EKA SAPUTRA PANCA DARMA
PENGARUH PENGGUNAAN SERAT POLYPROPELYNE DARI BAHAN STRAPPING-BAND TERHADAP KEMAMPUAN MEKANIK PROPERTIS BETON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
DISUSUN OLEH :
06 0404 128 EKA SAPUTRA PANCA DARMA Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah memberi berkat dan rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir
“PENGARUH PENGGUNAAN
ini dengan baik. Tugas akhir ini berjudul
POLYPROPELYNE DARI BAHAN STRAPPING BAND TERHADAP
POLA RETAK BETON FIBER”Tugas akhir disusun untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku pembimbing dan Ketua Jurusan Departemen Teknik Sipil yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran dan tenaga untuk memberikan arahan dan bimbingan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Sahrizal, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Tercinta Ayahanda Sabar Saut Silitongs dan Ibunda Derlina Br. Parapat (alm), terima kasih atas segala perhatian, dukungan, dan kasih sayang, serta doa yang tiada batas untuk saya.
5. Abangku dan kakakku terkasih, Kristanto Sugiono Silitonga, SH, Gustina Salim Juju Silitonga, Amd, Dessy Natalince Silitonga, SE, dan Ningsih
Wardani Silitonga, SS. terimakasih atas segala dukungan, nasehat serta doanya yang tiada henti kepada saya.
Istimewa buat Lisbet Sitorus, SE, terimakasih atas doa, dukungan, dan semangat yang telah diberikan selama ini.
7. Teman-teman stambuk 06 : Master, Nasib, Riki Malinton, Riki Malau, Ruspan, Sinar, Ivan, Rizakwale, Dion, Naldi, Sintong, Alboin, Vega.
Terimakasih atas doa dan dukungannya.
8. Pada asisten beton Ari, terimaksih bantuan dan dukungannya.
Saya menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna yang disebabkan oleh berbagai kekurangan dan keterbatasan saya serta minimnya referensi yang saya miliki. Untuk itu saya mengharapkan dan menerima saran maupun kritik demi perbaikan pada masa yang akan datang.
Medan, Februari 2012 Eka Saputra Panca Darma 06 0404 128
ABSTRAK
Beton mempunyai kelemahan yaitu mempunyai kuat tarik yang rendah dan bersifat getas (brittle) sehingga beton diberi tulangan baja untuk mengatasi tegangan tarik. Pada penelitian ini campuran beton diberi bahan tambah serat polypropelyne dari bahan daur ulang straping band . Dengan penambahan serat ini diharapkan diperoleh peningkatan kekuatan pada beton. Serat polypropelyne yang digunakan mempunyai lebar rata-rata 2,0 mm dengan rata-rata 40 mm untuk straping band polos, dan 60 mm untuk straping band berpola.
Pengujian beton meliputi kuat tekan, kuat tarik brequitte mortar, pola retak, dan kuat lentur. Untuk pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah dilakukan terhadap benda uji berbentuk silinder dengan tinggi 300 mm dan diameter 150 mm. Untuk pengujian kuat lentur dilakukan terhadap benda uji berbentuk balok dengan ukuran 150 mm × 150 mm × 750 mm. untuk pengujian kuat tarik brequitte mortar dengan ukuran 75 mm x 50 mm x 25 mm. untuk pengujian pola retak dengan ukuran 1000 mm x 1000 mm x 300 mm Serat yang digunakan dalam bentuk ujung berikat. Benda uji terdiri dari 12 silinder, 21 brequitte mortar, 2 pelat beton, dan 6 balok beton. Konsentrasi serat untuk masing-masing beton serat adalah 0 dan 1 % untuk serat polos meliputi tes kuat tekan, tes kuat tarik brequitte, dan pengamatan pola retak pelat serta 0 sampai 4 % untuk serat polos, meliputi tes kuat tarik( dari 0,1,2,3,dan 4% ), tes kuat tekan beton (0 dan 3%),dan tes kuat lentur balok (0 dan 3 %) .
Dari pengujian slump test dapat disimpulkan bahwa penambahan konsentrasi serat akan menurunkan workability dari campuran beton. Dan dari pengujian diperoleh kuat tekan berkurang dari beton normal, kuat tarik brequitte mortar bertambah dari mortar normal, kuat lentur bertambah dari beton normal, namun pada pengamatan pola retak penambahan konsentrasi dari serat tidak begitu berpengaruh. Hasil pengujian kuat tekan mengalami penurunan sebesar 1.56 % untuk serat polos dan 2.77 % untuk serat berpola, kuat tarik brequitte mortar brequitte optimal terdapat pada konsentrasi serat 3% untuk serat berpola sebesar 28.98 %, dan kuat lentur bertambah sebesar 4.12 %.
Kata kunci : beton mutu tinggi, limbah straping band, beton polypropylene, beton serat
DAFTAR ISI
1.5 Manfaat Penelitian .........................................................................
11 2.1.1.1 Kemudahan Pengerjaan (Workabilitas) .............................
7 2.1.1 Beton Segar (Fresh Concrete) ..................................................
6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton ..............................................................................................
1.7 Sistematika Penelitian ....................................................................
6
1.6 Tempat Penelitian...........................................................................
6
4
ABSTRACT ............................................................................................... ii KATA PENGANTAR ............................................................................... iii RIWAYAT HIDUP .................................................................................... vi DAFTAR ISI .............................................................................................. vii DAFTAR TABEL ...................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiii DAFTAR NOTASI .................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xvii
1.4 Pembatasan Masalah ......................................................................
3
1.3 Permasalahan..................................................................................
3
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian .......................................................
1
1.1 Latar Belakang ...............................................................................
BAB 1 PENDAHULUAN
11
2.1.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) .......................................
12 2.1.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) ..................................................
13 2.1.2.1 Kekuatan Tekan Beton (f’c) ...............................................
13 2.1.2.2 Kuat Lentur ........................................................................
16 2.1.2.3 Modulus Elastisitas ............................................................
17 2.1.2.4 Poisson’s Ratio ...................................................................
17 2.1.3 Perawatan Beton (Curing) ........................................................
17 2.2 Bahan Penyusun Beton ..................................................................
23 2.2.1 Semen ......................................................................................
23 2.2.1.1 Umum .................................................................................
23 2.2.1.2 Sejarah Semen ....................................................................
23 2.2.1.3 Bahan Penyusun Semen .....................................................
24 2.2.1.4 Semen Portland ..................................................................
26 2.2.2 Agregat ....................................................................................
28 2.2.2.1 Agregat Halus.....................................................................
29 2.2.2.2 Agregat Kasar.....................................................................
33 2.2.3 Air ............................................................................................
35 2.3 Beton Fiber .....................................................................................
38 2.3.1 Polypropelyne/ Straping Band .................................................
40 2.3.2 Serat Polypropelyne ................................................................
45 2.3.3. Sifat Serat Polypropelyne ......................................................
48 2.3.4. Sifat Serat Polypropelyne Dalam Beton Bertulang ................
50 2.3.5 Tipe Serat ...................................................................................
52
2.4 Hasil Penelitian Yang Pernah Dilakukan ............................................
54 3.1 Umum .............................................................................................
56 3.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton .......................................................
58 3.2.1 Semen Portland ........................................................................
58 3.2.1.1 Sifat-Sifat Fisik Semen .....................................................
58 3.2.2 Agregat ....................................................................................
60 3.2.2.1 Agregat Halus.....................................................................
60 3.2.2.2 Agregat Kasar.....................................................................
62 3.2.3 Air ............................................................................................
64 3.3 Perencanaan Bahan Penyusun Beton ............................................
65 3.3.1 Semen .....................................................................................
65 3.3.2 Agregat Halus .........................................................................
66 3.3.3 Agregat Kasar .........................................................................
69 3.3.3 Polypropelyne .........................................................................
72 3.4 Perencanaan Campuran Beton ......................................................
73 3.5 Pembuatan Benda Uji ....................................................................
73 3.6. Pengujian Kuat Tekan Beton .......................................................
75 3.7 Pengujian Kuat Tarik Brequitte ....................................................
77 3.8 Pengujian Kuat Lentur Balok Beton .............................................
79 3.9 Pengukuran Suhu Beton ................................................................
80 3.10 Pengujian Pola Retak Pelat Beton ...............................................
83 3.11 Analisa ........................................................................................
83
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gradasi Agregat dan Modulus Kehalusan Butir ............................
4.5 Hasil Tes Untuk Pemakaian Serat Polypropelyne (Straping band Polos) ............................................................................................
4.5.5.3 Panjang Retak .................................................................... 103
4.5.5.2 Jumlah Pola Retak ............................................................. 102
94
94 4.5.5.1 Pola Retak .........................................................................
93 4.5.5 Hasil Pengamatan Retak Pada Pelat Beton Fiber ...................
92 4.5.4 Kuat Tekan beton ....................................................................
91 4.5.3 Pemeriksaan Suhu Beton Segar ..............................................
90 4.5.2 Kuat Tarik Brequitte ...............................................................
90 4.5.1 Nilai Slump .............................................................................
89
84 4.1.2 Agregat Kasar .........................................................................
89 4.4.2 Agregat kasar ..........................................................................
89 4.4.1 Agregat Halus .........................................................................
88 4.4 Hasil Pemeriksaan Kadar Lumpur ................................................
88 4.3.2 Agregat Kasar .........................................................................
88 4.3.1 Agregat Halus .........................................................................
87 4.3 Hasil Uji Berat Isi Kering .............................................................
87 4.2.2 Agregat Kasar .........................................................................
87 4.2.1 Agregat Halus .........................................................................
86 4.2 Hasil Uji Berat Jenis Relatif dan Kapasitas Absorbsi ...................
4.6 Hasil Tes Untuk Pemakaian Serat Polypropelyne (Straping band
Berpola) ......................................................................................... 105
4.6.1 Nilai Slump ............................................................................. 105
4.6.3 Pemeriksaan Suhu Beton Segar .............................................. 109
4.6.4 Kuat Tekan beton .................................................................... 110
4.6.5 Kuat Lentur ............................................................................ 111
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ....................................................................................
98 5.2 Saran ...............................................................................................
99 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 100
DAFTAR TABEL
78 Tabel 4.6. Daya Serap Air Volume Fraction 0% (Normal) ..............................
89 Tabel 4.14. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Berat Jenis Beton .........
85 Tabel 4.13. Nilai Rata-rata dari percobaan Flexure ............................................
84 Tabel 4.12 Nilai Elastisitas Rata-rata ST-0% ....................................................
76 Tabel 4.11. Elastisitas Sampel 1 ST-0% .............................................................
82 Tabel 4.10. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Modulus Elastisitas ......
81 Tabel 4.9. Nilai Volume Rongga Permeabel Volume Fraction 0% (Normal) ..
81 Tabel 4.8. Berat Kering dan Berat Basah ST-0% (Normal) .............................
79 Tabel 4.7. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Volume Rongga Permeabel ........................................................................................
74 Tabel 4.5. Berat Kering dan Basah Volume Fraction 0% (Normal) ................
NO JUDUL HAL Tabel 2.2. Batasan Gradasi untuk Agregat Halus .............................................
76 Tabel 4.4. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Penyerapan Air ...........
75 Tabel 4.3. Nalai Kuat Tekan Volume Fraction 0% (Normal) ..........................
74 Tabel 4.2. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Kuat Tekan Beton ........
70 Tabel 4.1. Nilai Slump terdapat persentase styrofoam .....................................
53 Tabel 3.1. Berat Volume Fraction ....................................................................
53 Tabel 2.6. Perbandingan Kekuatan Tekan Pada Berbagai Umur .....................
50 Tabel 2.5. Perbandingan Kekuatan Tekan Pada Berbagai Benda Uji ..............
45 Tabel 2.4. Batas dan izin air untuk campuran beton .........................................
41 Tabel 2.3. Susunan Besar Butiran Agregat Kasar ............................................
93
Tabel 4.15. Berat Sampel Volume Fraction 0% (Normal) .................................93 Tabel 4.16. Berat Jenis Volume Fraction 0% (Normal) .....................................
94
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Benda Uji Silender ........................................................................
25 Gambar 2.8. Sistem Pembebanan dalam Flexure tes ..........................................
80 Gambar 4.4. Pengaruh Styrofoam Terhadap Volume Rongga Permeabel Beton
77 Gambar 4.3. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Penyerapan air ............
75 Gambar 4.2. Grafik Perbandingan Kuat Tekan Silinder Terhadap - Kadar Penambahan Styrofoam .......................................................
61 Gambar 4.1. Nilai Slump Terhadap Kadar Bahan Tambah Styrofoam ..............
60 Gambar 3.2. Alir Pembuatan Beton Normal dengan Styrofoam ........................
26 Gambar 3.1. Alir Pembuatan Beton Normal .......................................................
21 Gambar 2.7. Kuat Desak (Tekan) Beton yang Dikeringkan dalam Udara di - Laboratorium Sesudah Perawatan Awal dengan Membasahinya ..
7 Gambar 1.2. Benda Uji Balok .............................................................................
21 Gambar 2.6. Pengaruh Jenis Agregat Terhadap Kuat Tekan Beton ...................
20 Gambar 2.5. Pengaruh Jumlah Semen Terhadap Kuat Tekan Beton Pada Faktor Air Semen Sama ......................................................
19 Gambar 2.4. Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar Untuk Berbagai Tipe Portland Semen ......................................................................
18 Gambar 2.3. Hubungan Antara Faktor Air Semen Dengan Kekuatan - Beton Selama Masa Perkembangannya .........................................
16 Gambar 2.2. Hubungan Antara Umur Beton Dan Kuat Tekan Beton ................
7 Gambar 2.1. Kerucut Abrams .............................................................................
83
Gambar 4.5. Hubungan Antara Tegangan-Regangan ST-0% ........................86 Gambar 4.6. Hubungan Antara Tegangan-Regangan ST-10% ......................
86 Gambar 4.8. Hubungan Antara Tegangan-Regangan ST-20% ......................
87 Gambar 4.9. Hubungan Antara Tegangan-Regangan ST-25% ......................
88 Gambar 4.10 Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Momen Patahan Balok ............................................................................
91 Gambar 4.11 Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Modulus Patahan ...
92 Gambar 4.12 Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Tegangan Lentur ....
92 Gambar 4.13. Pengaruh Persentase Styrofoam Terhadap Berat Jenis Beton .....
95
n : jumlah sampel (buah) SD : simpangan baku bm
L ∆ : perubahan panjang (cm)
cm Kg
: tegangan 2
σ MPa)
5
: angka ekivalen E baja : Elastisitas baja (2,1 x 10
η )
2
P : gaya yang diberikan (Ton) A : luas penampang (cm
: regangan
σ : tegangan rata-rata 2
ε )
3
massa benda uji dalam keadaan basah (gr) M k : massa benda uji dalam keadaan kering (gr) V b : volume benda uji (cm
b :
F : beban yang diberikan (Ton) WA : water absorbsi M j : massa benda uji dalam keadaan jenuh (gr) M
cm Kg
σ : tegangan karakteristik 2
cm Kg bk
M : momen yang terjadi (Kg.cm) b : lebar balok (cm) h : tinggi balok (cm) w : momen tahanan (cm
3 2
cm Kg
) R : modulus patahan P
max c
ρ : beban maximum (Ton)
L : panjang bentang balok flexure (cm) : berat jenis beton 3
m Kg s m : massa sampel kering (gr) b m
: massa sampel setelah direndam (gr) g m
: air
ρ massa sampel digantung di dalam air (gr) : Berat Isi air (0.997 gr/cm
3
)