PENGARUH PENGGUNAAN FLY ASH BATU BARA TERHADAP KUAT TEKAN DAN PERILAKU TEGANGAN-REGANGAN BETON MUTU TINGGI
PENGARUH PENGGUNAAN FLY ASH BATU BARA TERHADAP KUAT TEKAN DAN PERILAKU TEGANGAN-REGANGAN BETON MUTU TINGGI
Tugas Akhir Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat - Syarat Yang Diperlukan Untuk Memperoleh Ijazah Sarjana Teknik
Disusun Oleh : JUFRIADI
NIM : 10C10203109 Bidang : Struktur Jurusan : Teknik Sipil
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TEUKU UMAR ALUE PEUNYARENG – ACEH BARAT 2015
LEMBARAN PENGESAHAN
Pengaruh Penggunaan Fly Ash Batu Bara Terhadap
Kuat Tekan Dan Perilaku Tegangan-Regangan
Beton Mutu Tinggi
Oleh : Nama : Jufriadi NIM : 10C10203109 Bidang Studi : Struktur Program Studi : Teknik Sipil
Alue Peunyareng, 13 Maret 2015 Disetujui Oleh,
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya, sehingga penulis telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Pengaruh Penggunaan Fly Ash
Batu Bara Terhadap Kuat Tekan Dan Perilaku Tegangan-Regangan Beton
Mutu Tinggi. Shalawat dan salam penulis sanjungkan kepada nabi besar
Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari alam kebodohan kepada alam yang penuh ilmu pengetahuan.
Dalam pelaksanaan penelitian dan penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ing. T. Budi Aulia, M. Ing selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberi nasehat dan bimbingan kepada penulis. Selanjutnya kepada Bapak Andi Yusra, ST. MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikirannya untuk membimbing serta mengarahkan penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Ir. H. Komala Pontas selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar.
2. Ibu Astiah Amir, ST. MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil.
3. Bapak Samsunan, ST. MT selaku Pembahas I dan Ibu Inseun Yuri Salena, B.Sc. M.Sc selaku Pembahas II yang telah memberikan masukan kepada penulis untuk perbaikan tulisan Tugas Akhir ini.
4. Bapak M. Ikhsan, ST. MT selaku Penasehat Akademik.
5. Dosen Pengajar dan Staf Akademik yang telah memberikan ilmu dan pengalamannya kepada penulis.
6. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu memberikan dorongan baik secara moril maupun materil untuk keberhasilan penulis.
7. Semua pihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat bagi semua pihak khususnya bagi mahasiswa Teknik Sipil. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kebaikan di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap Allah SWT membalas segala kebaikan untuk semua pihak yang telah membantu, Amin.
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO Jika kita pernah mengalami kegagalan maka jangan menyerah, tetap terus berdo`a dan berusaha serta harus timbul pemikiran bahwa, mengapa mereka bisa dan mengapa kita tidak, maka dari itu kita tetap terus berjuang, berjuang dan berjuang.Jangan mencari kesalahan tapi carilah suatu penyelesaian agar tercapai sebuah tujuan. Bukanlah suatu aib jika kita gagal dalam suatu usaha, yang merupakan aib adalah jika kita tidak bangkit dari kegagalan tersebut.
PERSEMBAHAN Kupersembahkan kepada :
Ayahanda tercinta Abdul Salam dan Ibunda tercinta Salimah yang selalu memberikan kasih sayang, do’a serta dorongan baik secara moril maupun materil untuk keberhasilan penulis.
Saudara-saudara tercinta yakni Abang Jamalul Fatta, Kakak Salmiati, Kakak Nurilla, Abang Agus Nawan dan Kakak Yusniawati serta seluruh keluarga besar penulis yang selalu memberikan motivasi kepada penulis.
Kepada rekan-rekan satu Tim Penelitian dan juga Tim AJA yakni Bang Yusluddin, Amalul Ahli serta Aulia Desri Datok Riski yang akan penulis kenang untuk selama-lamanya, serta seluruh staf yang ada di Laboratorium Konstruksi dan Bahan Bangunan (LKBB) Unsyiah yang telah banyak membantu penulis.
Kepada teman-teman mahasiswa Teknik Sipil Universitas Teuku Umar, khususnya angkatan 2010 serta semua teman-teman yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
PENGARUH PENGGUNAAN FLY ASH BATU BARA TERHADAP
KUAT TEKAN DAN PERILAKU TEGANGAN-REGANGAN
BETON MUTU TINGGI
Oleh :
Jufriadi
NIM. 10C10203109 Dosen Pembimbing :
1. Dr. Ing. T. Budi Aulia, M. Ing
2. Andi Yusra, ST. MT
ABSTRAK
Beton merupakan campuran yang bahan dasarnya terdiri atas agregat, semen dan air. Dalam hal-hal tertentu dapat diberikan bahan tambahan (additive) atau bahan campuran (admixture) sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya pengaruh penggunaan fly ash batu bara terhadap kuat tekan dan perilaku tegangan-regangan beton mutu tinggi sekaligus sifat-sifat fisis dari agregat pembentuk beton yang digunakan. Penelitian ini direncanakan beton mutu tinggi yang menggunakan zat additive berupa fly ash batu bara dari limbah hasil pembakaran batu bara PLTU. Persentase fly ash batu bara yang digunakan yaitu 0%, 5%, 8%, 10% dan 15%. Bahan admixture yang dipakai merupakan Superplasticizer (Viscocrete-10) dengan dosis 1,5 % dari berat semen. Agregat yang digunakan adalah batu pecah dengan diameter agregat maksimum 16 mm. Gradasi butiran yang digunakan yaitu (0–2) mm, (2–5) mm, (5–8) mm, (8–11) mm dan (11–16) mm. Perencanaan beton menggunakan FAS 0,30. Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 28 hari dan 56 hari sekaligus diukur regangannya. Dimensi benda uji beton (Ø15cm, T=30cm sebanyak 30 buah), mortar (Ø10cm, T=20cm sebanyak 30 buah) dan pasta (Ø10cm, T=20cm sebanyak 30 buah) serta benda uji agregat (10cm x 10cm x 10cm sebanyak 3 buah). Hasil pemeriksaan sifat-sifat fisis agregat, semua agregat yang digunakan telah memenuhi standarisasi yang ada. Hasil pengujian kuat tekan, diperoleh kuat tekan rata-rata yang terbesar pada umur 28 hari adalah pada penggunaan 15% fly
ash yaitu sebesar 60,361 MPa . Selanjutnya untuk umur 56 hari memiliki kuat
tekan rata-rata tertinggi yaitu sebesar 66,963 MPa yakni pada persentase 15% penggunaan fly ash batu bara. Pada pengujian umur 56 hari rata-rata kuat tekannya meningkat dari umur 28 hari yaitu sebesar 10,47%. Dari grafik tegangan-regangan dapat diambil kesimpulan, bahwa tegangan dan regangan beton berada dibawah agregat dan diatas tegangan-regangan mortar serta pasta semen.
Kata Kunci : Beton Mutu Tinggi, Fly Ash Batu Bara, Kuat Tekan, Tegangan - Regangan
DAFTAR ISI
LEMBARAN JUDUL .................................................................................... i
LEMBARAN PENGESAHAN ...................................................................... ii
KATA PENGANTAR ................................................................................... iii
LEMBARAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ........................................ v
LEMBARAN ABSTRAK .............................................................................. vi
DAFTAR ISI .................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... x
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN GAMBAR DAN GRAFIK .................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN PERHITUNGAN ................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................5 2.2 Agregat ......................................................................................
2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Mutu Beton ...................... 12
2.4 Sifat-Sifat Fisis Agregat ............................................................ 11
9
8 2.3.2 Fly ash hasil pembakaran batu bara ................................
8 2.3.1 Superplasticizer (viscocrete 10) ......................................
6 2.3 Bahan Tambahan .......................................................................
5 2.1 Beton Mutu Tinggi ...................................................................
1 1.1 Latar Belakang ...........................................................................
3 BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN ....................................................
3 1.6 Hasil Penelitian ..........................................................................
3 1.5 Lokasi Kegiatan .........................................................................
2 1.4 Batasan Masalah ........................................................................
2 1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian ..................................................
1 1.2 Identifikasi Masalah ..................................................................
2.6 Perilaku Tegangan-Regangan .................................................... 13
2.7 Kuat Tekan Beton ...................................................................... 14
3.5.6 Pengujian kuat tekan silinder beton, mortar, - pasta semen dan agregat .................................................. 25
4.4.1 Temperatur ...................................................................... 33
4.4 Sifat Beton Segar ...................................................................... 33
4.3 Rancangan Campuran Beton .................................................... 32
4.2 Pemeriksaan Kandungan Kimia Fly Ash .................................. 31
4.1.4 Kandungan bahan organik ............................................... 31
4.1.3 Susunan butiran agregat (gradasi) ................................... 30
4.1.2 Berat jenis dan absorbsi ................................................... 29
4.1.1 Berat volume ................................................................... 28
4.1 Sifat-sifat Fisis Agregat ............................................................ 28
BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN ......................... 28
3.6 Analisis Data ............................................................................. 27
3.5.5 Perawatan benda uji ......................................................... 25
2.8 Pola Kehancuran ........................................................................ 15
3.5.4 Pembuatan benda uji ....................................................... 24
3.5.3 Perencanaan campuran beton .......................................... 23
3.5.2 Pemeriksaan sifat-sifat fisis agregat ................................ 22
3.5.1 Persiapan.......................................................................... 22
3.5 Prosedur Penelitian .................................................................... 22
3.4 Peralatan .................................................................................... 21
3.3 Rancangan Penelitian ................................................................ 20
3.2 Pengambilan Material ................................................................ 20
3.1 Material ...................................................................................... 19
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 19
2.9 Analisa Varian ........................................................................... 16
2.9 Analisa Mutu Pelaksanaan......................................................... 15
4.4.2 Slump ............................................................................... 33
4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan ..................................................... 34
4.5.1 Kuat tekan silinder beton ................................................. 34
4.5.2 Kuat tekan mortar ............................................................ 36
4.5.3 Kuat tekan pasta .............................................................. 37
4.5.4 Kuat tekan agregat ........................................................... 38
4.6 Hubungan Kuat Tekan Beton, Mortar, Pasta dan Agregat ....... 39
4.7 Hubungan Tegangan-Regangan Beton ..................................... 40
4.8 Pengamatan Visual ................................................................... 42
4.9 Pola Kehancuran ....................................................................... 42
4.10 Seleksi Data ............................................................................. 45
4.11 Analisis Varian ......................................................................... 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 46
5.1 Kesimpulan ................................................................................ 46
5.2 Saran .......................................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kurva Stress-Strain untuk Agregat, Pasta Semen,- Mortar dan Beton ....................................................................13 Gambar 2.2 Sketsa Type Pola Retak ..........................................................
15 Gambar 3.1 Sketsa Proses Pengujian Kuat Tekan .....................................
26 Gambar 4.1 Diagram Nilai Slump Beton Mutu Tinggi .............................
34 Gambar 4.2 Diagram Kuat Tekan Beton FABB pada Umur 28 Hari – dan Umur 56 Hari ...................................................................
35 Gambar 4.3 Grafik Kuat Tekan Beton FABB pada Umur28 Hari – dan Umur 56 Hari ...................................................................
36 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kuat Tekan Rata-rata antara Beton, – Mortar dan Pasta Pada Umur 56 Hari.....................................
39 Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kuat Tekan Rata-rata antara Agregat – dengan Beton Umur 56 Hari...................................................
39 Gambar 4.6 Kurva Hubungan Tegangan-Regangan pada Umur 28 Hari – antara Agregat, Beton, Mortar dan Pasta 15% FABB ............
41 Gambar 4.7 Kurva Hubungan Tegangan-Regangan pada Umur 56 Hari – antara Agregat, Beton, Mortar dan Pasta 15% FABB ............
41 Gambar 4.8 Pola Kehancuran Columnar untuk 0% Fly Ash Umur 28 Hari 43 Gambar 4.9 Pola Kehancuran Shear untuk 5% Fly Ash Umur 28 Hari ....
43 Gambar 4.10 Pola Kehancuran Columnar untuk 8% Fly Ash Umur 28 Hari 44
Gambar 4.11 Pola Kehancuran Cone and Split untuk 10% Fly Ash Umur – 28 Hari ...................................................................................44 Gambar 4.12 Pola Kehancuran Cone and Shear untuk 15% Fly Ash Umur – 28 Hari ...................................................................................
44
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Kekuatan Berbagai Beton Mutu Tinggi .........................29 Tabel 4.4 Hasil Pemeriksaan Perhitungan Berat Jenis dan – Absorbsi Fly Ash ....................................................................
38 Tabel 4.13 Hasil Analisa Varian Pengaruh Fly Ash terhadap Kuat- Tekan - Beton Umur 28 Hari dan Umur 56 Hari .................................
38 Tabel 4.12 Hasil Pengujian Kuat Tekan untuk Benda Uji Agregat..........
37 Tabel 4.11 Hasil Pengujian Kuat Tekan untuk Benda Uji Pasta ..............
35 Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Tekan untuk Benda Uji Mortar ...........
33 Tabel 4.9 Hasil Pengujian Kuat Tekan untuk Benda Uji Beton .............
32 Tabel 4.8 Hasil Pemeriksaan Temperatur Adukan Beton pada – Fly Ash Batu Bara ..................................................................
3 Beton ...................................
32 Tabel 4.7 Komposisi Material untuk 1 m
31 Tabel 4.6 Komposisi Kandungan Kimia Fly Ash ...................................
30 Tabel 4.5 Nilai Fineness Modulus (FM) Agregat...................................
29 Tabel 4.3 Hasil Pemeriksaan Perhitungan Absorbsi Agregat.................
5 Tabel 2.2 Kandungan Kimia Fly Ash ..................................................... 10
28 Tabel 4.2 Hasil Pemeriksaan Perhitungan Berat Jenis Agregat .............
24 Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Perhitungan Berat Volume. .....................
3 = 1000 ltr Beton .............................................................
23 Tabel 3.4 Perhitungan Berat Material yang Dibutuhkan untuk 1 m
21 Tabel 3.3 Cara Menghitung Komposisi Campuran Beton .....................
19 Tabel 3.2 Rencana Benda Uji Beton, Mortar, Pasta dan Agregat ..........
17 Tabel 3.1 Data Teknis Sika Viscocrete-10..............................................
17 Tabel 2.5 Analisa Varian untuk Klasifikasi Dua Arah Model - Efek Tetap ..............................................................................
Tabel 2.4 Data Analisa Varian Klasifikasi Dua Arah Model - Efek Tetap ..............................................................................Tabel 2.3 Hasil Pemeriksaan Daya Tahan Agregat ................................ 1145
DAFTAR LAMPIRAN GAMBAR DAN GRAFIK
Lampiran A.3.1.a Gambar Bagan Alir Penelitian ........................................ 49 Lampiran A.3.2.a Foto-Foto Pelaksanaan Penelitian ................................... 51 Lampiran A.3.3.a Foto-Foto Pengamatan Visual ......................................... 62 Lampiran A.3.4 Grafik Susunan Butiran ................................................... 66 Lampiran A.3.5.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 0% Umur 28 Hari ........................ 67 Lampiran A.3.6.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 5% Umur 28 Hari ........................ 69 Lampiran A.3.7.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 8% Umur 28 Hari ........................ 71 Lampiran A.3.8.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 10% Umur 28 Hari ...................... 73 Lampiran A.3.9.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 15% Umur 28 Hari ...................... 75 Lampiran A.3.10.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 0% Umur 56 Hari ........................ 77 Lampiran A.3.11.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 5% Umur 56 Hari ........................ 79 Lampiran A.3.12.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 8% Umur 56 Hari ........................ 81 Lampiran A.3.13.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 10% Umur 56 Hari ...................... 83 Lampiran A.3.14.a Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Agregat, Beton,-
Mortar dan Pasta FA. 15% Umur 56 Hari ...................... 85
DAFTAR LAMPIRAN PERHITUNGAN
Lampiran B.4.1.a Perhitungan Berat Volume (Bulk Density) Agregat ....... 87 Lampiran B.4.2.a Perhitungan Berat Jenis (Specific Gravity) dan Absorbsi 90 Lampiran B.4.3 Perhitungan Berat Jenis (Specific Gravity) dan Absorbsi-
Pada Fly Ash Batu Bara .................................................. 95 Lampiran B.4.4.a Perhitungan Susunan Butiran (Sieve Analysis) Agregat . 96 Lampiran B.4.5.a Perhitungan Modulus Kehalusan Butiran Agregat ......... 101 Lampiran B.4.6 Perhitungan Kombinasi dari Agregat (0-2 mm),-
(2-5 mm), (5-8 mm), (8-11 mm) dan (11-16 mm)- Untuk Mencari Nilai Perbandingan Yang Diinginkan .... 106
Lampiran B.4.7.a Perhitungan Mix Design Beton Silinder (Ø=15,- T=30)cm dengan Persentase 0% dari Zat- Tambahan (1/3) ............................................................... 107
Lampiran B.4.8.a Perhitungan Kuat Tekan B.U Beton (Ø=15, T=30) cm- Pada Umur 28 Hari ......................................................... 122
Lampiran B.4.9.a Perhitungan Kuat Tekan B.U Beton (Ø=15, T=30) cm- Pada Umur 56 Hari ......................................................... 125
Lampiran B.4.10 Perhitungan Kuat Tekan Benda Uji Agregat .................. 128 Lampiran B.4.11.a Seleksi Data Berat Benda Uji Beton (Ø=15, T=30) cm-
Pada Umur 28 Hari ......................................................... 129 Lampiran B.4.12.a Seleksi Data Berat Benda Uji Beton (Ø=15, T=30) cm-
Pada Umur 56 Hari ......................................................... 132 Lampiran B.4.13.a Perhitungan Tegangan-Regangan Agregat ..................... 135 Lampiran B.4.14 Perhitungan Analisis Varian Untuk Mengetahui-
Pengaruh Fly Ash Batu Bara Terhadap Kuat Tekan- Beton Umur 28 Hari dan 56 Hari .................................... 139
Lampiran B.4.15 Tabel Kutipan Untuk Menentukan Persentase Titik- Distribusi “F” .................................................................. 143
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang. Pembangunan merupakan upaya yang dilakukan secara terus-menerus
yang diarahkan pada peningkatan taraf hidup masyarakat dan kesejahteraan secara umum. Dalam pelaksanaannya, perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi memacu adanya pengembangan kreatifitas setiap orang sebagai modal agar pembangunan dapat dilaksanakan secara lebih baik. Seiring dengan hal tersebut, peningkatan mutu, efisiensi, dan produktivitas dari setiap kegiatan pembangunan terutama yang terkait dengan sektor fisik mutlak harus dilakukan, seperti halnya sektor bangunan yang saat ini terus mengalami peningkatan.
Dalam dunia konstruksi bangunan, penelitian untuk mendapatkan produk- produk konstruksi yang lebih baik terus dilakukan. Beton yang merupakan salah satu material penting dari sebuah bangunan. Sesuai dengan perkembangan teknologi beton yang demikian pesat, terutama mengenai beton mutu tinggi yang menggunakan nilai FAS yang kecil serta adanya penggunaan zat tambahan
(additive) dan zat admixture superplasticizer, maka sangat diperlukan penelitian-
penelitian lanjutan agar diperoleh bahan-bahan baru yang bisa digunakan sebagai alternatif pengganti untuk pembuatan beton mutu tinggi tersebut. Penggunaan zat tambahan (additive) membuat harga beton mutu tinggi sangat mahal, sehingga perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan zat tambahan pengganti yaitu fly ash batu bara yang harganya lebih murah dan sesuai dengan potensi- potensi yang dimiliki oleh daerah setempat khususnya daerah Aceh Barat.
Melihat kondisi saat ini, dimana mulai banyak berkembang pertambangan batu bara yang diikuti oleh perindustrian Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), yang banyak menghasilkan limbah yaitu limbah fly ash dari hasil pembakaran batu bara di PLTU. Penggunaan bahan limbah tersebut di atas masih terbatas (khususnya di daerah Aceh), dengan demikian penggunaan abu terbang (fly ash) yang berasal dari batu bara sebagai bahan tambahan masih mungkin untuk dikembangkan untuk menghasilkan beton mutu tinggi dengan harga yang lebih murah dengan tetap mempertahankan sifat-sifat mekanis beton mutu tinggi yang sesuai dengan standar yang berlaku.
1.2 Identifikasi Masalah
Pokok permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah pengaruh penggunaan zat tambahan fly ash batu bara terhadap kuat tekan beton mutu tinggi ?
2. Bagaimanakah sifat-sifat fisis dari agregat yang digunakan apakah sesuai dengan standarisasi yang ada ?
3. Bagaimanakah perbandingan kuat tekan beton tersebut dengan perbedaan umur pengujian dan juga variasi bahan tambahan fly ash batu bara ?
4. Bagaimanakah hubungan tegangan-regangan dari pengujian benda uji beton tersebut ?
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian
Adapun maksud dan tujuan dari penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini ialah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan zat tambahan fly ash batu bara terhadap kuat tekan beton mutu tinggi.
2. Untuk mengetahui sifat-sifat fisis dari agregat yang digunakan apakah cocok agregat tersebut digunakan untuk campuran beton.
3. Mengetahui seperti apa perbandingan kuat tekan beton tersebut dengan perbedaan umur pengujian yaitu pada umur 28 hari dan 56 hari serta perbandingan dari variasi jumlah fly ash batu bara yang digunakan.
4. Untuk Mengetahui hubungan tegangan-regangan dari pengujian benda uji beton dan hasil tersebut akan diplotkan dalam bentuk tabel dan juga grafik agar memudahkan kita untuk memahaminya.
1.4 Batasan Masalah 1. Semen yang digunakan adalah semen portland tipe I.
2. Agregat yang dipakai merupakan agregat dari Krueng Aceh, ukuran agregatnya bervariasi yaitu (0-2) mm, (2-5) mm, (5-8) mm, (8–11) mm dan (11–16) mm.
3. Bahan tambahan fly ash batu bara diambil dari PLTU Nagan Raya dan persentase bahan tambahannya juga bervariasi yaitu 0%, 5%, 8%, 10% dan 15% dari berat semen.
4. Zat admixture yang digunakan yaitu superplasticizer tipe F(Viscocrete 10) masing-masing 1,5% terhadap berat semen.
5. Benda uji beton yang digunakan adalah berbentuk silinder dengan ukuran benda uji beton (Ø15cm, T=30cm dengan jumlah 30 buah), mortar (Ø10cm, T=20cm dengan jumlah 30 buah) dan pasta (Ø10cm, T=20cm dengan jumlah 30 buah) serta benda uji agregat berukuran (10 cm x 10 cm x 10 cm berjumlah 3 buah).
6. Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 28 hari dan pada umur 56 hari.
1.5 Lokasi Kegiatan
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Teknik Sipil Unsyiah yakni dari pembuatan benda uji, perawatan sampai dengan pengujian semua dilakukan di Laboratorium Konstruksi dan Bahan Bangunan (LKBB) Unsyiah. Untuk perawatan dilakukan dengan cara direndamkan benda uji dalam air selama 28 hari dan 56 hari serta selama itu pula pengujian kuat tekan beton dilakukan.
1.6 Hasil Penelitian
Dari hasil pemeriksaan sifat-sifat fisis agregat, semua agregat yang digunakan untuk campuran beton ini telah memenuhi standarisasi yang ada, seperti pemeriksaan berat volume (bulk density), berat jenis (specific grafity), analisa saringan (sieve analysis), penyerapan (absorbsi) dan kandungan bahan organik. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa untuk pengujian kuat tekan rata- rata terbesar pada umur 28 hari diperoleh dari penggunaan fly ash batu bara 15% yaitu sebesar 60,361 MPa. Selanjutnya untuk kuat tekan rata-rata tertinggi pada umur 56 hari diperoleh pada penggunaan 15% fly ash sebesar 66,963 MPa.
Jika dilihat dari keseluruhan pengujian benda uji, pada pengujian umur 56 hari rata-rata meningkat dari pengujian umur 28 hari, yaitu peningkatan rata- ratanya sebesar 10,47% dari keseluruhan persentase penggunaan fly ash batu bara. Hal ini menunjukkan bahwa fly ash batu bara tersebut bisa dipakai sebagai pengganti silica fume dan juga sebagai bahan tambahan untuk membuat beton mutu tinggi. Dari grafik tegangan-regangan dapat diambil kesimpulan, bahwa tegangan dan regangan beton berada dibawah agregat dan diatas tegangan- regangan mortar serta pasta semen.
Dari analisis varian diperoleh F hitung Umur pengujian = 18,267 > F 0,005;1;16 = 4,49, F hitung persentase fly ash batu bara = 6,554 > F 0,05;3;16 = 3,24 dan F hitung interaksi = 0,152 < F = 3,24. Hal ini menunjukkan bahwa
0,005;3;16
umur pengujian 28 dan 56 hari berpengaruh terhadap kuat tekan, variasi persentase penggunaan fly ash batu bara juga berpengaruh terhadap kuat tekan, tetapi interaksi keduanya kurang berpengaruh terhadap kuat tekan.
Berdasarkan hasil penelitian Mahdi (2008), beton mutu tinggi dengan menggunakan silica fume 8%, superplasticizer (Sikament NN) 4% terhadap berat semen, serta nilai faktor air semen 0,30 dan agregat dari Krueng Aceh menghasilkan kuat tekan 77,778 MPa pada umur 28 hari. Hal ini menunjukkan pemakaian zat tambahan silica fume pada beton mutu tinggi menghasilkan kuat tekan yang lebih besar jika dibandingkan dengan menggunakan fly ash batu bara 15% kuat tekan rata-rata sebesar 60,361 MPa pada umur 28 hari. Selanjutnya jika dibandingkan dengan pengujian pada umur 56 hari dengan penambahan 15% fly
ash batu bara, menghasilkan kuat tekan rata-ratanya yang juga masih dibawah dari
hasil penelitian Mahdi (2008) yaitu sebesar 69,23 MPa, dengan penggunaan nilai faktor air semen dan agregat yang sama.
BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN
2.1 Beton Mutu Tinggi
Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunnya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambahan. Untuk mengetahui dan mempelajari perilaku elemen gabungan (bahan- bahan penyusun beton), kita memerlukan pengetahuan mengenai karakterisitik masing-masing komponen. Nawy (1985 : 8) mendefinisikan beton sebagai sekumpulan interaksi mekanis dan kimiawi dari material pembentuknya.
Saat ini beton dikatakan sebagai beton mutu tinggi jika kekuatan tekannya di atas 50 MPa (Supartono, 1998). Beberapa sifat kekuatan beton mutu tinggi dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Sifat Kekuatan Berbagai Beton Mutu TinggiKuat Tekan Jenis FAS Catatan (28 hari)
Konsistensi Slump 50-100 mm 0,35-0,40 35-80 MPa
Normal Semen lebih besar
No – Slump 0,30-0,45 35-50 MPa Slump > 25 mm
w/c Rendah 0,20-0,35 100-170 MPa Pakai admixtures Compacted 0,05-0,30 70-240 MPa Kuat Tekan > 70 Mpa
Sumber : Paul Nugraha dan Antoni, 2007 Seperti yang didefinisikan oleh American Concrete Institute (1997), beton mutu tinggi adalah beton yang memiliki kekuatan lebih besar dari 6000 Psi atau
41,4 MPa. Selanjutnya Dobrowolski (1988), menyatakan bahwa beton mutu tinggi adalah beton dengan kuat tekan lebih besar dari pada 6000 Psi dan digunakan untuk mengecilkan ukuran kolom dan balok agar lebih menguntungkan pada bentang yang lebih panjang dan dapat meringankan struktur. Untuk sifat beton itu sendiri dikatakan bahwa beton mutu tinggi memiliki berat satuan yang lebih besar dari beton mutu rendah, permeabilitasnya berkurang dan sifat thermalnya sama.
Menurut Newman dan Choo (2003), untuk meningkatkan kekuatan beton, minimal ada tiga konsep dasar yang perlu diikuti, yaitu : pertama adalah peningkatan kekuatan pasta semen, yang biasanya didapatkan dengan mengurangi porositas pasta, dengan mengurangi rasio air – semen dan atau menggunakan
water reducing agent. Peningkatan kekuatan pasta semen juga dapat diperoleh
dengan pemakaian mineral admixtures seperti mikrosilika atau abu terbang.Kedua adalah dengan pemilihan kualitas agregat yang baik. Ketiga adalah dengan peningkatan kuat lekatan antara pasta semen dengan agregat, yang dapat dilakukan dengan memberikan bahan tambahan seperti klinker atau juga mikrosilika, serta pemilihan bentuk agregat yang sesuai.
Pozolan adalah bahan alam atau buatan yang sebagian terdiri dari unsur- unsur silikat atau aluminat yang reaktif. Dalam ACI (1995), fume silika atau silika fume merupakan hasil reduksi dari quartz murni dengan batu bara. Sebagian besar silika fume memiliki warna terang sampai abu gelap, warna ini disebabkan oleh kandungan karbon dan oksida karena secara umum silika fume mengandung karbon yang tinggi sedangkan warna gelap disebabkan oleh kandungan mikrosilika itu sendiri, dan bila tercampur dengan air akan berwarna hitam. Silika fume terdiri dari partikel-partikel yang sangat halus dengan diameter 0,1 mili mikron dan memiliki specific surface area sekitar 20.000 m2/kg. Sebagai additive, dalam jumlah yang kecil dapat menghasilkan beton yang berkualitas dengan kuat tekan yang tinggi.
2.2 Agregat Kandungan agregat dalam campuran beton biasanya sangat tinggi.
Berdasarkan pengalaman, komposisi agregat berkisar 60-70% dari berat campuran beton. Walaupun fungsinya hanya sebagai pengisi, tetapi karena komposisinya yang cukup besar, agregat inipun menjadi penting. Karena itu perlu dipelajari karakteristik agregat yang akan menentukan sifat mortar atau beton yang akan dihasilkan.
Agregat yang digunakan dalam campuran beton dapat berupa agregat alam atau agregat buatan (artificial aggregates). Secara umum, agregat dapat dibedakan berdasarkan ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus. Batasan antara agregat halus dan agregat kasar yaitu 4,80 mm (British Standard) atau 4,75 mm (Standar ASTM). Agregat kasar adalah batuan yang ukurannya lebih besar dari 4,75 mm dan agregat halus adalah batuan yang lebih kecil dari 4,75 mm.
Agregat merupakan salah satu bahan pengisi pada beton, yang mencapai 70%-75% dari volume beton, sehingga agregat sangat berpengaruh terhadap sifat sifat beton. Dengan agregat yang baik, beton dapat dikerjakan (workable), kuat, tahan lama (durable) dan ekonomis (Nugraha dan Antoni, 2007).
Jenis agregat berdasarkan sumbernya dapat digolongkan menjadi :
a) Agregat alam, agregat alam adalah butiran mineral yang merupakan hasil disintegrasi alami batu-batuan atau juga berupa hasil mesin pemecah batu dengan memecah batu alami.
b) Agregat buatan merupakan agregat yang dibuat dengan tujuan penggunaan khusus atau karena kekurangan agregat alam.
Menurut Mulyono (2005), karakteristik agregat sangat berpengaruh pada mutu campuran beton. Sifat fisik dan mekanis (karakteristik) agregat yang digunakan Indonesia harus memenuhi syarat SII 0052-80, “Mutu dan Cara Uji Agregat Beton” dan ketentuan yang diberikan ASTM C-33-82, “Standard Specification for Concrete Agregates”.
Indeks yang dipakai untuk ukuran kehalusan dan kekasaran butiran agregat ditetapkan dengan modulus halus butir (Abrams, 1918). Modulus halus butir (MHB) didefinisikan sebagai jumlah persentase kumulatif dari butir agregat yang tertinggal di atas satu set ayakan (25 ; 19 ; 12,5 ; 10,5 ; 2,5 ; 1,2 ; 0,6 ; 0,3 ; 0,15) dibagi seratus (Ilsey, 1942).
2.3 Bahan Tambahan
2.3.1 Superplasticizer ( Viscocrete 10 )
Superplasticizer adalah bahan tambah kimia (chemical admixture) yang
akan melarutkan gumpalan-gumpalan dengan cara melapisi pasta semen sehingga semen dapat tersebar secara merata pada adukan beton dan akan berpengaruh dalam meningkatkan workability beton sampai pada tingkat yang cukup besar.
Superplasticizer pada campuran beton akan meningkatkan workability
campuran beton dan keistimewaan penggunaan superplasticizer dalam campuran pasta semen maupun campuran beton antara lain :
1. Menjaga kandungan air dan semen agar tetap konstan sehingga didapat campuran dengan workability yang tinggi.
2. Mengurangi kandungan air dan semen dengan FAS yang konstan dengan meningkatkan kemampuan kerjanya sehingga menghasilkan beton dengan kekuatan yang sama tetapi menggunakan semen yang lebih sedikit.
3. Tidak ada udara yang masuk. Penambahan 1% udara ke dalam beton dapat menyebabkan pengurangan kekuatan beton rata-rata 6%. Untuk memperoleh kekuatan yang tinggi, diharapkan dapat menjaga “air
content” di dalam beton serendah mungkin. Penggunaan superplasticizer menyebabkan sedikit bahkan tidak ada udara yang masuk ke dalam beton.
4. Tidak adanya pengaruh korosi yang terjadi pada tulangan beton.
Penambahan superplasticizer menyebabkan partikel semen akan saling melepaskan diri dan terdispersi, dengan kata lain superplasticizer mempunyai dua fungsi yaitu, mendispersikan partikel semen dari gumpalan partikel dan mencegah kohesi antar semen. Fenomena dispersi partikel semen dengan penambahan
superplasticizer dapat menurunkan viskositas pasta semen, sehingga pasta semen
lebih fluid (mudah alir). Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan air dapat diturunkan dengan penambahan superplasticizer.
Antoni (2007), peningkatan dosis superplasticizer dari 0,5% menjadi 1% meningkatkan waktu Initial Set maupun Final Set untuk semua pasta semen.
Pada penelitian ini bahan tambahan Superplasticizer yang digunakan adalah Sika Viscocrete-10 yang merupakan generasi terbaru dari Superplasticizer untuk beton dan mortar. Secara khusus dikembangkan untuk produksi beton dengan kemudahan mengalir dan sifat mengalir yang tahan lama. Sesuai dengan
A.S.T.M. C 494-92 Type F.
Sika ViscoCrete-10 secara khusus cocok digunakan untuk campuran beton
yang membutuhkan waktu transportasi lama dan kelecakan (workability) lama, kebutuhan pengurangan air yang sangat tinggi dan kemudahan mengalir
(flowability) yang sangat baik. Sika ViscoCrete-10 cocok digunakan pada
produksi beton pracetak dan beton ready mix. Sika ViscoCrete-10 memberikan pengurangan air dalam jumlah besar, kemudahan mengalir yang sangat baik dalam waktu bersamaan dengan kohesi yang optimal dan sifat beton yang memadat dengan sendirinya.
Sika ViscoCrete-10 sebagai Superplasticizer yang sangat kuat bekerja
dengan berbagai mekanisme yang berbeda. Melalui penyerapan permukaan dan efek sterical memisahkan butiran semen akan diperoleh sifat-sifat sebagai berikut: Pengurangan air dalam jumlah besar, menghasilkan kepadatan tinggi, beton mutu tinggi dan mengurangi permeabilitas. Efek plasticizing (pengurang air) yang sangat baik, menghasilkan kelecakan yang lebih baik, kemudahan pengecoran dan pemadatan. Sehingga sangat cocok digunakan untuk beton yang memadat dengan sendirinya (Self Compacting Concrete). Mengurangi penyusutan dan keretakan. Mengurangi karbonasi. Meningkatkan sifat kedap air (Watertight)
2.3.2 Fly ash hasil pembakaran batu bara
Menurut Mulyono (2005 : 125) abu terbang (fly ash) didefinisikan sebagai butiran halus hasil residu pembakaran batu bara atau bubuk batu bara. Fly ash dapat dibedakan menjadi dua, yaitu abu terbang yang normal dihasilkan dari pembakaran batu bara antrasit atau batu bara bitomius dan abu terbang kelas C yang dihasilkan dari batu bara jenis lignite atau subbitumius. Abu terbang kelas C kemungkinan mengandung kapur (lime) lebih dari 10% beratnya. Kandungan kimia yang dibutuhkan dalam fly ash tercantum dalam Tabel 2.2 (Mulyono, 2005 : 126).
Tabel 2.2 Kandungan Kimia Fly AshSenyawa Kimia Jenis F Jenis C
Oksida Silika (SiO
2 ) + Oksida Alumina (AL
2 O 3 ) +
70.0
50.0 Oksida Besi (Fe
2 O 3 ), minimum %
Trioksida Sulfur (SO ), maksimum %
5.0
5.0
3 Kadar Air, Maksimum %
3.0
3 A Kehilangan Panas, maksimum %
6.0
6.0 A
Penggunaan sampai dengan 12 % masih diizinkan jika ada perbaikan kinerja atau hasil test laboratorium menunjukkan demikian.
Sumber : Mulyono, 2005 Abu terbang merupakan limbah pembakaran batu bara yang butirannya lebih halus dari pada semen portland, yang mempunyai sifat-sifat hidrolis. Pada awalnya abu terbang ini digunakan sebagai bahan penambah semen dengan kadar 5 - 20% dengan maksud untuk menambah plastisitas adukan beton dan menambah kekedapan beton (Suhud, 1993). Pada beton keras penggunaan abu terbang 10 – 15% sebagai bahan pengganti semen dapat menambah kekuatan beton (Surya, 2002; Udin, 1994).
Sebayang (2006), mengatakan semakin besar kadar abu terbang pada adukan beton maka kelecakan beton makin bertambah. Penggunaan abu terbang ternyata dapat membuat adukan menjadi kohesif dan tidak terjadi segregasi pada adukan beton. Penggunaan abu terbang pada adukan beton memperlambat waktu pengikatan awal dan pengikatan akhir beton. Kuat tekan beton alir abu terbang pada umur 7 hari, 14 hari dan 28 hari masih lebih rendah dibandingkan dengan kuat tekan beton tanpa abu terbang dengan umur yang sama. Kuat tekan optimum beton abu terbang diperoleh umur 56 hari dengan kadar abu terbang 20% sebagai bahan pengganti sejumlah semen. Adukan beton terdiri dari 5 variasi, yaitu kadar abu terbang 0%, 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%.
2.4 Sifat-sifat Fisis Agregat
Dasar digunakan untuk pemeriksaan sifat-sifat fisis agregat adalah metode American Concrete Institute (ACI), American Society for Testing and Materials (ASTM), British Standard (BS) dan Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) 1971. Pemeriksaan sifat-sifat fisis dilakukan untuk menentukan apakah agregat yang digunakan memenuhi syarat sebagai material pembentuk beton yang baik.
Data sifat-sifat fisis juga digunakan untuk merencanakan perbandingan campuran beton.
Menurut (Mahdi, 2008) hasil pemeriksaan daya tahan agregat terhadap agregat sumber Krueng Aceh memenuhi spesifikasi persyaratan yang telah ditetapkan oleh AASHTO (1990). Hasil Pemeriksaan daya tahan agregat dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.3 Hasil Pemeriksaan Daya Tahan AgregatHasil Pemeriksaan No. Sifat-sifat Fisis Persyaratan Agregat (%)
1. Pelapukan < 12 % Berat 1,33
2. Keausan < 40 % Berat
27
3. Tumbukan < 30 % Berat