BAB 1 PENDAHULUAN - Pengaruh Penggunaan Bahan Additive Silicafume Dan Superplasticizer Terhadap Perilaku Fisis Dan Mekanis Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perkembangan teknologi pada saat ini sedang mengalami perkembangan dan

  kemajuan yang sangat pesat. Terlebih pada teknologi pada bidang struktur. Hal ini dapat dilihat dari semakin banyaknya bangunan-bangunan dengan pengerjaan secara khusus seperti jembatann layang, gedung-gedung pencakar langit maupun gedung dengan basement, jembatan bentang panjang, dan bangunan lainnya yang dalam pengerjaannya menggunakan beton dengan mutu tinggi.

  Beton mutu tinggi sendiri banyak mengalami perkembangan seiring dengan banyaknya penelitiann yang dilakukan dalam pembuatan beton mutu tinggi. Salah satunya yaitu penggunaan bahan additive dalam pembuatan beton mutu tinggi. Bahan additive tersebut salah satunya berupa superplasticizer (high range water reducer) yang bertujuan untuk meningkatkan workability pada pengerjaan beton mutu tinggi serta mikrosilika (silicafume) yang merupakan sisa abu pembakaran dari proses pembuatan silicon metal dalam tungku pembakaran. Penggunaan silicafume bertujuan untuk menutupi rongga-rongga yang tidak tertutupi oleh penggunaan semen.

  Akhir-akhir ini sering terjadi kasus kebakaran, baik yang terjadi akibat kecelakaan seperti meledaknya tabung gas LPG, hubungan singkat arus listrik maupun akibat adanya kerusuhan dengan melakukan pembakaran secara sengaja atau bahkan adanya ledakan bom. Pada penelitian-penelitian sebelumnya diketahui bahwa pembakaran pada beton akan mengakibatkan penurunan kekuatan pada beton. Dengan pemanasan dengan batas suhu tertentu beton akan mengalami penurunan stabilitas ikatan semen serta akan terjadi pemuaian butiran kerikil yang akan berakibat pada penurunan stabilitas kesatuan beton tersebut, dengan kata lain beton tersebut akan mengalami kerusakan dan kuat beton mengalami akan penurunan.

  Seperti yang tertulis pada paragraf sebelumnya, salah satu bahan yang digunakan dalam beton mutu tinggi adalah bahan additive berupa superplasticizer dan silicafume. Superplasticizer mengandung senyawa hidrokarbon sedangkan

  

silicafume mengandung silica yang akan mengalami perubahan yang cukup berarti

  pada pemanasan dengan suhu tertentu. Sehingga perlu diketahui seberapa besar dan bagaimana pengaruh pembakaran terhadap beton dengan penggunaan bahan additive

  .

  Oleh karena itu untuk mengetahui hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui hubungan antara besar temperature suhu pembakaran, lama pembakaran, dan penggunaan bahan additive terhadap perubahan sifat-sifat dan karakteristik pada beton mutu tinggi tersebut serta seberapa besar penurunan kekuatan beton mutu tinggi pasca bakar jika dibandingkann dengan beton normal pasca bakar.

1.2. Rumusan Masalah

  Berdasarkan uraian yang telah dipaparkan maka dapat dirumuskan masalah yang akan diteliti yaitu:

  1. Bagaimana kondisi fisik beton setelah dibakar pada suhu tertentu.

  2. Bagaimana pengaruh pembakaran terhadap perilaku fisis dan mekanis beton mutu tinggi.

  3. Berapa besar perbedaan penurunan kekuatan beton mutu tinggi setelah pembakaran jika dibandingkan dengan beton normal.

  4. Bagaimana grafik hubungan antara besar suhu dan lama waktu pembakaran.

1.3. Tujuan Penelitian

  Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan bahan additive terhadap sifat fisis dan mekanis beton mutu tinggi pasca bakar .

2. Untuk mengetahui besar perbedaan penurunan kekuatan antara beton mutu tinggi dan beton normal pasca bakar.

1.4. Batasan Masalah

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

  1. Kuat tekan rencana beton mutu tinggi yang digunakan adalah 50 Mpa.

  2. Beton yang digunakan pada umur 28 hari.

  3. Perencanaan campuran beton (mix design) yang digunakan dalam penelitian ini adalah perencanaan campuran dengan metode ACI (American Concrete ).

  Institute 4.

  Silica fume yang digunakan produk dari PT. SIKA INDONESIA. Kadar silica fume yang digunakan 5% dari berat semen.

  5. Dalam penelitian digunakan Superplastisizer. Superplastisizer yang digunakan adalah Sikament NN Type F, yaitu bersifat High Range Water Reducer produk dari PT. SIKA INDONESIA. Dosis superplasticizer yang digunakan 2% dari berat semen. Dengan menggunakan Sikament NN Type F maka jumlah penggunaan air dapat dikurangi ±12% dari kebutuhan air sebelumnya.

  6. Dalam penelitian ini menggunakan benda uji kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm.

  7. Suhu pembakaran yang akan dilakukan 500°C, 750°C, dan 1000°C.

  8. Lama waktu pembakaran adalah 2 jam, 4 jam, dan 6 jam 1.5.

   Hasil Penelitian yang Pernah Dilakukan 1. As’at Pujianto, Tri Retno Y.S. Putro, dan Oktania Ariska

  Peningkatan kekuatan beton adalah salah satu faktor utama yang diharapkan pada teknologi beton. Sejak lebih dari 20 tahun beton mutu tinggi dengan kuat tekan berkisar antara 50 MPa sampai dengan 140 MPa telah digunakan di negara-negara maju pada konstruksi bangunan tingkat tinggi dan jembatan berbentang panjang atau bangunan didalam lingkungan yang agresif. Namun di Indonesia kuat tekan beton mutu tinggi yang dapat dicapai maksimum baru sebesar 60 MPa. Sifat beton akan mengalami penurunan kekuatan akibat adanya bahan tambah semen, agregat, dan adanya pori-pori. Pengurangan factor air semen (fas) dan penambahan admixture pozzolanic seperti silicafume sering digunakan untuk memodifikasi komposisi beton dan mengurangi pori-pori. Pengurangan fas mengakibatkan menurunnya porositas beton dan pori-pori, namun kelecakan beton juga akan berkurang sehingga sulit dikerjakan. Agar mudah dikerjakan maka perlu digunakan superplastisizer. Hasil menunjukkan bahwa superplasticizer dengan dosis lebih dari 2 % terhadap pasta semen tidak meningkatkan kelecakan pasta. Oleh karena itu semua benda uji digunakan superplastisizer dengan dosis sekitar 2 % terhadap berat semen. Pengujian awal memperlihatkan adanya kelecakan yang sangat tinggi pada beton segar dan mendapatkan kuat tekan yang lebih baik dengan silicfume sebesar 10 % terhadap berat beton.

  2. I rma Aswani Ahmad, Nur Anny Suryaningsih Taufieq, Abdul Hamid Aras

  Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui gambaran kuat tekan setelah terbakar dan model hubungan antara temperatur dan kuat tekan beton. Benda uji yang digunakan berbentuk kubus ukuran 15cm x 15cm x 15cm. Pemanasan dilakukan dalam oven pada temperatur 200°C - 600°C dengan interval kenaikan 50°C. Analisis data dilakukan dengan analisis statistik deskriptif dan analisis regresi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tekan beton rata-rata menurun dengan adanya kenaikan temperatur. Beton yang telah dipanasi pada temperatur 200°C, 400°C dan 600°C, kuat tekan rata-ratanya berturut-turut sebesar 85,83%, 58,40% dan 35,08% dari beton normal. Model regresi yang dihasilkan jika berbentuk regresi linier persamaannya adalah y = -0,2802x + 248,79 dengan nilai R2= 0,8539.

  Sedangkan model regresi berbentuk regresi polinomial derajat 2 persamaannya adalah y = 10-4x2

• – 0,3402x + 255,65 dengan nilai R2= 0,8576.

  3. Trisni Bayuasri, Himawan Indarto, dan Antonius

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan kekuatan beton dan modulus elastisitas beton setealah pembakaran pada suhu dan waktu yang beragam.

  Beton yang digunakan dengan mutu K225 dan K350. Beteon tersebut dibakar dengan suhu 300°C, 600°C, dan 900°C dengan lama pembakaran 3jam, 5jam, dan 7jam.

  Hasil dri penelitian ini menunjukkan bahwa modulus elastisitas dari kedua beton mengalami penurunan. Besar penurunan tergantung pada besar suhu dan lama pembakaran. Semakin besar suhu dan semakin lama waktu pembakran kekuatan sisa dari beton akan semakin kecil. Sebagai contoh, beton dengan suhu pembakaran 300°C selama 3 jam memiliki kekuatan sisa ± 71.8%, dan untuk lamaa pembakaran 9 jam, kekuatan sisa beton menjadi ± 60.04%. perubahan kekuatan dan modulus elastisitas untuk mutu beton yang berbeda akan memberikan hasil yang berbeda meskipun dibakar pada suhu dan lama pembakaran yang sama. Sebagai contoh, pada pembakaran dengan suhu 600°C selama 5 jam, beton dengan K225 memiliki kekuatan sisa ± 36.40%, sedangkan untuk beton dengan K350, kekuatan sisa beton sebesar ± 24.46%.

4. A.A. Gede Sutapa

  Penelitian dilakukan terhadap kekuatan tekan, tarik belah dan porositas silinder beton pasca bakar dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Pembakaran benda uji dilakukan setelah umur beton 28 hari. Pembakaran dimulai pada temperatur tungku 34 ºC sampai mencapai temperatur maksimum ± 800 ºC yang dicapai pada menit ke 180. Temperatur tersebut kemudian dipertahankan selama 20 menit, sehingga proses pembakaran berlangsung selama 200 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan porositas beton sebanding dengan volume beton yang mengalami penetrasi panas dengan temperatur 400-800°C. Hal lain juga menunjukkan bahwa porositas beton yang meningkat sebesar 20,695 % tersebut menyebabkan kuat tekan turun sebesar 53,665 % dan kuat tarik belah turun sebesar 49,641 %.

  5. Retno Anggraini

  Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi ( diatas700

  C), seperti yang terjadi pada peritiwa kebakaran, akan membawa dampak pada struktur beton. Karena pada proses tersebut akan terjadi suatu siklus pemanasan dan pendinginan yang bergantian, yang akan menyebabkan adanya perubahan fase fisis dan kimiawi secara kompleks. Hal ini akan mempengaruhi kualitas / kekuatan struktur beton tersebut seperti porositas beton. Dengan menggunakan metode pembakaran benda uji pada burner dengan suhu target 400C

• – 1200C dan dengan rentang waktu terukur sebagai asunsi lamanya terjadi kebakaran dapat diketahui perubahan yang terjadi Terlihat bahwa nilai porositas beton mutu tinggi mampu bertahan sampai suhu 800C. Perubahan nilai porositas belum mengalami perubahan yang berarti yaitu berkisar 65% dari nilai awal. Sementara pada suhu diatas 800C nilai porositas akan menurun dengan tajam sampai diatas 100% pada suhu yang cukup tinggi. Hal ini karena terjadinya proses dekomposisi pada suhu tinggi.

  6. Yulia Corsika M. S. dan Rahmi Karolina

  Terjadinya perubahan temperatur yang cukup tinggi, seperti pada peristiwa kebakaran akan membawa dampak pada struktur beton, permukaan struktur retak, terjadi kerusakan/keruntuhan, dan perubahan warna pada beton. Penelitian ini dilakukan terhadap beton K300 dengan sampel berupa kubus 15 cm x 15 cm x 15 cm. Pembakaran dilakukan pada temperatur 250

  ⁰C, 500⁰C, 750⁰C, dan 1000⁰C dengan waktu penahanan selama 2, 4, dan 6 jam. Proses pendinginan dilakukan dengan cara perendaman kemudian didiamkan selama 24 jam dengan temperatur ruangan. Dari hasil penelitian diperoleh pada temperatur 250 oC, 500 ⁰C, 750⁰C, dan

  1000 ⁰C penurunan kuat tekan sebesar 4,44%-7,41%, 12,59%-22,96 %, 56,44%-

  66,22%, dan 76,74%-100%. Pada waktu penahanan selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam penurunan kuat tekan sebesar 4,44%-76,74%, 6,67%-93,70 %, dan 7,41%-100%.

  Pada temperatur 250 oC, 500 ⁰C, 750⁰C, dan 1000⁰C peningkatan porositas sebesar

  8,09%-9,57%, 11,79%-15,50 %, 16,98%-18,46%, dan 19,20%-26,61%. Pada waktu penahanan selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam peningkatan porositas sebesar 8,09%- 19,20%, 8,83%-22,16%, dan 9,57%-26,61%. Dari penelitian ini terlihat bahwa kenaikan temperatur memberi dampak yang lebih besar terhadap penurunan kuat tekan beton dan peningkatan porositas beton jika dibandingkan dengan kenaikan durasi pembakaran. Melalui penelitian ini dihasilkan persamaan-persamaan regresi yang dapat digunakan untuk menghitung kuat tekan sisa pada temperatur pembakaran yang lain.

1.6. Metodologi Penelitian

  Metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah kajian eksperimental di laboratorium. Dalam tahapan ini dilakukan pengumpulan data dan informasi yang berhubungan dengan pembahasan yang kemudian disusun dalam bentuk laporan. Adapun tahapan-tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

  1. Studi Literatur dengan mengumpulkan data dan informasi, keterangan dari buku- buku, naskah ilmiah maupun jurnal dan skripsi mahasiswa yang berhubungan dengan penelitian ini, serta masukan dari dosen pembimbing.

  2. Pelaksaan pencampuran dan pengecoran beton mutu tinggi, adapun tahapan- tahapan dalam pencampuran dan pengecoran antaara lain : a.

  Pemeriksaan material berupa pemeriksaan agregat (kasar dan halus), yaitu melakukan: pemeriksaan analisa ayak, kadar air, kadar lumpur, kadar organik, berat jenis , berat isi padat kering oven dan daya serap.

  b.

  Pemeriksaan berat jenis silica fume.

  c.

  Perencanaan campuran (mix design) beton. Metode perencanaan campuran beton mutu tinggi berdasarkan metode ACI (American Concrete Institute).

  d.

  Pencampuran (mixing), pemeriksaan slump, pembuatan benda uji, perawatan benda uji selama 28 hari.

  3. Pelaksanaan pencampuran, pengecoran dan perawatan beton normal.

  4. Pemeriksaan porositas masing-masing beton sebelum pembakaran.

  5. Pengujian tekan masing-masing beton yang tidak di bakar.

  6. Pembakaran Benda uji.

  7. Pemeriksaan Porositas dan Kuat tekan masing-masing beton setelah dibakar.

   Bagan Alir Penelitian Perencanaan campuran/mix design fc’=50 Mpa Pembuatan Benda Uji Pembakaran Benda Uji :

  1. Suhu 500°C, 750°C, dan 1000°C.

  2. Waktu 2 jam, 4 jam, dan 6 jam.

  Pengujian Benda Uji Tanpa Pembakaran :

  1. Kuat Tekan

  2. Porositas Pengujian Benda Uji :

  1. Kuat Tekan

  2. Porositas Analisis Data

  Kesimpulan Selesai

  Persiapan Material dan Alat Uji Perawatan Benda Uji

  (28 hari) Mulai

  Studi Literatur Analisis Data

   Berikut ini adalah jumlah benda uji yang akan digunakan dalam penelitian:

  Benda Uji

  Pengujian Kuat Tekan dan Porositas Tanpa Durasi Bakar Bakar Pembakaran Beton Beton Mutu Tinggi 50 Mpa (Jam) Mutu tinggi

50 Mpa 500°C 750°C 1000°C

  3

  3

  3

  3

  2

  3

  3

  3

  4

  3

  3

  3

6 Jumlah

  30 Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji yang Digunakan

   Pembakaran benda uji akan dilakukan dengan menggunakan furnace.

  Pembakaran Benda Uji

  Pembakaran dilakukan dengan suhu 500°C, 750°C, 1000°C dengan durasi pembakaran benda uji 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Setelah pembakaran selesai benda uji didiamkan pada suhu ruangan sampai suhu benda uji kembali normal lalu dilakukan pengujian kuat tekan dan porositas.

   Jenis Pengujian 1.

  Uji Kuat Tekan Kuat tekan beton dilakukan dengan benda uji berbentuk kubus dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 15 cm yang dirawat selama 28 hari. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin kompressor (compressor machine) dengan menggunakan rumus Lawrence H. Van Vlack : Dimana : f’c

  = Kuat tekan (N/cm

  2

  ) F = Gaya tekan (N) A = Luas bidang permukaaan (cm

  2

  ) 2.

  Uji Porositas Porositas merupakan perbandingan antara jumlah volume lubang-lubang kosong yang dimiliki oleh zat padat (volume kosong) dangan jumlah dari volume zat padat yang ditempati oleh zat padat. Porositas dapat deihitung dengan rumus Lawrence H. Van Vlack : Dimana :

  P = Porositas (%) m b = Massa basah benda uji setelah direndam (gr) m

  k

  = Massa kering sampel setelah direndam (gr) V b = Volume benda uji (cm

  3

  )

  1.7. Lokasi Penelitian

  Pembakaran benda uji dilakukan di Laboratorium Metalurgi Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dan pengujian kuat tekan dan porositas dilakukan di Laboratorium Teknologi Beton Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  1.8. Sistematika Penulisan

  Sistematika ini berisikan gambaran garis besar dari isi Tugas Akhir ini yaitu antara lain :

BAB I PENDAHULUAN Bab ini terdiri dari latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penelitian, lokasi penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini memuat tentang dasar teori yang digunakan yang sesuai dengan penelitian yang dilakukan. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini memberikan uraian tentang urutan dan metode pelaksanaan dari

  penelitian yang dilakukan menyangkut pelaksanaan pembuatan benda uji dan proses pengujian.

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisikan hasil pengujian serta analisa dari hasil pengujian yang

  diperoleh yaitu sifat mekanis dan fisis dari beton yang diteliti antara lain kuat tekan dan porositas beton.

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan kesimpulan yang diperoleh dari pelaksanaan penelitian ini

  serta saran untuk pengembangan penelitian agar didapat hasil yang lebih baik lagi pada penelitian selanjutnya.