Pengaruh Penambahan Silica Fume dan Superplasticizer terhadap Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI (American Concrete Institute)
PENGARUH PENAMBAHAN SILICA FUME DAN SUPERPLASTICIZER TERHADAP KUAT TEKAN BETON MUTU TINGGI DENGAN METODE ACI (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE)
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh:
KRISMAN APRIELI ZAI 100 424 036 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan rahmat-Nya yang memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis, sehingga mampu menyelesaikan tugas akhir ini yang merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana teknik dari Universitas Sumetera Utara dengan judul
“Pengaruh Penambahan Silica Fume dan
Superplasticizer terhadap Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI
(American Concrete Institute) ”Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penulis telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai Koordinator Program
Pendidikan Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil; 3. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing penulis dalam penulisan tugas akhir ini.
4. Ibu Rahmi Karolina, S.T., M.T., sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dalam penulisan tugas akhir ini dari awal hingga selesai;
5. Seluruh dosen penguji yang telah memberi masukan pada tugas akhir ini; 6.
Seluruh dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil;
7. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua Orangtua, Abang, Kakak, Adek, Keponakan & Kekasih Penulis, Deti Zebua yang telah memberikan banyak dukungan dan doa yang tulus kepada penulis;
8. Kepada asisten-asisten Laboratorium Beton Teknik Sipil USU, terutama Prima, Rahmat dan Fauzi yang telah banyak membantu dan memberikan masukan; 9. Kepada Pimpinan PT. SIKA Indonesia dan Abangda Marsha Napitupula untuk bantuan bahan/materialnya;
10. Kepada seluruh rekan-rekan mahasiswa ekstensi, terutama kepada Yuli, Fachri, Febri dan semua teman-teman yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu persatu yang telah memberikan dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilafan di dalam laporan ini. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan, pengalaman dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca yang nantinya dapat memperbaiki laporan selanjutnya sehingga dapat lebih baik lagi.
Semoga laporan ini dapat memberikan informasi, manfaat dan pengetahuan bagi para pembaca.
Medan, Desember 2013 Hormat saya
Penulis,
KRISMAN APRIELI ZAI NIM. 100 424 036
ABSTRAK
Perkembangan teknologi beton terutama beton mutu tinggi sekarang ini sangat pesat.Berbagai penelitian dan percobaan dibidang beton dilakukan sebagai upaya untuk meningkatkan kualitas beton, teknologi bahan dan teknik-teknik pelaksanaan. Hal ini dimaksudkan untuk menjawab tuntutan dan tantangan yang semakin tinggi terhadap pemakaian beton mutu tinggi itu sendiri. Sifat beton sendiri akan mengalami penurunan kekuatan akibat adanya bahan tambah semen, agregat, dan adanya pori- pori. Pengurangan faktor air semen (fas) dan penambahan additive seperti silica fume sering digunakan untuk memodifikasi komposisi beton dan mengurangi porositas. Pengurangan fas mengakibatkan menurunnya porositas beton dan pori-pori, namun kelecakan beton juga akan berkurang sehingga sulit dikerjakan. Agar mudah dikerjakan maka perlu digunakan superplasticizer dengan dosis tertentu terhadap berat semen sehingga akan meningkatkan kelecakan pasta. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan silica fume dan superplasticizer terhadap kuat tekan beton mutu tinggi. Kadar silica fume yang digunakan sebanyak 0%, 5%, 10%, 15% dan 20% dari berat semen dan superplasticizer sebanyak 2% dari berat semen untuk semua variasi. Mutu beton yang direncanakan
f’c 70 MPa yang
diuji pada umur 7 hari, 14 hari, 21 hari dan 28 hari setelah terlebih dahulu dilakukan
curing . Penelitian ini menggunakan benda uji berbentuk silinder ukuran Ø 15 cm x
30 cm, sebanyak 100 benda uji dimana untuk setiap variasi sebanyak 20 benda uji.Dari hasil penelitian didapatkan bahwa pada penambahan silica fume 10% dan 2% dari berat semen diperoleh kuat tekan beton optimum sebesar
superplasticizer
81,76 MPa pada umur 28 hari dan mempunyai kuat tekan beton karakteristik sebesar
2 960 kg/cm .
Kata kunci: beton mutu tinggi, kuat tekan, superplasticizer, silica fume.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
.................................................................................... i
ABSTRAK
...................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR
...................................................................................... vii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... viii DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
.................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN
.................................................................................. xii
BAB 1 PENDAHULUAN
.......................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ....................................................................... 1 1.2.
Rumusan Masalah .................................................................. 2 1.3. Tujuan Penelitian ................................................................... 2 1.4. Manfaat Penelitian ................................................................. 3 1.5. Batasan Masalah..................................................................... 3 1.6. Metodelogi Penelitian ............................................................ 5 1.7. Percobaan ............................................................................... 6 1.8. Benda Uji Silinder .................................................................. 8 1.9. Sistematika Penulisan ............................................................ 9 1.10.
Diagram Alir Penelitian ......................................................... 10
................................................................ 11
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Umum................................................................... 11 2.2. Beton ...................................................................................... 12 2.3. Beton Mutu Tinggi ................................................................. 16 2.4. Semen Portland ...................................................................... 18 2.5. Agregat ................................................................................... 25 2.6. Air .......................................................................................... 29 2.7. Bahan Tambah (Silica Fume dan Superplasticizer) ............... 31 2.8. Workability ............................................................................. 39 2.9. Faktor Air Semen (FAS) ........................................................ 41 2.10. Slump ...................................................................................... 43 2.11. Kuat Tekan Beton .................................................................. 44 2.12. Mutu Pelaksanaan dan Kuat Tekan Beton Karakteristik ....... 46 2.13. Perencanaan Campuran Beton ............................................... 48 2.14. Hasil Penelitian yang Pernah dilakukan ................................. 62 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 64 3.1. Persiapan Bahan dan Peralatan .............................................. 64 3.2. Pemeriksaan Material ............................................................. 66 3.3. Perancangan Campuran Beton Mutu Tinggi dengan Metode ACI (American Concrete Institute) ........................................ 89 3.4. Pengerjaan Beton ................................................................... 103 3.5. Pengolahan Data..................................................................... 111
............................. 112
BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Umum ..................................................................................... 112 4.2. Pemeriksaan Bahan Susun ..................................................... 112 4.3. Proses Pembuatan Benda Uji ................................................. 113 4.4. Hasil Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) dengan Metode ACI ............................................................................ 114 4.5. Hasil Pengujian dan Pembahasan........................................... 115
...................................................... 131
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ............................................................................... 131 B. Saran ......................................................................................... 132 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ................................................................. 5Gambar 1.2 Diagram Alir Penelitian ........................................................ 10Gambar 2.1 Kerucut Abrams .................................................................... 40Gambar 4.1 Pengaruh Kadar Silica Fume Terhadap Nilai Slump............. 117Gambar 4.2 Pengujian Slump pada Campuran Beton Normal .................. 118Gambar 4.3 Peningkatan Kekuatan Tekan Beton Gabungan BerdasarkanUmur Pengujian di Lapangan................................................ 120
Gambar 4.4 Kuat Tekan Beton Rata-rata pada Umur 28 Hari .................. 120Gambar 4.5 Benda Uji Silinder Setelah Pengujian Kuat Tekan ............... 123Gambar 4.6 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 1 ............................. 127Gambar 4.7 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 2 ............................. 128Gambar 4.8 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 3 ............................. 129Gambar 4.9 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 4 ............................. 130Gambar 4.10 Kurva Distribusi Normal untuk Variasi 5 ............................. 130
DAFTAR TABEL
Tabel 2.9 Nilai Slump untuk Berbagai Macam Struktur ............................. 44Tabel 2.16 Estimasi Pertama Air Campuran yang dibutuhkan dan KadarTabel 2.15 Volume Agregat Kasar yang dianjurkan per Unit Volume Beton 54Tabel 2.14 Perkiraan Ukuran Maksimum Agregat ....................................... 54Tanpa HRWR ............................................................................. 53
Tabel 2.13 Slump yang dianjurkan untuk Beton dengan HRWR atauTabel 2.12 Perbandingan kekuatan tekan beton pada berbagai benda uji .... 48Tabel 2.11 Mutu pelaksanaan diukur dengan deviasi standar ...................... 47Tabel 2.10 Perbandingan Kekuatan Tekan Beton pada Berbagai Umur ...... 45Tabel 2.8 Faktor Air Semen untuk Setiap Kondisi Lingkungan ................. 42Halaman
Tabel 2.7 Komposisi Kimia Silica Fume .................................................... 35Tabel 2.6 Ketentuan Minimum untuk Beton Kedap Air ............................. 30Tabel 2.5 Batas Maksimum Ion Klorida..................................................... 30Tabel 2.4 Klasifikasi Bentuk Agregat ......................................................... 28Tabel 2.3 Karakteristik Senyawa Penyusun Semen Portland .................... 23Semen yang digunakan ............................................................... 22
Tabel 2.2 Kekuatan Tekan Beton Relatif sesuai dengan Pengaruh JenisTabel 2.1 Unsur-unsur Beton ...................................................................... 13Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji Silinder yang digunakan ............................... 8Udara Beton Segar Berdasarkan Penggunaan Pasir dengan 35% Voids ................................................................................... 56
Tabel 2.17 W/c+p Maksimum yang dianjurkan untuk Beton TanpaTabel 3.8 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Kedua TanpaTabel 3.15 Komposisi Campuran Dasar Setelah Koreksi Kadar Air............ 101Tabel 3.14 Komposisi Campuran Keempat .................................................. 100Tabel 3.13 Komposisi Campuran Ketiga ...................................................... 100Tabel 3.12 Komposisi Campuran Kedua ...................................................... 99Tabel 3.11 Komposisi Campuran Pertama ................................................... 99Pasir ............................................................................................ 98
Tabel 3.10 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Keempat TanpaPasir ............................................................................................ 97
Tabel 3.9 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Ketiga TanpaPasir ............................................................................................ 97
Pasir ............................................................................................ 96
Menggunakan HRWR ................................................................. 57
Tabel 3.7 Komposisi Bahan & Volume dalam Campuran Pertama TanpaTabel 3.6 Kebutuhan Semen & Silica Fume dalam Campuran (%) ........... 95Tabel 3.5 Kebutuhan Semen & Silica Fume dalam Campuran (kg) ........... 95Tabel 3.4 Variasi Campuran Silica Fume ................................................... 94Tabel 3.3 Komposisi Campuran Dasar ....................................................... 943 Tanpa Pasir ................... 93
Tabel 3.2 Volume Material Campuran per kg/mTabel 3.1 Spesifikasi yang direncanakan untuk Beton Mutu Tinggi .......... 65Menggunakan HRWR ................................................................. 58
Tabel 2.18 W/c+p Maksimum yang Dianjurkan untuk Beton denganTabel 3.16 Komposisi Campuran Pertama Setelah Koreksi Kadar Air ........ 101Tabel 3.17 Komposisi Campuran Kedua Setelah Koreksi Kadar Air .......... 102Tabel 3.18 Komposisi Campuran Ketiga Setelah Koreksi Kadar Air .......... 102Tabel 3.19 Komposisi Campuran Keempat Setelah Koreksi Kadar Air ...... 103Tabel 4.1 Kebutuhan Bahan Susun Beton Tiap 1 m3
.................................. 115
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Slump Beton Segar dengan KadarSuperplasticizer
2% dan Kadar Silica Fume Bervariasi ............. 117
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-rata Pada Saat Pengujian di Lapangan ................................................................................. 119Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Rata-rata Pada Umur 28 Hari ....... 119Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Karakteristik ....................... 124DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
ACI = American Concrete Institute ASTM = American Society for Testing and Material SII = Standar Industri Indonesia SNI = Standar Nasional Indonesia
= Kuat tekan beton yang disyaratkan
f’c
W = Rasio total berat air PC = Portland Cement fas = Faktor air semen, rasio berat air dan semen P = Beban maksimum yang dapat ditahan benda uji A = Luas tampang benda uji HRWR = High Range Water Reducer MKB = Modulus Kehalusan Butir WCR = Water Cement Ratio BN = Beton normal campuran superplasticizer BS5 = Beton campuran superplasticizer penggantian silica fume 5% BS10 = Beton campuran superplasticizer penggantian silica fume 10% BS15 = Beton campuran superplasticizer penggantian silica fume 15% BS20 = Beton campuran superplasticizer penggantian silica fume 20%