Analisa Kajian Tegangan Beton Dengan Campuran Serat Ampas Tebu (Baggase)

1

ANALISA KAJIAN TEGANGAN BETON DENGAN

CAMPURAN SERAT AMPAS TEBU (BAGGASE)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Oleh :

090404175

Desi Krisna Pardede

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

i

ABSTRAK

Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang sering digunakan pada konstruksi bangunan. Dengan semakin meningkatnya konstruksi bangunan maka menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton dimasa yang akan datang, sehingga mempengaruhi perkembangan teknologi beton dimana akan menuntut rancangan-rancangan baru mengenai beton itu sendiri. Rancangan baru tersebut salah satunya yaitu dengan mendaur ulang limbah yang tidak terpakai, seperti serat ampas tebu. Dalam penelitian ini, serat ampas tebu digunakan sebagai bahan tambahan lain dalam campuran beton yang dibandingkan dengan beton normal untuk mengetahui nilai absorbsi, kuat tekan, dan elastisitas beton. Adapun variasi serat ampas tebu yang digunakan adalah 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% dan pengujian yang dilakukan berupa slump test, absorbsi, kuat tekan dan elastisitas. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kenaikan pada nilai slump, penurunan pada kuat tekan dan peningkatan pada elastisitas. Pada pengujian absorbsi beton, besar daya serap beton terhadap air meningkat hingga 8,53% dengan serat ampas tebu 40%. Kekuatan tekan beton yang memenuhi kriteria perencanaan beton 14,525 MPa dengan penambahan serat ampas tebu tercapai pada beton dengan penambahan serat 15% sebesar 178,037 kg/cm2. Peningkatan elastisitas beton naik hingga 462,341% (elastisitas naik sebesar 4 kali lipat dari elastisitas rata-rata beton normal). Dari hasil pengujian tersebut diperoleh penurunan pada kuat tekan, peningkatan pada absorbsi beton. Untuk itu, jika diadakan penelitian lebih lanjut ada baiknya nilai variasi serat ampas tebu diperkecil kurang dari 15% agar dapat dimanfaatkan sebagai bahan tambahan. Penelitian lanjutan untuk beton mutu tinggi dapat dilakukan dengan mencampur suatu larutan yang dapat meningkatkan daya ikat antara serat ampas tebu dengan material penyusun beton lainnya.

Kata kunci : serat ampas tebu, absorbsi, kuat tekan dan elastisitas

ii KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul :

“ANALISA KAJIAN TEGANGAN BETON DENGAN CAMPURAN SERAT AMPAS TEBU (BAGGASE)”

Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian 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. Bapak Ir. Syahrizal, MT dan Ibu Rahmi Karolina, ST, MT. selaku dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam 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. Besman Surbakti, MT selaku Kepala Laboratorium Studio

iii 5. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Timbul Pardede dan Ibunda Friska Sitorus yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doa yang tiada batas untuk saya. Saudara tercinta adik saya Hillson Pardede yang telah banyak membantu dan mendukung saya selama ini, terima kasih atas doanya. Dan keluarga besar yang selalu memberi semangat kepada saya.

7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Prima’09, Rahmat’10, Fauzi‘10, Reza’09, Hafiz’09.

8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

9. Teman-teman seperjuangan angkatan 2009, Elisa Purba, Yessica Sihotang, Maria Samosir, Sumihar Pasaribu, Grace Sihotang, Mariance Napitupulu, Plani Purba, Grace Simamora, Hasoloan, Yazid, Sahala, Erick, Wahyu, Frengki, Jostar, Abraham, Jimmy, Yoppy, Mario, Suparta, Jonathan, Agriva, Hendriko, dan stambuk 2009 lainnya, abang-abang dan kakak senior, bang Richo Marpaung’08, bang Samuel Pardede’08, bang Alboin Tambun’06, Rikki Malau’06, kak Dina Pangaribuan’06, kak Lastri Pasaribu’06, dan adik-adik angkatan 2012, Jerry, Alfon, Eliazer, Toman, BJ, Erick, Andry, Dirga, Albert dan bagi kawan-kawan, abang dan kakak senior serta adik-adik yang belum tersebutkan namanya, saya mohon maaf yang sebesar-besarnya.

iv 10. Sahabat-sahabat terhebat saya, Kevin Lubis, Ayu Manik, Shella Barus, Sarah Siregar, Shelvy Isty, Maris Hutagaol, Melissa, Friska Siregar, Nova Tobing, Hasda Marbun, Geby Purba, yang memberi semangat dan dukungan kepada saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

11. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, September 2013 Penulis

v

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR NOTASI ... xii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian ... 6

1.3 Pembatasan Penelitian ... 6

1.4 Metodologi Penelitian ... 7

1.5 Manfaat Penelitian ... 8

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 9

2.1 Umum ... 9

2.2 Sifat-sifat Beton ... 11

2.2.1 Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete) ... 12

2.2.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability) ... 12

2.2.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) ... 15

2.2.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) ... 16

2.2.2 Sifat-sifat Beton Keras (Hardened Concrete) ... 16

2.2.2.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c) ... 16

2.2.2.2 Modulus Elastisitas ... 22

2.2.2.3 Absorbsi Beton... 23

2.3 Bahan Penyusun Beton ... 24

2.3.1 Semen ... 24

2.3.1.1 Umum ... 24

vi

2.3.1.3 Jenis-jenis Semen Portland ... 27

2.3.1.4 Bahan Dasar Semen Portland ... 28

2.3.1.5 Reaksi Hidrasi ... 29

2.3.2 Agregat ... 30

2.3.2.1 Jenis-jenis Agregat ... 31

2.3.2.2 Jenis-jenis Agregat Berdasarkan Berat ... 31

2.3.2.3 Jenis-jenis Agregat Berdasarkan Bentuk ... 32

2.3.2.4 Jenis-jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butiran Normal ... 34

2.3.2.5 Jenis-jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan ... 37

2.3.3 Air ... 39

2.4 Serat ... 40

2.4.1 Perilaku Mekanis Beton Serat ... 44

2.4.1.1 Perilaku Regangan-Tegangan Beton ... 46

2.4.2 Tebu ... 46

2.4.3 Sejarah Tebu ... 47

2.4.4 Klasifikasi Tebu ... 48

2.4.5 Ampas Tebu ... 53

2.4.6 Struktur Ampas Tebu ... 55

2.4.7 Karakterisitik Ampas Tebu ... 56

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 57

3.1 Umum ... 57

3.2 Bahan-bahan penyusun beton ... 61

3.2.1. Semen Portland ... 61

3.2.2. Agregat Halus ... 61

3.2.3. Agregat Kasar ... 64

3.2.4. Air ... 67

3.2.5. Serat Ampas Tebu ... 68

3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ... 68

3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ... 69

vii

3.6 Penggunaan Serat Ampas Tebu ... 70

3.7 Pengujian Sampel ... 71

3.7.1 Absorbsi Beton ... 71

3.7.2 Kuat Tekan Beton ... 72

3.7.3 Elastisitas Beton ... 73

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Nilai Slump ... 75

4.2 Absorbsi Beton ... 77

4.3 Kuat Tekan Silinder Beton ... 79

4.4 Pola Retak Pada Pegujian Kuat Tekan ... 82

4.5 Pengujian Modulus Elastisitas Beton ... 84

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 88

5.1 Kesimpulan ... 88

5.2 Saran ... 89

DAFTAR PUSTAKA ... 90

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder ... 10

Tabel 2.1 Perkiraan Kuat Tekan Beton Pada Berbagai Umur ... 21

Tabel 2.2 Pengaruh Sifat Agregat Pada Sifat Beton ... 22

Tabel 2.3 Gradasi Agregat yang disyaratkan ... 35

Tabel 2.4 Komposisi Tanaman Tebu ... 46

Tabel 2.5 Struktur Pembentuk Serat Ampas Tebu ... 53

Tabel 4.1 Nilai Slump Berbagai Jenis Beton ... 73

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Absorbsi Beton ... 75

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Dengan Berbagai Variasi Serat Ampas Tebu ... 78

Tabel 4.4 Nilai Modulus Elastisitas Beton Dengan Berbagai Variasi Serat Ampas Tebu82 Tabel 4.5 Nilai Modulus Elastisita Rata-rata Maksimum Beton Dengan Berbagai Variasi Serat Ampas Tebu ... 85

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ... 7

Gambar 2.2 Kerucut Abrams ... 14

Gambar 2.1 Unsur-unsur Pembuatan Beton ... 10

Gambar 2.3 Tipe-tipe Slump ... 14

Gambar 2.4 Hubungan Antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton Selama Masa Perkembangannya ... 18

Gambar 2.5 Hubungan Antara Kuat Tekan Beton dengan Waktu ... 19

Gambar 2.6 Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar Untuk Berbagai Tipe Portland Semen ... 20

Gambar 2.7 Pengaruh Jumlah Semen Terhadap Kuat Tekan Beton Pada Faktor Air Semen Yang Sama ... 20

Gambar 2.8 PengaruhJenis Agregat Terhadap Kuat Tekan Beton ... 21

Gambar 2.9 Reaksi Hidrasi Partikel Semen ... 30

Gambar 2.10 Klasifikasi Agregat Berdasarkan Sumber Material ... 31

Gambar 2.11 Serat Kelapa ... 41

Gambar 2.12 Serat Ampas Tebu ... 41

Gambar 2.13 Serat Kayu ... 41

Gambar 2.14 Serat Asbestos ... 42

Gambar 2.15 Serat Baja ... 42

Gambar 2.16 Serat Polypropelene ... 43

Gambar 2.17 Serat Kaca ... 43

Gambar 2.18 Serat Kevlar ... 43

Gambar 2.19 Serat Karbon ... 44

Gambar 2.20 Serat Kawat... 44

Gambar 2.21 Pohon Tebu ... 47

Gambar 2.22 Serat Ampas Tebu dan Material ... 55

x

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 60

Gambar 3.2 Serat Ampas Tebu ... 68

Gambar 3.3 Uji Tekan Beton ... 72

Gambar 3.4 Elastisitas Test dan Compression Srain Dial Test ... 73

Gambar 4.1 Grafik Nilai Slump Terhadap Variasi Serat Ampas Tebu ... 76

Gambar 4.2 Pengujian Nilai Slump ... 77

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Absorbsi Terhadap Variasi Campuran Serat Ampas Tebu ... 78

Gambar 4.4 Beton Dengan Variasi Serat Ampas Tebu40% ... 79

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kuat Tekan Silinder Terhadap Persentase Penggunaan Serat Ampas Tebu ... 81

Gambar 4.6 Pengujian Kuat Tekan Beton Pada Penelitian ... 82

Gambar 4.7 Pola Retak Cone and Shear Pada Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder 82 Gambar 4.8 Pola Retak Yang Mungkin Terjadi Pada Silinder Beton ... 83

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Nilai Modulxsus Elastisitas Rata-rata Berbagai Variasi Campuran Beton ... 86

xi

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.1 Kekuatan Tekan Beton... 17

Rumus 2.2 Standar Deviasi ... 17

Rumus 2.3 Modulus Elastisitas ... 22

Rumus 2.4 Absorbsi Beton ... 23

Rumus 2.5 Tegangan Beton ... 46

Rumus 2.6 Regangan ... 46

Rumus 3.1 Absorbsi Beton ... 71

Rumus 3.2 Kuat Tekan Beton ... 72

Rumus 3.3 Elastisitas Beton ... 74

Rumus 3.4 Perubahan Panjang Sampel ... 74

Rumus 3.5 Regangan ... 74

xii

DAFTAR NOTASI

f’c : kekuatan tekan (kg/cm2 P : Beban Tekan sampel (kg)

)

A : Luas Permukaan Tekan Sampel (cm²)

N : jumlah total benda uji hasil pemeriksaan / jumlah data E : Modulus Elastisitas (kg/ cm²)

ΔL : Perubahan Panjang Sampel (cm) K : Faktor Pembacaan Dial (mm) L : Panjang awal sampel beton (cm)

σ : Tegangan (kg/ cm²)

i

ABSTRAK

Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang sering digunakan pada konstruksi bangunan. Dengan semakin meningkatnya konstruksi bangunan maka menunjukkan juga semakin banyak kebutuhan beton dimasa yang akan datang, sehingga mempengaruhi perkembangan teknologi beton dimana akan menuntut rancangan-rancangan baru mengenai beton itu sendiri. Rancangan baru tersebut salah satunya yaitu dengan mendaur ulang limbah yang tidak terpakai, seperti serat ampas tebu. Dalam penelitian ini, serat ampas tebu digunakan sebagai bahan tambahan lain dalam campuran beton yang dibandingkan dengan beton normal untuk mengetahui nilai absorbsi, kuat tekan, dan elastisitas beton. Adapun variasi serat ampas tebu yang digunakan adalah 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% dan pengujian yang dilakukan berupa slump test, absorbsi, kuat tekan dan elastisitas. Dari hasil pengujian diperoleh hasil kenaikan pada nilai slump, penurunan pada kuat tekan dan peningkatan pada elastisitas. Pada pengujian absorbsi beton, besar daya serap beton terhadap air meningkat hingga 8,53% dengan serat ampas tebu 40%. Kekuatan tekan beton yang memenuhi kriteria perencanaan beton 14,525 MPa dengan penambahan serat ampas tebu tercapai pada beton dengan penambahan serat 15% sebesar 178,037 kg/cm2. Peningkatan elastisitas beton naik hingga 462,341% (elastisitas naik sebesar 4 kali lipat dari elastisitas rata-rata beton normal). Dari hasil pengujian tersebut diperoleh penurunan pada kuat tekan, peningkatan pada absorbsi beton. Untuk itu, jika diadakan penelitian lebih lanjut ada baiknya nilai variasi serat ampas tebu diperkecil kurang dari 15% agar dapat dimanfaatkan sebagai bahan tambahan. Penelitian lanjutan untuk beton mutu tinggi dapat dilakukan dengan mencampur suatu larutan yang dapat meningkatkan daya ikat antara serat ampas tebu dengan material penyusun beton lainnya.

Kata kunci : serat ampas tebu, absorbsi, kuat tekan dan elastisitas

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan konstruksi bangunan di Indonesia semakin meningkat. Hal ini terbukti dari semakin meningkatnya jumlah individu di Indonesia serta semakin berkembangnya teknologi mutakhir dari masa ke masa. Untuk mengimbangi hal tersebut, tentu harus didorong dengan pembangunan infrastruktur yang dapat mendukung kebutuhan penduduk serta perkembangan teknologi itu sendiri. Pembangunan infrastruktur tentu didasari dengan pemilihan bahan bangunan yang tepat, adanya kemudahan dalam pengerjaan dan juga memiliki nilai ekonomis.

Di Indonesia, berbagai penelitian dan pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sudah banyak dilakukan. Penelitian tersebut dikarenakan ketersediaan bahan baku yang melimpah dan dengan tujuan demi menemukan adanya alternatif lain yang efisien sebagai bahan penambah maupun pengganti dalam kontruksi bangunan khususnya pada beton. Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang sering digunakan pada konstruksi bangunan. Beton memiliki beberapa kelebihan dibanding dengan material lain diantaranya yakni tahan api, kuat tekannya cukup tinggi, tahan lama, serta mudah dibentuk ketika masih segar.

2 Beton merupakan hasil dari suatu pencampuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau bahan agregat-agregat lain dengan menambahkan semen sesuai perbandingan tertentu untuk pencampuran yang fungsinya adalah sebagai bahan dasar pengikat agregat pada beton. Hampir seluruh konstruksi bangunan di Indonesia menggunakan beton. Beton secara struktural memiliki kekuatan yang besar dalam menahan gaya tekan, tetapi tidak terhadap gaya tarik.

Untuk meningkatkan kuat tarik, dapat dilakukan dengan suatu perancangan khusus yang mampu menahan tegangan tarik tanpa mengalami retakan (daktail), yakni melalui penambahan serat, sehingga menjadi bahan komposit yakni beton dan serat. Pada beton, serat dapat dijadikan sebagai material tambahan baru. Aspek yang harus dipertimbangkan dalam mendapatkan material baru adalah pemanfaatan bahan yang berasal dari tumbuhan atau serat organik.

Serat pada campuran beton diharapkan dapat menjadi tulangan mikro, dimana retak-retak yang mungkin akan terjadi pada daerah beton tarik akibat tegangan tarik, ditahan oleh serat-serat tambahan, sehingga kuat tarik pada beton serat lebih tinggi dibanding kuat tarik beton biasa.

Menurut ACI (American Concrete Institute) Committee 544 beton berserat diartikan sebagai beton yang terbuat dari semen hidrolis, agregat halus, agregat kasar dan sejumlah kecil serat yang tersebar secara acak, yang mana masih dimungkinkan untuk diberi bahan-bahan additive. Maksud utama penambahan serat dalam beton adalah untuk menambah kuat tarik beton, mengingat kuat tarik beton sangat rendah. Kuat tarik yang sangat rendah berakibat

3 beton sangat mudah retak, yang pada akhirnya mengurangi keawetan beton. Dengan adanya serat, beton menjadi lebih tahan retak. Perlu diperhatikan bahwa pemberian serat tidak banyak menambah kuat tekan beton, namun hanya menambah daktilitas.2

Beton serat mempunyai keunggulan meningkatkan ketahanan beton terhadap abrasi dan impact ; meningkatkan kekuatan tekan, lentur, tarik elemen beton; meningkatkan daktilitas elemen; meningkatkan ketahanan elemen terhadap kelelehan dan pada saat pengecoran beton, serta mengurangi segresi komponen penyusun beton serta retak yang mungkin timbul akibat penyusutan praktis.

3

Beton serat meningkatkan kuat tarik saja, sedangkan pada kuat tekannya, tidak memiliki pengaruh yang signifikan karena kekuatan tekan pada beton lebih banyak dipengaruhi oleh kekerasan dari campuran agregat yang dapat saling mengunci satu sama lain. Dan pada beton serat, kekuatan tekan akan dapat meningkat apabila serat yang dicampur didalam beton memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada beton itu sendiri ataupun agregat.

Tipe Serat pada campuran beton (ACI Comitte 544) dapat diuraikan sebagai berikut :

1

1. SFRC (Steel Fiber Reinforced Concrete), misalnya serat besi dan serat stainless steel

2. SNFRC (Synthetic Fiber Reinforced Concrete), misalnya serat

polypropylene dan serat nylon

4 4. NFRC (Natural Fiber Reinforced Concrete), misalnya serabut kelapa

dan serabut ampas tebu

Penggunaan fiber (serat) dapat meningkatkan kuat tarik dan mencegah retakan beton, mengurangi lendutan, meningkatkan kuat impact serta mengurangi penyusutan (shrinkage).3

Upaya penelitian terhadap pemakaian serat organik (serat ampas tebu, serat bambu, serat nanas, serat ijuk) maupun serat anorganik dalam campuran beton sudah semakin banyak, termasuk pada penelitian di perguruan tinggi. Hal ini dikarenakan mudah didapatkan, dapat terurai secara alami, harganya yang murah dan tidak beracun, serta memiliki kekuatan mekanis yang baik. Salah satu serat organik/serat alam yang banyak ditemukan di Indonesia adalah serat ampas tebu (baggase), yang diperoleh dari tanaman tebu yang ditanam secara meluas di Indonesia.

Penambahan serat pada campuran beton dapat memperbaiki karakteristik beton.

Serat ampas tebu merupakan serat yang kuat, dengan jaringan parenkim yang lembut, yang memiliki tingkat higroskopis yang tinggi, dan mampu meningkatkan kuat tarik dengan menahan gaya tarik tanpa retakan-retakan. Serat ampas tebu juga merupakan serat yang memiliki kadar penyerapan air yang cukup tinggi yang dapat digunakan dalam campuran beton.

Selain uji kuat tarik, beton serat juga dapat dilakukan dengan pengujian elastisitas. Pada umumnya bahan, termasuk beton, memiliki daerah awal pada diagram tegangan-regangannya dimana bahan berkelakuan secara elastis dan linier. Kemiringan diagram tegangan-regangan dalam daerah elastis linier itulah

5 yang dinamakan Modulus Elastisitas (E) atau Modulus Young. Kajian tentang hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan persamaan analisis dan perencanaan suatu bagian struktur. Kemampuan bahan untuk menahan beban yang didukungnya dan perubahan bentuk yang terjadi pada bahan itu sangat tergantung pada sifat tegangan dan regangan tersebut. Modulus elastisitas pada beton tergantung dari salah satu faktor, yakni kuat tekan beton. Bila semakin tinggi kuat tekannya maka modulus elastisitasnya juga semakin besar.

Pada penelitian ini juga dilakukan pengujian penyerapan air (absorbsi) pada beton silinder. Absorbsi beton ialah dimana kita dapat mengukur apakah beton nantinya dapat diandalkan atau tidak dari segi keawetannya. Biasanya absorbsi beton dapat diukur setelah umur beton 28 hari. Jika absorbsi semakin besar maka beton cenderung kurang awet, karena dengan adanya absorbsi yang tinggi, maka beton terebut rawan terhadap masuknya air. Sebaliknya, jika absorbsi semakin kecil maka beton akan lebih bersifat kedap air, dan beton yang kedap air tidak terdapat pori-pori yang akan sambung menyambung didalam pasta semen yang sudah mengeras.

Karena sifat daktilitas beton serat yang lebih tinggi dibanding beton biasa, beton serat sangat cocok dan lebih sering digunakan pada :

a. Lapisan perkerasan jalan (rigid pavement), supaya retak-retak akibat beban kejut bisa dikurangi.

b. Spillway (pelimpah) dam, untuk mengurangi kerusakan akibat kavitasi. c. Elemen struktur yang sangat tipis, agar tidak mudah retak akibat benturan.

6 Maka daripada itu, pada penelitian ini serat yang digunakan adalah serat organik/serat alami yakni serat ampas tebu (baggase). Dimana serat tersebut disebar secara merata dalam campuran beton silinder,dengan variasi serat yang berbeda-beda pada setiap beton silinder.

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulis dalam penelitian untuk tugas akhir ini sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui kapasitas absorbsi beton dengan dan tanpa serat ampas

tebu.

2. Untuk mengetahui dan membandingkan kuat tekan beton dengan dan tanpa menggunakan serat ampas tebu.

3. Untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan serat ampas tebu terhadap elastisitas dari sampel yang menggunakan serat ampas tebu sebagai bahan tambahan dan membandingkannya dengan beton normal.

1.3 Batasan masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi cakupan / ruang lingkup agar tidak terlalu luas. Pembatasan masalah meliputi :

1. Mutu beton yang direncanakan adalah f’c 14,525 Mpa

2. Penambahan material serat ampas tebu sebanyak 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, dan 40%.

3. Serat ampas tebu yang digunakan berdiameter ± 1.0 mm, dengan panjang serat yang dipotong-potong sepanjang ± 50mm.

4. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

7 5. Perawatan beton dengan cara perendaman di air.

6. Pengujian absorbsi beton dilakukan setelah umur 28 hari untuk semua variasi 7. Pengujian elastisitas silinder dilakukan pada umur 28 hari untuk semua

variasi.

8. Pengujian kuat tekan silinder dilakukan pada umur 28 hari untuk semua variasi.

1.4 Metode Penelitian

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 : batu pecah, pasir, semen dan bahan campuran ( serat ampas tebu).

2. Pemeriksaan bahan penyusun beton.

• Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar

• Pemeriksaan berat jenis dan absorbsi agregat halus dan agregat kasar.

• Pemeriksaan berat isi pada agregat halus dan agregat kasar.

• Pemeriksaan kadar lumpur (pencucian agregat kasar dan halus lewat ayakan No.200).

• Pemeriksaan kandungan organik (colorimetric test) pada agregat halus. 3. Pemeriksaan analisa laboratorium serat ampas tebu.

8 4. Mix design (perancangan campuran)

Penimbangan/penakaran bahan penyusun beton berdasarkan uji karakteristik f’c 14,525 MPa.

5. Pengujian kuat tekan beton, elastisitas, absorbsi beton menggunakan benda uji silinder.

1.5. Manfaat Penelitian

Dari penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat bagi perkembangan teknologi beton, antara lain sebagai berikut :

1. Dari hasil penelitian ini kiranya dapat kita jadikan suatu acuan bahwa penggunaan serat ampas tebu sebagai komponen pembentuk beton merupakan suatu pilihan (choice) yang patut dipertimbangkan untuk mendapatkan/merubah sifat beton tertentu sesuai yang diinginkan.

2. Menjadi bahan pertimbangan bagi perusahan / individu untuk menggunakan

serat ampas tebu sebagai salah satu bahan dalam adukan beton.

3. Menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya yang akan membahas masalah penggunaan serat ampas tebu dengan mengombinasikan dengan bahan tambahan polimer untuk beton mutu tinggi.

9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Beton merupakan material utama sebagai pelengkap kesempurnaan dari suatu struktur bangunan konstruksi. Bahan dasar yang terdapat dalam campuran beton merupakan pencampuran dari semen Portland, air dan agregat dengan suatu perbandingan tertentu. Dalam campuran beton selain bahan dasar, dapat juga dicampurkan bahan tambahan lain seperti bahan kimia tambahan, serat ataupun bahan yang bukan kimia. Peristiwa terbentuknya beton adalah dengan cara menyatukan dan mencampurkan semen portland, agregat, beserta air yang kemudian menuangkannya ke dalam suatu cetakan, seperti bekisting pada kolom dan membiarkan campuran di dalam cetakan tersebut hingga kering dan mengeras. Reaksi kimia antara campuran ketiga bahan dasar yang berlangsung pada beberapa waktu tersebut yang akan menunjukkan bahwa peristiwa terbentuknya beton sudah terjadi.

Beton juga merupakan material komposit (campuran) dari beberapa bahan batu-batuan yang direkatkan oleh bahan ikat. Beton dibentuk dari campuran agregat (kasar dan halus), semen, air dengan perbandingan tertentu dan dapat pula ditambah dengan bahan campuran tertentu apabila dianggap perlu. Bahan air dan semen disatukan akan membentuk pasta semen yang berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat halus dan agregat kasar sebagai bahan pengisi. 4

10 Sifat–sifat dan karakteristik dari material penyusun beton sangat mempengaruhi kinerja dari beton yang dibuat. Kinerja dari beton tersebut akan berdampak pada kekuatan yang diinginkan, kemudahan dalam pengerjaannya dan keawetannya dalam jangka waktu tertentu.

Sebagai material komposit, ada 3 sistem umum yang melibatkan semen, yaitu pasta semen, mortar dan beton.

Gambar 2.1 Unsur-unsur pembuat beton.

Sebagai salah satu bahan konstruksi, beton mempunyai keunggulan dan kelemahan.

5

Keunggulan beton antara lain:

1. Ketersediaan (availability) material dasar. 5

2. Kemudahan untuk digunakan (versatility); masing-masing bahan dapat diangkut secara terpisah dan bisa dipakai untuk berbagai struktur tergantung kepada kebutuhan penggunaannya.

3. Kemampuan beradaptasi (adaptability); beton bersifat monolit sehingga tidak memerlukan sambungan seperti baja, dapat dicetak dengan bentuk dan

11 ukuran berapapun serta dapat diproduksi dengan berbagai cara yang disesuaikan dengan situasi sekitar.

4. Kebutuhan pemeliharaan yang minimal; ketahanan (durability) beton cukup tinggi, lebih tahan karat, dan lebih tahan terhadap bahaya kebakaran.

Kelemahan beton antara lain:

1. Kekuatan tariknya rendah, meskipun kekuatan tekannya besar. 5

2. Beton cenderung untuk retak, karena semennya hidraulis.

3. Kualitasnya sangat tergantung cara pelaksanaan di lapangan. Beton yang baik ataupun buruk dapat terbentuk dari rumus dan campuran yang sama. 4. Beton sulit untuk dapat kedap air secara sempurna, sehingga selalu dapat

dimasuki air, dan air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.

5. Struktur beton sulit untuk dipindahkan. Pemakaian kembali atau daur ulang sulit dan tidak ekonomis. Dalam hal ini struktur baja lebih unggul, misalnya tinggal melepas sambungannya saja.

2.2 Sifat-sifat Beton

Karakteristik beton dapat dilihat dalam hubungannya dengan kualitas yang dituntut untuk tujuan suatu konstruksi tertentu. Pendekatan praktis yang paling baik adalah mengusahakan kesempurnaan semua sifat beton. Adapun sifat-sifat beton yaitu:

12 2.2.1 Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete)

Beton segar merupakan suatu campuran antara air, semen, agregat dan bahan tambahan jika diperlukan setelah selesai pengadukan, usaha-usaha seperti pengangkutan, pengecoran, pemadatan, penyelesaian akhir dan perawatan beton dapat mempengaruhi beton segar itu sendiri setelah mengeras.

Beton segar yang baik dan bermutu ialah beton segar yang dapat diaduk, diangkut, dituang, dipadatkan, dan tidak ada kecendrungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil dari adukan) maupun Bleeding (pemisahan air dan semen dari adukan). Dalam hal ini, baik segregasi maupun Bleeding sangat berpengaruh pada mutu beton yang dapat 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).

2.2.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)

Kelecakan adalah kemudahan mengerjakan beton, dimana menuang (placing) dan memadatkan (compacting) tidak menyebabkan munculnya efek negatif berupa pemisahan (segregation) dan pendarahan (Bleeding).5

Unsur-unsur yang mempengaruhi workabilitas yaitu :

1. Jumlah air pencampur.

Bila semakin banyak air yang dipakai, maka semakin mudah beton segar itu dikerjakan (namun jumlahnya harus tetap diperhatikan agar tidak terjadi segregasi).

13 2. 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 distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase berat yang lolos pada setiap ukuran saringan dari analisa saringan.

3. 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.

4. Bentuk butiran agregat kasar

Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan. 5. Cara pemadatan dan alat pemadat.

Cara pemadatan yang dilakukan dengan alat getar, diperlukan tingkat kelecakan yang berbeda. Konsistensi/kelecakan pada adukan beton dapat diperiksa dengan pengujian slump yang didasarkan pada SK SNI 1972 : 2008. Percoban ini menggunakan corong baja yang berbentuk konus berlubang pada kedua ujungnya, yang disebut kerucut Abrams. Bagian atas berdiameter 10 cm, bagian bawah berdiameter 20 cm dan tinggi 30 cm (disebut sebagai kerucut Abrams), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

14 Sumber : SNI 1972:2008. Cara Uji Slump Beton

Gambar 2.2 Kerucut Abrams

Sumber : URL

Gambar 2.3 Tipe-tipe Slump Slump dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : 1. Slump sejati (slump sesungguhnya)

Slump sesungguhnya, merupakan penurunan umum dan seragam tanpa adukan beton yang pecah, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut.

15 2. Slump geser

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.

3. Slump runtuh.

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.

2.2.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)

Segregasi ialah kecenderungan agregat kasar untuk lepas dari campuran beton. Hal ini dapat menyebabkan sarang kerikil, yang pada akhirnya akan menimbulkan keropos pada beton. Segregasi dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

1. Campuran kurus atau kurang semen. 2. Terlalu banyak air.

3. Besar ukuran agregat maksimum lebih dari 40 mm.

4. Permukaan butir agregat kasar, semakin kasar permukaan butir agregat semakin mudah terjadi segregasi.

Untuk mengurangi kecenderungan segregasi maka dapat dilakukan dengan diusahakan air yang diberikan sedikit mungkin, adukan beton jangan dijatuhkan dengan ketinggian yang terlalu besar dan cara pengangkutan, penuangan maupun pemadatan harus dilakukan dengan cara-cara yang benar.

16

2.2.1.3 Pemisahan Air (Bleeding)

Bleeding ialah kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang baru dipadatkan. 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.

2.2.2 Sifat-sifat Beton Keras ( hardened concrete )

Sifat-sifat beton yang mengeras memiliki arti yang penting selama masa pemakaiannya. Perilaku mekanik beton keras merupakan kemampuan beton di dalam memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang bermutu 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.

2.2.2.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c)

Kuat tekan beton merupakan sifat yang paling penting dalam beton keras. 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. 5

17 Kekuatan tekan benda uji beton dihitung dengan rumus :

��′ = �

� … … … (�.�) dengan : fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2

P : beban tekan (kg)

)

A : luas permukaan benda uji (cm2 Standar deviasi dihitung berdasrakan rumus :

�=��(�′�− �′��) 2

� −1 … … … (�.�) )

Dimana : 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

)

Pada dasarnya kekuatan tekan beton dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tekan beton yaitu :

1. Faktor air semen dan kepadatan

Bila semakin rendah nilai faktor air semen, biasanya semakin tinggi jug kuat tekan betonnya, namun kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu, semakin rendah nilai faktor air semen, maka kuat tekan betonnya semakin rendah pula, hal ini terjadi 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

18 Abrams (1919) meneliti hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton pada umur 28 hari dengan uji silinder yang dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Kepadatan adukan beton sangat mempengaruhi kuat tekan beton setelah mengeras. Untuk mengatasi kesulitan pada saat pemadatan adukan beton dapat dilakukan dengan cara pemadatan dengan alat getar (vibrator) atau dengan memberi bahan kimia tambahan (chemical admixture) yang besifat mengencerkan adukan beton sehingga lebih mudah dipadatkan.

Gambar 2.4 Hubungan Antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton Selama Masa Perkembangannya

2. Umur beton

6

Kekuatan tekan beton akan bertambah dengan naiknya umur beton. Kekuatan beton akan naik secara cepat (linier) sampai umur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya akan kecil.6 Nilai kuat beton beragam sesuai dengan umurnya dan biasanya nilai kuat beton ditentukan pada waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran. Bentuk diagram kuat beton versus waktu untuk mutu beton tertentu dapat dilihat pada Gambar 2.5. Umumnya pada umur 7 hari kuat beton

19 mencapai 70% dan pada umur 14 hari mencapai 85-90% dari kuat beton umur 28 hari. Pada kondisi pembebanan tekan tertentu beton menunjukkan suatu fenomena yang disebut rangkak (creep).7

Tabel 2.1 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur

6

Gambar 2.5 Hubungan antara Kuat tekan dengan waktu7

3. Semen dan Jenis-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 2.6.

Umur beton (hari) 3 7 14 21 28 90 365

20 Gambar 2.6 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe

Portland semen6

4. Jumlah semen

Dalam hal ini jika faktor air semen sama (slump berubah), beton dengan jumlah kandungan semen tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebagaimana tampak pada Gambar 2.7. Bila jumlah semen terlalu sedikit, maka 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 yang lebih banyak mempunyai kuat tekan yang lebih tinggi.

Gambar 2.7 Pengaruh Jumlah Semen Terhadap Kuat Tekan Beton Pada Faktor Air Semen Yang Sama

21 5. Sifat agregat

Kekasaran permukaan dan ukuran maksimum agregat merupakan sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton. Permukaan yang halus pada kerikil dan 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. Akan tetapi bila nilai slump nya sama besar pada adukan beton, pengaruh tersebut tidak tampak karena agregat yang permukaannya halus memerlukan air lebih sedikit, berarti faktor air semennya rendah dan menghasilkan kuat tekan beton yang lebih tinggi.

Pada penggunaan ukuran butir agregat yang lebih besar memerlukan jumlah pasta yang 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 sebagaimana . Oleh karena itu pada beton yang direncanakan kuat tekan tinggi disarankan menggunakan agregat dengan ukuran besar butir maksimum 20mm.

22

2.2.2.2 Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas beton merupakan kemiringan garis singgung (slope

dari garis lurus yang ditarik) dari kondisi tegangan nol ke kondisi tegangan 0,45 f’c pada kurva tegangan-regangan beton. Modulus elastisitas beton dipengaruhi oleh jenis agregat, kelembaban benda uji beton, faktor air semen, umur beton dan temperaturnya. Secara umum, peningkatan kuat tekan beton seiring dengan peningkatan modulus elastisitasnya. Menurut pasal 10.5 SNI-03 2847 (2002), hubungan antara nilai modulus elastisitas beton normal dengan kuat tekan beton adalah �= 4700��′� ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. (2.3)

Modulus elastisitas pada beton bervariasi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi modulus elastisitas beton antara lain sebagai berikut ini:8

1. Kelembaban

Beton dengan kandungan air yang lebih tinggi merniliki modulus elastisitas yang juga lebih tinggi daripada beton dengan spesifikasi yang sama. 2. Agregat

Nilai modulus dan proporsi volume agregat dalam campuran mempengaruhi modulus elastisitas beton. Semakin tinggi modulus agregat dan semakin besar proporsi agregat dalam beton, semakin tinggi pula modulus elastisitas beton tersebut.

3. Umur Beton

Modulus elastisitas beton meningkat seiring pertambahan umur beton seperti halnya kuat tekannya, namun modulus elastisitas meningkat lebih cepat daripada kekuatannya.

23

4. Mix Design Beton

Jenis beton memberikan nilai E (modulus elastisitas) yang berbeda-beda pada umur dan kekuatan yang sama.

2.2.2.3 Absorbsi Beton

Absorbsi merupakan salah satu tolok ukur yang dapat dimanfaatkan sebagai pedoman apakah beton nantinya dapat diandalkan atau tidak dari segi keawetannya. Absorbsi pada beton dapat diukur pada saat beton setelah umur 28 hari. Dan pada hidrasi semen dengan derajat yang sama, permeabilitas akan menurun pada faktor air semen yang rendah

Pada dasarnya absorbsi beton merupakan banyaknya air yang diserap oleh 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 dapat dihitung dengan rumus :

Absorbsi

=

A−B

B

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (2.4)

Dimana : A = Berat beton setelah direndam (gr) B = Berat beton dalam kondisi kering (gr)

24 Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya Absorbsi pada beton, antara lain : 1. Faktor air semen.

Besarnya kadar air yang ada dalam campuran beton ditentukan oleh faktor air semen, bila faktor air semen tinggi, maka kadar air yang ada pada campuran beton juga tinggi dan hal ini dapat mengakibatkan absorbsi beton yang besar juga. 2. Susunan Butir (Gradasi) Agregat.

Pada umumnya beton yang menggunakan bahan agregat yang bergradasi baik, mempunyai nilai absorbsi yang relatif lebih kecil bila dibandingkan dengan beton yang menggunakan agregat yang bergradasi kurang baik. Celah–celah yang ada diantara butiran yang lebih besar dapat terisi oleh butiran yang berukuran kecil dan dapat membentuk massa yang padat setelah dicampur dengan semen dan air. Dengan demikian dapat memperkecil kemungkinan terbentuknya rongga– rongga untuk diisi air sisa proses hidrasi.

2.3 Bahan Penyusun Beton 2.3.1 Semen

2.3.1.1 Umum

Semen merupakan campuran beberapa bahan kimia yang memiliki sifat sebagai perekat pada campuran beton yang tersusun dari agregat. Pasta semen akan mengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butiran agregat. Agregat yang diikat bersama pasta semen akan menyatu dan mengeras dalam waktu yang bersamaan. Kualitas semen sangat mempengaruhi kualitas beton. Pada dasarnya, semen yang merupakan lem bila semakin tebal akan semakin kuat. Tetapi, jika dibuat terlalu tebal juga tidak dapat menjamin lekatan yang baik.

25 Bila ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi mortar, sedangkan bila digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton segar yang apabila mengeras akan menjadi beton keras (hardened concrete).

Semen dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu: 1. Semen hidraulis

Semen hidraulis merupakan semen yang apabila bereaksi dengan air, akan mengeras, tahan terhadap air (water resistance) dan stabil didalam air setelah mengeras. Contoh semen hidraulis antara lain kapur hidrolik, semen pozzolan, semen portland, semen portland-pozzolan, semen alumina dan semen ekspansif. Contoh lainnya adalah semen portland putih, dan semen warna.

2. Semen non-hidraulis

Semen non-hidraulis merupakan semen yang berfungsi sebagai perekat yang dapat mengeras tetapi tidak stabil didalam air.

Contoh dari semen non-hidraulis adalah kapur.

2.3.1.2 Semen Portland

Semen Portland merupakan suatu bahan pengikat hidrolis (hydraulic binder) yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan utamanya. Semen portland memiliki empat senyawa kimia utama, yaitu :5

a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat menjadi C3 b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO

S. 2) yang disingkat menjadi C2 c. Trikalsium Aluminat (3CaO.Al

S. 2O3) yang disingkat menjadi C3A.

26 d. Tetrakalsium Aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat menjadi

C4

Senyawa tersebut menjadi kristal-kristal yang paling mengikat/mengunci ketika menjadi klinker. Komposisi C

AF.6

3S dan C2

Adapun sifat-sifat fisik semen portland, yaitu :5

S adalah 70% - 80% dari berat semen dan merupakan bagian yang paling dominan memberikan sifat semen.2 Semen dan air saling bereaksi, persenyawaan ini dinamakan proses hidrasi, dan hasilnya dinamakan hidrasi semen.

a. Kehalusan Butir

Kehalusan semen mempengaruhi waktu pengerasan pada semen. Secara umum, semen berbutir halus meningkatkan kohesi pada beton segar dan dapat mengurangi Bleeding (kelebihan air yang bersama dengan semen bergerak ke permukaan adukan beton segar), akan tetapi menambah kecendrungan beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya retak susut.

b. Waktu ikatan

Waktu ikatan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai sutu tahap dimana pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu tersebut terhitung sejak air tercampur dengan semen. Waktu dari pencampuran semen dengan air sampai saat kehilangan sifat keplastisannya disebut waktu ikat awal, dan pada waktu sampai pastanya menjadi massa yang keras disebut waktu ikat akhir. Pada semen portrland biasanya batasan waktu ikaran semen adalah :

i. Waktu ikat awal > 60 menit ii. Waktu ikat akhir > 480 menit

27 Waktu ikatan awal yang cukup awal diperlukan untuk pekerjaan beton, yaitu waktu transportasi, penuanga, pemadatan, dan perataan permukaan.

c. Panas hidrasi

Silikat dan aluminat pada semen bereaksi dengan air menjadi media perekat yang memadat lalu membentuk massa yang keras. Reaksi membentuk media perekat ini disebut hidrasi.

d. Pengembangan volume (lechathelier)

Pengembangan semen dapat menyebabkan kerusakan dari suatu beon, karena itu pengembangan beton dibatasi sebesar ± 0,8 %.9 Akibat perbesaran volume tersebut , ruang antar partikel terdesak dan akan timnul retak – retak.

2.3.1.3 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 :5

a. Tipe I

Semen portland yang dalam penggunaannya tidak memerlukan persyaratan khusus seperti jenis-jenis lainnya. Digunakan untuk bangunan-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

28 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.

2.3.1.4 Bahan Dasar Semen Portland

Ada 4 kelompok bahan mentah dari semen portland, yaitu:6 - Kelompok calcareous → Oksida kapur

- Kelompok Siliceous → Oksida silika - Kelompok Argillacous → Oksida alumina - Kelompok Ferriferous → Oksida besi

29 Dan bahan dasar dalam pembuatan semen portland yaitu :6

- Batu kapur (limestone) / kapur (chalk) mengandung CaCO - Pasir silika / tanah liat mengandung SiO

3

2 & Al2O - Pasir / kerak besi mengandung Fe

3

2O

- Gypsum mengandung CaSO

3

4.H2

Tabel 2.2 Empat senyawa utama dari semen portland5 O

Nama Oksida Utama

Rumus

Empiris Rumus Oksida

Notasi Pendek

Kadar Rata - Rata ( % ) Trikalsium

silikat CaSiO5 3CaO.SiO2 C3S 50

Dikalsium

Silikat CaSiO4 2CaO.SiO2 C2S 25

Trikalsium

Aluminat Ca3Al2O6 3CaO.Al2O3 C3A 12

Tetrakalsium

Aluminoferrit 2Ca2AlFeO

4CaO.Al 5

2O3.

Fe2O3 C4AF 8

Gypsum CaSO4.2H2O CŜH2 3,5

2.3.1.5 Reaksi Hidrasi

Ketika air ditambahkan ke dalam campuran semen, proses kimiawi yang disebut hidrasi akan berlangsung. Mekanisme hidrasi semen ada dua, yaitu mekanisme larutan dan mekanisme padat. Pada mekanisme larutan, zat yang direaksikan larut dan menghasilkan ion dalam larutan. Ion-ion ini kemudian bergabung sehingga menghasilkan zat yang menggumpal (flocculate). Karena daya larut senyawa yang ada pada semen kecil, maka hidraulis lebih dominan daripada larutan.5

30 Gambar 2.9 Diagram Reaksi Hidrasi Partikel Semen

2.3.2 Agregat

Agregat merupakan salah satu bah

70-75% dari total volume beton,7 sehingga kualitas agregat sangat berpengaruh terhadap kualitas beton. Dengan adanya agregat yang baik, beton dapat dikerjakan (workable), kuat, tahan lama (durable) dan ekonomis.

Tabel 2.3 Pengaruh sifat agregat pada sifat beton6

Sifat Agregat Pengaruh pada Sifat Beon

Bentuk, tekstur, gradasi Beton cair Kelecakan Pengikatan

dan Pengerasan Sifat fisik, sifat kimia,

mineral Beton keras

Kekuatan. Kekerasan, ketahanan (durability)

31 2.3.2.1 Jenis-jenis Agregat

Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan beratnya, bentuknya, ukuran butir nominal (gradasi) dan tekstur permukaannya. Pada Gambar 2.10 dapat dilihat pembagian jenis agregat berdasarkan sumber material.

Gambar 2.10 Klasifikasi Agregat Berdasarkan Sumber Material6

2.3.2.2 Jenis Agregat Berdasarkan Berat6

Agregat dapat dibedakan menjadi 3 jenis berdasarkan beratnya, yaitu :

1. Agregat Normal

Agregat normal dihasilkan dari pemecahan batuan dengan quarry atau langsung diambil dari alam. Agregat ini biasanya memiliki berat jenis rata-rata 2.5-2.7. Beton yang dibuat dengan agregat normal adalah beton yang memiliki berat isi 2200-2500 kg/m3. Beton yang dihasilkan dengan

32 menggunakan agregat ini memiliki kuat tekan sekitar 15-40 Mpa (SK.SNI.T-15-1990:1).

2. Agregat Ringan

Agregat ringan dipergunakan untuk menghasilkan beton yang ringan dalam sebuah konstruksi yang memperhatikan berat dirinya. Berat isi agregat ringan ini berkisar antara 350-880 kg/m3 untuk agregat kasar dan 750-1200 kg/m3 untuk agregat halusnya (SK.SNI.T-15-1990:1).

3. Agregat Berat

Agregat berat memiliki berat jeni lebih besar dari 2800 kg/m3. Agregat ini biasanya dipergunakan untuk menghasilkan beton untuk proteksi terhadap radiasi nuklir (SK.SNI.T-15-1990:1).

2.3.2.3 Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk6

Bentuk agregat dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya dipengaruhi oleh proses geologi batuan yang terbentuk secara alamiah. Setelah dilakukannya penambangan, bentuk agregat dipengaruhi oleh mesin pemecah batu maupun cara peledakan yang digunakan.

Jika dikonsolidasikan butiran yang bulat akan menghasilkan campuran beton yang lebih baik bila dibandingkan dengan butiran yang pipih dan lebih ekonomis penggunaan pasta semennya. Klasifikasi agregat berdasarkan bentuknya adalah:

a. Agregat Bulat

Agregat ini terbentuk karena terjadinya pengikisan oleh air atau keseluruhannya terbentuk karena pengeseran. Rongga udaranya minimum 33%, sehingga rasio luas permukaannya kecil. Beton yang dihasilkan dari agregat ini

33 kurang cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan, sebab ikatan antar agregat kurang kuat.

b. Agregat Bulat Sebagian atau Tidak Teratur

Agregat ini secara alamiah berbentuk tidak teratur. Sebagian terbentuk karena pergeseran sehingga permukaan atau sudut-sudutnya berbentuk bulat. Rongga udara pada agregat ini lebih tinggi, sekitar 35-38%, sehingga membutuhkan lebih banyak pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari agregat ini belum cukup baik untuk beton mutu tinggi, karena ikatan antara agregat belum cukup baik (masih kurang kuat).

c. Agregat Bersudut

Agregat ini mempunyai sudut-sudut yang tampak jelas, yang terbentuk di tempat-tempat perpotongan bidang-bidang dengan permukaan kasar. Rongga udara pada agregat ini sekitar 38-40%, sehingga membutuhkan lebih banyak lagi pasta semen agar mudah dikerjakan. Beton yang dihasilkan dari agregat ini cocok untuk struktur yang menekankan pada kekuatan karena ikatan antar agregatnya baik (kuat).

d. Agregat Panjang

Agregat ini panjangnya jauh lebih besar daripada lebarnya dan lebarnya jauh lebih besar daripada tebalnya. Agregat ini disebut panjang jika ukuran terbesarnya lebih dari 9/5 dari ukuran rata-rata. Ukuran rata-rata ialah ukuran ayakan yang meloloskan dan menahan butiran agregat. Sebagai contoh, agregat dengan ukuran rata-rata 15 mm akan lolos ayakan 19 mm dan tertahan oleh ayakan 10 mm. Agregat ini dinamakan panjang jika ukuran terkecil butirannya lebih kecil dari 27

34 mm (9/5 x 15 mm). Agregat jenis ini akan berpengaruh buruk pada mutu beton yang akan dibuat. Kekuatan tekan beton yang dihasilkan agregat ini adalah buruk.

e. Agregat Pipih

Agregat disebut pipih jika perbandingan tebal agregat terhadap ukuranukuran lebar dan tebalnya lebih kecil. Agregat pipih sama dengan agregat panjang, tidak baik untuk campuran beton mutu tinggi. Dinamakan pipih jika ukuran terkecilnya kurang dari 3/5 ukuran rata-ratanya.

f. Agregat Pipih dan Panjang

Pada agregat ini mempunyai panjang yang jauh lebih besar daripada lebarnya, sedangkan lebarnya jauh lebih besar dari tebalnya.

2.3.2.4 Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal

Agregat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu agregat alam dan agregat buatan (pecahan). Agregat alam dan pecahan inipun dapat dibedakan berdasarkan beratnya, asalnya, diameter butirnya (gradasi), dan tekstur permukaannya.

Dari ukuran butirannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat kasar dan agregat halus.6

i. Agregat Halus

Agregat halus (pasir) adalah mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton yang memiliki ukuran butiran kurang dari 5 mm atau lolos saringan No.4 dan tertahan pada saringan No.200. Agregat halus (pasir) berasal dari hasil disintegrasi alami dari batuan alam atau pasir buatan yang dihasilkan dari alat pemecah batu (stone crusher). Agregat halus yang akan digunakan harus memenuhi spesifikasi yang telah ditetapkan oleh ASTM. Jika

35 seluruh spesifikasi yang ada telah terpenuhi maka barulah dapat dikatakan agregat tersebut bermutu baik. Adapun spesifikasi tersebut adalah :

• Susunan butiran (Gradasi)

Agregat halus yang digunakan harus mempunyai gradasi yang baik, karena akan mengisi ruang-ruang kosong yang tidak dapat diisi oleh material lain sehingga menghasilkan beton yang padat disamping untuk mengurangi penyusutan. Analisa saringan akan memperlihatkan jenis dari agregat halus tersebut. Melalui analisa saringan maka akan diperoleh angka Fine Modulus. Melalui Fine Modulus ini dapat digolongkan 3 jenis pasir yaitu :

- Pasir Kasar : 2.9 < FM < 3.2 - Pasir Sedang : 2.6 < FM < 2.9 - Pasir Halus : 2.2 < FM < 2.6

• Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan No.200), tidak boleh melebihi 5% (terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melampaui 5% maka agregat harus dicuci.

• Kadar liat tidak boleh melebihi 1% (terhadap berat kering).

• Agregat halus harus bebas dari pengotoran zat organik yang akan

merugikan beton, atau kadar organik jika diuji di laboratorium tidak menghasilkan warna yang lebih tua dari standar percobaan Abrams-Harder dengan batas standarnya pada acuan No 3.

• Agregat halus yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan

mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berlebihan di

36 dalam mortar atau beton dengan semen kadar alkalinya tidak lebih dari 0.60% atau dengan penambahan yang bahannya dapat mencegah pemuaian.

• Sifat kekal (keawetan) diuji dengan larutan garam sulfat:

- Jika dipakai Natrium-Sulfat, bagian yang hancur maksimum 10%.

- Jika dipakai Magnesium-Sulfat, bagiam yang hancur maksimum

15%.

ii. Agregat Kasar

Agregat harus mempunyai gradasi yang baik, artinya harus tediri dari butiran yang beragam besarnya, sehingga dapat mengisi rongga-rongga akibat ukuran yang besar, sehingga akan mengurangi penggunaan semen atau penggunaan semen yang minimal.

Agregat kasar yang digunakan pada campuran beton harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut :

1. Susunan butiran (gradasi)

Agregat kasar harus mempunyai susunan butiran dalam batas-batas seperti yang terlihat pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar 10 Ukuran Lubang Ayakan

(mm)

Persentase Lolos Kumulatif (%)

38,10 95 – 100

19,10 35 – 70 9,52 10 – 30

37

2. Agregat kasar yang digunakan untuk pembuatan beton dan akan

mengalami basah dan lembab terus menerus atau yang akan berhubungan dengan tanah basah, tidak boleh mengandung bahan yang reaktif terhadap alkali dalam semen, yang jumlahnya cukup dapat menimbulkan pemuaian yang berklebihan di dalam mortar atau beton. Agregat yang reaktif terhadap alkali dapat dipakai untuk pembuatan beton dengan semen yang kadar alkalinya tidak lebih dari 0.06% atau dengan penambahan bahan yang dapat mencegah terjadinya pemuaian.

3. Agregat kasar harus terdiri dari butiran-butiran yang keras dan tidak berpori atau tidak akan pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca seperti terik matahari atau hujan.

4. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 75 mikron (ayakan

No.200), tidak boleh melebihi 1% (terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melebihi 1% maka agregat harus dicuci.

5. Kekerasan butiran agregat diperiksa dengan bejana Rudellof dengan beban penguji 20 ton di mana harus dipenuhi syarat berikut:

- Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9.5-19.1 mm lebih dari 24% berat.

- Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19.1-30 mm lebih dari 22% berat. - Kekerasan butiran agregat kasar jika diperiksa dengan mesin Los Angeles

di mana tingkat kehilangan berat lebih kecil dari 50%.

2.3.2.5 Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan6

Umumnya jenis agregat dengan permukaan kasar lebih disukai. Karenapermukaan yang kasar akan menghasilkan ikatan yang lebih baik jika dibandingkan dengan

38 permukaan agregat yang licin. Jenis agregat berdasarkan tekstur permukaannya dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Kasar

Agregat ini dapat terdiri dari batuan berbutir halus atau kasar yang mengandung bahan-bahan berkristal yang tidak dapat terlihat dengan jelas melalui pemeriksaan visual.

2. Berbutir (granular)

Pecahan agregat jenis ini memiliki bentuk bulat dan seragam. 3. Agregat licin/halus (glassy)

Agregat jenis ini lebih sedikit membutuhkan air dibandingkan dengan agregat dengan permukaan kasar. Agregat licin terbentuk akibat dari pengikisan oleh air, atau akibat patahnya batuan (rocks) berbutir halus atau batuan yang berlapis-lapis. Dari hasil penelitian, kekasaran agregat akan menambah kekuatan gesekan antara pasta semen dengan permukaaan butir agregat sehingga beton yang menggunakan agregat ini cenderung mutunya akan lebih rendah.

4. Kristalin (cristalline)

Agregat jenis ini mengandung kristal-kristal tampak dengan jelas melalui pemeriksaan visual.

5. Berbentuk sarang labah (honeycombs)

Agregat ini tampak dengan jelas pori-porinya dan rongga-rongganya. Melalui pemeriksaan visual kita dapat melihat lubang-lubang pada batuannya.

39 2.3.3 Air

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air yang mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula, atau bahan kimia lainnya, bila dipakai dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan. Karena pasta semen merupakan hasil reaksi kimia antara semen dengan air, maka bukan perbandingan jumlah air terhadap total berat campuran yang penting, tetapi justru perbandingan air dengan semen atau yang biasa disebut dengan Faktor Air Semen (water cement ratio). Air yang berlebihan akan menyebabkan banyaknya gelembung air setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan proses hidrasi tidak tercapai seluruhnya, sehingga akan mempengaruhi kekuatan beton. Untuk air yang tidak memenuhi syarat mutu, kekuatan beton pada umur 7 hari atau 28 hari tidak boleh kurang dari 90% jika dibandingkan dengan kekuatan beton yang menggunakan air standar/suling.

Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut:6

a. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter. b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat

organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.

c. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0.5 gram/liter. d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

40 Untuk mendapatkan beton yang berkualitas baik, air tidak cukup harus memenuhi syarat. Jumlah air yang akan dicampurkan ke dalam pasta semen pun harus diperhitungkan. Jumlah air tersebut dapat diperhitungkan melalui perbandingan yang ditentukan antara berat air dan berat semen portland pada campuran beton, yang dikenal dengan istilah faktor air semen (fas).

2.4 Serat

Penambahan serat memiliki arti yakni memberi tulangan pada beton yang disebar merata ke dalam adukan beton dengan orientasi acak dengan maksud untuk mencegah terjadinya retakan micro pada beton di daerah tarik akibat pengaruh pembebanan, pengaruh susut atau pengaruh panas hidrasi.11

Keuntungan penambahan serat pada beton adalah:12

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.

41 Adapun jenis-jenis serat yang sering digunakan dalam campuran beton, yaitu:

1. Serat Alami

Serat ini berasal dari alam. 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.

Berikut contoh gambar-gambar serat alami :20

Gambar 2.11 Serat Kelapa Gambar 2.12 Serat Ampas Tebu

42

2. Serat Asbestos

Serat ini memiliki harga yang relatif murah, tahan terhadap panas sehingga sering digunakan dalam pembuatan asbes lembaran, pipa maupun genteng.

Gambar 2.14 Serat Asbestos20

3. Serat Baja

Dari semua jenis serat, serat baja memiliki kekuatan dan modulus yang paling tinggi, tetapi serat ini sangat korosif.

Gambar 2.15 Serat Baja20

4. 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.

43 Contoh gambar serat Polypropelene :

Gambar 2.16 Serat Polypropelene20

5. Serat Kaca

Serat ini memiliki berat jenis yang rendah, kurang mampu menahan pengaruh alkali, dan modulus elastisitas rendah.

Gambar 2.17 Serat Kaca20

6. Serat Kevlar

Serat ini memiliki modulus elastisitas dan kuat tarik yang besar, namun harganya mahal sehingga jarang digunakan.

44

7. Serat Karbon

Serat ini pun memiliki harga yang relatif mahal. Serat ini biasa dipakan pada beton yang mempunyai ketahanan terhadap retak yang tinggi.

Gambar 2.19 Serat Karbon20

8. Serat Kawat

Serat ini banyak tersedia di Indonesia dan memiliki harga yang relatif murah.

Gambar 2.20 Serat Kawat20

2.4.1 Perilaku Mekanis Beton Serat

Beton memiliki kelemahan pada gaya tarik. Untuk meningkatkan kuat tarik, dapat dilakukan dengan suatu perancangan khusus yang mampu menahan tegangan tarik tanpa mengalami retakan (daktail), yakni melalui penambahan serat, sehingga menjadi bahan komposit yakni beton dan serat

45 Serat pada campuran beton diharapkan dapat menjadi tulangan mikro, dimana retak-retak yang mungkin akan terjadi pada daerah beton tarik akibat tegangan tarik, ditahan oleh serat-serat tambahan, sehingga kuat tarik pada beton serat lebih tinggi dibanding kuat tarik beton biasa.1

Selain perbaikan sifat mekanis di atas, ada beberapa perilaku mekanis lainnya pada beton serat, diantaranya:13

1. Kuat Lentur

Seperti halnya dengan kuat tarik, faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kuat tekan beton juga akan berpengaruh terhadap kuat lenturnya. Pada waktu beton menerima beban lentur maka beban tadi ditahan oleh kekuatan tarik pada daerah tarik, dan juga akan ditahan oleh kekuatan tekan di daerah tekan. Sehingga apabila kuat tekan dan tariknya meningkat, maka kuat lentur juga akan meningkat.

2. Regangan Susut

Susut adalah perubahan volume akibat perubahan waktu tanpa dilakukan pembebanan pada suhu kamar. Pada beton yang kuat tekannya besar maka regangan akibat susut akan kecil, dikarenakan pada beton yang kuat tekannya besar maka water cement ratio (faktor air semen) kecil sehingga penguapan yang terjadi juga kecil

3. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas beton tergantung dari beberapa faktor, diantaranya adalah kuat tekan beton. Semakin tinggi kuat tekan beton maka modulus elastisitas juga semakin besar, dimana perubahan panjang yang terjadi akibat pembebanan tekan akan semakin kecil. Penambahan serat pada beton secara

46 umum akan meningkakan kuat tekan beton. Dengan demikian maka modulus elastisitasnya juga akan meningkat.

4. Poisson’s Ratio

Poisson’s ratio adalah perbandingan antara perubahan regangan arah tegak lurus beban dengan perubahan regangan searah beban. Akibat penambahan serat maka regangan yang terjadi baik longitudinal maupun transversal juga mengecil.

2.4.1.1Perilaku Tegangan-Regangan Beton

Tegangan yang terjadi pada beton dinyatakan dalam rumus sebagai berikut:

�

=

�

�

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

(2.5)

Dimana: � = Tegangan Beton (MPa) P = Beban (N)

A = Luas Penampang (mm2)

Regangan yang terjadi pada beton dinyatakan dalam rumus sebagai berikut:

�

=

∆�

�

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

(2.6)

Dimana: � = Tegangan Beton (MPa)

∆� = Beban (N)

� = Luas Penampang (mm2)

2.4.2 Tebu

Tebu (Saccharum Officinarum) merupakan tanaman sumber pemanis alamiah yang dapat tumbuh disetiap jenis tanah, dari dataran rendah hingga

47 dataran tinggi pada pada ketinggian 5.500 meter diatas permukaan laut (mdpl) pada daerah beriklim panas dan lembab dengan kelembapan >70%, hujan yang merata setelah tanaman berumur 8 bulan dan suhu udara berkisar antara 28-34˚c.14 Tanaman tebu selama masa pertumbuhan membutuhkan banyak air, akan tetapi ketika tebu akan menghadapi waktu masak keadaan keringlah yang dikehendaki tebu sehingga pertumbuhannya terhenti. Dan apabila hujan turun terus menerus dapat menyebabkan rendahnya rendemen tanaman tebu tersebut. Jadi inilah alasan tanaman tebu bukan hanya memerlukan daerah yang beriklim panas, tanaman tebu juga memerlukan adanya perbedaan antara musim hujan dan musim kemarau. Tebu dapat hidup dengan baik dan ditanam secara meluas di daerah yang beriklim tropis. Perkebunan tebu di Indonesia memiliki luas areal + 232 ribu hektar, yang tersebar diberbagai kawasan di Medan, Lampung, Semarang, Solo, dan Makassar. Dari seluruh perkebunan tebu yang ada di Indonesia, 50% di antaranya adalah perkebunan rakyat, 30% perkebunan swasta, dan hanya 20% perkebunan negara

Gambar 2.21 Pohon Tebu

48 Nama saccharum pada tanaman tebu diberikan oleh Linnaeus pada tahun 1753. Dalam bahasa sansekerta disebut Karkara atau Carkara yang berarti kristal (gravel). Ketika itu Saudi Arabia mengenal tebu dari India melalui Persia ke Timur Tengah maka kata karkara diubah menjadi sakkar atau sukkar, sedangkan bangsa Yunani mengenal tebu dari Asia dengan mengambil bahasa Yunani kuno sebagai sakchar atau Sakcharon dan diperkenalkanlah dari bahasa Romawi menjadi Saccharum. Berdasarkan penelitian yang dilaksanakan oleh The Brandes-Jeswiet ekspedition pada tahun 1928 di Papua Nugini diketahui bahwa Saccharum Officinarum ditempat tersebut dikenal dengan nama Saccharum Robustun. Selanjutnya Brandes-Jeswiet menyimpulkan bahwa asal-usul tebu berasal dari Papua Nugini.

Masyarakat kepulauan Pacific selatan menyebarkan tanaman tebu ke seluruh Kepulauan Pasifik dan dari sanalah selanjutnya menyebar ke India dan Asia Tenggara termasuk Indonesia.

2.4.4 Komoditas & Klasifikasi Tebu

Komoditas tebu di Indonesia mempunyai sejarah yang panjang dan dapat berubah-ubah. Sentrum penanaman tebu di Indonesia pada awalnya berpusat di pulau Jawa yang dirintis pada masa penjajahan Belanda di Indonesia.

Pada masa itu penanaman tebu diberlakukan secara paksa dan perdagangan gulanya pun dimonopoli oleh Belanda. Pasca penjajahan Belanda, pengembangan tebu secara umum dalam bentuk perkebunan swasta yang didominasi oleh penduduk Tionghoa di Indonesia. Namun dalam beberapa tahun terakhir pengembangan tanaman tebu semakin meluas keberbagai daerah,

49 termasuk dikeluarkannya kebijakan Pemerintah untuk pengembangan industri gula di Indonesia.

Fase pertumbuhan tanaman tebu jatuh pada umur 3 sampai 8 bulan dan fase pemasakan pada umur 9 sampai 12 bulan yang ditandai dengan tebu mengeras dan berubah warna menjadi kuning pucat. Pengolahan tanah untuk penanaman tebu di lahan kering pada umumnya dilakukan pada musim kemarau sampai akhir musim hujan. Dan penanaman pun dilakukan di awal musim kemarau sampai menjelang musim hujan.15

Melalui sistem taksonomi tumbuhan, kedudukan tebu dapat diklasifikasikan sebagai berikut:15

Divisi : Plantae (tumbuh-tumbuhan)

Subdivisi : Spermatophyta (tumbuhan berbiji)

Ordo : Angiospermae (berbiji tertutup)

Kelas : Monocotylidonae (biji berkeping satu)

Famili : Graminae (poaceae)

Subfamili : Andropogonae

Genus : Saccharum

Spesies : Saccharum Officinarum ( Tebu )

Tanaman tebu (Saccharum officinarum) di Indonesia dimanfaatkan sebagai bahan baku utama dalam perindustrian gula. Tebu merupakan salah satu tanaman pengumpul silikon (Si) yaitu tanaman yang serapan Si-nya melebihi serapannya terhadap air dan selama pertumbuhan (1 tahun), tebu menyerap Si sekitar 500-700 kg/ha lebih tinggi dibanding unsur-unsur lainnya. Sebagai

50 pembanding, dalam kurun waktu yang sama tebu menyerap antara 100-300 kg K, 40-80 kg P, dan 50-500 kg N/ha .16

Komposisi kimia yang lebih kompleks dari tanaman tebu dapat dilihat pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Komposisi Kimia Tanaman Tebu17

Secara morfologi tanaman tebu dapat dibagi menjadi beberapa bagian yaitu batang, daun, akar, dan bunga. Masing-masing bagian memiliki ciri-ciri tertentu, yakni :18

a. Ciri-ciri batang

• Tumbuh tegak, sosoknnya tinggi kurus dan tidak bercabang.

• Tinggi mencapai 3,5 meter.

• Memiliki ruas dengan panjang ruas 10,30 cm.

Komponen Presentase (%)

Air 73- 76

Serat ampas 11- 16

Zat kering terlarut 10- 16

Komposisi zat kering terlarut adalah: Sukrosa

Glukosa Fruktosa Garam organik bebas

Zat- zat lain

70- 86 2- 4 2- 4 0,5- 2,5

51

• Kulit batang keras berwarna hijau, kuning, ungu, merah tua atau kombinasinya.

b. Ciri-ciri daun

• Merupakan daun tidak lengkap

• Daun berpangkal pada buku batang dengan kedudukan yang berseling

• Pelepah memeluk batang, semakin keatas semakin menyempit,

terdapat bulu-bulu daun dan telinga daun.

• Pertulangan daun sejajar

• Helaian daun berbentuk garis dengan ujung meruncing, bagian tepi bergerigi dan permukaan daun kasar.

c. Ciri-ciri akar

• Akar serabut

• Panjang mencapai 1 Meter d. Ciri-ciri bunga

• Merupakan bunga majemuk

• Panjang bunga majemuk 70-90 cm

• Setiap bunga mempunyai 3 daun kelopak, 1 daun mahkota, 3 banang sari dan 2 kepala putik

Adapun varietas tebu terbagi beberapa jenis dengan ciri-ciri sebagai berikut :19 1. Tebu ratu/raja adalah tebu yang paling besar ukurannya, batangnya kuat berwarna kekuningan dan banyak mengandung air. Diameter batang dapat mencapai 6 cm.

52 2. Tebu tiying adalah tebu yang kulit batangnya keras dan kaku menyerupai

tiying/bambu. Batang berwarna agak kuning, diameter batang 3-5 cm, panjang ruas 5-11 cm dan tingginya dapat mencapai + 5m.

3. Tebu kuning/arjuna adalah tebu yang menyerupai tebu tiying batangnya berwarna kuning mulus, licin, airnya banyak, dan rasanya paling manis.

4. Tebu tawar/tabah adalah tebu yang perawakannya mirip dengan tebu tiying dengan kulit batang berwarna kuning kehijauan. Batang mengandung banyak air dan rasanya tawar/tabah/blangsah.

5. Tebu swat adalah tebu yang mirip dengan tebu kuning, namun pada ruas terdapat garis-garis hijau memanjang (swat/garis) dan rasanya kurang manis. 6. Tebu selem (ireng/hitam/cemeng) adalah tebu yang kulit batangnya berwarna coklat kehitaman. Diameter batang 2-4 cm, tinggi 4-5 m. Perawakannya besar mirip tebu ratu. Batangnya banyak mengandung air dan rasanya kurang manis. 7. Tebu malem adalah tebu yang mirip dengan tebu ratu, hanya saja ruas batangnya lebih pendek, lebih keras, kadar airnya lebih sedikit dan lebih manis. 8. Tebu salah adalah tebu yang perawakannya mirip gelagah (Saccharum spontaneum). Batang berwarna kuning keputihan, berdiameter 2-3,5 cm dan panjang ruas 7-11 cm. Kadar airnya lebih banyak dan rasanya lebih manis.

Di dalam batang tebu, selain air (H2O) dan sukrosa (C12H22O11

1. Serat atau baggase adalah selulosa yang tidak mengandung gula.

) juga terkandung 9 macam unsur lain yaitu :19

2. Dekstrosa atau glukosa adalah kerusakan sukrosa akibat tebu terlalu masak atau over ripe sehingga terjadi fermentasi.

53 3. Levulosa atau fruktosa akibat tebu yang belum masak atau yang terlalu

masak.

4. Asam organik seperti glycolic, malic, succinic, tannic dan acetic acid yang terkandung pada tebu yang terlalu masak. Acetic acid timbul pada tebu yang mati dan unsur tersebut mengakibatkan kristal gula mudah menjadi basah dan leleh.

5. Unsur nitrogen banyak pada daun atau hijuan. Pada tebu yang masak, kandungannya sedikit sekali yaitu hanya pada bakal tunas pada ruas tebu. 6. Zat warna, yaitu chlorophyll yang berasal dari kulit dan serat tebu. Bila kulit

batang tebu yang berwarna hijau maka nira tebu juga berwarna hijau. Serat tebu berwarna putih tapi apabila terkena cairan alkali akan berubah menjadi kuning.

7. Lilin tebu, umumnya berwarna putih menempel pada kulit tebu. 8. Pektin, berbentuk semacam jelly, tidak larut dalam air.

9. Abu atau ash, yang mengandung sisa mineral seperti potash, kapur, soda, magnesia dan lain-lain. Unsur-unsur non-sukrosa tersebut harus dipisahkan

agar sukrosa-nya dapat diolah menjadi gula untuk dikonsumsi.

Daur kehidupan tanaman tebu melalui 5 fase, yaitu :18

1. Perkecambahan

Dimulai dengan pembentukan taji pendek dan akar stek pada umur 1 minggu dan diakhiri pada fase kecambah pada umur 5 minggu.

2. Pertunasan

54 3. Pemanjangan Batang

Dimulai dari umur 3,5 bulan sampai 9 bulan.

4. Kemasakan, merupakan fase yang terjadi setelah pertumbuhan vegetatif

menurun dan sebelum batang tebu mati. Pada fase ini gula di dalam batang tebu mulai terbentuk hingga titik optimal hingga berangsur-angsur menurun. Fase inidisebut juga fase penimbunan rendaman gula.

5. Kematian

2.4.5 Ampas Tebu (Baggase)

Ampas tebu (baggase) adalah bahan sisa berserat dari batang tebu yang telah diekstraksi niranya dengan jaringan parenkim yang lembut dan memiliki tingkat higroskopis yang tinggi yang dihasilkan dari proses penggilingan tebu serta tidak tahan disimpan karena mudah terserang jamur. Karena ampas tebu merupakan hasil samping dari proses ekstraksi cairan tebu di pabrik dan dari suatu pabrik dapat dihasilkan sekitar 35-40% dari berat tebu yang digiling. Umumnya tanaman tebu menghasilkan 24-36% ampas tebu (baggase) dan ampas tebu sendiri mengandung air 48-52%, gula 2.5-6%, serta serat 44-48%.17

Ampas tebu (baggase) memiliki komposisi yang hampir sama dengan komposisi kimia kayu daun lebar, kecuali kadar airnya dan ampas tebu merupakan limbah lignoselulosa yang dihasilkan oleh pabrik gula setelah tebu diambil niranya.

Proses pengumpulan sampel (ampas tebu) dimulai dari pengambilan ampas tebu di pabrik gula sei semayang yang terletak di jalan Medan, Km 10

55 (Binjai). Ampas tebu yang diambil belum sepenuhnya kering dan memiliki panjang yang tidak beraturan. Ampas tebu kemudian dikeringkan secara alami melalui sinar matahari, dan di potong dengan panjang ± 50mm agar sesuai dengan metode penelitian yang digunakan.

Gambar 2.22 Serat Ampas Tebu dan Material

Setelah proses pemotongan, dilakukan pengecoran di Laboratorium Beton Universitas Sumatera Utara dengan metode mix design yang telah ditetapkan. Pada proses pengecoran, ampas tebu dimasukkan perlahan-lahan secara acak untuk menghindari penggumpalan pada daerah tertentu. Kemudian beton dituangkan ke dalam cetakan silinder dan dibiarkan hingga mengering selama 24 jam.

Beton yang sudah kering dari cetakannya kemudian direndam selama 28 hari agar dapat dilakukan pengujian absorbsi, kuat tekan, dan elastisitas.

2.4.6 Struktur Ampas Tebu

56 1. Kulit (rind) yang meliputi epidermis, kortek, dan perisikel,

2. Ikatan serat pembuluh

3. Jaringan dasar (parenkim) atau pith dengan ikatan yang tersebar tidak teratur.

Gambar 2.23 Batang Tebu (Saccharum officinarum)20

Serat ampas tebu memiliki struktur pembentuk yang dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.5 Struktur Pembentuk Serat Ampas Tebu23

No. Komponen % Berat Kering

1. Cellulosa 26%-43%

2. Hemicellulosa 17%-23%

3. Pentosans 20%-33%

57 2.4.7 Karakteristik Ampas Tebu

Berdasarkan penelitian terhadap ampas tebu basah, dari ampas tebu diperoleh rapat total (bulk density) sekitar 0,125 gr/cm3, kandungan kelembaban (moisture content) sekitar 48%.21

Ampas tebu mempunyai berbagai macam kegunaan, dibeberapa negara limbah pabrik tersebut untuk keperluan diberbagai bidang industri, misalnya ampas tebu dibuat menjadi plastik, kertas serta dapat dibuat papan partisi. Pada umumnya, pabrik gula di Indonesia memanfaatkan ampas tebu sebagai bahan bakar bagi pabrik yang bersangkutan, setelah ampas tebu tersebut mengalami pengeringan.22

58

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Umum

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Beton Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Secara umum urutan tahap penelitian meliputi :

a. Tahap persiapan

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan dibutuhkan dalam penelitian dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian yang akan dilakukun dapat berjalan dengan lancar.

b. Pemeriksaan Bahan

Tahap ini dilakukan penelitian terhadap agregat kasar, agregat halus, serat ampas tebu, semen, dan air yang akan digunakan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik bahan tersebut. Selain itu juga untuk mengetahui apakah bahan uji tersebut memenuhi syarat atau tidak,bila bahan tidak memenuhi syarat maka bahan disortir. Hasil dari pengujian ini nantinya juga sebagai data rancang campur adukan beton.

c. Pembuatan Benda Uji

59 i. Penetapan campuran adukan beton normal dan beton normal berserat.

ii. Pembuatan adukan beton normal dan beton normal berserat.

iii. Pemeriksaan nilai slump.

iv. Pembuatan benda uji.

Pembuatan benda uji dapat dilihat melalui Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Distribusi Pembuatan Benda Uji Silinder

d. Tahap Perawatan Benda Uji/Curing

Pada tahap ini benda-benda uji beton yang sudah jadi selanjutnya dilakukan

perawatan (curing). Perawatan ini dilakukan dengan merendam benda uji di bak perendaman di laboratorium sampai umur pengujian yaitu 28 hari. Selanjutnya benda uji tersebut dikeluarkan dan dapat langsung diuji.

e. Tahap Pengujian Benda Uji

Pada tahap ini dilakukan pengujian sebagai berikut :

• Pengujian slump (SK SNI 1972 : 2008), untuk mengetahui tingkat kemudahan pengerjaan (workability).

Variasi Serat Ampas tebu

Aborbsi &

Elastisitas Kuat Tekan Jumlah

15% 5 5 10

20% 5 5 10

25% 5 5 10

30% 5 5 10

35% 5 5 10

40% 5 5 10

60

• Pengujian absorbsi beton (SK SNI 03-6433-2000).

• Pengujian kekuatan tekan beton (SK SNI 03-1974-1990). Pengujian dilakukan setelah umur beton mencapai 28 hari.

f. Analisis Data

Pada tahap ini data yang diperoleh dari hasil pengujian lalu dianalisis untuk mendapatkan hubungan antara variable-variabel yang teliti dalam penelitian.

g. Kesimpulan

Pada tahap ini dibuat suatu kesimpulan berdasarkan data yang telah dianalisis, yakni :

a. Berhubungan langsung dengan tujuan penelitian. b. Perencanaan campuran beton (Mix Design). c. Pembuatan benda uji.

d. Pemeriksaan nilai slump.

e. Pengujian absorbsi beton setelah umur 28 hari f. Pengujian kuat tekan beton setelah umur 28 hari g. Pengujian elastisitas beton umur 28 hari.

125 Gambar 1 Pabrik Gula Sei Semayang (Medan)

126 Gambar 3 Proses Pengambilan Material

127 Gambar 5 Persiapan Cetakan Silinder

128 Gambar 7 Proses Pengecoran Beton Normal f’c 14,525 MPa

Gambar 8 Proses Pengecoran Beton Dengan Serat Ampas Tebu 15%,20%,25%,30%,35%,40%

129 Gambar 9 Proses Pengujian Slump Beton Dengan Kerucut Abrams

130 Gambar 11 Perawatan Beton (Curing)