PENGARUH PENGGUNAAN BOTTOM ASH SEBAGAI PENGGANTI AGREGAT HALUS DAN SEMEN TERHADAP PERILAKU MEKANIK BETON TUGAS AKHIR - Pengaruh Penggunaan Bottom Ash Sebagai Pengganti Agregat Halus Dan Semen Terhadap Perilaku Mekanik Beton

  

PENGARUH PENGGUNAAN BOTTOM ASH SEBAGAI

PENGGANTI AGREGAT HALUS DAN SEMEN TERHADAP

PERILAKU MEKANIK BETON

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian

Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

  

Disusun oleh:

TITO TULUS P SITORUS

08 0404 093

  

SUB JURUSAN STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

ABSTRAK

  Bahan material yang paling sering digunakan dalam bidang konstruksi bangunan sipil yaitu pemakaian beton. Hal ini disebabkan oleh bahan dasar yang mudah didapat, memiliki kuat tekan besar, tahan air dan cuaca, dan mudah dibentuk. Seiring dengan semakin pesatnya pembangunan yang dilaksanakan di Indonesia, maka bahan penyusun beton semakin sulit didapat dan terjadi peningkatan harga bahan. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan bahan penyusun yang hemat biaya dengan memanfaatkan limbah sebagai alternatif pada campuran pembuatan beton. Pada penelitian ini akan dikaji tentang pemanfaatan limbah sebagai bahan pengganti agregat halus dan semen pada campuran beton. Bottom ash adalah limbah hasil pembakaran batu bara dimana jumlahnya akan terus bertambah selama industri terus berproduksi.

  Penelitian ini dilakukan dengan penggunaan bottom ash sebagai substitusi pada agregat halus dan semen berdasarkan volume. Pembuatan benda uji terdiri dari enam variasi campuran untuk percobaan, yaitu campuran normal tanpa bahan substitusi (variasi I), campuran dengan substitusi abu dasar batu bara (bottom ash) yaitu sebesar 5% (variasi II), 10% (variasi III), 15% dari volume agregat halus (variasi IV), 5% dari volume semen (variasi V), serta campuran sebesar 15% dari volume agregat halus dan 5% dari volume semen (variasi VI). Pengujian yang dilakukan berupa slump test, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi beton dan pola retak beton.

  Hasil pengujian menunjukkan bahwa terjadi penurunan pada nilai slump, kuat tekan dan kuat tarik. Penurunan kuat tekan bottom ash masing-masing sebesar 99,84%, 99,36%, 98,18%, 99,36%, 95,64% dari beton normal. Kuat tekan terbesar terdapat pada persentase 5% volume agregat halus sebesar 99,84% MPa. Sedangkan penurunan kuat tarik masing-masing sebesar 95,79%, 91,90%, 87,98%, 94,69%, 85,19% dari beton normal. Kuat tarik terbesar terdapat pada persentase 5% volume agregat halus sebesar 3,371 MPa. Absorbsi beton mengalami peningkatan dari beton normal. Untuk pola retak, setiap variasi menunjukkan terjadi pengurangan jumlah retak dan panjang retak.

  Kata kunci : bottom ash, kuat tekan, kuat tarik, absorbsi, pola retak

  Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugerah, berkat, dan rahmatNya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

  Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul

  “PENGARUH PENGGUNAAN BOTTOM ASH SEBAGAI

PENGGANTI AGREGAT HALUS DAN SEMEN TERHADAP PERILAKU

MEKANIK BETON ”.

  Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:

  1. Ibu Nursyamsi, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

  2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT dan Ibu Rahmi Karolina, ST. MT selaku Dosen Penguji dari Tugas Akhir saya ini.

  5. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

  7. Teristimewa di hati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapak J. Sitorus dan Ibu O. Purba yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang

  Gopas yang telah banyak membantu dan memberi saya semangat selama ini, terima kasih atas doanya. Dan keluarga besar yang selalu memberi semangat kepada saya.

  8. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Rahmat‟10, Fauzi„10, Prima‟09, Reza‟09, Hafiz‟09.

  9. Terima kasih atas bantuannya buat rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Angkatan 2008, Luhut Bagariang, Bram, Aldridge, Pardi, Sandro, Hermanto, Dhoni, Frengky, Johan, Saur, Rivay, Mustapa, Sutan Rambe, Andreanus Mooy, Arvan Siagian, Sam Firman, Sam Pakpahan, William, Boy Ginting, Jathendra, Aran, Yusry, Robi, Andry, Eric, Topandi, Coy, Ivan, Denny dan teman angkatan 2008 yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.

  10. Dan untuk semua orang, yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik dengan kerendahan hati saya meminta maaf yang sebesar-besarnya, karena kesempurnaan hanya milik Tuhan Yang Maha Esa, dan saya hanya manusia yang penuh kekhilafan.

  Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.

  Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

  Medan, Februari 2014 Penulis

  ( Tito Tulus P Sitorus )

  

DAFTAR ISI

  BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

  2.2.8 Beton Hampa .................................................................... 16

  2.2.7 Beton Siklop ..................................................................... 16

  2.2.6 Beton Non Pasir ................................................................ 16

  2.2.5 Beton Serat ....................................................................... 15

  2.2.4 Ferosemen ........................................................................ 15

  2.2.3 Beton Massa ..................................................................... 15

  2.2.2 Beton Berat ....................................................................... 15

  2.2.1 Beton Ringan .................................................................... 14

  2.2 Jenis-Jenis Beton ............................................................................ 14

  2.1 Umum ............................................................................................. 10

  1.7 Sistematika Penulisan ..................................................................... 9

  Halaman

  1.6 Percobaan ....................................................................................... 5

  1.5 Metode Penelitian ........................................................................... 4

  1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian ........................................................ 4

  1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 3

  1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 3

  1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1

  BAB 1 PENDAHULUAN

  KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii

DAFTAR RUMUS ............................................................................................ x DAFTAR NOTASI............................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xii

  …………………………………………………………………….. ... i

  ABSTRAK

  2.3 Bahan Penyusun Beton ................................................................... 16

  2.3.1.1 Umum ........................................................................ 16

  2.3.1.2 Semen Portland .......................................................... 19

  2.3.1.3 Jenis-Jenis Semen Portland ........................................ 20

  2.3.1.4 Bahan Dasar Semen Portland ..................................... 20

  2.3.1.5 Senyawa Utama Dalam Semen Portland .................... 20

  2.3.2 Agregat .................................................................................. 21

  2.3.2.1 Umum ........................................................................ 21

  2.3.2.2 Jenis-jenis Agregat ..................................................... 23

  2.3.3 Air ......................................................................................... 34

  2.3.4 Bahan Tambahan ................................................................... 35

  2.3.4.1 Umum ........................................................................ 35

  2.3.4.2 Alasan Penggunaan Bahan Tambahan ......................... 37

  2.3.4.3 Peranan Penting Dalam Penggunaan Bahan Tambahan 38

  2.3.4.4 Jenis Admixture .......................................................... 40

  2.3.4.5 Abu Dasar Batu Bara .................................................. 45

  2.4 Sifat-sifat Beton .................................................................................. 47

  2.4.1 Sifat Beton Segar (Fresh Concrete) ....................................... 47

  2.4.1.1 Kemudahan Pekerjaan (Workability) .......................... 47

  2.4.1.2 Pemisahan Kerikil (Segregation) ................................ 50

  2.4.1.3 Pemisahan Air (Bleeding) .......................................... 51

  2.4.2 Sifat Beton Keras (Hardened Concrete) ................................ 52

  2.4.2.1 Kuat Tekan Beton ...................................................... 52

  2.4.2.2 Absorbsi Beton .......................................................... 56

  2.4.2.3 Kuat Tarik Beton ........................................................ 58

  2.4.2.4 Pola Retak .................................................................. 59

  2.5 Klasifikasi Retak ............................................................................... 60

  2.5.1 Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage) ................................ 60

  2.5.2 Plastic Shrinkage Crack ........................................................ 61

  2.5.3 Drying Shrinkage Beton ........................................................ 62

  2.5.4 Lebar Retak ........................................................................... 63

  BAB 3 METODE PENELITIAN

  Umum ............................................................................................ 65

  4.3 Absorbsi Beton Uji Kuat Tarik Beton ............................................. 89

  5.2 Saran .............................................................................................. 100

  5.1 Kesimpulan .................................................................................... 99

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

  4.5.4 Panjang Retak ...................................................................... 96

  4.5.3 Jumlah Retak ....................................................................... 95

  4.5.2 Pengamatan Pola Retak ........................................................ 93

  4.5.1 Umum ................................................................................... 93

  4.5 Pola Retak Pada Benda Uji Pelat .................................................... 93

  4.4 Uji Kuat Tarik Beton ...................................................................... 90

  4.2 Uji Kuat Tekan Beton ..................................................................... 85

  3.2 Bahan-Bahan Penyusun Beton ........................................................ 68 3.2.1.

  4.1 Nilai Slump ..................................................................................... 83

  BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.7.3 Uji Kuat Tarik Beton ........................................................ 81

  3.7.2 Absorbsi Beton ................................................................ 80

  3.7 Pengujian Sampel ........................................................................... 79 3.7.1 . Uji Kuat Tekan Beton ...................................................... 79

  3.6 Penggunaan Bottom Ash Dalam Campuran Beton ........................... 78

  3.5 Pembuatan Benda Uji ..................................................................... 77

  3.4 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ................................................ 76

  3.3 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design) ................................... 76

  Semen Portland ................................................................. 68 3.2.2. Agregat Halus ................................................................... 68 3.2.3. Agregat Kasar ................................................................... 72 3.2.4. Air .................................................................................... 75 3.2.5. Abu Dasar Batu Bara ......................................................... 75

  

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 101

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder .............................................. 7Tabel 2.1 Senyawa Utama dari Semen Portland .................................................. 21Tabel 2.2 Pengaruh sifat agregat pada sifat beton ............................................... 22Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus ................................................. 30Tabel 2.4 Susunan Besar Butiran Agregat Kasar ................................................. 32Tabel 2.5 Sifat fisik dari dry dan wet bottom ash ................................................ 46Tabel 2.6 Unsur-unsur kimia abu dasar ............................................................... 46Tabel 2.7 Perkiraan Kuat tekan beton pada berbagai umur .................................. 55Tabel 2.8 Lebar Retak yang Diijinkan ................................................................ 64Tabel 3.1 Komposisi campuran beton untuk semua benda uji silinder ................. 78Tabel 3.2 Komposisi campuran untuk benda uji pelat ......................................... 79Tabel 4.1 Nilai Slump Berbagai Jenis Variasi ..................................................... 83Tabel 4.2 Kuat Tekan Silinder ............................................................................ 85Tabel 4.3 Absorbsi Beton Tiap Variasi Kuat Tarik Belah Tiap Variasi ............... 89Tabel 4.4 Kuat Tarik Belah Tiap Variasi ............................................................ 91Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Pola Retak Pelat Tiap Variasi ................................. 94Tabel 4.6 Jumlah Retak Tiap Variasi .................................................................. 95Tabel 4.7 Panjang Retak Selama Pengamatan ..................................................... 97

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Benda uji silinder ........................................................................... 8Gambar 1.2 Benda uji retak pada pelat ............................................................... 8Gambar 2.1 Unsur-unsur pembuat beton ............................................................ 11Gambar 2.2 Klasifikasi agregat berdasarkan sumber material ............................ 23Gambar 2.3 Abu dasar batu bara ........................................................................ 45Gambar 2.4 Kerucut Abrams ............................................................................. 49Gambar 2.5 Jenis-jenis slump ............................................................................ 50Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Beton Normal ......................................... 66Gambar 3.2 Diagram Alir Pembuatan Beton dengan Substitusi Bottom Ash ....... 67Gambar 3.3 Abu Dasar Batu Bara (Bottom Ash) ................................................ 75Gambar 4.1 Grafik Nilai Slump Terhadap Variasi Abu Dasar Batu Bara ............ 84Gambar 4.2 Grafik Hubungan Kuat Tekan Terhadap Variasi Bottom Ash .......... 86Gambar 4.3 Pola retak geser (shear) dan cone ................................................... 87Gambar 4.4 Gambar pola retak yang terjadi ....................................................... 88Gambar 4.5 Diagram Perbandingan Absorbsi Beton Tiap Variasi ...................... 90Gambar 4.6 Diagram Perbandingan Kuat Tarik Belah Tiap Variasi ................... 92Gambar 4.7 Dimensi pelat ................................................................................. 93Gambar 4.8 Grafik Jumlah Retak Terhadap Waktu Pengamatan ........................ 96Gambar 4.9 Grafik Panjang Retak Terhadap Waktu Pengamatan ....................... 97

DAFTAR RUMUS

  

Rumus 2.1 Kekuatan tekan benda uji beton ....................................................... 52

Rumus 2.2 Standar deviasi ................................................................................ 53

Rumus 2.3 Nilai Absorbsi ................................................................................. 57

Rumus 2.4 Tegangan tarik beton ....................................................................... 58

Rumus 3.1 Nilai modulus kehalusan (FM) agregat halus ................................... 69

Rumus 3.2 Nilai modulus kehalusan (FM) agregat kasar ................................... 72

Rumus 3.3 Kekuatan tekan benda uji beton ....................................................... 80

Rumus 3.4 Absorbsi beton ................................................................................ 81

Rumus 3.5 Tegangan tarik beton ....................................................................... 82

DAFTAR NOTASI

  SSD : saturated surface dry n : jumlah sampel

  f' c : kuat tekan beton karakteristik (MPa)

  fc‟ : kekuatan tekan (kg/cm

  2

  ) P : beban tekan (kg) A : luas penampang (cm

  2

  ) Fct : tegangan rekah beton (kg/cm) P : beban maksimum (kg) L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm) F : beban yang diberikan (kg)