Pengaruh Penambahan Serat Seng Pada Beton Ringan Dengan Teknologi Foam Terhadap Kuat Lentur, Toughness, Dan Stifness
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT SENG PADA BETON RINGAN DENGAN TEKNOLOGI FOAM TERHADAP KUAT LENTUR, TOUGHNESS, DAN STIFNESS
The Effect of Adding Zinc Fiber on Lightweight Concrete Foam Technology towardsthe Flexural Strength, Toughness and Stiffness
SKRIPSI
Diajukan Sebagai salah satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh : NIM. I 1111069 REZHA RENATA JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014
MOTTO
“Sukses dicapai dengan mengembangkan kelebihan kita bukan dengan menghilangkan kelemahan” “Tak tampan tak jadi soal, karena pria memimpin bukan dengan ketampanan tapi dengan tanggungjawab, kebijaksanaan dan suri tauladan.”
“Doa tanpa usaha dan perbuatan adalah sia – sia. Jadilah diri yang bijak” “Pengalaman yang paling mahal adalah perjuangan tanpa mengenal menyerah ”
“Jangan Pernah Menilai Kebodohan Seseorang, Karena orang bodoh ialah orang yang menilai dirinya paling pintar”
PERSEMBAHAN Dengan segala karunia Allah SWT atas berkat dan rahmatNYA, Skripsi ini dapat terselesaikan dan akhirnya dengan segala ungkapan terima kasih kupersembahkan kepada :
1. Orang tua serta keluarga di rumah, yang selalu mendukung dan mensuport.
2. Teman – teman 1 team penelitian “BayiSehatt” Dewana, Herman danKunto.
3. Yang terhormat Bapak Purnawan Gunawan,S.T,M.T.dengan segala bimbingan, nasehat, dan saran;
4. Yang terhormat Bapak Wibowo, ST, DEA dengan segala bimbingan, nasehat, dan saran;
5. Teman Teman Transfer Non Reg 2011 Teknik Sipil – Universitas Sebelas Maret Surakarta yang tidak bias kusebutkan satu persatu karena cukup luar biasa.
ABSTRAK
Rezha Renata, 2014, Pengaruh Penambahan Serat Seng Pada Beton Ringan
Dengan Teknologi Foam Terhadap Kuat Lentur, Toughness dan
Stifness, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.Berat jenis beton yang tinggi yaitu berkisar antara 2400 kg/m³, akan berpengaruh terhadap pembebanan struktur maka perlu diperhitungkan.Salah satu cara untuk mengatasinya dibuat beton ringan dengan menambahkan foam agent (cairanbusa) kedalam campuran beton. Untuk meningkatkan kuat lentur, toughness dan stiffness, salah satunya dengan menambahkan serat seng. Penambahan serat dalam beton akan membentuk suatu komposit antara beton dengan serat, dimana kedua beton tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda baik sifat fisik maupun mekaniknya, termasuk elastisitasnya. Tujuan penelitian ini untuk mengkaji permasalahan mengenai lineweight concrete atau beton ringan terhadap sifat dan kualitas beton, mulai dari seberapa besar pengaruh terhadap kuat lentur,
toughness , dan stiffness beton setelah diberi bahan tambahan foam agent dan serat seng.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di Laboratorium Bahan Bangunan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tahap awal, yaitu dengan membuat beton ringan foam tanpa agregat kasar dengan menambahkan kadar serat sebanyak 0%, 0,25%, 0,5% dan 1% dari volume beton dan foam, yang merupakan lanjutan dari penelitian sebelumnya. Benda uji berbentuk balok dengan berpenampang panjang 55 cm, dan berpenampang lebar 10 cm, sebanyak 3 buah benda uji tiap sampel untuk pengujian berat jenis beton dan kuat lentur beton.
Dari hasil penelitian didapat kuat lentur dengan persentase penambahan serat seng sebesar 0%; 0,25%; 0,5%; 1% yang diuji pada umur 28 hari berturut-turut adalah 1,04 MPa ;1,61MPa ; 1,64 MPa ; 1,05 MPa,dengan nilai maksimum 1,67MPa dengan kadar serat sebesar 0,39%. Nilai toughness dengan persentase penambahan serat seng sebesar 0%; 0,25%; 0,5%; 1% yang diuji pada umur 28 hari berturut-berturut adalah yang diuji pada umur 28 hari berturut-berturut adalah 0,65kNmm; 1,53kNmm; 1,55 kNmm; 0,72kNmm dengan nilai maksimum 1,62kNmm dengan kadar serat sebesar 0,37%. Nilai stifness dengan angka presentase penambahan kadar serat rata-rata secara berurutan 0%; 0,25%; 0,5%; 1% adalah 4692,93 N/mm; 5049,02 N/mm; 5069,44 N/mm; 4761,64 N/mm, dengan nilai maksimum 5090,25 N/mm dengan kadar serat sebesar 0,38%.
Kata kunci : beton ringan, foam agent, seratseng, kuatlentur, toughness,dan stiffness.
ABSTRACT
Rezha Renata, 2014, The Effect of Adding Zinc Fiber on Lightweight
Concrete Foam Technology towards the Flexural Strength, Toughness and
Stiffness, ThesisDepartment of Civil Engineering Faculty of Engineering, Sebelas Maret Surakarta University.Concrete density that ranges from 2400kg/m³,will affect the loading structure it needs to be taken into account. Alternatif solution it is made by adding a lightweight concrete foam agent (liquid foam) into the concrete mix. To increase the flexural strength, toughness and stiffness, one of them by adding zinc fibers. The addition of fibers in the concrete to form a composite between concrete with fibers, where both the concrete has different characteristics both physical and mechanical properties, including elasticity. The purpose of this study was to examine issues regarding lightweight concrete over the nature and quality of the concrete, ranging from how much influence the flexural strength, toughness, and stiffness after a given concrete additives and fiber zinc foam agent.
The method used in this study is an experimental method that is carried out at the Laboratory of Building Materials, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University. The initial phase, which is to make lightweight foam concrete without coarse aggregate by adding fiber content as much as 0%, 0,25%, 0,5% and 1% of the volume of concrete and foam, which is a continuation of previous studies. Specimens shaped beam with length 55 cm, 10 cm wide and deep, 3 pieces of each specimen samples for specific gravity testing of concrete and concrete flexural strength.
From the research results obtained flexural strength with the addition of fiber zinc percentage of 0%; 0.25%; 0.5%; 1% were tested at 28 days in a row is 1.04 MPa;
1.61 MPa; 1.64 MPa; 1.05 MPa, with a maximum value of 1.67 MPa with a fiber content of 0.39%. Toughness values with the addition of fiber zinc percentage of 0%; 0.25%; 0.5%; 1% were tested at 28 days straight row is tested at 28 days of consecutive kNmm is 0.65; KNmm 1.53; KNmm 1.55; KNmm 0.72 with a maximum value of 1.62 kNmm the fiber content of 0.37%. Stifness value with the addition of fiber content percentage rate on average in a sequence of 0%; 0.25%; 0.5%; 1% is 4692.93 N / mm; 5049.02 N / mm; 5069.44 N / mm; 4761.64 N / mm, with a maximum value of 5090.25 N / mm with a fiber content of 0.38%.
Keywords: lightweightconcrete, foamagent, zincfibers, flexural strength toughness and stiffness.
PENGANTAR
Segala puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan
Serat Seng Pada Beton Ringan Dengan Teknologi Foam Terhadap Kuat
Lentur, Toughness, DanStifness”.Penelitian untuk tugas akhir ini merupakanbagian dari penelitian Purnawan Gunawan, S.T, M.T selaku dosen pembimbing1tugasakhir, sekaligus ketua penelitian ini. Penyusunan skripsi ini merupakan salah satusyarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Jurusan Teknik Sipil, FakultasTeknik, UniversitasSebelasMaret Surakarta.Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak penulis sulit mewujudkan skripsi ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap Pimpinan Program Studi Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Purnawan Gunawan,S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing Skripsi 1.
4. Wibowo, ST, DEA selaku Dosen Pembimbing Skripsi 2.
5. Rekan-rekan mahasiswaTeknik Sipil ( Non Reg ) th 2011. Penyusun menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak pada umumnya dan penulis pada khususnya.
Surakarta, Maret 2014 Penyusun
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iii HALAMAN MOTTO ..................................................................................... iv HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... v ABSTRAK ...................................................................................................... vi PENGANTAR ................................................................................................ viii DAFTAR ISI.................................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ............................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvi
BAB 1.PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah............................................................................
1 1.2. Rumusan Masalah .....................................................................................
3 1.3. Batasan Masalah .......................................................................................
3 1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................
4 1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................
4 1.5.1. Manfaat Teoritis ............................................................................
4 1.5.2. Manfaat Praktis .............................................................................
4 BAB 2.TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................................................
5 2.2. Dasar Teori................................................................................................
6 2.2.1. Material Pembentuk Beton ...........................................................
6 2.2.1.1. Semen Portland ................................................................
6 2.2.1.2. Agregat ............................................................................
7
2.2.1.3. Air ....................................................................................
9 2.2.2. Perawatan Beton ( Curing ) ...........................................................
9 2.2.3. Beton Ringan.................................................................................
10 2.2.4. Beton Serat ....................................................................................
12 2.2.5. Foam Agent/Zat Adiktif ................................................................
13 2.2.6. Serat Dalam Beton ........................................................................
14 2.2.7. Pengujian Beton Berserat .............................................................
17 2.2.7.1. PengujianKuatLentur .......................................................
17 2.2.7.2. Pengujian Toughness........................................................
18 2.2.7.3. Stifness..............................................................................
19 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Uraian Umum............................................................................................
20 3.2. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar.......................................
20 3.2.1. Standar Pengujian Agregat Halus ..................................................
21 3.2.2. Pengujian Agregat Halus ...............................................................
21 3.2.2.1. Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus ................
21 3.3.2.2. Pengujian Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus .........
22 3.2.2.3. Pengujian Spesifik Gravity Agregat Halus .......................
22 3.2.2.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus .....................................
24 3.2.3. Tahapan dan Prosedur Pengujian Agregat Halus ...........................
24 3.2.3.1. Pengujian Kandungan Zat Organik Agregat Halus ...........
24 3.2.3.2. Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus ...............
25 3.2.3.3. Pengujian Spesific Gravity Agregat Halus .......................
26 3.2.3.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus .....................................
28 3.3. Bahan Pembuatan Beton Foam Berserat...................................................
29 3.4. Peralatan Pembuatan Beton Foam Berserat ..............................................
29 3.5. Tahapan dan Prosedur Pembuatan Beton Foam Berserat .........................
30 3.6. Tahapan dan Prosedur Penelitian .............................................................
31 3.6.1. Pengujian BeratJenis .......................................................................
34 3.6.2. Pengujian KuatLenturBalokBeton ..................................................
35 3.6.3. AnalisaHasil ....................................................................................
36
BAB 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian .........................................................................................
37 4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus .......................................................
37 4.2. Hasil Perhitungan Rancang Campuran Adukan Beton .............................
37 4.3. Hasil Pengujian dan Pembahasan Berat Jenis ..........................................
38 4.4. Hasil PengujiandanPembahasan Kuat Lentur ...........................................
40 4.5. Hasil Pengujian danPembahasanToughness .............................................
45 4.6. Hasil Pengujian danPembahasanStifness ..................................................
51 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ..............................................................................................
55 5.2. Saran .........................................................................................................
56 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
57 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
39 Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Kuat Lentur .......................................................
52
52 Tabel 4.9. Perubahan Nilai Stifness .................................................................
47 Tabel 4.8. Perhitungan Nilai Stifness...............................................................
47 Tabel 4.7. Perubahan Nilai Toughness.............................................................
43 Tabel 4.6. Nilai Toughness ..............................................................................
42 Tabel 4.5. Perubahan Kuat Lentur Beton .........................................................
Halaman Tabel 2.1. Susunan Unsur Semen Portland ......................................................
6 Tabel 2.2. Jenis-Jenis Semen Portland .............................................................
37 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton Ringan Foam Normal ..............
24 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus.......................................................
22 Tabel 3.3. Syarat Presentase Berat Lolos Standar ASTM ..............................
20 Tabel 3.2. Pengaruh Kadar Zat Organik Terhadap Presentase Penurunan KekuatanBeton ..............................................................................
14 Tabel 3.1. Jumlah dan Kode Benda Uji Kapasitas Lentur ...............................
8 Tabel 2.4. Penentuan Ukuran Serat Menurut ACI 544. 4R-88 .......................
7 Tabel 2.3. Persyaratan Gradasi Agregat Halus ASTM 33-74a .......................
38 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton Ringan Foam Berserat Seng ....
DAFTAR GAMBAR
43 Gambar 4.3. Grafik Hasil Pengujian Toughness 0,5%-1 .................................
53
51 Gambar 4.8. Grafik Hubungan Kadar Serat dengan Stifness ...........................
50 Gambar 4.7. Aksi Pasak di Dalam Beton.........................................................
50 Gambar 4.6. Aksi Serat Bersama Pasta Semen ................................................
48 Gambar 4.5. Serat di Dalam Beton ..................................................................
46 Gambar 4.4. Grafik Hubungan Toughness dengan Kadar Serat Seng .............
Halaman Gambar 2.1. Serat Tersebar Merata Dalam Beton ...........................................
12 Gambar 2.2. Pembebanan Benda UjiLentur ....................................................
35 Gambar4.1. Letak Pembebanan dan tumpuan..................................................
34 Gambar 3.4.Universal Testing Machine (UTM)Alat Uji Kuat Lentur.............
33 Gambar 3.3. Benda Uji.....................................................................................
31 Gambar 3.2. Bagan alir tahap-tahap penelitian ................................................
18 Gambar 3.1. Prosedur Pembuatan Beton Foam Berserat atau lightweight foamed fiber concrete (LFFC) .................................
17 Gambar 2.3. Grafik Hubungan antara P (kN) dengan Lendutan (mm)............
41 Gambar 4.2. Grafik Hubungan Kuat Lentur dengan Kadar Serat....................
% = Persentase = Phi ( 3,14285 )
ASTM = American Society for Testing and Materials A = Luas tampang melintang ( mm
2
cm = Centimeter )
D = Diameter silinder (mm) d = e = G0 = Beratpasirawal (100 gram) G1 = Beratpasirakhir (gram) gr = Gram inc = Inci KN = Kilo Newton L = Panjangsemula (mm) Ls = Tinggisilinder (mm) mm = Milimeter MPa = Mega Pascal N = Newton P = Bebanmaksimum yang diberikan (N) P = Beban yang diberikan (ton) PBI = Peraturan Beton Indonesia SK SNI = Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia SSD =
Saturated Surface Dry UTM = Universal Testing Machine
fas = Faktor Air Semen f’c = Kuat Tekan Beton f’t = Kuat Tarik Beton E c = Modulus elastis composit E f = Modulus elastis serat
1
= Faktor panjang serat = Faktor orientasi serat = Faktor efisiensi matrik beton
V f = Volume fraksi serat
lf = Panjang serat f d = Diameter serat f s
= Spasi serat 1 v = Volume satu buah serat
vf = Volume seluruh serat
ƒ' C
f
= Kuat Tekan benda uji (N/mm)
t
= Kuat belah beton (N/mm
2 L = Perubahan panjang akibat beban P (mm)
) = Tegangan