Pengaruh Ukuran Spesimen terhadap Hubungan Tegangan dan Regangan pada Beton High Volume Fly Asy Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) - UNS Institutional Repository

  

PENGARUH UKURAN SPESIMEN TERHADAP HUBUNGAN TEGANGAN

DAN REGANGAN PADA BETON HIGH VOLUME FLY ASH

• – SELF COMPACTING CONCRETE (HVFA
• – SCC)

  The Effect of Specimen Size on Stress

• – Strain Behaviour of High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA
• – SCC)

  

SKRIPSI

  Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

  Universitas Sebelas Maret Surakarta

  Disusun oleh:

  

FITRIA RINDANG NUR INSYIROH

NIM. I0113047

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2017

  

MOTTO

  Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap.

• – Q.S. Al-Insyirah, 6-8 Barang siapa menginginkan kebahagiaan didunia dan diakhirat maka haruslah memiliki banyak ilmu.
• – H.R. Ibnu Asakir Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah.
• – Thomas Alva

  Edison Be grateful in every condition.

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Puji syukur atas berkat rahmat Allah SWT atas nikmat iman, nikmat sehat dan nikmat ilmu sehingga penyusun dapat menyelesaikan pengerjaan laporan skripsi ini. Penyusun pada kesempatan ini mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada : Keluarga yang selalu berada di samping (Bapak, Ibu dan saudara), terimakasih atas semua doa, kepercayaan, motivasi dan dorongan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan, semoga selalu berada dalam penjagaan Allah SWT baik di dunia ataupun di akhirat kelak.

  Bapak Agus Setiya Budi S.T, M.T. beserta Bapak Dr. Senot Sangadji, S.T., M.T. yang telah sabar, membimbing dan meluangkan waktunya untuk menyelesaikan penyusunan skripsi ini.

  Teman-teman tim TEGAR, terimakasih atas kerjasama, kekompakan dan semangat selama ini, semoga kita akan terus mengingat ini sebagai pengalaman yang indah dan mengingat satu sama lain. Teman-teman Teknik Sipil UNS angkatan 2013 serta angkatan lainnya, yang banyak membantu baik dalam bidang akademis kampus ataupun non akademis.

  

ABSTRAK

Fitria Rindang Nur Insyiroh, 2017, Pengaruh Ukuran Spesimen terhadap

Hubungan Tegangan dan Regangan pada High Volume Fly Ash Self Compacting

Concrete (HVFA-SCC), Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  

Fly ash merupakan limbah dari sisa pembakaran batu bara yang berbentuk partikel amorf.

  

Dalam penggunaannya sebagai bahan tambah, fly ash memiliki ukuran butiran yang lebih

bulat dan halus dibandingkan semen dan bersifat pozzolan yang berarti fly ash dapat bereaksi

dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat

mengikat seperti semen. Penggunaan fly ash dengan kadar minimal 50% dari berat binder

sebagai pengganti semen disebut dengan High Volume Fly Ash Concrete. Sedangkan

teknologi High Volume Fly Ash

• – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) merupakan

  

perpaduan antara beton yang menggunakan kadar fly ash tinggi dengan beton memadat

sendiri. Standar pengujian sampel silinder di lapangan berukuran 15 cm x 30 cm. Seiring

perkembangan pengetahuan dan teknologi, diizinkan ukuran sampel silinder yang lebih kecil

dengan ketentuan pemakaian ukuran maksimum nominal agregat tidak lebih dari

  ⅓ diameter

sampel silinder itu sendiri. Penelitian ini mengkaji tentang pengaruh perbedaan ukuran

spesimenbenda uji silinder terhadap hubungan tegangan dan regangan pada HVFA – SCC. Hal

• – hal yang dikaji meliputi kuat desak beton, grafik hubungan tegangan – regangan, modulus elastisitas beton, nilai indeks toughness, dan daktilitas.

  Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang dilakukan di Laboratorium Bahan &

  Struktur Program Studi Teknik Sipil UNS serta Laboratorium Material Program Studi Teknik

  Mesin UNS. Penelitian ini membandingkan 3 variasi ukuran spesimen dengan rasio

  perbandingan diameter dan tinggi yang sama untuk benda uji HVFA
• – SCC dan beton

  normal. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan variasi diameter 5 cm, 7,5 cm,

  11 cm dengan ma
• – masing variasi tinggi 10 cm, 15 cm, 22 cm. Rancang campur yang

  digunakan pada High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete menggunakan teknologi

  

Self-Compacting Concrete (SCC) berdasar EFNARC Specification and Guidelines for Self-

Compacting Concrete , 2002.

  

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan ukuran spesimen benda uji silinder

dengan rasio perbandingan diameter dan tinggi yang tetap akan menghasilkan karakteristik

yang relatif hampir sama pada umur 28 hari. Penggunaan fly ash sebagai pengganti

  semen meningkatkan nilai indeks toughness dibandingkan dengan beton normal, yaitu 0,075953 pada HVFA-SCC dan 0,069491 pada beton normal. Daktilitas beton HVFA-SCC lebih tinggi sebesar 6,06772 dibandingkan beton normal sebesar 4,26767. Sedangkan kuat tekan rata-rata beton normal lebih tinggi sebesar 33,3957 MPa dibanding HVFA-SCC sebesar 26,5967 MPa.

  Kata kunci : size effect, tegangan dan regangan, fly ash, HVFA-SCC, indeks

  thoughness , daktilitas

  

ABSTRACT

Fitria Rindang Nur Insyiroh, 2017, Effect of Speciment Size on Stress-Strain Behavior of High Volume Fly ash

• – Self Compacting Concrete (HVFA-SCC),

  Final Project of Civil Engineering Department Faculty of Engineering Sebelas Maret University Surakarta. Fly ash is a waste of coal combustion in the form of amorphous particles. Fly ash has a more rounded and smooth grain size than cement and it has character as a pozzolan which means, fly ash can react with lime at room temperature with water as a medium, to make binding compounds such as cement. The use of 50% fly ash a partial replacement of cement in a mixture is called High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC). High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA - SCC) technology is a combination of concrete that uses high fly ash content with self compacting concrete. Standard testing of cylindrical samples is 15 cm x 30 cm. As the development of knowledge and technology, allowed the smaller sample size of the cylinders with requirentment the maximum size of the aggregate is not more than ⅓ from the diameter of the cylinder sample. This reasearch will examine the effect of different specimen sizes of cylinder on stress and strain behavior on HVFA - SCC. Several things are also being examined, which are the compressive strength of concrete, stress-strain relation graph, the modulus of concrete elasticity, and index toughness value. This research uses experimental methods conducted in the Materials & Structures Laboratory and Material Laboratory of Faculty of Engineering in UNS. This research compared 3 variations of the specimen size with the same diameter and height ratio for the HVFA - SCC and normal concrete specimens. The specimens were used sample with variation of diameter 5 cm, 7.5 cm, 11 cm with each height variation 10 cm, 15 cm, 22 cm. The mixed design used in High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete uses Self-Compacting Concrete (SCC) technology based on EFNARC Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, 2002. According to the research result, it was found that HVFA-SCC at 28 days had lower compressive strength compares to normal concrete, 33,3957 MPa for normal concrete and 26,5967 MPa for HFVA-SCC.. In the other hand, the difference in the specimen size of cylindrical test with fixed ratio of diameter and height will give a result of relatively similar characteristics at 28 days. The use of fly ash as a substitute for cement increases the toughness index value compared with the normal concrete, ie 0.075953 for HVFA-SCC and 0.069491 for normal concrete. HVFA-SCC concrete ductility is higher at 6,06772 than normal concrete 4,26767. Keywords: size effect, stress and strain, fly ash, HVFA-SCC, index thoughness, ductility

  

PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul Pengaruh Ukuran Spesimen terhadap Hubungan Tegangan dan Regangan pada High Volume Fly Ash Self Compacting Concrete.

  Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak banyak kendala yang sulit untuk penyusun hadapi sehingga terselesaikanya penyusunan skripsi ini. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada: 1.

  Keluarga yang telah mendukung baik secara moril dan materiil serta senantiasa memberi motivasi dalam pengerjaan skripsi.

  2. Wibowo, S.T., DEA, selaku Kepala Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  3. Agus Setiya Budi, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing I skripsi. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.

  4. Dr. Senot Sangadji, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II skripsi. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.

  5. Ir. Budi Utomo, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. Terimakasih atas semua waktu, bimbingan, motivasi, serta bantuanya selama penyusunan skripsi ini sampai selesai.

  6. Semua Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  7. Staf pengelola / laboran Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  8. Seluruh anggota skripsi tim TEGAR angkatan 2013, semoga dengan semua yang telah terlewati ini kita menjadi pribadi yang lebih kuat kedepannya. Semoga kita semua sukses kedepannya dan selamat berjuang.

  10.Semua orang yang telah terlibat baik langsung atau secara tidak langsung dalam penyusunan skripsi ini yang tidak bisa Penulis sebutkan satu per satu.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak- pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sendiri.

  Surakarta, Agustus 2017 Penyusun

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN .................................... Error! Bookmark not defined. PENGESAHAN SKRIPSI .......................................... Error! Bookmark not defined. BAB 1 PENDAHULUAN .......................................... Error! Bookmark not defined.

  1.1 Latar Belakang ............................................. Error! Bookmark not defined.

  1.2 Rumusan Masalah ........................................ Error! Bookmark not defined.

  1.3 Batasan Masalah........................................... Error! Bookmark not defined.

  1.4 Tujuan Penelitian ......................................... Error! Bookmark not defined.

  1.5 Manfaat Penelitian ....................................... Error! Bookmark not defined.

  BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIError! Bookmark not defined.

  2.1 Tinjauan Pustaka .......................................... Error! Bookmark not defined.

  2.2 Landasan Teori ............................................. Error! Bookmark not defined.

  2.2.1 Beton Self Compacting Concrete (SCC) ...... Error! Bookmark not defined.

• – Self Compacting Concrete (HVFA- SCC) ............................................................. Error! Bookmark not defined.
• – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ............................................. Error! Bookmark not defined.

  2.2.5 Kuat Desak Beton ........................................ Error! Bookmark not defined.

  3.1 Tinjauan Umum ........................................... Error! Bookmark not defined.

  BAB 3 METODE PENELITIAN................................ Error! Bookmark not defined.

  2.2.11 Daktilitas ...................................................... Error! Bookmark not defined.

  2.2.10 Kurva Tegangan – Regangan Beton ............ Error! Bookmark not defined.

  2.2.9 Load Rate Pengujian Beton Silinder ............ Error! Bookmark not defined.

  2.2.8 Size Effect .................................................... Error! Bookmark not defined.

  2.2.7 Modulus Elastisitas ...................................... Error! Bookmark not defined.

  2.2.6 Perngertian Tegangan dan Regangan Beton Error! Bookmark not defined.

  2.2.4.2 Mix Design High Volume Fly Ash

  2.2.4.1 Mix Design Beton Normal ........................... Error! Bookmark not defined.

  2.2.4 Mix Design ................................................... Error! Bookmark not defined.

  2.2.2.2 Material Penyusun High Volume Fly Ash

  2.2.3.1 Pengertian High Volume Fly Ash

  2.2.3 High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) .. Error! Bookmark not defined.

  2.2.2 Reaksi Pozolanic .......................................... Error! Bookmark not defined.

  2.2.1.3 Kelebihan dan Kekurangan Self Compacing Concrete (SCC) .............. Error! Bookmark not defined.

  2.2.1.2 Sifat dan Metode Uji Self Compacting Concrete (SCC)Error! Bookmark not defined.

  2.2.1.1 Pengertian Self Compacting Concrete (SCC)Error! Bookmark not defined.

• – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ............................................................. Error! Bookmark not defined.

  3.2 Bahan............................................................ Error! Bookmark not defined.

  4.2 Rancang Campuran Adukan Beton .............. Error! Bookmark not defined.

  3.6.3 Perencanaan Rancang Campur High Volume Fly Ash

  4.1.3 Hasil Pengujian Fly Ash .............................. Error! Bookmark not defined.

  4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar .................... Error! Bookmark not defined.

  4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Halus .................... Error! Bookmark not defined.

  4.1 Hasil Analisis Pengujian Bahan ................... Error! Bookmark not defined.

  BAB 4 HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN .... Error! Bookmark not defined.

  3.6.8 Kesimpulan dan Saran.................................. Error! Bookmark not defined.

  3.6.7 Analisis Data ................................................ Error! Bookmark not defined.

  3.6.6 Pengujian Benda Uji .................................... Error! Bookmark not defined.

  3.6.5 Perawatan High Volume Fly Ash

  3.6.4 Mencetak Benda Uji High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ............................................. Error! Bookmark not defined.

  3.6.2 Pengujian Bahan........................................... Error! Bookmark not defined.

  3.2.1 Agregat Kasar............................................... Error! Bookmark not defined.

  3.6.1 Studi Literatur dan Persiapan Bahan ............ Error! Bookmark not defined.

  3.6 Tahap Penelitian ........................................... Error! Bookmark not defined.

  3.5 Diagram Alir ................................................ Error! Bookmark not defined.

  3.4 Peralatan Penelitian ...................................... Error! Bookmark not defined.

  3.3 Benda Uji Penelitian .................................... Error! Bookmark not defined.

  3.2.6 Superplasticizer ............................................ Error! Bookmark not defined.

  3.2.5 Air ................................................................ Error! Bookmark not defined.

  3.2.4 Fly Ash ......................................................... Error! Bookmark not defined.

  3.2.3 Semen ........................................................... Error! Bookmark not defined.

  3.2.2 Agregat Halus............................................... Error! Bookmark not defined.

• – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ............................. Error! Bookmark not defined.
• – Self Compacting Concrete (HVFA – SCC) ............................................................. Error! Bookmark not defined.

  4.3 Hasil Pengujian Sampel Silinder .................. Error! Bookmark not defined.

  4.3.1 Hasil Pengujian Berat Volume ..................... Error! Bookmark not defined.

  4.3.2 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton .............. Error! Bookmark not defined.

  4.3.3 Hasil Pengujian Grafik Hubungan Tegangan-ReganganError! Bookmark not defined.

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................... Error! Bookmark not defined.

  5.1 Kesimpulan .................................................. Error! Bookmark not defined.

  5.2 Saran ............................................................. Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ................................................. Error! Bookmark not defined.

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Identifikasi Pasing Ability Menggunakan Metode J - Ring Test .... Error! Bookmark not defined.Tabel 2.2 Jenis dan Penggunaan Semen Portland . Error! Bookmark not defined.Tabel 2.3 Komposisi Material Kimia Semen (% dalam berat)Error! Bookmark not defined.Tabel 2.4 Senyawa Kimia Fly Ash ......................... Error! Bookmark not defined.Tabel 2.5 Kandungan Kimia Fly Ash PLTU JeparaError! Bookmark not defined.Tabel 2.6 Data Teknis Sika Viscocrete 10 ............. Error! Bookmark not defined.Tabel 2.7 Syarat Prosentase Berat Lolos Saringan berdasarkan ASTMC C 33 ................................................................ Error! Bookmark not defined.Tabel 2.8 Tabel Perubahan Warna ......................... Error! Bookmark not defined.Tabel 2.9 Pengaruh Zat Organik Terhadap Presentase Penurunan Kekuatan Beton ...................................................... Error! Bookmark not defined.

  

Tabel 2. 10 Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air-Semen, dan

  Agregat Kasar Yang Biasa Dipakai di IndonesiaError! Bookmark not defined.

Tabel 2.11 Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan Faktor Air Semen Maksimum

  Untuk Berbagai Macam Pembetonan Dalam Lingkungan Khusus. Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.12 Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m3) Yang Dibutuhkan Untuk Beberapa

  Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan BetonError! Bookmark not defined.

  

Tabel 2. 13 Daerah Gradasi Agregat Halus............... Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.14 Mix Design range yang disarankan oleh The European Guidelines for Self-Compacting Concrete (2005) ......... Error! Bookmark not defined.Tabel 2.15 Kecepatan pembebanan benda uji silinder berdasarkan ukuran diameter .................................................. Error! Bookmark not defined.Tabel 3.1 Rincian Sampel Benda Uji ..................... Error! Bookmark not defined.Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton NormalError! Bookmark not defined.Tabel 4.12 Nilai Daktilitas berdasar Regangan ........ Error! Bookmark not defined.Tabel 4.11 Nilai Daktilitas berdasar Luasan di Bawah GrafikError! Bookmark not defined.

  

Tabel 4. 10 Nilai Toughness HVFA-SCC dan Beton NormalError! Bookmark not

defined.

Tabel 4.9 Hasil data dari hubungan tegangan-regangan Beton Normal ......... Error! Bookmark not defined.Tabel 4.8 Hasil data dari hubungan tegangan-regangan HVFA-SCC ............ Error! Bookmark not defined.Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton Jenis HVFA-SCCError! Bookmark not defined.Tabel 4.5 Hasil Pengujian Berat Volume Beton Jenis HVFA-SCC ............... Error! Bookmark not defined.Tabel 3.2 Parameter Pengujian Fly Ash ................. Error! Bookmark not defined.Tabel 4.4 Hasil Pengujian Berat Volume Beton NormalError! Bookmark not defined.

  Bookmark not defined.

  Hasil Pengujian Fly Ash dari PLTU JeparaError!

  Tabel 4.3

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Agregat Kasar .............. Error! Bookmark not defined.Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Halus .............. Error! Bookmark not defined.Tabel 4.13 Perbandingan Besar Regangan Lateral pada Tegangan yang SamaError! Bookmark not defined.

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Dasar Preses Produksi Self Compacting Concrete .......... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.2 Perbandingan Proporsi Campuran Self Compacting Concrete .... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.3 Pengujian Slump Flow Beton SCC (ASTM C 1611)Error! Bookmark not defined.Gambar 2.4 L – Shape Box Test (EDNARC, 2005) Error! Bookmark not definedGambar 2.5 V - Funnel Test .................................... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.6 Metode U - Box Test pada Beton SCC Error! Bookmark not defined.Gambar 2.7 Perbedaan Reaksi Hidrasi dan Reaksi PozzolanicError! Bookmark not defined.

  

Gambar 2. 8 Reaksi Kimia Senyawa Semen dengan Air dan Hasil Rekasi

Hidrasi ................................................. Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.9 Reaksi Pozzolanic Fly Ash .................. Error! Bookmark not defined.Gambar 2.10 Sketsa Reaksi Hidrasi Semen Konvensional dan beton SCC ...... Error! Bookmark not defined.Gambar 2.11 Bentuk Butiran Bulat Fly Ash ............. Error! Bookmark not defined.Gambar 2.12 Tegangan normal (normal stress) ........ Error! Bookmark not defined.Gambar 2.13 Regangan (strain) ................................ Error! Bookmark not defined.Gambar 2.14 Grafik Rasio (l/d) terhadap Kuat Tekan Beton (Mindess, 2003) . Error! Bookmark not defined.Gambar 2.15 Zona Batas dikarenakan Pengekangan Gesek untuk Spesimen dengan

  kelangsingan berbeda (Van Vliet and Van Mier, 1996) .............. Error! Bookmark not defined.