlalu besar. c. Cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus mengikuti cara- cara yang benar sesuai standard. 3. Pemisahan air Kecenderungan air campuran untuk naik ke atas memisahkan diri pada beton segar yang baru saja dipadatkan disebut bleeding. Menurut Neville 1981:224 penyebab terjadinya bleeding adalah ketidakmampuan bahan padat campuran untuk menangkap air pencampur. Ketika bleeding sedang berlangsung, air campuran terjebak di dalam kantong-kantong yang terbentuk antara agregat dan pasta semen matriks. Sesudah terjadinya bleeding dan beton mengeras, kantong-kantong tersebut menjadi kering ketika berlangsung perawatan dalam keadaan kering. Akibatnya apabila ada tekanan, kantong-kantong tersebut menjadi penyebab mudahnya retak pada beton, karena kantong-kantong hanya berisi udara dan bahan lembut semacam debu halus. Kecenderungan pemisahan air ini dapat diatasi dengan cara-cara berikut: a. Memberi lebih banyak semen. b. Menggunakan air sesedikit mungkin. c. Menggunakan pasir lebih banyak.

2.3.2. Beton Keras

Sifat mekanis beton keras diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu: 1. Sifat jangka pendek atau sesaat, yang terdiri dari: a. Kekuatan tekan Kekuatan utama yang dihasilkan beton adalah kekuatan tekannya. Kuat tekan beton dipengaruhi oleh: i. Perbandingan air–semen dan tingkat pemadatannya. ii. Jenis semen dan kualitasnya mempengaruhi kekuatan rata-rata dan kuat batas beton. iii. Type dan gradasi agregat. iv. Umur pada keadaan normal kekuatan bertambah sesuai dengan umurnya. v. Suhu kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu. vi. Efisiensi dan perawatan. Universitas Sumatera Utara Kuat tekan beton dapat didefenisikan sebagai kemampuan beton dalam menahan beban atau gaya mekanis hingga terjadinya kegagalan. Nilai kuat tekan beton didapatkan melalui tata cara pengujian standard, menggunakan mesin uji yang dikenal dengan nama Compression Machine dengan cara memberikan beban tekan bertingkat dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton diameter 150 mm, tinggi 300 mm. Nilai kuat tekan beton dapat diperoleh melalui rumus sebagi berikut: � = � � Dimana: � = Tegangan Tekan beton Nmm² P = besar gaya yang diberikan pada silinder N A = luasan alas silinder пd²4 mm² Kuat tekan masing-masing benda uji ditentukan oleh tegangan tekan tertinggi f’c yang dicapai benda uji pada umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan. Dengan demikian dicatat bahwa tegangan f’c bukan pada saat benda uji hancur, melainkan tegangan maksimum pada saat regangan beton ε c mencapai nilai ± 0,002. Gambar 2.3 Tegangan Tekan Benda UJi Beton Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4 Berbagai Kuat Tekan Beton Gambar 2.5 Diagram Kuat Beton – Umur Beton b. Kekuatan tarik Kekuatan tarik yang dihasilkan beton relatif kecil, hanya berkisar 9-15 dari kuat tekannya. Kuat tarik merupakan bagian penting di dalam menahan retak-retak akibat perubahan kadar air dan suhu. Agar beton mampu menahan gaya tarik, maka beton diperkuat dengan tulangan baja. Kuat tarik bahan beton yang tepat sulit untuk diukur. Nilai pendekatan yang diperoleh dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0,5 – 0,6 kali √f’c, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 √f’c. Pengujian menggunakan benda uji yang sama seperti uji kuat tekan. Benda uji diletakan pada arah memanjang di atas alat penguji kemudian beban tekan diberikan merata arah tegak. Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah dua. Universitas Sumatera Utara Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji terbelah disebut sebagai kuat tarik belah split cilinder strength , diperhitungkan sebagai berikut: �� = 2 � ��� Dimana: ft = kuat tarik belah Nmm² P = beban pada waktu belah N L = panjang benda uji silinder m D = diameter benda uji silinder m Gambar 2.6 Pembebanan Pada Pengujian Tarik Belah Beton Silinder c. Kekuatan geser Di dalam praktek, geser dalam beton selalu diikuti oleh desak dan tarik oleh lenturan dan bahkan di dalam pengujian tidak mungkin menghilangkan elemen lentur. 2. Sifat jangka panjang, yang terdiri dari: a. Rangkak Rangkak adalah penambahan terhadap waktu akibat beton yang bekerja. Faktor-faktor yang mempengaruhi rangkak adalah: kekuatan rangkak dikurangi bila kenaikan kekuatan semakin besar, perbandingan campuran bila fas dan volume pasta semen berkurang maka rangkak berkurang, semen, agregat rangkak bertambah bila agregat makin halus, perawatan, umur kecepatan rangkak berkurang sejalan dengan umur beton. b. Susut Susut adalah berkurangnya volume elemen beton jika terjadi kehilangan uap air karena penguapan. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya susut adalah: agregat sebagai penahan susut pasta semen, faktor air semen semakin besar fas semakin besar pula efek susut, ukuran elemen beton kelajuan dan besarnya susut akan berkurang bila volume P P Universitas Sumatera Utara elemen betonnya semakin besar, kondisi lingkungan, banyaknya penulangan, bahan tambahan.

2.4. Variabel Beton Serat

Menurut ACI American Concrete Institute Committee 544, beton serat adalah beton yang terbuat dari semen hidrolis, agregat halus, agregat kasar, dan sejumlah kecil serat yang tersebar secara acak. Dalam perancangan beton berserat ada beberapa variabel yang perlu diperhatiakan karena akan berpengaruh terhadap beton berserat yang akan dihasilkan, diantaranya: 1. Fibre Volume Fraction Fibre volume fraction adalah volume serat yang ditambahkan padat tiap satuan volume beton. Tiap jenis serat memiliki persentase volume optimal yang dapat memperbaiki sifat-sifat beton berserat tersebut. 2. Fibre Aspect Ratio Fibre aspect ratio adalah perbandingan antar panjang serat l dan diameter d. jika penggunaan aspek rasio serat tinggi, maka akan terjadi balling effect, yaitu penggumpalan serat membentuk suatu bola serat karena penyebarannya yag tidak merata. Oleh karena itu disarankan penggunaan serat dengan aspek rasio rendah ld 50, tetapi tidak boleh terlalu pendek karena pengaruh serat menjadi kurang signifikan. 3. Mutu Beton Berbeda pada beton normal, penambahan serat pada beton mutu tinggia akan mengakibatkan tingkat workability yang menjadi rendah karena persentase airnya yang kecil. Hal ini tentu saja akan menyulitkan pengerjaan di lapangan, oleh karena itu diperlukan penambahan additive bahan tambah tertentu yang akan menjadikan beton serat lebih mudah dikerjakan. 4. Bentuk Permukaan Serat Daya lekat bond antara serat dan beton sangatlah berpengaruh terhadap kualitas beton serat. Semakin besar lekatannya maka sifat-sifat mekanis beton akan semakin baik, dimana tegangan beton akan ditransfer dari betom ke serat melalui lekatan tersebut sampai beton mengalami retak-retak. Oleh karena itu, semakin kasar permukaan serat maka lekatannya akan semakin kuat. Universitas Sumatera Utara 5. Metode Cara Pencampuran Penyebaran serat pada adukan beton tergantung metode cara pencampurannya. Ada dua cara pencampuran, yaitu: a. Pencampuran kering, yaitu pencampuran serat dalam adukan beton sebelum dituang air. b. Pencampuran basah, yaitu pencampuran serat dalam adukan beton setelah dituang air.

2.5. Perilaku Mekanis Beton Serat