Pengaruh Variasi Kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) terhadap Karakteristik Beton Serat Bagu.

i

PENGARUH VARIASI KADAR LIGHTWEIGHT

EXPANDED CLAY AGGREGATE (LECA) TERHADAP

KARAKTERISTIK BETON SERAT BAGU

COVER

TUGAS AKHIR

Oleh :

Ni Made Yokiana Wati NIM: 1204105021

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

i LEMBAR PENGESAHAN

i PERNYATAAN

i

ABSTRAK

Beton memiliki kuat tarik yang rendah dan bersifat getas. Beton akan segera retak jika mendapat tegangan tarik yang melampaui kuat tarik beton. Sifat getas beton memungkinkan terjadinya keruntuhan mendadak akibat batas beban yang dapat ditahan oleh beton terlampaui. Sifat getas beton perlu dikurangi agar bangunan dari beton tidak runtuh seketika saat terjadi gempa. Salah satu cara meningkatkan kuat tarik dan mengurangi sifat getas beton adalah dengan menggunakan serat pada beton. Serat dalam beton ini berfungsi untuk memperlambat timbulnya retak dan mengurangi sifat getas, sehingga menjadikan beton lebih daktail dari beton biasa. Salah satu serat yang dapat digunakan adalah serat Bagu. Selain mengurangi sifat getas beton, mengurangi berat volume beton juga merupakan hal yang sangat diperhatikan dalam konstruksi tahan gempa. Hal tersebut dikarenakan dengan menggunakan material yang mempunyai berat volume kecil (ringan), maka beban gempa akibat berat sendiri dari konstruksi yang dibangunpun menjadi lebih kecil. Maka dari itu, beton yang memiliki sifat daktail karena adanya penambahan serat perlu diperkecil berat volumenya. Salah satu cara untuk memperkecil berat volume beton adalah dengan menggunakan agregat yang ringan, seperti Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA). Serat dan Expanded Clay Aggregate (ECA) sama-sama memiliki interaksi dengan semen sebagai matrik beton. Dari pernyataan ini, timbul pertanyaan bagaimana pengaruh LECA jika digunakan sebagai agregat kasar dalam beton serat Bagu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kadar LECA terhadap karakteristik beton serat Bagu pada saat kondisi segar dan keras yang ditinjau dari kelecakan, berat volume, kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas.

Perbandingan komposisi semen, pasir, dan agregat kasar yang digunakan, yaitu 1 : 1,5 : 1,7 dengan faktor air semen 0,42. Kadar serat Bagu yang digunakan 2% terhadap volume adukan beton. Kadar LECA yang digunakan 0% (kontrol), 25%, 50%, 75%, dan 100% terhadap volume agregat kasar. Benda uji yang dibuat adalah benda uji silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sebanyak 30 buah. Analisis data yang digunakan adalah analisis regresi linear sederhana dan polinomial orde dua. Selain itu, dilakukan analisis koefisien korelasi (r) untuk mendapatkan tingkat hubungan antara variabel bebas dan variabel terikat.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa variasi kadar LECA memengaruhi karakteristik beton serat Bagu. Peningkatan kadar LECA menyebabkan penurunan tingkat kelecakan (workability) yang dilihat dari nilai slump dengan persentase 23-91% terhadap benda uji kontrol. Peningkatan kadar LECA menyebabkan penurunan berat volume dengan persentase 5-20% terhadap benda uji kontrol. Peningkatan kadar LECA menyebabkan penurunan kuat tekan dengan persentase 16-63% terhadap benda uji kontrol. Peningkatan kadar LECA menyebabkan penurunan kuat tarik belah dengan persentase 12-48% terhadap benda uji kontrol. Peningkatan kadar LECA menyebabkan penurunan nilai modulus elastisitas dengan persentase 12-48% terhadap benda uji kontrol.

Kata kunci : beton serat, serat Bagu, variasi kadar LECA, kelecakan, berat volume, kuat tekan, kuat tarik belah, modulus elastisitas

ii

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Variasi Kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) terhadap Karakteristik Beton Serat Bagu”.

Terselesaikannya tugas akhir ini tidak lepas dari motivasi, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak I Ketut Sudarsana, ST., PhD. dan Ibu Ir. Ida Ayu Made Budiwati, MSc., PhD. selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan bimbingan dan arahan bagi penulis dalam menyusun tugas akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada keluarga terutama Ibu terhebat, sahabat-sahabat terbaik, P. Adi Yasa selaku pendamping setia yang selalu memberikan dukungannya, I Dewa Gede Edy Sutrisna, ST. selaku senior yang telah membantu penulis dengan memberikan informasi yang dapat memperlancar penyelesaian tugas akhir ini, Bapak Ketua dan Teknisi Laboratorium Struktur dan Bahan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Udayana, Bapak Ketua dan Teknisi Laboratorium Jalan Raya, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Udayana, serta semua pihak yang telah membantu dan memberikan masukan hingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca guna perbaikan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi pembacanya.

Badung, April 2016

iii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

UCAPAN TERIMA KASIH ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah... 3

1.3 Tujuan ... 3

1.4 Manfaat ... 4

1.5 Batasan Masalah ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Beton Serat ... 5

2.1.1 Deskripsi Beton ... 5

2.1.2 Deskripsi Beton Serat ... 6

2.1.3 Sifat-sifat Beton Serat ... 6

2.1.4 Perencanaan Campuran Beton Serat ... 9

2.1.5 Toleransi dalam Kemudahan Pengerjaan ... 10

2.1.6 Interaksi antara Serat dan Matrik Beton ... 10

2.1.7 Penelitian Mengenai Beton Serat ... 11

2.2 Beton Ringan ... 14

2.3 Spesifikasi Agregat Ringan Untuk Beton Ringan Struktural (SNI 03-2461-2002) ... 15

2.4 Serat Bagu... 18

2.5 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) ... 20

2.6 Penelitian Beton dengan Expanded Clay Aggregate ... 22

2.7 Material Penyusun Beton... 25

2.7.1 Agregat Halus ... 25

2.7.2 Agregat Kasar ... 25

2.7.3 Semen Portland Pozolan ... 26

2.7.4 Air ... 27

2.8 Tata Cara Penentuan Proporsi Campuran Beton dengan Semen Portland Biasa, Semen Portland Pozzolan, dan Semen Portland Komposit (Berdasarkan SNI 7656 : 2012 dan ACI 211.1-91) ... 27

2.9 Kelecakan (Workability) ... 33

2.10 Kuat Tekan ... 35

2.11 Kuat Tarik Belah ... 38

iv

2.13 Analisis Regresi ... 40

2.13.1 Regresi Linear Sederhana ... 41

2.13.2 Regresi Polinomial Orde 2 ... 42

2.13.3 Koefisien Determinasi ... 42

2.13.4 Koefisien Korelasi (r) ... 43

BAB III METODE PENELITIAN ... 47

3.1 Rancangan Penelitian ... 47

3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 48

3.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 48

3.4 Bahan Penelitian ... 48

3.5 Alat-alat Penelitian ... 49

3.6 Penentuan Sumber Material ... 50

3.7 Variabel Penelitian ... 50

3.8 Prosedur Penelitian ... 52

3.8.1 Persiapan alat dan bahan ... 53

3.8.2 Pemeriksaan bahan ... 55

3.8.3 Perencanaan adukan beton serat Bagu (dengan agregat kasar hanya batu pecah) ... 56

3.8.4 Menentukan Proporsi LECA ... 56

3.8.5 Persiapan bahan sesuai ketentuan dan proporsi ... 59

3.8.6 Pencampuran adukan beton ... 60

3.8.7 Pengujian slump ... 60

3.8.8 Pencetakan dan perawatan benda uji ... 62

3.8.9 Pengujian karakteristik beton keras ... 62

3.9 Analisis Data... 64

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 66

4.1 Pengaruh Variasi Kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) terhadap Karakteristik Beton Serat Bagu yang Ditinjau dari Kelecakan ... 66

4.2 Pengaruh Variasi Kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) terhadap Karakteristik Beton Serat Bagu (Beton Keras) ... 75

4.2.1 Berat Volume ... 75

4.2.2 Kuat Tekan ... 80

4.2.3 Kuat Tarik Belah ... 86

4.2.4 Modulus Elastisitas ... 91

4.3 Hubungan Antar Parameter Karakteristik Beton Serat Bagu ... 96

4.3.1 Hubungan Antara Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah ... 96

4.3.2 Hubungan Antara Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas ... 97

BAB V PENUTUP ... 99

5.1 Simpulan ... 99

5.2 Saran ... 100

v

LAMPIRAN A PEMERIKSAAN BAHAN ... 105

LAMPIRAN B MIX DESIGN BETON SERAT BAGU (DENGAN VARIASI KADAR LECA) ... 118

LAMPIRAN C DATA PENGUJIAN SLUMP ... 127

LAMPIRAN D DATA PENGUJIAN BERAT VOLUME (BETON KERAS) ... 128

LAMPIRAN E DATA PENGUJIAN KUAT TEKAN ... 131

LAMPIRAN F DATA PENGUJIAN KUAT TARIK BELAH ... 133

LAMPIRAN G DATA PERHITUNGAN MODULUS ELASTISITAS ... 134

LAMPIRAN H PERHITUNGAN PERSAMAAN REGRESI DAN KOEFISIEN DETERMINASI ... 154

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Balok beton tanpa tulangan ((a) balok dengan beban P dan q,

(b) balok melengkung, (c) diagram tegangan beton) ... 5

Gambar 2.2 Pengaruh aspek ratio fiber pada “Vebe Time” ... 8

Gambar 2.3 Pengaruh aspek ratio fiber pada “Compacting Factor” ... 8

Gambar 2.4 Pengaruh diameter agregat pada konsentrasi fiber ... 9

Gambar 2.5 Tumbuhan yang menghasilkan serat Bagu ... 19

Gambar 2.6 Serat Bagu ... 19

Gambar 2.7 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) ... 21

Gambar 2.8 Grafik batas gradasi pasir (sedang) No. 2 ... 25

Gambar 2.9 Bentuk-bentuk slump (a) ideal, (b) geser, (c) runtuh ... 34

Gambar 2.10 Hubungan antara tegangan dan regangan tekan beton ... 36

Gambar 2.11 Berbagai kuat tekan benda uji beton ... 36

Gambar 2.12 Diagram kuat beton versus umur beton ... 36

Gambar 2.13 Hubungan antara tegangan dan regangan beton ... 39

Gambar 2.14 Korelasi positif ... 43

Gambar 2.15 Korelasi negatif ... 44

Gambar 2.16 Korelasi nol ... 45

Gambar 3.1 Rancangan penelitian ... 47

Gambar 3.2 Serat Bagu ... 49

Gambar 3.3 Lighweight Expanded Clay Aggregate (LECA) ... 49

Gambar 3.4 Tahapan proses penelitian ... 53

Gambar 3.5 Rancangan gradasi agregat kasar dengan butir maksimum 19 mm ... 54

Gambar 3.6 Rancangan gradasi pasir pada zone 2 ... 55

Gambar 3.7 Set up pengujian kuat tekan dan modulus elastisitas ... 63

Gambar 3.8 Pengujian kuat tarik belah ... 64

Gambar 4.1 Pengujian Slump ... 66

Gambar 4.2 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap nilai slump (kelecakan) - linear ... 70

Gambar 4.3 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap nilai slump (kelecakan) - polinomial ... 72

Gambar 4.4 Perbandingan persamaan regresi linear sederhana dengan polinomial orde 2 - slump... 73

Gambar 4.5 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap berat volume beton - linear ... 77

Gambar 4.6 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap berat volume beton - polinomial ... 78

Gambar 4.7 Perbandingan persamaan regresi linear sederhana dengan polinomial orde 2 - berat volume ... 78

Gambar 4.8 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap kuat tekan beton - linear ... 83

Gambar 4.9 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap kuat tekan beton - polinomial ... 83

Gambar 4.10 Perbandingan persamaan regresi linear sederhana dengan polinomial orde 2 - kuat tekan ... 84

vii Gambar 4.11 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap kuat tarik belah beton -

linear ... 87

Gambar 4.12 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap kuat tarik belah beton - polinomial ... 88

Gambar 4.13 Perbandingan persamaan regresi linear sederhana dengan polinomial orde 2 - kuat tarik belah ... 89

Gambar 4.14 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap modulus elastisitas beton - linear ... 92

Gambar 4.15 Pengaruh variasi kadar LECA terhadap modulus elastisitas beton - polinomial... 93

Gambar 4.16 Perbandingan persamaan regresi linear sederhana dengan polinomial orde 2 - modulus elastisitas ... 94

Gambar 4.17 Persamaan empiris hubungan antara kuat tekan dan kuat tarik belah ... 97

Gambar 4.18 Persamaan empiris hubungan antara kuat tekan dan modulus elastisitas... 98

Gambar G.1 Diagram tegangan regangan beton serat Bagu dengan kadar LECA 0% ... 151

Gambar G.2 Diagram tegangan regangan beton serat Bagu dengan kadar LECA 25% ... 151

Gambar G.3 Diagram tegangan regangan beton serat Bagu dengan kadar LECA 50% ... 152

Gambar G.4 Diagram tegangan regangan beton serat Bagu dengan kadar LECA 75% ... 152

Gambar G.5 Diagram tegangan regangan beton serat Bagu dengan kadar LECA 100% ... 153

Gambar I.1 Berat pasir dalam keadaan sesungguhnya (uji kadar air) ... 168

Gambar I.2 Berat pasir kering oven (uji kadar air) ... 168

Gambar I.3 Berat batu pecah dalam keadaan sesungguhnya (uji kadar air) ... 168

Gambar I.4 Berat batu pecah dalam keadaan sesungguhnya (uji kadar air) ... 168

Gambar I.5 Uji kadar lumpur pasir ... 169

Gambar I.6 Berat piknometer + pasir SSD + air (uji berat jenis) ... 169

Gambar I.7 Berat piknometer + air (uji berat jenis pasir)... 169

Gambar I.8 Berat pasir kering oven (uji berat jenis) ... 169

Gambar I.9 Mengukur diameter serat Bagu ... 170

Gambar I.10 Ukuran diameter serat Bagu ... 170

Gambar I.11 Mengukur panjang serat Bagu yang akan dipotong ... 170

Gambar I.12 Memotong serat Bagu ... 170

Gambar I.13 Serat Bagu yang telah dipotong ... 170

Gambar I.14 Berat LECA dalam keadaan sesungguhnya (uji kadar air) ... 171

Gambar I.15 Berat LECA kering oven (uji kadar air) ... 171

Gambar I.16 Berat LECA kering oven setelah dicuci (uji kadar lumpur) ... 171

Gambar I.17 Berat LECA kering oven (uji kadar lumpur) ... 171

Gambar I.18 Berat LECA dalam air (uji berat jenis) ... 172

Gambar I.19 Perendaman 24 jam LECA dan batu pecah untuk kondisi SSD . 172 Gambar I.20 Membuat batu pecah menjadi kondisi SSD ... 172

Gambar I.21 Membuat LECA menjadi kondisi SSD ... 172

viii

Gambar I.23 Pasir kondisi SSD ... 173

Gambar I.24 LECA kondisi SSD... 173

Gambar I.25 Berat serat Bagu untuk 1 silinder ... 173

Gambar I.26 Serat Bagu untuk 3 silinder (1 kali pencampuran) ... 173

Gambar I.27 Pencampuran adukan beton ... 173

Gambar I.28 Pencampuran serat Bagu ke dalam adukan beton ... 173

Gambar I.29 Campuran beton serat Bagu... 174

Gambar I.30 Pengujian nilai slump ... 174

Gambar I.31 Proses pemadatan adukan beton serat Bagu ... 174

Gambar I.32 Proses perataan permukaan benda uji ... 174

Gambar I.33 Benda uji (setelah cetakan dibuka) ... 174

Gambar I.34 Proses meletakkan benda uji di bak perendaman ... 174

Gambar I.35 Mengeluarkan benda uji dari bak perendaman ... 175

Gambar I.36 Menimbang benda uji ... 175

Gambar I.37 Mengukur diameter benda uji ... 175

Gambar I.38 Mengukur tinggi benda uji ... 175

Gambar I.39 Memanaskan sulfur ... 175

Gambar I.40 Proses capping benda uji ... 175

Gambar I.41 Proses uji kuat tekan dan modulus elastisitas ... 176

Gambar I.42 Proses uji kuat tarik belah... 176

Gambar I.43 Pola retak BSB1 (Kadar LECA 0%) ... 176

Gambar I.44 Pola retak BSB2 (Kadar LECA 25%) ... 176

Gambar I.45 Bagian dalam BSB1 (Kadar LECA 0%) ... 177

Gambar I.46 Bagian dalam BSB2 (Kadar LECA 25%) ... 177

Gambar I.47 Pola retak BSB3 (Kadar LECA 50%) ... 177

Gambar I.48 Pola retak BSB4 (Kadar LECA 75%) ... 177

Gambar I.49 Bagian dalam BSB3 (Kadar LECA 50%) ... 178

Gambar I.50 Bagian dalam BSB4 (Kadar LECA 75%) ... 178

Gambar I.51 Pola retak BSB5 (Kadar LECA 100%) ... 178

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Slump yang ditetapkan ... 10

Tabel 2.2 Toleransi untuk slump nominal ... 10

Tabel 2.3 Persyaratan kuat tekan dan kuat tarik belah rata-rata untuk beton ringan ... 16

Tabel 2.4 Persyaratan susunan besar butir agregat ringan untuk beton ringan struktural ... 17

Tabel 2.5 Persyaratan sifat fisis agregat ringan untuk beton ringan struktural ... 18

Tabel 2.6 Pemanfaatan LECA sesuai dengan ukuran ... 21

Tabel 2.7 Rata-rata penyerapan air LECA ... 21

Tabel 2.8 Persyaratan batas-batas susunan besar butir agregat kasar ... 26

Tabel 2.9 Perkiraan kebutuhan air pencampur dan kadar udara untuk berbagai slump dan ukuran nominal agregat maksimum batu pecah ... 27

Tabel 2.10 Hubungan antara rasio air semen atau air bahan sementisius dan kekuatan tekan beton ... 29

Tabel 2.11 Volume agregat kasar per satuan volume beton ... 31

Tabel 2.12 Perkiraan awal berat beton segar ... 32

Tabel 2.13 Slump yang disyaratkan untuk berbagai konstruksi ... 35

Tabel 2.14 Pedoman interpretasi koefisien korelasi ... 46

Tabel 3.1 Jumlah benda uji dari masing-masing kadar LECA yang diberi kode BSB1-5 ... 48

Tabel 3.2 Rancangan gradasi agregat kasar dengan butir maksimum 19 mm ... 54

Tabel 3.3 Rancangan gradasi pasir pada zone 2 ... 55

Tabel 3.4 Rancangan gradasi agregat kasar dengan kadar LECA 0% dan batu pecah 100% ... 57

Tabel 3.5 Rancangan gradasi agregat kasar dengan kadar LECA 25% dan batu pecah 75% ... 57

Tabel 3.6 Rancangan gradasi agregat kasar dengan kadar LECA 50% dan batu pecah 50% ... 58

Tabel 3.7 Rancangan gradasi agregat kasar dengan kadar LECA 75% dan batu pecah 25% ... 58

Tabel 3.8 Rancangan gradasi agregat kasar dengan kadar LECA 100% dan batu pecah 0% ... 59

Tabel 3.9 Slump yang disyaratkan untuk berbagai konstruksi ... 61

Tabel 4.1 Rekapitulasi hasil uji slump beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA ... 67

Tabel 4.2 Slump yang disyaratkan untuk berbagai konstruksi (sebagai indikator pengujian slump) ... 68

Tabel 4.3 Perhitungan nilai a dan b persamaan regresi liniear sederhana (hasil uji slump beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) .... 68

Tabel 4.4 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi linear sederhana (hasil uji slump beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 69

x Tabel 4.5 Perhitungan nilai a0, a1, dan a2 persamaan regresi polinomial

orde 2 (hasil uji slump beton serat Bagu dengan variasi kadar

LECA) ... 70

Tabel 4.6 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi polinomial orde 2 (hasil uji slump beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 71

Tabel 4.7 Nilai slump yang diperoleh dari persamaan regresi linear sederhana ... 73

Tabel 4.8 Perhitungan koefisien korelasi hubungan variasi kadar LECA dengan nilai slump (kelecakan) ... 74

Tabel 4.9 Rekapitulasi hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA ... 76

Tabel 4.10 Berat volume yang diperoleh dari persamaan regresi linear sederhana ... 79

Tabel 4.11 Perhitungan koefisien korelasi hubungan variasi kadar LECA dengan berat volume beton ... 79

Tabel 4.12 Rekapitulasi hasil uji kuat tekan beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA ... 81

Tabel 4.13 Faktor efisiensi beton serat Bagu yang ditentukan dari rasio antara kuat tekan dengan berat volume ... 82

Tabel 4.14 Kuat tekan yang diperoleh dari persamaan regresi linear sederhana ... 84

Tabel 4.15 Perhitungan koefisien korelasi hubungan variasi kadar LECA dengan kuat tekan beton ... 85

Tabel 4.16 Rekapitulasi hasil uji kuat tarik belah beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA ... 86

Tabel 4.17 Kuat tarik belah yang diperoleh dari persamaan regresi linear sederhana ... 89

Tabel 4.18 Perhitungan koefisien korelasi hubungan variasi kadar LECA dengan kuat tarik belah beton ... 90

Tabel 4.19 Rekapitulasi hasil perhitungan modulus elastisitas beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA ... 91

Tabel 4.20 Modulus elastisitas yang diperoleh dari persamaan regresi linear sederhana ... 94

Tabel 4.21 Perhitungan koefisien korelasi hubungan variasi kadar LECA dengan modulus elastisitas beton ... 95

Tabel 4.22 Perhitungan persamaan empiris hubungan antara kuat tekan dan kuat tarik belah beton serat Bagu ... 96

Tabel 4.23 Perhitungan persamaan empiris hubungan antara kuat tekan dan modulus elastisitas beton serat Bagu ... 97

Tabel A.1 Pemeriksaan kadar air pasir ... 105

Tabel A.2 Pemeriksaan kadar air batu pecah ... 106

Tabel A.3 Pemeriksaan kadar lumpur pasir ... 107

Tabel A.4 Pemeriksaan kadar lumpur batu pecah ... 107

Tabel A.5 Pemeriksaan berat jenis dan penyerapan air pasir ... 109

Tabel A.6 Pemeriksaan berat jenis dan penyerapan air batu pecah ... 110

Tabel A.7 Pemeriksaan berat isi semen, pasir, dan batu pecah ... 111

xi Tabel A.9 Pemeriksaan kebutuhan air serat Bagu untuk mencapai kondisi

SSD ... 113

Tabel A.10 Pemeriksaan kadar air LECA ... 114

Tabel A.11 Pemeriksaan kadar lumpur LECA ... 115

Tabel A.12 Pemeriksaan berat jenis dan penyerapan air LECA ... 116

Tabel A.13 Pemeriksaan berat isi LECA ... 117

Tabel C.1 Hasil Uji Slump ... 127

Tabel D.1 Hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan kadar LECA 0% 128 Tabel D.2 Hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan kadar LECA 25% ... 129

Tabel D.3 Hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan kadar LECA 50% ... 129

Tabel D.4 Hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan kadar LECA 75% ... 129

Tabel D.5 Hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan kadar LECA 100% ... 130

Tabel E.1 Hasil uji kuat tekan beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA (umur 28 hari) ... 131

Tabel E.2 Hasil perhitungan standar deviasi kuat tekan ... 132

Tabel F.1 Hasil uji kuat tarik belah beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA (umur 28 hari) ... 133

Tabel G.1 Rekapitulasi hasil perhitungan modulus elastisitas ... 150

Tabel H.1 Perhitungan nilai a dan b persamaan regresi liniear sederhana (hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 154

Tabel H.2 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi linear sederhana (hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 155

Tabel H.3 Perhitungan nilai a0, a1, dan a2 persamaan regresi polinomial orde 2 (hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 156

Tabel H.4 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi polinomial orde 2 (hasil uji berat volume beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 157

Tabel H.5 Perhitungan nilai a dan b persamaan regresi liniear sederhana (hasil uji kuat tekan beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 158

Tabel H.6 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi linear sederhana (hasil uji kuat tekan beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 159

Tabel H.7 Perhitungan nilai a0, a1, dan a2 persamaan regresi polinomial orde 2 (hasil uji kuat tekan beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 160

Tabel H.8 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi polinomial orde 2 (hasil uji kuat tekan beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 161

xii Tabel H.9 Perhitungan nilai a dan b persamaan regresi liniear sederhana

(hasil uji kuat tarik belah beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 161 Tabel H.10 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi linear

sederhana (hasil uji kuat tarik belah beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 162 Tabel H.11 Perhitungan nilai a0, a1, dan a2 persamaan regresi polinomial

orde 2 (hasil uji kuat tarik belah beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 163 Tabel H.12 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi polinomial

orde 2 (hasil uji kuat tarik belah beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 164 Tabel H.13 Perhitungan nilai a dan b persamaan regresi liniear sederhana

(modulus elastisitas beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 165 Tabel H.14 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi linear

sederhana (modulus elastisitas beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 166 Tabel H.15 Perhitungan nilai a0, a1, dan a2 persamaan regresi polinomial

orde 2 (modulus elastisitas beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 166 Tabel H.16 Perhitungan koefisien determinasi persamaan regresi polinomial

orde 2 (modulus elastisitas beton serat Bagu dengan variasi kadar LECA) ... 167

xiii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

= regangan arah longitudinal akibat S2

= regangan beton di titik A A = luas penampang beton tertekan ACI = American Concrete Institute

ASTM = American Society for Testing Materials BSB = Beton Serat Bagu

BV = berat volume

D = diameter benda uji silinder Ec = modulus elastisitas beton ECA = Expanded Clay Aggregate

ECAC = Expanded Clay Aggregate Concrete

f’c = kuat tekan beton

fA = tegangan beton di titik A

fci = kuat tekan masing-masing benda uji fcr = kuat tekan rata-rata

ft = kuat tarik belah KTB = Kuat Tarik Belah

KTME = Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas L = panjang benda uji silinder

LECA = Lightweight Expanded Clay Aggregate LWAC = Lightweight Aggregate Concrete n = jumlah benda uji

N = jumlah benda uji NWC = Normalweight Concrete P = beban

PDAM = Perusahaan Daerah Air Minum PPC = Portland Pozzolana Cement r = koefisien korelasi

R2 = koefisien determinasi RPC = Reactive Powder Concrete

S1 = tegangan beton pada saat regangan mencapai 0,00005

S2 = tegangan beton mencapai 40% tegangan maksimum

Sd = Standar deviasi

SII = Standar Industri Indonesia SNI = Standar Nasional Indonesia SOP = Standard Operating Procedure SSD = Saturated Surface Dry

t = tinggi benda uji silinder V = volume benda uji silinder W = berat benda uji silinder wc = berat volume beton

X = variabel bebas Y = variabel terikat

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton merupakan salah satu material konstruksi yang banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan, seperti tahan terhadap korosi, mudah dibentuk, mudah dalam pengerjaan, dan harganya relatif murah. Selain memiliki kelebihan, beton juga memiliki kelemahan, seperti kuat tariknya rendah dan bersifat getas. Beton akan segera retak jika mendapat tegangan tarik yang melampaui kuat tarik beton. Sifat getas beton memungkinkan terjadinya keruntuhan mendadak akibat batas beban yang dapat ditahan oleh beton terlampaui. Sifat getas beton perlu dikurangi agar bangunan dari beton tidak runtuh seketika saat terjadi gempa. Salah satu cara meningkatkan kuat tarik dan mengurangi sifat getas beton adalah dengan menggunakan serat pada beton.

Beton serat merupakan beton yang menggunakan serat yang dicampurkan secara merata dalam adukan beton. Serat dalam beton ini berfungsi untuk memperlambat timbulnya retak dan mengurangi sifat getas, sehingga menjadikan beton lebih daktail dari beton biasa. Selain itu, serat dalam beton dapat meningkatkan ketahanan terhadap pengelupasan (spalling) dan retak pada selimut beton yang akan membantu menghambat korosi besi tulangan pada beton bertulang. Interaksi antara serat dan matrik beton (semen) merupakan sifat dasar yang memengaruhi kinerja dari material komposit beton serat. Persentase kadar dan panjang serat dalam beton dapat memengaruhi karakteristik mekanik beton. Ada hal yang perlu diperhatikan dalam penambahan serat ke dalam adukan beton, yaitu kelecakan beton (workability). Penambahan serat ke dalam adukan beton akan menurunkan kelecakan adukan (Sudarmoko, 1989).

Salah satu jenis serat yang dapat digunakan untuk membuat beton serat adalah serat alami. Keunggulan serat alami, yaitu beban lebih ringan, mudah didapat, harga relatif murah, dan yang paling penting ramah lingkungan. Salah satu contoh serat alami adalah serat Bagu. Menurut hasil uji kuat tarik sederhana yang dilakukan oleh Yasa dan Wati (2015), serat Bagu memiliki kuat tarik sebesar 35,4 MPa. Dalam penelitiannya, diperoleh hasil nilai kuat tarik belah beton serat

2 Bagu rata-rata sebesar 3,28 MPa dengan kadar serat 2% terhadap volume beton, dimana nilai tersebut melebihi kuat tarik belah beton yang ditargetkan, yaitu sebesar 2,5 MPa.

Selain mengurangi sifat getas beton, mengurangi berat volume beton juga merupakan hal yang sangat diperhatikan dalam konstruksi tahan gempa. Hal tersebut dikarenakan dengan menggunakan material yang mempunyai berat volume kecil (ringan), beban gempa akibat berat sendiri dari konstruksi yang dibangunpun menjadi lebih kecil. Maka dari itu, beton yang memiliki sifat lebih daktail akibat adanya penambahan serat perlu diperkecil berat volumenya. Salah satu cara untuk memperkecil berat volume beton adalah dengan menggunakan agregat yang ringan, seperti Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA).

LECA adalah agregat ringan yang dibuat dari campuran mineral vulkanik yang ringan dan dibuat berpori dengan pembakaran di atas 1000oC dan lapisan luar tanah lempung tembikar (Rudy, 2016). LECA biasanya digunakan untuk hidroponik, blok beton, beton ringan dan lain-lain. LECA memiliki bentuk dan ukuran yang random seperti batuan alami yang tidak dipecahkan. Bentuk dan gradasi agregat memengaruhi kelecakan (workability) beton (Widodo, 2009). Menurut penelitian Moravia et al. (2010), Lightweight Aggregate Concrete (LWAC) yang menggunakan Expanded Clay Aggregate sebagai agregat kasar memiliki kuat tekan lebih rendah dibandingkan Normalweight Concrete (NWC) yang menggunakan kapur sebagai agregat kasar. Dari penelitian tersebut juga diketahui nilai modulus elastisitas rata-rata LWAC lebih kecil dari nilai yang diperoleh NWC. Menurut Bogas and Nogueira (2014), kekuatan tarik LWAC yang menggunakan expanded clay dengan tipe yang berbeda-beda sekitar 0,8-0,85 dari NWC. Jadi, dari penelitian Moravia et al. (2010), Bogas and Nogueira (2014), dapat diketahui beton ringan yang menggunakan Expanded Clay Aggregate sebagai agregat kasar memiliki mutu yang lebih rendah dibandingkan dengan beton normal. Penelitian Subasi (2009), mengatakan bahwa dalam pemeriksaan mikroskopis, ikatan yang kuat ditemukan antara pasta semen dan antarmuka Expanded Clay Aggregate (ECA) dari Expanded Clay Aggregate Concrete (ECAC) yang diproduksi.

3 Serat dan ECA sama-sama memiliki interaksi dengan semen sebagai matrik beton. Dari pernyataan ini, timbul pertanyaan bagaimana pengaruh LECA jika digunakan sebagai agregat kasar dalam beton serat Bagu. Maka dari itu, dalam penelitian ini dilakukan variasi kadar LECA pada beton serat Bagu untuk mengetahui seberapa besar pengaruh LECA terhadap karakteristik beton serat Bagu.

Penelitian ini menggunakan kuat tekan rencana yang tinggi dengan alasan jika terjadi penurunan mutu beton serat Bagu dengan adanya variasi kadar LECA, dari penelitian ini masih memungkinkan untuk mendapatkan material beton yang ringan, tetapi memenuhi persyaratan beton struktural.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana pengaruh variasi kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) terhadap karakteristik beton serat Bagu ditinjau dari kelecakan? 2. Bagaimana pengaruh variasi kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate

(LECA) terhadap karakteristik beton serat Bagu ditinjau dari berat volume, kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas?

1.3 Tujuan

Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, tujuan penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui pengaruh variasi kadar Lightweight Expanded Clay

Aggregate (LECA) terhadap karakteristik beton serat Bagu ditinjau dari kelecakan.

2. Untuk mengetahui pengaruh variasi kadar Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) terhadap karakteristik beton serat Bagu ditinjau dari berat volume, kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas.

4

1.4 Manfaat

Hasil penelitian ini bisa bermanfaat untuk menambah pengetahuan mengenai usaha memperoleh material alternatif yang dapat digunakan bagi konstruksi tahan gempa, mengurangi sifat getas beton, mengurangi berat volume beton serat, mengetahui pengaruh agregat ringan pada beton serat, dan referensi bagi penelitian sejenis yang lebih mendalam.

1.5 Batasan Masalah

Pada penelitian ini, permasalahan dibatasi pada hal-hal sebagai berikut. 1. Penambahan serat Bagu yang dilakukan hanya pada kadar 2% terhadap

volume beton untuk setiap variasi kadar LECA dan dicampurkan ke dalam adukan beton secara acak.

Hal tersebut diputuskan karena konsentrasi fiber (serat) yang masih memungkinkan pengadukan dilakukan dengan mudah adalah 2% volume (Sudarmoko, 1989). Dari penelitian yang dilakukan oleh Adibroto (2014) dan Kushartomo dkk. (2013) dapat disimpulkan juga bahwa kadar 2% terhadap volume beton merupakan kadar serat yang optimum.

2. Panjang serat Bagu yang digunakan + 20 mm dengan diameter butir serat berkisar antara 0,2-0,3 mm.

Hal tersebut diputuskan karena menurut penelitian Rusyanto dkk. (2012), yang menggunakan serat alami yaitu serat bambu, diketahui bahwa ukuran serat bambu terbaik adalah 20 mm. Selain itu, nilai panjang dan diameter serat yang digunakan berdasarkan pertimbangan syarat perbandingan aspek panjang dan diameter serat < 100 (Salain, 2008 dalam Jaya, 2010).

3. Tidak dilakukan pemeriksaan interaksi yang terjadi di dalam beton secara mikroskopis.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton Serat 2.1.1 Deskripsi Beton

Sifat dari bahan beton, yaitu sangat kuat untuk menahan tekan, tetapi tidak kuat (lemah) untuk menahan tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat tariknya (Asroni, 2010).

Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan) ditumpu oleh tumpuan sederhana (sendi-rol) dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata q, maka akan timbul momen luar, sehingga balok akan melengkung ke bawah.

Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya ditahan oleh kopel gaya-gaya dalam yang berupa tegangan tekan dan tarik. Jadi pada serat-serat balok bagian tepi atas akan menahan tegangan tekan dan semakin ke bawah tegangan tekan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya, pada serat-serat bagian tepi bawah akan menahan tegangan tarik dan semakin ke atas tegangan tariknya akan semakin kecil. Pada bagian tengah, yaitu pada batas antara tegangan tekan dan tarik, serat-serat balok tidak mengalami tegangan sama sekali (tegangan tekan maupun tarik bernilai nol). Serat-serat yang tidak mengalami tegangan tersebut membentuk suatu garis yang disebut garis netral (Asroni, 2010).

Gambar 2.1 Balok beton tanpa tulangan ((a) balok dengan beban P dan q, (b) balok melengkung, (c) diagram tegangan beton)

Sumber : Asroni (2010)

(a) (b)

6

2.1.2 Deskripsi Beton Serat

Beton serat merupakan beton yang terdiri dari semen hidrolik, air, agregat halus, agregat kasar dan serat (serat baja, plastik, glass maupun serat alami) yang disebar secara diskontinu. Tjokrodimuljo (1996) mendefinisikan beton serat (fiber concrete) sebagai bahan komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lain yang berupa serat (batang-batang dengan diameter antara 5 dan 500 µm dengan panjang sekitar 2,5 mm sampai 10 mm). Penambahan serat pada beton dimaksudkan untuk memperbaiki kelemahan sifat yang dimiliki oleh beton yaitu memiliki kuat tarik yang rendah.

2.1.3 Sifat-sifat Beton Serat

Salah satu sifat penting dari beton adalah daktilitas. Daktilitas yaitu kemampuan struktur atau komponennya untuk melakukan deformasi inelastik bolak-balik berulang di luar batas titik leleh pertama, sambil mempertahankan sejumlah besar kemampuan daya dukung bebannya (SNI 03-1729-2002). Salah satu alasan penambahan serat pada beton adalah untuk menaikkan kapasitas penyerapan energi dari matrik campuran, yang berarti meningkatkan daktilitas beton. Penambahan daktilitas juga berarti penambahan perilaku beton terhadap lelah (fatigue) dan kejut (impact).

Beton serat mempunyai kelebihan dibanding beton tanpa serat dalam beberapa sifat strukturnya antara lain keliatan (ductility), ketahanan terhadap beban kejut (impact resistance), kuat tarik dan lentur (tensile and flexural strength), kelelahan (fatigue life), ketahanan terhadap pengaruh susut (shrinkage) dan ketahanan terhadap keausan (abrasion) (Soroushian and Bayashi, 1987).

Menurut As’ad (2008), beton serat memberi banyak keuntungan antara lain:

a. Serat terdistribusi secara acak di dalam volume beton pada jarak yang relatif dekat satu sama lain. Hal ini akan memberi tahanan berimbang ke segala arah dan memberi keuntungan material struktur yang dipersiapkan untuk menahan beban gempa dan angin.

b. Perbaikan perilaku deformasi seperti ketahanan terhadap impak, daktilitas yang lebih besar, kuat lentur, dan kapasitas torsi yang lebih baik.

7 d. Peningkatan ketahanan pengelupasan (spalling) dan retak pada selimut beton

akan membantu menghambat korosi besi tulangan dari serangan kondisi lingkungan yang berpotensi korosi.

Untuk pemilihan jenis bahan serat perlu disesuaikan dengan sifat beton yang diperbaiki. Beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada beton fiber (Suhendro, 2000),adalah:

1. Masalah fiber dispersion yang menyangkut teknik pencampuran fiber ke dalam adukan agar dapat tersebar merata dengan orientasi yang random. 2. Masalah workability (kelecakan adukan), yang menyangkut kemudahan

dalam proses pengerjaan/pemadatan, termasuk indikatornya.

3. Masalah mix design/proportion untuk memperoleh mutu tertentu dengan kelecakan yang memadai.

Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa penambahan fiber ke dalam adukan beton akan menurunkan kelecakan adukan secara cepat sejalan dengan penambahan konsentrasi fiber dan aspek ratio fiber. Penurunan kelecakan adukan dapat dikurangi dengan penurunan diameter maksimal agregat, peninggian faktor air semen, penambahan semen ataupun pemakaian bahan tambah. Meskipun demikian jika konsentrasi fiber dan aspek ratio fiber (nilai banding panjang dan diameter fiber) melampaui suatu batas tertentu, tetap akan didapat suatu adukan dengan kelecakan yang sangat rendah yang sulit diaduk dan dicor dengan cara-cara biasa (Sudarmoko, 1989). Aspek ratio fiber yang tinggi akan menyebabkan fiber cenderung untuk menggumpal menjadi suatu bola yang sangat sulit disebar secara merata sebelum dan sesudah proses pengadukan. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3. Batas maksimal aspek ratio fiber yang masih memungkinkan pengadukan dilakukan dengan mudah adalah l/d < 100. Nilai l/d yang melampaui batas di atas akan menyebabkan kesulitan dalam pengadukan (Sudarmoko, 1989).

8 Gambar 2.2 Pengaruh aspek ratio fiber pada “Vebe Time”

Sumber : Sudarmoko (1989)

Gambar 2.3 Pengaruh aspek ratio fiber pada “Compacting Factor” Sumber : Sudarmoko (1989)

Penelitian oleh Keer (1984), menunjukkan bahwa konsentrasi fiber akan dapat ditingkatkan dengan cara penurunan diameter maksimal agregat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4. Keer dengan memakai fiber beraspek ratio 100 mendapatkan hasil kelecakan adukan beton-fiber yang cukup meningkat

9 akibat penurunan diameter agregat dari 20 mm ke 10 mm. Penurunan diameter agregat dari 10 mm ke 5 mm juga menghasilkan peningkatan kelecakan adukan.

Gambar 2.4 Pengaruh diameter agregat pada konsentrasi fiber Sumber : Sudarmoko (1989)

Konsentrasi fiber yang masih memungkinkan pengadukan dilakukan dengan mudah adalah 2% volume. Jika konsentrasi fiber melampaui nilai ini, adukan beton menjadi sulit dikerjakan (Sudarmoko, 1989).

2.1.4 Perencanaan Campuran Beton Serat

Penambahan serat banyak mengubah perilaku beton setelah retak misalnya terjadi peningkatan regangan tarik setelah beton runtuh, sehingga dihasilkan beton yang lebih keras dan lebih tahan benturan (Salain, 2008 dalam Jaya, 2010). Peningkatan kekerasan beton banyak dipengaruhi oleh konsentrasi serat dan ketahanan serat terhadap cabutan yang terutama ditentukan oleh perbandingan aspek serat (perbandingan panjang/diameter) dan faktor lain seperti bentuk dan tekstur permukaan. Perencanaan campuran beton serat ditentukan berdasarkan (Salain, 2008 dalam Jaya 2010):

a. Kandungan serat < 2% dari volume beton,

b. Perbandingan aspek panjang dan diameter serat < 100, c. Diameter agregat < 19 mm

10

2.1.5 Toleransi dalam Kemudahan Pengerjaan

Bila tidak ada toleransi lain dalam spesifikasi proyek, berikut ini aturan yang dapat digunakan untuk semua jenis beton berserat, kecuali beton semprot campuran kering.

a. Bila spesifikasi proyek untuk slump ditulis sebagai persyaratan maksimum atau tidak melampaui.

Tabel 2.1 Slump yang ditetapkan

75 mm atau kurang lebih dari 75 mm

toleransi plus 0,00 mm 0,00 mm

toleransi minus 40,00 mm 65,00 mm

Sumber : RSNI S-05-2002

b. Bila spesifikasi proyek untuk slump tidak ditulis sebagai persyaratan maksimum atau tidak melampaui.

Tabel 2.2 Toleransi untuk slump nominal untuk slump yang ditetapkan Toleransi

< 50,00 mm + 15,00 mm

50,00 – 100,00 mm + 25,00 mm

> 100,00 mm + 40,00 mm

Sumber : RSNI S-05-2002

2.1.6 Interaksi antara Serat dan Matrik Beton

Interaksi antara serat dan matrik beton merupakan sifat dasar yang memengaruhi kinerja dari material komposit beton serat. Pengetahuan tentang interaksi ini diperlukan untuk memperkirakan kontribusi serat dan meramalkan perilaku komposit. Menurut Balaguru (1992) dalam Jaya (2010), sifat karakteristik yang berpengaruh terhadap interaksi serat dan matrik beton adalah: a. Kondisi matrik dalam keadaan retak atau tidak

b. Komposisi matrik

c. Bentuk geometri, jenis, dan karakteristik dari serat

d. Kekakuan serat bila dibandingkan dengan kekakuan matrik beton e. Orientasi arah serat dalam pengertian distribusi secara random

11 f. Volume fraksi dari serat

g. Beban yang dikerjakan

h. Keawetan serat dalam beton dan pengaruh umur beton

2.1.7 Penelitian Mengenai Beton Serat 1. Penelitian oleh Adibroto (2014)

Penelitian ini bertujuan untuk menguji kuat tekan paving block dengan penambahan serat (ijuk, plastik, dan kawat). Mutu kuat tekan rancangan campuran paving block adalah K300 dengan mengoptimalkan penggunaan serat sebagai bahan tambahan campuran. Untuk mendapatkan gambaran optimalisasi pemakaian serat sebagai bahan tambahan dilakukan variasi campuran dengan rentang 0% sampai 5% dari volume beton, dan variasi panjang serat 1 cm, 2 cm dan 3 cm dengan masing-masing variasi sebanyak 5 benda uji. Dari penelitian ini diharapkan memperoleh paving block dengan mutu kuat tekan yang tinggi.

Berdasarkan hasil pengujian yang diperoleh ternyata secara prinsip penambahan serat (ijuk, plastik, kawat) sampai 5 % dari volume campuran paving block tidak memberikan nilai yang signifikan terhadap penambahan kuat tekan paving block. Sebagian campuran memberikan kecenderungan penurunan kuat tekan dibandingkan dengan kuat tekan paving block standar sebagai pembanding. Untuk penambahan serat ijuk kekuatan tekan rata-rata maksimum hanya diperoleh sebesar 323,98 kg/cm2 pada penambahan serat ijuk panjang 3 cm dengan persentase penambahan serat 2%. Untuk penambahan serat plastik kekuatan tekan rata-rata maksimum hanya diperoleh sebesar 325,10 kg/cm2 pada penambahan serat plastik panjang 2 cm dengan persentase penambahan serat 3 %. Sedangkan untuk penambahan serat kawat kekuatan tekan rata-rata maksimum hanya diperoleh sebesar 341,52 kg/cm2 pada penambahan serat kawat panjang 3 cm dengan persentase penambahan serat 3%.

2. Penelitian oleh Kushartomo, dkk. (2013)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume serat lokal dalam campuran reactive powder concrete (RPC) terhadap kuat tekan dan kuat lentur metode third point loading. Serat lokal yang digunakan terbuat dari

12 stainless steel berdiameter 0,2 mm, panjang 20,0 mm dan memiliki tensile strength 515 MPa. Variasi volume penggunaan serat sebesar 1,0%, 1,5% dan 2,0% terhadap volume beton. Dalam pembuatan RPC, material yang digunakan berupa semen, air, silica fume, quartz powder, pasir lokal dengan diameter maksimum 1,2 mm dan super plasticizer berbahan polycarboxilate. Teknik penguapan bertemperatur 90oC digunakan untuk perawatan benda uji.

Hasil percobaan memperlihatkan bahwa serat lokal dapat digunakan sebagai bahan pembuat RPC karena dapat meningkatkan kekuatan tekan, kekuatan lentur dan fracture energy. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa kuat tekan tertinggi adalah beton yang mengandung volume serat 1%, mengalami peningkatan kuat tekan hingga 35,51%. Kuat lentur tertinggi adalah beton yang mengandung volume serat 2 %, mengalami peningkatan kuat lentur hingga 96,20%. Penyerapan energi terbesar saat retak pertama adalah balok beton yang mengandung serat 1,5%, mengalami peningkatan penyerapan energi hingga 79,6015%.

3. Penelitian oleh Rusyanto, dkk. (2012)

Penelitian ini membahas tentang kajian kuat tarik beton serat bambu. Beton mempunyai kekurangan yang cukup signifikan, yaitu mempunyai kuat tarik yang rendah. Penambahan serat mikro merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi kekurangan tersebut. Serat bambu adalah serat alami yang mudah didapat dan pertumbuhan bambu relatif cepat. Serat dibuat dari kulit bambu dari bagian tanpa buku yang telah dikeringkan. Penelitian bertujuan untuk mengkaji peningkatan kuat tarik beton akibat penambahan serat bambu. Penelitian berupa studi eksperimental dengan membuat benda uji silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Kadar serat yang digunakan adalah 1,5% dari berat semen dengan variasi panjang 15 mm (BS1), 20 mm (BS2), dan 25 mm (BS3). Beton tanpa serat (BN) juga dibuat sebagai pembanding.

Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan BN adalah 25,44 MPa, BS1 26,50 MPa (naik 4,1%), BS2 27,81 MPa (naik 9,3%), dan BS3 27,95 MPa (naik 9,9%). Kuat tarik BN adalah 1,88 MPa, BS1 2,27 MPa (naik 20,7%), BS2 2,46 MPa (naik 30,5%), dan BS3 2,43 MPa (naik 28,9%). Terlihat bahwa penambahan serat hanya sedikit menaikkan kuat tekan beton, yaitu kenaikan terbesar pada BS3

13 sebesar 9,9%. Tetapi penambahan serat menaikkan kuat tarik cukup signifikan, yaitu sebesar 30,5% pada BS2. Dapat disimpulkan ukuran serat terbaik adalah 20 mm.

4. Penelitian oleh Jaya (2010)

Penelitian ini adalah penelitian tentang pengaruh serat serabut kelapa terhadap perilaku mekanis beton yang meliputi kuat tekan, kuat tarik belah, kuat tarik lentur, permeabilitas, dan modulus elastisitas beton. Penambahan serat serabut kelapa yang dilakukan sebesar 0% (tanpa serat); 0,5%; 1,0%; 1,5%; dan 2,0% terhadap volume beton. Benda uji yang digunakan berupa silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm untuk uji kuat tekan, kuat tarik belah, permeabilitas, dan modulus elastisitas. Untuk uji kuat tarik lentur digunakan balok dengan ukuran 150x150x600 mm. Jumlah benda uji masing-masing perlakuan sebanyak 5 buah. Gradasi pasir dan kerikil dirancang menurut SNI 03-2834-2000. Pasir dirancang pada zona 2 dan kerikil dengan butiran maksimum 20 mm. Rancangan campuran beton direncanakan menurut SKSNI T-15-1990-03 untuk

mutu f’c = 25 MPa, yang memberikan komposisi dalam perbandingan berat semen : pasir : batu pecah sebesar 1 : 1,94 : 2,19 dan fas 0,52. Pengujian terhadap sifat mekanis beton dilakukan pada umur 28 hari, dan hasilnya dibandingkan dengan benda uji standar (tanpa serabut kelapa). Uji regresi dilakukan untuk mendapatkan pengaruh penambahan serat serabut kelapa terhadap perilaku mekanis beton.

Hasil pengujian menunjukkan adanya pengaruh yang signifikan terhadap peningkatan nilai sifat mekanis beton. Pada uji tekan, nilai optimum diperoleh pada kadar serat 1,89%, dengan peningkatan kuat tekan maksimum sebesar 16,16% dari beton standar. Pada uji kuat tarik belah, hasil optimum diperoleh pada kadar serat 1,62%, dengan peningkatan kuat tarik belah maksimum sebesar 15,25% dari beton standar. Pada uji kuat tarik lentur, hasil optimum diperoleh pada kadar serat 1,95%, dengan peningkatan kuat tarik lentur maksimum sebesar 47,07%. Peningkatan nilai juga terjadi pada uji modulus elastisitas beton. Pada uji ini hasil optimum diperoleh pada kadar serat 1,82%, dengan peningkatan maksimum sebesar 16,99% dari beton standar. Sedangkan terhadap pengujian

14 permeabilitas, penambahan serat makin meningkatkan nilai permeabilitas beton dimana pada kadar serat 2% peningkatan koefisien permeabilitas mencapai 8,40 kali dari beton standar.

5. Penelitian oleh Yasa dan Wati (2015)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik serat nanas, proporsi material yang digunakan untuk membuat beton serat dengan target kuat tekan 25 MPa, jumlah biaya bahan yang dikeluarkan, dan pengaplikasian beton serat dari serat nanas di lapangan. Serat nanas yang digunakan dalam penelitian ini disebut juga serat Bagu. Adapun metode pengambilan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kajian pustaka dan penelitian laboratorium, sedangkan batasan masalah dalam pengumpulan data laboratorium adalah hanya dicoba 1 kadar serat yaitu 2% (nilai maksimum sesuai persyaratan) terhadap volume beton. Beton yang dibuat merupakan beton normal dengan tambahan serat.

Serat nanas yang digunakan memiliki karakteristik tahan lama dan cukup kuat. Proporsi material dalam kondisi SSD untuk 1 m3 campuran beton serat dari serat nanas adalah 205 kg air, 410 kg semen, 652 kg pasir, 918 kg batu pecah, dan 0,66 kg serat nanas. Biaya untuk membuat 1 m3 beton serat dari serat nanas sebesar Rp769.250,00. Kuat tarik belah beton serat rata-rata sebesar 3,28 Mpa, sedangkan kuat tarik belah beton yang ditargetkan adalah 2,5 MPa. Jadi kuat tarik belah beton yang diuji sudah melebihi kuat tarik belah beton yang ditargetkan. Beton serat dari serat nanas ini dapat diaplikasikan untuk elemen struktur yang tipis agar tidak mudah retak akibat benturan.

2.2 Beton Ringan

Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan daripada beton pada umumnya. Agregat yang digunakan untuk memproduksi beton ringan merupakan agregat ringan juga. Terminolog ASTM C.125 mendefinisikan bahwa agregat ringan adalah agregat yang digunakan untuk menghasilkan beton ringan, meliputi batu apung, scoria, vulkanik cinder, tuff,

15 expanded, atau hasil pembakaran lempung, shale, slte, shele, perlit, atau slag atau hasil batubara dan hasil residu pembakarannya (Mulyono, 2005).

Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan. Keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan pada proyek bangunan tinggi akan dapat secara signifikan mengurangi berat sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi. Keuntungan dari beton ringan antara lain memiliki nilai tahanan panas (thermal insulator) yang baik, memiliki tahanan suara (peredam) yang baik, dan tahan api (fire resistant), sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya (compressive strength) lebih kecil dibanding dengan beton normal sehingga tidak dianjurkan penggunaannya untuk struktural (Sumarno, 2010).

Menurut SNI 03-2847-2013, beton ringan (lightweight concrete) adalah beton yang mengandung agregat ringan dan berat volume setimbang (equilibrium density), sebagaimana ditetapkan oleh ASTM C567, antara 1140-1840 kg/m3. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengurangi berat jenis beton atau membuat beton lebih ringan antara lain sebagai berikut (Tjokrodimuljo, 1996) :

1. Dengan membuat gelembung-gelembung gas/udara dalam adukan semen sehingga terjadi banyak pori-pori udara di dalam betonnya. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan menambah bubuk alumunium ke dalam campuran adukan beton.

2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar, batu apung atau agregat buatan sehingga beton yang dihasilkan akan lebih ringan dari pada beton biasa.

3. Dengan cara membuat beton tanpa menggunakan butir-butir agregat halus atau pasir yang disebut beton non pasir.

2.3 Spesifikasi Agregat Ringan Untuk Beton Ringan Struktural (SNI 03-2461-2002)

Beton ringan struktural adalah beton yang memakai agregat ringan atau campuran agregat kasar ringan dan pasir sebagai pengganti agregat halus ringan dengan ketentuan tidak boleh melampaui berat isi maksimum beton 1850 kg/m3

16 kondisi kering permukaan jenuh dan harus memenuhi persyaratan kuat tekan dan kuat tarik belah beton ringan untuk tujuan struktural.

Tabel 2.3 Persyaratan kuat tekan dan kuat tarik belah rata-rata untuk beton ringan struktural

Berat isi kering udara 28 hari, maksimum (kg/m3)

Kuat tarik belah (tidak langsung) rata-rata (MPa)

Kuat tekan rata-rata, 28 hari, minimum (MPa) 1760

1680 1600 1840 1760 1680

Semua agregat ringan 2,2

2,1 2,0

Agregat ringan dan pasir 2,3

2,1 2,0

28 21 17 28 21 17

CATATAN 1 Nilai kuat tekan dan berat isi diambil dari rata-rata 3 buah benda uji sedangkan kuat tarik belah diambil rata-rata dari 6 benda uji,

CATATAN 2 Nilai antara untuk kekuatan tekan dan nilai berat isi yang berkait dapat diperoleh dengan penambahan atau interpolasi,

CATATAN 3 Bahan-bahan yang tidak memenuhi persyaratan kuat tarik rata-rata minimum dapat digunakan bila rancangannya dimodifikasi untuk mengimbangi nilai yang lebih rendah,

CATATAN 4 1 MPa ≈ 10 kg/cm2 Sumber : SNI 03-2461-2002

Ada dua jenis agregat ringan yang tercakup dalam spesifikasi ini adalah : 1. Agregat hasil proses pengembangan, pemanasan atau sintering dari bahan

terak tanur tinggi, lempung, diatome, abu terbang, batu sabak, dan batu obsidian,

2. Agregat diperoleh dari bahan diproses secara alami, seperti batu apung dan skoria.

Agregat ringan yang digunakan tidak mengandung bahan kimia yang merusak dalam jumlah seperti yang ditentukan oleh batasan-batasan berikut :

1. Kotoran organis hasil pengujian kadar zat organis pada agregat ringan tidak boleh memperlihatkan warna yang lebih gelap dari pada warna pembanding

17 (standar), kecuali kalau dapat dibuktikan bahwa perubahan warna itu mengakibatkan turunnya kekuatan tekan beton (lebih dari 5 %);

2. Noda warna kandungan besi oksida yang menyebabkan noda (Fe

2O3) pada

agregat boleh lebih dari 1,5 mg / 200 gr contoh.

3. Hilang pijar pada pembakaran agregat ringan tidak boleh melebihi 5 %. Agregat ringan yang diuji harus memenuhi persyaratan gradasi seperti yang tercantum dalam Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Persyaratan susunan besar butir agregat ringan untuk beton ringan struktural

Ukuran Presentase yang lulus angka (% berat)

25,0 19,0 12,5 9,5 4,75 2,36 1,18 0,60 0,3 Agregat halus :

(4,75-0) mm - - - 100 85-100 - 40-80 10-35 5-25 Agregat kasar :

(25,0-4,75) mm 95-100 - 25-60 - 0-10 - - - - (19,0-4,75) mm 100 90-100 - 10-50 0-15 - - - - (12,5-4,75) mm - 100 90-100 40-80 0-20 0-10 - - - (9,5-2,36) mm - - 100 80-100 5-40 0-20 0-10 - - Kombinasi agregat

halus & kasar :

(12,5-8,0) mm - 100 95-100 - 50-80 - - 5-20 2-15 (9,5-8) mm - - 100 90-100 65-90 35-65 - 10-25 5-15 Sumber : SNI 03-2461-2002

Keseragaman gradasi butiran ditentukan berdasarkan besarnya modulus kehalusan yang harus diuji secara periodik dan setiap nilai modulus kehalusan tidak boleh berbeda lebih dari 7% terhadap nilai modulus kehalusan yang ditentukan.

Agregat ringan yang diuji harus memenuhi persyaratan seperti yang tercantum dalam Tabel 2.5.

18 Tabel 2.5 Persyaratan sifat fisis agregat ringan untuk beton ringan struktural

No. Sifat fisis Persyaratan

1 Berat jenis 1,0-1,8

2 Penyerapan air maksimum (%), setelah direndam 24 jam 20 3 Berat isi maksimum :

- gembur kering (kg/cm) 1120

- agregat halus 880

- agregat kasar 1040

- campuran agregat kasar dan halus 60

4 Nilai presentase volume padat (%) 9-14

5 Nilai 10% kehalusan (ton)

6 Kadar bagian yang terapung setelah direndam dalam air 10

menit maksimum (%) 5

7 Kadar bahan yang mentah (clay dump) (%) < 1

8 Nilai keawetan, jika dalam larutan magnesium sulfat

selama 16-18 jam, bagian yang larut maksimum (%) 12 CATATAN :

Nilai keremukan ditentukan sebagai hasil bagi banyaknya fraksi yang lolos pada ayakan 2,4 mm dengan banyaknya bahan agregat kering oven semula dikalikan 100%

Sumber : SNI 03-2461-2002

2.4 Serat Bagu

Serat alami yaitu serat yang berasal dari alam (bukan buatan ataupun rekayasa manusia). Serat alami ini biasanya didapat dari serat tumbuhan (pepohonan). Penelitian dan penggunaan serat alami berkembang dengan sangat pesat dewasa ini karena serat alami banyak memiliki keunggulan dibandingkan dengan serat buatan. Keunggulan dari serat alami, yaitu beban lebih ringan, mudah didapat, harga relatif murah, dan yang paling penting ramah lingkungan. Salah satu serat alami adalah serat Bagu.

Serat Bagu berasal dari tumbuhan seperti pandan yang dapat dilihat pada Gambar 2.5. Ciri-ciri tumbuhan ini adalah seperti pandan yang memiliki ruas-ruas daun sejajar, daunnya tebal seperti daun nanas, dan terdapat duri di pinggir daun. Tumbuhan ini biasanya tumbuh di dataran tinggi. Tumbuhan ini memiliki banyak sebutan di Bali yaitu gebang dan manas perau (Kecamatan Kubu, Karangasem), serta pandan (Kabupaten Singaraja). Serat Bagu yang berkualitas baik dapat dihasilkan jika umur tumbuhan yang daunnya diolah menjadi serat sudah mencapai + 1,5 tahun.

19 Gambar 2.5 Tumbuhan yang menghasilkan serat Bagu

Di Bali, serat Bagu ini biasanya digunakan untuk rambut ogoh-ogoh dan barong. Kebutuhan akan serat Bagu ini bersifat kontinuitas. Serat Bagu yang sudah siap digunakan memiliki harga yang terjangkau (Yasa dan Wati, 2015).

Gambar 2.6 Serat Bagu

Serat Bagu merupakan serat alami yang kuat dan awet. Tanda serat Bagu sudah rusak adalah timbulnya warna merah pada serat. Untuk memperoleh serat Bagu tersebut memerlukan waktu + 1 bulan. Adapun tahapan untuk memperoleh serat Bagu adalah sebagai berikut:

20 1. Daun dipilih dan dipotong

2. Setelah dipotong, direndam selama + 20 hari di air yang mengalir, biasanya di sungai. Air tempat merendam daun tersebut memiliki bau yang tidak sedap dan dapat membuat gatal, tetapi tidak menimbulkan rasa sakit. Selama perendaman daun akan mulai melunak dan bagian daun selain serat akan meluruh.

3. Kemudian daun yang telah selesai direndam, ditiriskan dengan cara dibanting-banting atau dipukul-pukul. Dengan cara ini serat akan terpisah dari daunnya. Tetapi jika belum terpisah, biasanya dilakukan pemisahan khusus dengan mesin. Dari tahapan ini akan diperoleh serat Bagu.

4. Serat yang telah terpisah dijemur sampai kering. Hal ini dilakukan agar serat awet untuk disimpan dalam waktu yang lama.

Menurut hasil uji kuat tarik sederhana yang dilakukan oleh Yasa dan Wati (2015), beban yang mampu ditahan serat Bagu (dalam judul penelitian disebut serat nanas) sampai kondisi putus tercapai adalah + 250 gr atau + 0,25 kg. Diameter serat Bagu yang digunakan dalam uji kuat tarik sederhana adalah 0,03 cmatau 0,3 mm. Berdasarkan nilai tersebut, jadi serat Bagu memiliki kuat tarik sebesar 35,4 MPa.

2.5 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA)

Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) adalah agregat ringan yang dibuat dari campuran mineral vulkanik yang ringan dan dibuat berpori dengan pembakaran di atas 1000oC dan lapisan luar tanah lempung tembikar. LECA memiliki bentuk dan ukuran yang random seperti batuan alami yang tidak dipecahkan (Rudy, 2016). LECA biasanya diproduksi dalam berbagai ukuran dan kepadatan dari 0,1 milimeter (0,0039 in) hingga 25 milimeter (0,98 in), umumnya 0-4 mm, 4-10 mm, dan 10-25 mm. LECA bisa digunakan untuk membuat produk beton ringan. Keuntungan menggunakan LECA, yaitu dapat melakukan pengurangan beban mati dan beban gempa lateral konstruksi. Penggunaan umum LECA lainnya adalah untuk blok beton, beton, tambalan geoteknik, beton ringan, pengolahan air, hidroponik, aquaponics dan hydroculture (Anonim, 2015).

21 Gambar 2.7 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA)

LECA memiliki berat jenis bulk 0,48-0,51 kilogram/liter dan daya serap air 40% berat terhadap air. Daya simpan air bisa bertahan lebih dari 4 hari (Rudy, 2016). Konduktivitas termal perkiraan dari bahan kering longgar 0,113 w/mk. Keofisien ekspansi termal adalah 6.8 x 10.6oC. Agregat tidak terpengaruh oleh embun beku dan dapat menahan suhu hingga 1000oC dan tidak mudah terbakar. Nilai pH kira-kira adalah 7 (Sinclair, 2008).

Tabel 2.6 Pemanfaatan LECA sesuai dengan ukuran

Ukuran Pemanfaatan

Besar (10-20 mm)

Isolasi, menghilangkan kapilaritas, pengisi drainase ringan, produksi beton dan infrastruktur

Sedang (3-10 mm) Produksi beton, infrastruktur dan pengisi yang ringan

Kecil (0-3 mm) Produksi beton, mortar dan pelapisan Sumber : Koohdaragh and Azar (2012)

Tabel 2.7 Rata-rata penyerapan air LECA

Agregat Campuran

(0-25 mm)

Kecil (0-3 mm)

Sedang (3-10 mm)

Besar (10-20 mm) Penyerapan air

setelah 30 menit (%) 18 + 2 15 + 2 17 + 2 19 + 2 Penyerapan air

setelah 24 jam (%) 30 + 2 30 + 2 30 + 2 30 + 2

22 Expanded Clay Aggregate (ECA) adalah agregat ringan dengan kekuatan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan agregat alam ringan lainnya dan dapat memproduksi beton ringan dengan kekuatan tinggi yang dapat digunakan dalam sistem struktural bangunan. Dengan menggunakan ECA, memungkinkan untuk menghasilkan kekuatan beton ringan yang tinggi dengan kepadatan 1,71 g/cm3 dan kekuatan sekitar 45 MPa. Penggunaan ECAC dalam sistem struktural memungkinkan untuk membangun bangunan yang lebih ringan dengan ukuran beton bertulang lebih kecil dan mengurangi kerusakan akibat gempa bumi (Subasi, 2009).

2.6 Penelitian Beton dengan Expanded Clay Aggregate 1. Penelitian oleh Moravia et al. (2010)

Penelitian oleh Moravia et al. (2010),membahas tentang faktor efisiensi dan modulus elastisitas beton ringan dengan expanded clay aggregate. Pada penelitian ini, expanded clay digunakan sebagai agregat kasar dalam membuat Lightweight Aggregate Concrete (LWAC). Kapur dengan ukuran partikel yang sesuai dengan expanded clay digunakan sebagai agregat kasar dalam membuat Normalweight Concrete (NWC). Proporsi campuran beton ditentukan sesuai dengan metode IPT/USP. Metode ini digunakan untuk memperoleh proporsi campuran beton yang memberikan konsistensi yang diinginkan dan kuat tekan rata-rata (fcj) pada

umur j hari. Kuat tekan perkiraan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 20, 25, 30, dan 40 MPa pada umur 28 hari. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 10 cm dan tinggi 20 cm. Benda uji dirawat di ruang lembab dan diuji pada umur 3, 7, dan 28 hari.

Hasil penelitian ini menunjukkan hubungan berbanding lurus antara ketahanan mekanik dan kepadatan. Meskipun lebih rendah dalam kuat tekan, LWAC menunjukkan faktor efisiensi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan NWC. Faktor efisiensi ditentukan dari rasio antara kekuatan mekanik dengan kepadatan masing-masing beton. Faktor efisiensi LWAC pada usia 3, 7 dan 28 hari adalah 20%, 15% dan 8% lebih tinggi dibandingkan dengan NWC. Perbedaan faktor efisiensi beton ditemukan menurun dengan bertambahnya usia. Kuat tekan NWC menunjukkan peningkatan 10% pada 7 hari dan 38% pada 28 hari jika

23 dibandingkan dengan rata-rata kekuatan diperoleh pada usia 3 hari. Kuat tekan LWAC menunjukkan peningkatan 6% pada 7 hari dan 23% pada 28 hari jika dibandingkan dengan kekuatannya pada usia 3 hari. Pada kuat tekan rencana 40 MPa, saat umur 28 hari, LWAC memiliki kuat tekan rata-rata 26% lebih rendah dibandingkan NWC. Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui NWC menunjukkan keuntungan yang lebih tinggi dalam kekuatan. Untuk kepadatan, NWC menunjukkan peningkatan dari 0,9% pada 7 hari dan dari 2,73% pada 28 hari jika dibandingkan dengan pada usia 3 hari. Di sisi lain, kepadatan LWAC meningkat 1,67% dan 1,92% pada usia yang sama.

Rendahnya kuat tekan LWAC dapat dijelaskan karena kekuatan expanded clay lebih rendah dibandingkan dengan kekuatan batu kapur. Tetapi, dari sudut pandang kerapatan dan kuat tekan, dalam penelitian ini, LWAC dianalisis dapat diklasifikasikan sebagai beton struktural. Faktor efisiensi LWAC yang lebih tinggi daripada NWC menunjukkan LWAC memiliki sifat yang lebih tinggi dalam menanggapi fenomena fisik dan kimia yang terjadi di dalam beton. Fenomena kimia merupakan aktivitas bubuk pozzolan pada expanded clay, sedangkan fenomena fisik adalah interlocking mekanis antara expanded clay dengan hasil hidrasi dalam pasta semen. LWAC memiliki nilai modulus elastisitas statis rata-rata sepertiga (+36%) lebih kecil dari nilai yang diperoleh NWC, menunjukkan kapasitas yang lebih besar dari LWAC untuk menyerap deformasi yang disebabkan oleh penyusutan, yang dapat mengurangi tekanan internal dan pembentukan microcrack bila dibandingkan dengan NWC.

2. Penelitian oleh Bogas and Nogueria (2014)

Dalam penelitian ini diproduksi Lightweight Aggregate Concrete (LWAC) dengan jenis expanded clay aggregates yang berbeda. Studi eksperimental yang komprehensif dilakukan pada komposisi beton yang berbeda dengan kekuatan tekan rata-rata 30-70 MPa dan kelas densitas dari D1.6-D2.0. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kondisi perawatan dan pembasahan awal agregat ringan pada kekuatan tarik belah dan modulus of rupture.

24 Dari hasil penelitian ini, dapat diketahui kekuatan tarik dipengaruhi oleh jenis agregat, meskipun pengaruh ini lebih rendah daripada kekuatan tekan. Kekuatan tarik LWAC sekitar 0,8-0,85 dari Normal Weight Concrete (NWC) pada kekuatan tekan yang sama. Efisiensi struktural tarik beton dengan moist-curedsedikit dipengaruhi oleh volume dan kondisi pembasahan agregat. Modulus of rupture dari LWAC dengan air-cured hanya dapat sekitar 0,5-0,8 dari NWC dengan kekuatan yang sama.

3. Penelitian oleh Subasi (2009)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh menggunakan fly ash terhadap sifat fisik dan mekanik beton agregat ringan kekuatan tinggi yang diproduksi dengan expanded clay aggregate. Untuk tujuan ini, campuran beton ringan dengan kadar semen 350, 400, dan 450 kg/m3 disiapkan dan campuran beton tersebut menggunakan expanded clay aggregate. Selain itu, beton dengan fly ash 0, 10, 20 dan 30% diproduksi dari campuran dengan kadar semen yang berbeda. Pengujian densitas beton, porositas, kecepatan ultrasonik, kuat tekan dan kuat tarik belah dilakukan pada sampel yang disiapkan. Selain itu, terdapat sampel diambil dari beton yang dibuat untuk diperiksa di bawah mikroskop optik.

Dalam pemeriksaan mikroskopis ikatan yang kuat ditemukan antara pasta semen dan antarmuka Expanded Clay Aggregate (ECA) dari Expanded Clay Aggregate Concrete (ECAC) yang diproduksi. Dari hasil penelitian ini diketahui kadar semen 450 kg/m3 memiliki nilai kekuatan tertinggi dan sifat mekanik beton dapat ditingkatkan dengan menggunakan 10% fly ash. Ketika 10% fly ash digunakan dalam ECAC, ditetapkan bahwa kepadatan meningkat dengan rasio rata-rata 3%, porositas menurun 24%, kecepatan ultrasonik meningkat 3%, kuat tekan meningkat 8%, dan kekuatan tarik belah meningkat 9% untuk beton dengan berbagai kadar semen.

25

2.7 Material Penyusun Beton 2.7.1 Agregat Halus

Menurut SNI 03-2834-2000, agregat halus adalah pasir alam sebagai hasil desintegrasi secara alami dari batu atau pasir yang dihasilkan oleh industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butir terbesar 5,0 mm. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,074 mm) maksimum 5% (SII.0052 dalam Mulyono, 2005). Kegunaan agregat halus adalah untuk mengisi ruangan antara butir agregat kasar dan memberikan kelecakan. Pasir memiliki 4 jenis gradasi, yaitu gradasi pasir kasar, sedang, agak halus dan halus. Berikut ini adalah batas gradasi pasir sedang.

Gambar 2.8 Grafik batas gradasi pasir (sedang) No. 2 (Sumber : SNI 03-2834-2000)

2.7.2 Agregat Kasar

Menurut SNI 03-2834-2000, agregat kasar adalah kerikil sebagai hasil desintegrasi alami dari batu atau berupa batu pecah yang diperoleh dari industri pemecah batu dan mempunyai ukuran butir antara 5 mm-40 mm. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butiran yang keras, permukaan yang kasar, dan kekal. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,074 mm) maksimum

26 1 % (SII.0052 dalam Mulyono, 2005). Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan agregat untuk campuran beton antara lain: bentuk agregat, tekstur permukaan butir, berat jenis, berat satuan dan kepadatan, gradasi, kadar air, dan kekuatan agregat.

Tabel 2.8 Persyaratan batas-batas susunan besar butir agregat kasar Ukuran mata ayakan

(mm)

Persentase berat bagian yang lewat ayakan

Ukuran nominal agregat (mm) 38-4,76 19,0-4,76 9,6-4,76

38,1 95-100 100

19,0 37-70 95-100 100

9,52 10-40 30-60 50-85

4,76 0-5 0-10 0-10

Sumber : SNI 03-2834-2000

2.7.3 Semen Portland Pozolan

Semen Portland Pozolan atau Portland Pozzolana Cement (PPC) adalah suatu semen hidrolis yang terdiri dari campuran yang homogen antara semen portland dengan pozolan halus, yang diproduksi dengan menggiling klinker semen portland dan pozolan bersama-sama, atau mencampur secara merata bubuk semen portland dengan bubuk pozolan, atau gabungan antara menggiling dan mencampur, dimana kadar pozolan 6% sampai dengan 40% massa semen portland pozolan (SNI 15-0302-2004). Fungsi semen adalah untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang kompak atau padat, selain itu juga untuk mengisi rongga di antara butiran-butiran agregat. Menurut SNI 15-0302-2004, Semen Portland Pozolan diklasifikasikan menjadi 4 jenis, yaitu:

1. Jenis IP-U yaitu semen portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk semua tujuan pembuatan adukan beton.

2. Jenis IP-K yaitu semen portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk semua tujuan pembuatan adukan beton, semen untuk tahan sulfat sedang dan panas hidrasi sedang.

3. Jenis P-U yaitu semen portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk pembuatan beton dimana tidak disyaratkan kekuatan awal yang tinggi.

27 4. Jenis P-K yaitu semen porland pozolan yang dapat dipergunakan untuk

pembuatan beton dimana tidak disyaratkan kekuatan awal yang tinggi, serta untuk tahan sulfat sedang dan panas hidrasi rendah.

2.7.4 Air

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan (workability) dalam pekerjaan beton. Tujuan utama penggunaan air adalah agar terjadi reaksi hidrasi pada semen. Air yang digunakan adalah air tawar yang dapat diminum, baik yang telah diolah di perusahaan air minum maupun tanpa diolah (Mulyono, 2004).

2.8 Tata Cara Penentuan Proporsi Campuran Beton dengan Semen Portland Biasa, Semen Portland Pozzolan, dan Semen Portland Komposit (Berdasarkan SNI 7656 : 2012 dan ACI 211.1-91)

Adapun prosedur menentukan proporsi campuran beton dengan semen portland biasa, semen portland pozzolan, dan semen portland komposit berdasarkan SNI 7656 : 2012 dan ACI 211.1-91 pada Tavio dan Lasino (2015) adalah sebagai berikut.

1. Pemilihan nilai slump

2. Pemilihan ukuran besar butir agregat maksimum 3. Perkiraan air pencampur dan kandungan udara

Tabel 2.9 Perkiraan kebutuhan air pencampur dan kadar udara untuk berbagai slump dan ukuran nominal agregat maksimum batu pecah

Air (kg/m3) untuk ukuran nominal agregat maksimum batu pecah Slump

(mm)

9,5 mm*

12,7 mm*

19 mm*

25 mm*

37,5 mm*

50 mm+*

75 mm+T

150 mm+T Semen Portland Biasa atau Ordinary Portland Cement (OPC)

Beton tanpa tambahan udara

25-50 207 199 190 179 166 154 130 113

75-100 228 216 205 193 181 169 145 124

150-175 243 228 216 202 190 178 160 -

>175* - - - -

Banyaknya udara dalam beton (%)

28 Beton dengan tambahan udara

25-50 181 175 168 160 150 142 122 107

75-100 202 193 184 175 165 157 133 119

150-175 216 205 197 184 174 166 154 -

>175* - - - -

Jumlah kadar udara yang disarankan untuk tingkat paparan sebagai berikut :

ringan (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5**++ 1,0**++ sedang (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5**++ 3,0**++ beratTT (%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5**++ 4,0**++

Semen Portland Pozzolan atau Portland Pozzolan Cement (PPC) Beton tanpa tambahan udara

25-50 202 194 185 174 161 149 125 108

75-100 223 211 200 188 176 164 140 119

150-175 238 223 211 197 185 173 155 -

>175* - - - -

Banyaknya udara dalam beton (%)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2

Beton dengan tambahan udara

25-50 176 170 163 155 145 137 117 102

75-100 197 188 179 170 160 152 128 114

150-175 211 200 192 179 169 161 149 -

>175* - - - -

Jumlah kadar udara yang disarankan untuk tingkat paparan sebagai berikut :

ringan (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5**++ 1,0**++ sedang (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5**++ 3,0**++

29 beratTT (%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5**++ 4,0**++

Semen Portland Komposit atau Portland Composite Cement (PCC) Beton tanpa tambahan udara

25-50 205 197 188 177 164 152 128 111

75-100 226 214 203 191 179 167 143 122

150-175 241 226 214 200 188 176 158 -

>175* - - - -

Banyaknya udara dalam beton (%)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2

Beton dengan tambahan udara

25-50 179 173 166 158 148 140 120 105

75-100 200 191 182 173 163 155 131 117

150-175 214 203 195 182 172 164 152 -

>175* - - - -

Jumlah kadar udara yang disarankan untuk tingkat paparan sebagai berikut :

ringan (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5**++ 1,0**++ sedang (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5**++ 3,0**++ beratTT (%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5**++ 4,0**++ Sumber : Tavio dan Lasino (2015)

4. Pemilihan rasio air-semen atau rasio air-bahan sementisius

Tabel 2.10 Hubungan antara rasio air semen atau air bahan sementisius dan kekuatan tekan beton

Kekuatan beton umur 28 hari, MPa*

Rasio air semen (dalam berat atau massa) Beton tanpa tambahan udara Beton dengan tambahan

udara Semen Portland Biasa atau Ordinary Portland Cement (OPC)

60 0,28 -

55 0,32 0,30

30

45 0,40 0,36

40 0,44 0,40

35 0,49 0,44

30 0,56 0,50

25 0,63 0,56

20 0,70 0,62

15 0,80 0,70

10 0,90 0,80

Semen Portland Pozzolan atau Portland Pozzolan Cement (PPC)

60 0,26 -

55 0,30 0,28

50 0,34 0,30

45 0,38 0,32

40 0,42 0,36

35 0,47 0,40

30 0,54 0,46

25 0,61 0,52

20 0,68 0,58

15 0,76 0,66

10 0,86 0,76

Semen Portland Komposit atau Portland Composite Cement (PCC)

60 0,26 -

55 0,30 0,28

50 0,34 0,30

45 0,38 0,32

40 0,42 0,36

35 0,47 0,40

30 0,54 0,46

25 0,61 0,52

20 0,68 0,58

15 0,76 0,66

10 0,86 0,76

Sumber : Tavio dan Lasino (2015)

5. Perhitungan kadar semen 6. Perkiraan kadar agregat kasar

41 variabel tanpa melihat bentuk hubungannya apakah linear atau non linear digunakan koefisien korelasi r (Sugiyono, 2006 dalam Jaya, 2010).

2.13.1 Regresi Linear Sederhana

Persamaan umum regresi linear sederhana adalah (Stanislaus, 2006 dalam Jaya, 2010):

bX a

Y   (2.9)

dimana :

Y = subyek dalam variabel dependen yang diprediksikan a = harga Y bila X = 0 (harga konstan)

b = angka arah atau koefisien regresi, yang menunjukkan angka peningkatan atau penurunan variabel dependen yang didasarkan pada variabel

independen. Bila b (+) maka naik, dan bila (-) maka terjadi penurunan

X = subyek pada variabel independen yang mempunyai nilai tertentu Harga b dan a dapat dicari dengan rumus berikut:











 



 

      

             

n i

w i

w i n

i

w i

Xi Xi

n

Yi Xi

XiYi n

b

1

2 1 2

1

1 1

(2.10)

X b Y

a  sehingga

n Xi b n

Yi a

n i n

i







 _

 1 1 _(2.11)

dimana :

n = banyak pasangan data

Yi = nilai peubah tak bebas Y ke-i Xi = nilai peubah bebas X ke-i

42 2.13.2 Regresi Polinomial Orde 2

Fungsi pendekatan untuk fungsi polinomial berderajat dua (orde dua), yaitu (Nugroho, 2009):

y = a0 + a1x + a2x2 (2.12)

Dari persamaan polinomial orde 2 didapatkan hubungan:







      n i n i n i yi xi a xi a na 1 1 2 2 1 1 0 ,









       n i n i n i n i xiyi xi a xi a xi a 1 1 3 2 1 2 1 1 0 ,









       n i n i n i n i yi xi xi a xi a xi a 1 2 1 4 2 1 3 1 1 2

0 , (2.13)

atau dalam bentuk perkalian matriks, seperti ini:

[

_

 n i xi

1





n i xi 1 2



 n i xi

1





n i xi 1 2



 n i xi 1 3



 n i xi 1 2



 n i xi 1 3



 n i xi 1 4 ] [ ] = [



 n i yi 1



 n i xiyi 1



 n i yi xi 1 2 ] (2.14)

2.13.3 Koefisien Determinasi

Koefisien determinasi adalah salah satu alat utama untuk mengukur ketepatan/kesesuaian garis regresi terhadap sebaran datanya (Wirawan, 2002). Koefisien determinasi (R2) didefinisikan sebagai berikut:





2 1 2 1 ^ 2





           n i n i Y Yi Y Yi R (2.15) Keterangan : ^

Y = nilai Y berdasarkan hasil persamaan regresi

Koefisien determinasi menunjukkan porsi variabel terikat Y yang dapat dijelaskan oleh persamaan regresinya atau oleh variasi variabel bebas X. Misalkan, nilai R2 = 96%, maka nilai variabel terikat yang dapat diterangkan oleh variabel bebas

43 adalah sebesar 96%, sedangkan 4% sisanya diterangkan oleh galat (error) atau pengaruh variabel yang lain.

Nilai R2 tidak pernah negatif dan besarnya antara 0 dan 1 (0 < R2 < 1). Jika semua titik terletak tepat pada garis regresi sampel, maka R2 = 1, dalam hal ini dikatakan sesuai secara sempurna (perfect fit). Itu juga berarti 100% total variasi variabel terikat dapat dijelaskan oleh variabel bebasnya. Jika R2 = 0, berarti tidak ada total variasi variabel terikat Y yang dapat dijelaskan oleh variasi variabel bebas X.

2.13.4 Koefisien Korelasi (r)

Analisis korelasi adalah alat statistik yang dapat digunakan untuk mengetahui derajat hubungan linier antara satu variabel dengan variabel lainnya. Sandaran nilainya adalah, -1 < r < 1. Semakin tinggi nilai koefisien korelasi (semakin mendekati nilai 1), maka hubungan antara dua variabel tersebut semakin kuat, jika nilai koefisiennya mendekati nilai 0, maka hubungannya semakin lemah. Adapun jika nilainya bertanda negatif, maka terjadi hubungan yang berlawanan arah, artinya jika suatu nilai variabel naik, maka nilai variabel lain akan turun.

a. Korelasi Positif

Jika suatu korelasi bertanda positif r > 0, maka gambar grafiknya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.14 berikut:

44 Korelasi positif terjadi apabila perubahan pada variabel yang satu diikuti dengan perubahan variabel yang lain dengan arah yang sama (berbanding lurus).

b. Korelasi Negatif

Jika suatu korelasi bertanda negatif r < 0, maka gambar grafiknya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.15 berikut:

Gambar 2.15 Korelasi negatif

Korelasi negatif terjadi apabila perubahan pada variabel yang satu diikuti dengan perubahan variabel yang lain dengan arah yang berlawanan (berbanding terbalik).

c. Korelasi nol

Jika suatu korelasi tidak menunjukkan adanya hubungan r = 0, maka gambar grafiknya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.16 berikut:

45 Gambar 2.16 Korelasi nol

Korelasi nihil terjadi apabila perubahan pada variabel yang satu diikuti dengan perubahan variabel yang lain dengan arah yang tidak teratur (acak).

Berikut ini adalah persamaan untuk menentukan nilai koefisien korelasi:

(2.16)

atau

(2.17)

Untuk mengetahui tingkat keeratan hubungan antara variabel bebas dengan variabel terikat, maka tingkat keeratan korelasinya dapat diukur dengan menggunakan pedoman interpretasi koefisien korelasi sebagai berikut:







        n i n i n i Y Yi X Xi Y Yi X Xi r 1 1 2 2 1 ) ( . ) ( ) ).( (                                            











 

       2 1 1 2 2 1 1 2

1 1 1

. . . . n i n i n i n i n i n i n i Yi Yi n Xi Xi n Yi Xi XiYi n r

46 Tabel 2.14 Pedoman interpretasi koefisien korelasi

Interval Koefisien Tingkat Hubungan 0,00 – 0,199 Sangat rendah

0,20 – 0,399 Rendah

0,40 – 0,599 Sedang

0,60 – 0,799 Kuat

0,80 – 1,000 Sangat kuat