METODE PENELITIAN Optimasi Pemanfaatan Limbah Plastik Berjenis Polypropylene Sebagai Serat Pada Sifat Mekanis dan Pola Retak Beton

BAB III METODE PENELITIAN

III.1 Umum Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Beton Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Pada penelitian ini, dilakukan beberapa tahap meliputi : a. Penyediaan dan pemeriksaan bahan penyusun beton. b. Perencanaan campuran beton Mix Design. c. Pembuatan benda uji. d. Pengujian kuat tekan beton umur 28 hari. e. Pengujian kuat lentur beton umur 28 hari. f. Pengujian kuat tarik beton umur 28 hari. g. Pemeriksaan pola retak beton pada umur 1, 3, 7, 14, 28, 45, 60 hari. III.2.Penyediaan dan Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton Bahan penyusun beton terdiri dari semen portland, agregat halus, agregat kasar dan air. Sering pula ditambah bahan campuran tambahan yang sangat bervariasi untuk mendapatkan sifat-sifat beton yang diinginkan. Biasanya perbandingan campuran yang digunakan adalah perbandingan jumlah bahan penyusun beton yang lebih ekonomis dan efektif. III.2.1 Semen Portland Universitas Sumatera Utara Semen portland adalah perekat hydraulis yang dihasilkan dari penggilingan klinker yang kandungan utamanya calcium silicate dan satu atau dua buah bentuk calcium sulfat sebagai bahan tambahan. Semen portland merupakan bahan ikat yang penting dan banyak dipakai dalam pembangunan fisik. Semen yang dipakai dalam penelitian ini adalah semen tipe I yang diproduksi oleh PT. SEMEN PADANG dalam kemasan 1 zak 50 kg. Untuk semen ini tidak dilakukan pengujian, karena semen yang digunakan telah memenuhi persyaratan standar semen Portland normal. III.2.2 Agregat III.2.2.1 Agregat Halus Agregat halus adalah agregat yang semua butirannya lolos dari ayakan diameter 5 mm dan tertahan di ayakan diameter 0.15 mm yang merupakan pasir alam sebagai disintegrasi alami dari batu-batuan. Pasir alam dapat dijumpai sebagai gundukan-gundukan di sepanjang sungai, sering disebut pasir sungai dan memiliki bentuk butiran bulat. Selain itu pasir alam juga dapat berupa bahan galian dari gunung, disebut dengan pasir gunung dan memiliki butiran yang tajam. Agregat halus pasir yang dipakai dalam campuran beton diperoleh dari quarry Sei Wampu , Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi :  Analisa Ayakan Pasir a. Tujuan : Untuk memeriksa penyebaran butiran gradasi dan menentukan nilai modulus kehalusan pasir FM. b. Pedoman : Universitas Sumatera Utara 100 mm 0.15 ayakan hingga tertahan Komulatif FM  Berdasarkan nilai modulus kehalusan FM, agregat halus dibagi dalam beberapa kelas, yaitu :  Pasir halus : 2.20 FM 2.60  Pasir sedang : 2.60 FM 2.90  Pasir kasar : 2.90 FM 3.20 c. Hasil pemeriksaan : Modulus kehalusan pasir FM : 2.88 Pasir dapat dikategorikan pasir sedang.  Pencucian Pasir Lewat Ayakan no.200 a. Tujuan : Untuk memeriksa kandungan lumpur pada pasir. b. Pedoman : Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat halus tidak dibenarkan melebihi 5 dari berat kering. Apabila kadar lumpur melebihi 5 maka pasir harus dicuci. c. Hasil pemeriksaan : Kandungan lumpur : 3,9 5 , memenuhi persyaratan.  Pemeriksaan Kandungan Organik a. Tujuan : Untuk memeriksa kadar bahan organik yang terkandung di dalam pasir. b. Pedoman : Universitas Sumatera Utara Standar warna no.3 adalah batas yang menentukan apakah kadar bahan organik pada pasir lebih kurang dari yang disyaratkan. c. Hasil pemeriksaan : Warna kuning terang standar warna no.3, memenuhi persyaratan.  Pemeriksaan Clay Lump Pada Pasir a. Tujuan : Untuk memerisa kandungan liat pada pasir. b. Pedoman : Kandungan liat yang terdapat pada agregat halus tidak boleh melebihi 1 dari berat kering. Apabila kadar liat melebihi 1 maka pasir harus dicuci. c. Hasil pemeriksaan : Kandungan liat 0.52 1 , memenuhi persyaratan.  Pemeriksaan Berat Isi Pasir a. Tujuan : Untuk menentukan berat isi unit weight pasir dalam keadaan padat dan longgar. b. Pedoman : Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir dengan hanya mengetahui volumenya saja. c. Hasil pemeriksaan : Berat isi keadaan rojok padat : 1650.23 kgm 3 . Universitas Sumatera Utara Berat isi keadaan longgar : 1571.34 kgm 3 .  Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir a. Tujuan : Untuk menetukan berat jenis specific grafity dan penyerapan air absorbsi pasir. b. Pedoman : Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat pasir dalam keadaan SSD dengan volume pasir dalam keadaan SSD. Keadaan SSD Saturated Surface Dry dimana permukaan pasir jenuh dengan uap air sedangkan dalamnya kering, keadaan pasir kering dimana pori-pori pasir berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori-pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat pasir yang hilang terhadap berat pasir kering dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering. Hasil pengujian harus memenuhi : Berat jenis kering berat jenis SSD berat jenis semu. c. Hasil pemeriksaan :  Berat jenis SSD : 2.54 tonm 3 .  Berat jenis kering : 2.47 tonm 3 .  Berat jenis semu : 2.67 tonm 3 .  Absorbsi : 3.09 III.2.2.2 Agregat Kasar Agregat kasar yang digunakan untuk beton merupakan kerikil hasil disintegrasi dari batu-batuan atau berupa batu pecah split yang diperoleh dari alat Universitas Sumatera Utara pemecah batu, dengan syarat ukuran butirannya lolos ayakan 38,1 mm dan tertahan di ayakan 4,76 mm. Agregat kasar batu pecah yang dipakai dalam campuran beton diperoleh dari quarry sei Wampu, Binjai. Pemeriksaan yang dilakukan pada agregat kasar meliputi :  Analisa Ayakan Batu Pecah a. Tujuan : Untuk memeriksa penyebaran butiran gradasi dan menentukan nilai modulus kehalusanfineness modulus FM kerikil. b. Pedoman : Agregat kasar untuk campuran beton adalah agregat kasar dengan modulus kehalusan FM antara 5.5 sampai 7.5 100 mm 0.150 ayakan hingga tertahan kumulatif FM  c. Hasil pemeriksaan : 7.00 5.5 7.00 7.5 , memenuhi persyaratan  Pemeriksaan Kadar Lumpur Pencucian Kerikil Lewat Ayakan no.200 a. Tujuan : Untuk memeriksa kandungan lumpur pada kerikil. b. Pedoman : Universitas Sumatera Utara Kandungan Lumpur yang terdapat pada agregat kasar tidak dibenarkan melebihi 1 ditentukan dari berat kering. Apabila kadar lumpur melebihi 1 maka pasir harus dicuci. c. Hasil pemeriksaan : Kandungan lumpur : 0.95 1 , memenuhi persyaratan.  Pemeriksaan Keausan Dengan Mesin Los Angeles a. Tujuan : Untuk memeriksa ketahanan aus agregat kasar. b. Pedoman : Pada pengujian keausan dengan mesin pengaus Los Angeles, persentase keausan tidak boleh lebih dari 50. 100 x awal berat akhir berat awal berat keausan   c. Hasil pemeriksaan : Persentase keausan : 26.54 50  Pemeriksaan Berat Isi Batu Pecah a. Tujuan : Untuk memeriksaan berat isi unit weight agregat kasar dalam keadaan padat dan longgar. b. Pedoman : Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi batu pecah dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa kerikil akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan Universitas Sumatera Utara mengetahui berat isi batu pecah maka kita dapat mengetahui berat batu becah dengan hanya mengetahui volumenya saja. c. Hasil pemeriksaan : Berat isi keadaan rojok padat : 1558.61 kgm 3 Berat isi keadaan longgar : 1322.94 kgm 3  Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Batu Pecah a. Tujuan : Untuk menentukan berat jenis specific gravity dan penyerapan air absorbsi batu pecah. b. Pedoman : Berat jenis SSD merupakan perbandingan antara berat batu pecah dalam keadaan SSD dengan volume batu pecah dalam keadaan SSD. Keadaan SSD Saturated Surface Dry dimana permukaan batu pecah jenuh dengan uap air, keadaan batu pecah kering dimana pori batu pecah berisikan udara tanpa air dengan kandungan air sama dengan nol, sedangkan keadaan semu dimana pasir basah total dengan pori penuh air. Absorbsi atau penyerapan air adalah persentase dari berat batu pecah yang hilang terhadap berat batu pecah kering, dimana absorbsi terjadi dari keadaan SSD sampai kering. Hasil pengujian harus memenuhi : Berat jenis kering berat jenis SSD berat jenis semu. c. Hasil pemeriksaan :  Berat jenis SSD : 2.63 tonm 3 Universitas Sumatera Utara  Berat jenis kering : 2.54 ton m 3  Berat jenis semu : 2.78 ton m 3  Absorbsi : 3.31 III.2.3 Air Kekuatan dan mutu beton umumnya sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang dipergunakan. Air yang dipergunakan harus disesuaikan dalam batas yang memungkinkan untuk pelaksanaan campuran beton dengan baik. Jumlah air yang digunakan pada campuran beton dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu : 1. Air bebas, yaitu air yang digunakan untuk keperluan hidrasi semen. 2. Air serapan agregat. Dalam penelitian ini air yang dipakai adalah berasal dari PDAM Tirtanadi. Di Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. Air yang digunakan untuk campuran beton harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, bahan padat, sulfat, klorida, dan bahan lainnya yang dapat merusak beton dan baja tulangan, sebaiknya digunakan air yang dapat diminum. 2. Air yang keruh sebelum digunakan harus diendapkan selama minimal 24 jam atau jika dapat disaring terlebih dahulu. 3. Harus memenuhi batas-batas yang diizinkan. III.2.4 Polypropylene Universitas Sumatera Utara Polypropylene PP yang digunakan pada penelitian ini berasal dari limbah gelas plastik yang pada kemasan tertera simbol daur ulang nomor 5: . Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan cacahan polypropylene : a. Membersihkan limbah gelas plastik dengan deterjen sebelum dilakukan pencacahan. Hal ini untuk menghindari adanya zat kimia yang masih tersisa pada limbah gelas plastik minuman. b. Setelah kering lalu di potong dengan pemotong kertas sesuai ukuran dengan kisaran lebar berkisar 2-4 mm dan panjang 18-20 mm. c. Hasil cacahan plastik polypropylene perlu dibersihkan kembali dengan deterjen. Proses ini perlu dilakukan karena mesin pencacah tidak bersih. d. Dalam proses pelaksanaan pengecoran, cacahan plastik polypropylene yang digunakan harus dalam kondisi kering untuk menghasilkan campuran yang merata. Karena apabila cacahan dalam kondisi tidak kering, cacahan akan saling menempel antara cacahan yang satu dengan cacahan lainnya. Cacahan polypropylene dari limbah gelas plastik polypropylene PP mempunyai karakteristik geometrik yang dapat dilihat pada Tabel 3.1. Karakteristik Cacahan Polypropylene Pembahasan Bentuk Persegi panjang, bersudut Tekstur Permukaan Licin Ukuran Lebar 2-4 mm dan panjang 18-20 mm Tabel 3.1. Karakteristik geometrik cacahan polypropylene Universitas Sumatera Utara Plastik yang terbentuk dari monomer- monomer propena, namanya adalah polipropilena atau polypropylene. Monomer yang digunakan adalah etena C2H4, propena C3H6, styrene C8H8, vinil klorida, nylon dan karbonat CO3. Polypropylene mempunyai sifat tahan terhadap serangan kimia, permukaannya tidak basah sehingga mencegah terjadinya penggumpalan serat selama pengadukan. Penjelasan polypropylene dapat dilihat dalam Tabel 3.2 berikut. Polipropilena Nama IUPAC polypropene Nama lain Polipropilena; Polipropena; Polypropylene Polipropena 25 [USAN];Polimer propena; Polimer propilena; homopolimer 1-Propena Identifikasi Nomor CAS [9003-07-0] Sifat Universitas Sumatera Utara Rumus molekul C3H6x Densitas 0.855 gcm3, tak berbentuk 0.946 gcm3, kristalin Titik leleh ~ 160 °C 320 °F Tabel 3.2 Penjelasan mengenai polypropylene  Pemeriksaan Berat Isi Polypropylene a. Tujuan : Untuk menentukan berat isi unit weight polypropylene dalam keadaan padat dan longgar. b. Pedoman : Dari hasil pemeriksaan diketahui bahwa berat isi pasir dengan cara merojok lebih besar daripada berat isi pasir dengan cara menyiram, hal ini berarti bahwa pasir akan lebih padat bila dirojok daripada disiram. Dengan mengetahui berat isi pasir maka kita dapat mengetahui berat pasir dengan hanya mengetahui volumenya saja. c. Hasil pemeriksaan : Berat isi keadaan rojok padat : 853 kgm 3 . Berat isi keadaan longgar : 709 kgm 3 . III.3 Perencanaan Campuran Beton Mix Design Universitas Sumatera Utara Perencanaan campuran beton dimaksudkan untuk mengetahui komposisi atau proporsi bahan-bahan penyusun beton. Proporsi bahan-bahan penyusun beton ini ditentukan melalui sebuah perancangan beton mix design. Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis secara ekonomis. Perhitungan mix design secara lengkap dapat dilihat pada lampiran. III.4 Pembuatan Benda Uji Silinder, Balok dan Pelat Pembuatan benda uji terdiri dari empat variasi campuran untuk percobaan, yaitu campuran normal tanpa bahan tambah, dan campuran dengan penambahan polypropylene 0,5; 0,75 dan 1 dari dari berat semen. Sehari sebelum dilakukan pengecoran benda uji bahan yang telah disiapkan tersebut ditimbang beratnya sesuai dengan variasi campuran yang ada dan diletakkan di dalam wadah yang terpisah untuk mempermudah pelaksanaan pengecoran yang dilakukan. Setelah semua bahan selesai disediakan, hidupkan mesin molen dan masukkan campuran beton sembarang ke dalamnya yang berfungsi untuk membasahi mesin tesebut supaya adukan beton yang sebenarnya tidak berkurang. Setelah ± 30 detik, campuran tersebut di buang. Untuk beton normal, langkah pertama masukkan agregat halus dan semen selama ± 30 detik supaya agregat halus dan semen tercampur rata. Kemudian air dimasukkan sebagian-sebagian ke dalam molen secara menyebar, hal ini dilakukan supaya air tidak hanya tercampur di beberapa tempat dan menyebabkan adukannya tidak rata menggumpal. Selanjutnya masukkan kerikil dan biarkan mesin molen selama ± 1 menit sampai campuran beton benar-benar tercampur secara merata dan homogen. Universitas Sumatera Utara Adukan yang sudah tercampur merata, dituangkan ke dalam sebuah pan besar yang tidak menyerap air, dan kemudian adukan diukur kekentalannya dengan menggunakan metode slump test dari kerucut Abrams-Harder. Setelah pengukuran nilai slump, campuran beton dimasukkan ke dalam cetakan silinder yang berukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dengan cara dibagi dalam tiga tahapan, dimana masing-masing tahapan diisi 13 bagian dari cetakan silinder lalu dipadatkan dengan menggunakan alat vibrator. Campuran beton juga dimasukkan kedalam cetakan balok yang berdimensi 75x15x15 cm dan cetakan pelat yang berdimensi 100x100x8 cm. Setelah umur beton 24 jam, cetakan silinder, balok dan pelat dibuka kemudian silinder dan balok mulai dilakukan perawatan beton dengan cara direndam dalam bak perendaman sampai pada masa yang direncanakan untuk melakukan pengujian. III.5 Pengujian Kuat Tekan Beton Kekuatan tekan beton merupakan karakteristik beton yang paling umum digunakan, terutama dalam perencanaan struktur. Pada umumnya beton direncanakan hanya untuk menahan gaya tekan. Laju pembebanan disesuaikan dengan syarat yang ada pada ASTM-C39. Pengujian dilakukan pada umur beton 28 hari untuk tiap variasi beton sebanyak 3 buah.. Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan menggunakan mesin kompres elektrik berkapasitas 200 ton yang digerakkan secara manual. Adapun prosedur pengujian kuat tekan beton: Universitas Sumatera Utara 1. Sehari sebelum pengujian sesuai umur rencana, silinder beton dikeluarkan dari bak perendaman. Sebelum dilakukan uji kuat tekan, benda uji ditimbang beratnya 2. Kemudian letakkan benda uji pada compressor machine sedemikian hingga berada di tengah-tengah alat penekannya. 3. Secara perlahan-lahan beban tekan diberikan pada beda uji dengan cara mengoperasikan tuas pompa sampai benda uji runtuh. 4. Pada saat jarum penunjuk skala tidak naik lagi atau bertambah, maka catat skala yang ditunjukkan oleh jarum tersebut yang merupakan beban maksimum yang dapat dipikul oleh benda uji. Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus : Α Ρ c f  dimana : f’c = Kekuatan tekan Nmm 2 P = Beban tekan N A = Luas permukaan benda uji mm 2 III.6 Pengujian Kuat Tarik Beton ”Splitting Test” Benda uji test kuat tarik belah berupa silinder dengan dimensi penampang φ 15 cm dan tinggi 30 cm, dilakukan menurut ketentuan ASTM C 496 – 94 “ Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens “. Pengetesan benda uji dipakai al at test tarik “ Universal Testing Machine “ dengan kapasitas 100 ton. Umur pengujian 28 hari. Urutan – urutan kerja pelaksanaan pengujian test ini adalah sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 1. Benda uji dimasukkan pada mesin test dengan posisi tidur mendatar, baru kemudian mesin test dijalankan. 2. Sisi sebelah atas silinder diberi plat dengan tebal 4 mm, lebar 3 cm. 3. Pembebanan dimulai secara perlahan dengan kecepatan pembebanan yang konstan sampai benda uji hancur terbelah . 4. Saat benda uji hancur, beban terakhir yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk beban dicatat dan di kumpulkan dalam satu tabel untuk data analisa. Tujuan dari pengujian ini dalah untuk menyelidiki basar tegangan rekah pada beton melalui proses perekahan benda uji silinder denagn pemberian tekanan disepanjang benda uji. Besar tegangan tarik pada beton dapat dihitung dengan rumus : T = LD P  2 Dimana : T = Tegangan rekah beton Nmm 2 P = Beban maksimum N L = Panjang silinder mm D = Diameter silinder mm III.7 Pengujian Kuat Lentur ”Flexure Test” Untuk pengujian kekuatan lentur digunakan benda uji berbentuk balok berukuran 15x15x75 cm. Prosedur pengujian dilaksanakan sesuai ASTM- C78-84. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan besarnya momen dan tegangan lentur maksimum pada balok beton dan menentukan modulus patahan. Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 1. Benda uji diletakkan memanjang di atas dua tumpuan yang terdapat di mesin penguji dimana jarak dari tepi balok ke tumpuan harus sama pada kedua ujungnya. 2. Turunkan balok pembebanan sehingga menempel pada permukaan benda uji. 3. Berikan beban dengan mengoperasikan tuas pompa. 4. Pemompaan dilakukan dengan peningkatan pemompaan sedikir demi sedikit sampai benda uji patah. 5. Catat yang diberikan oleh balok saat patah dan ukur jarak patahan dari ujung balok. III.8 Pengujian Pola Retak Umur 1, 3, 7, 14, 28, 45, 60 hari Pengujian pola retak menggunakan Microscope Crack untuk melihat lebar retak dan benang untuk mengukur panjang retak yang terjadi. Sebelumnya pelat beton digaris dengan spidol setiap 10cm sehingga terbentuk kotak-kotak. Kotak- kotak ini diberi angka 1-100 untuk mempermudah pengamatan dan pengerjaan data hasil pengujian pola retak. Dengan penambahan cacahan polypropylene dengan panjang antara 18 – 20 mm, ketika dicampurkan dalam adukan beton, untaian itu terurai. Sehingga ini dapat mengurangi retak-retak akibat penyusutan, meningkatkan daya tahan terhadap impact. Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN