PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE PADA BETON RINGAN DENGAN TEKNOLOGI GAS TERHADAP KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH, DAN MODULUS ELASTISITAS.
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE PADA
BETON RINGAN DENGAN TEKNOLOGI GAS TERHADAP
KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH,
DAN MODULUS ELASTISITAS
“The Influence of Polyethylene Fiber Addition on Lightweight Concrete Made
by gas Technology on Compressive Strength, Split Tensile Strength,
and Modulus of Elasticity
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
WARSINO
NIM. I 1112091
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
i
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE PADA
BETON RINGAN TEKNOLOGI GAS TERIIADAP KUAT
TEKAN, KUAT TARIK BELAH DAI\ MODULUS ELASTISITAS
"The influence of Polyethylene Fiber Addition on Lighweight Concrete Made
by Gas Technolog,t on Compressive Strengh, Split Tensile Strength, and Modulus
of Elasticity"
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
I)isusun oleh:
WARSINO
NrM. r 1112091
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan:
l{IP. 197312091
NIP.19531227 198601
I 001
HALAMAN PENGESAIIAN
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE
PADA BETON RINGAN TEKNOLOGI GAS
TERIIADAP KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH
DAN MODULUS BLASTISITAS
oThe
influence of Polyethylene Fiber Addition on Lighweight Concrete
Made
by Gas Technologt on compressive strengh, split Teisile siength,
and Modulus
of Elasticity',
SKRIPSI
DisusunOleh:
WARSINO
NrM. I1112091
Telah dipertahankan djh?egy tim penguji pendadaran Jurusan
Teknik Sipil Fakultas
Teknik universitas Sebelas Maret pada hari : seninftzz April20lS
-
1'
ft-rp.1e73120e 1ee802
'[tnrryr
(.........[I...:.... ';'\"""""""")
v
1001
2.
Ir. SlametPravitno. MT.
NIP.19531227 198601 1 001
3.
Ir. Endans Rismunarsi. M:f
NIP. 19570917 198601 2 001
4.
Wibowo. ST.DEA
NIP. 19681007 199502 1 AAl
Disahkan,
.Ketua Program Non-Reguler
Jurusan Teknik Sipil
E]DY PURWANTO. ST. MT
NIP. r96809t2 t997A2 I 00r
I\[IP. 19590823 198601 1001
111
ip
MOTTO
Sesungguhnya Allah SWT. Tidak akan merubah keadaan suatu kaum
sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka
sendiri
(Q.S. Ar Ra’d. 11)
Kejarlah duniamu seakan-akan engkau hidup 1000 tahun lagi, tapi
kejarlah akhiratmu seakan-akan engkau mati esuk pagi
Kegagalan hanya terjadi bila kita menyerah
( Lessing )
Kita tidak akan mendapatkan apa-apa
Jika kita tidak melakukan apa-apa
( Miss Indonesia 2014 )
Bisa karena Biasa, Biasa karena Terpaksa
( Rijad Rahadi )
iv
PERSEMBAHAN
Dengansegenap kerendahan hati kupersembahkan skripsi ini untuk:
1. Allah SWT
2. Orang tua saya yang selalu memberi semangat dan dukungan serta doanya untuk
saya.
3. Seluruh Keluarga besar saya, yang selalu mendukung usaha yang saya
4. Rekan Rekan Tim beton gas yang selalu memberikan ide yang luar biasa
5. Teman – TemanTransfer Non Reg 2012Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Surakarta
v
ABSTRAK
Warsino, 2015, Pengaruh Penambahan Serat Polyethylene Pada Beton
Ringan Dengan Teknologi Gas TerhadapKuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan
Modulus Elastisitas, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret.
Berat jenis beton adalah salah satu unsur yang sangat diperhitungkan saat
merencanakan struktur bangunan karena berpengaruh pada perhitungan
pembebanan. Untuk itu, muncul berbagai penelitian mengenai beton ringan. Satu
diantaranya adalah beton ringan dengan teknologi gas. Beton ringan gas dibuat
dengan menambahkan Alumuium pasta yang terdiri dari serbuk alumuniumdan
airkedalam campuran mortar.Solusi untuk meningkatkan kekuatan beton ringan
gasini adalah dengan menambahkan serat kedalam adukan berupa serat
polyethylene. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh
penambahan serat polyethylene terhadap sifat-sifat mekanik beton berupa kuat
tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas.
Metode yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di
Laboratorium Bahan UNS. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 10 cm
dan tinggi 20 cm untuk pengujian modulus elastisitas, kuat tekan, dan kuat tarik
belah. Benda uji masing-masing berjumlah 3 buah untuk 1 variasi kadar
penambahan serat. Persentase serat yang digunakan adalah 0%; 0,25%; 0,5%;
0,75%; dan 1%. Pengujian menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine).
Perhitungan yang digunakan adalah analisis statistik dengan regresi linear pada
batas elastis beton menggunakan program Microsoft Excel.
Hasil dari penelitian ini adalah peningkatan nilai kuat tekan, kuat tarik belah, dan
modulus elastisitas beton ringan gassetelah ditambah serat polyethylene.
Peningkatan paling maksimum terdapat pada kadar penambahan serat sebesar
0,50% dari berat volume beton.Berat jenis benda uji paling tinggi adalah 1896,34
kg/m3, sehingga masih termasuk beton ringan karena mempunyai berat jenis
dibawah 1900 kg/m3. Penambahan kadar serat sebesar 0,50% menghasilkan
peningkatan kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas berturut-turut
sebesar 25,57%; 24,35%; dan 7,07% dibandingkan dengan beton ringan gas tanpa
serat. Berdasarkan analisis regresi polynomial diperoleh kadar optimum
penambahan serat polyethylene untuk kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus
elastisitas beton dengan nilai maksimum berturut-turut sebesar 10,794 MPa, 2,575
MPa, dan 6083,912 MPa.
Kata kunci : beton ringan, serat polyethylene, kuat tekan, kuat tarik belah,
modulus elatisita
vi
ABSTRACT
Warsino, 2015, The Influence of Polyethylene Fiber Addition on Lightweight
Concrete Made by Gas Technology on Compressive Strength, Split Tensile
Strength, and Modulus of Elasticity, Thesis of Civil Engineering Department of
Engineering Faculty ofSebelasMaret University.
The density of concrete is one of aspect which is calculated when design a
building framework because it influence the weighting calculation. For that
reason, there are many kinds of research on the lightweight concrete and one of
them is a lightweight concrete using gas technology. gas lightweight concrete gas
is made by adding Aluminium Paste which consist of Aluminium Powder, and
water into a mortar mix. The solution to improve this gas lightweight concrete’s
strength is by adding fiber to the mixing in form of polyethylene fiber. The
purpose of this study is to determine the effect of polyethylene fiber addition to
the concrete’s mechanical properties, such as compressive strength, split tensile
strength, and modulus of elasticity.
The research is used experimental method that will be conducted in the Material
Laboratory of UNS. The specimen is in form of cylinder with diameter of 10 cm
and height of 20 cm for testing the modulus of elacity, compressive strength, and
the split tensile strength. Each specimen consist of 3 pieces for 1 variation of fiber
additional rate. The used fiber precentage are 0%; 0.25%; 0.5%; 0.75%; and 1%.
This experiment using UTM (Universal Testing Machine) tool. The used
calculation is statictic analysis with linear regression on the elasticity limit of the
concrete using Microsoft Excel.
The result of this research is increase in the compressive strength, split tensile
strength, and modulus of elasticity of foam lightweight concrete after have been
added by some polyethylene fibers. Maximum increase is in fiber addition of
0.50% from concrete’s volume weight. The highest specimen’s density is
1896,34kg/m3 so it is categorized as lightweight concrete because it has density
below 1900 kg/m3. The fiber addition of 0.50% makes an increasing in
compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity of 25,57%;
24,35%; and 7,07% in a row rather than gas lightweight concrete which without
fiber. Based on the polynomial regression analysis, it is obtained that polyethylene
fiber addition optimum rate for compressive strength, split tensile strength, and
modulus of elasticity weight with maximum value of 10,794 MPa, 2,575 MPa,
and 6083,912 MPa.
Keywords: lightweight concrete, polyethylene fiber,compressive strength, split
tensile strength, modulus of elasticity
vii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul
“Pengaruh Penambahan Serat Polyethylene Pada Beton Ringan Dengan Teknologi
GasTerhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Modulus Elastisitas”guna
memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka
banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya
penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta beserta staf.
3. Ketua program Studi Teknik Sipil Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.
4. BapakPurnawan Gunawan, ST, MT selakuDosenPembimbing I.
5. Bapak Ir. Slamet Prayitno, MTselakuDosenPembimbing II.
6. Tim PengujiPendadaran Ibu Endang Rismunarsih dan Bapak Wibowo.
7. BapakPurwanto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.
8. Teman-teman Mahasiswa Sipil Non-Reguler 2012 UNS.
9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada
umumnya dan mahasiswa pada khususnya.
Surakarta, April 2015
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
MOTTO ..........................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
v
ABSTRAK ......................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xiii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...............................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii
BAB 1.PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah......................................................................
1
1.2.
Rumusan Masalah ...............................................................................
3
1.3.
Batasan Masalah .................................................................................
3
1.4.
Tujuan Penelitian ................................................................................
4
1.5.
Manfaat Penelitian ..............................................................................
4
1.5.1.
Manfaat Teoritis .................................................................................
4
1.5.2.
Manfaat Praktis ..................................................................................
4
BAB 2.TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka ................................................................................
5
2.1.1.
Beton Ringan ....................................................................................
5
2.1.2.
Beton Serat ........................................................................................
5
2.1.3.
Beton Foam .......................................................................................
6
2.1.4.
Beton Foam Serat..............................................................................
6
ix
2.1.5.
Beton Gas ...........................................................................................
7
2.2.
Dasar Teori .........................................................................................
8
2.2.1.
Material Pembentuk Beton ................................................................
8
2.2.1.1. Semen Portland .................................................................................
8
2.2.1.2. Agregat ..............................................................................................
9
2.2.1.3. Air ....................................................................................................
10
2.2.1.4. Fly Ash ..............................................................................................
12
2.2.2.
Perawatan Beton (curing) .................................................................
12
2.2.3.
Workability ........................................................................................
13
2.2.4.
Beton Ringan .....................................................................................
14
2.2.5.
Beton Serat ........................................................................................
16
2.2.6.
Pasta Alumunium ..............................................................................
17
2.2.7.
Pengertian Serat ................................................................................
18
2.2.7.1. Serat Polimer Sintetis .......................................................................
18
2.2.7.1. Serat Polyethylene ............................................................................
19
2.2.8.
Serat dalam Beton ............................................................................
20
2.2.8.1. Sifat Struktur Beton Serat .................................................................
21
2.2.8.2. Konsep Beton Serat ...........................................................................
22
2.2.8.1. Mekanisme Kerja Serat .....................................................................
22
2.2.9.
Pengujian Beton Serat .......................................................................
25
2.2.9.1. Pengujian Kuat Tekan .......................................................................
25
2.2.9.2. Pengujian KuatTarik Belah ...............................................................
26
2.2.9.3. Modulus Elastisitas ...........................................................................
28
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
Uraian Umum.....................................................................................
30
3.2.
Tahapan Penelitian .............................................................................
31
3.3.
Alat Uji Penelitian..............................................................................
34
3.4.
Bahan Uji Penelitian ..........................................................................
35
3.5.
Prosedur Pembuatan Benda Uji .........................................................
36
3.6.
Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar.................................
37
x
3.6.1. Standar Pengujian Agregat Halus .......................................................
37
3.6.2. Pengujian Agregat Halus .....................................................................
37
3.6.2.1.Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus ..................................
37
3.6.2.2. Pemeriksaan Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus .....................
38
3.6.2.3. Pengujian Spesifik Gravity Agregat Halus .........................................
39
3.2.2.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus ......................................................
40
3.7.
Pembuatan Benda Uji ..........................................................................
40
3.8.
Perawatan Benda Uji ...........................................................................
41
3.9.
Pengujian Kuat Tekan .........................................................................
41
3.10.
Pengujian Modulus Elastisitas ............................................................
42
3.11.
Pengujian Kuat Tarik Belah ................................................................
44
BAB 4.ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Pengujian Agregat ......................................................................
45
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ............................................................
45
4.2.
Rancang Campuran Adukan Beton ......................................................
47
4.2.1. Rancang Campuran dengan Trial Mix .................................................
47
4.3.
Hasil PengujianBeton ...........................................................................
48
4.3.1. Hasil Pengujian Berat Jenis..................................................................
48
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan.................................................................
50
4.3.3. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Tekan ....................................
52
4.3.4. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah........................................................
53
4.3.5. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Kuat Tarik Belah ..................
55
4.3.6. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas ....................................................
56
4.3.7. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Modulus Elastisitas ..............
60
4.3.8. Hasil Pengujian dan Pembahasan Modulus Elastisitas dengan Rumus
Simple Mixture Rule ........................................................................
61
Pembahasan ..........................................................................................
63
4.4.1. Berat Jenis Beton..................................................................................
63
4.4.2. Kuat Tekan Beton ................................................................................
64
4.4.3. Kuat Tarik Belah Beton .......................................................................
65
4.4.
xi
4.4.1.
Modulus Elastisitas Beton ...................................................................
65
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ........................................................................................
67
5.2.
Saran ...................................................................................................
68
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
55
LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel2.1. Susunan Unsur Semen Portland ......................................................
8
Tabel 2.2. Jenis-Jenis Semen Portland .............................................................
9
Tabel2.3. Persyaratan Gradasi Agregat Halus ASTM 33-74a ........................
10
Tabel 2.4. Spesifikasi Serat polyethylene.........................................................
20
Tabel 2.5. Kolerasi Perbandingan Dimensi silinder.........................................
25
Tabel 2.6. Hubungan Perbandingan Tinggi dan Diameter...............................
26
Tabel 3.1. Jumlah dan kodeBenda UjiKuat Tekan dan Modulus Elastisitas ...
30
Tabel 3.2. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Tarik Belah .............................
31
Tabel 3.3. Kadar Zat Organik terhadap Prosentase penurunan Kekuatan Beton 38
Tabel 3.4. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM ...............................
40
Tabel4.1. HasilPengujianAgregatHalus ..........................................................
45
Tabel4.2. HasilPengujian Gradasi AgregatHalus............................................
46
Tabel 4.3. Proporsi Campuran adukan Beton Ringan Gas Untuk 1m³ ...........
47
Tabel 4.4. Proporsi Campuran adukan Beton Ringan Gas Untuk 1Kali Adukan 48
Tabel 4.5. Hasil Pengujian BeratJenisBetonRinganGas ..................................
49
Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Ringan Gas .............................
51
Tabel 4.7. Perubahan Kuat Tekan Beton Ringan Gas ......................................
52
Tabel 4.8. HasilPengujian Kuat Tarik Belah beton Ringan Gas .....................
54
Tabel 4.9. Perubahan Kuat Tarik Belah beton Ringan Gas .............................
55
Tabel 4.10.Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Ringan Gas ............
59
Tabel 4.11.Perbandingan Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas dengan Rumus
Simple Mixture Rule ....................................................................
xiii
63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Serat Tersebar Merata Dalam Beton ...........................................
16
Gambar 2.2. Serat dalam Beton .......................................................................
23
Gambar 2.3. Aksi Serat Bersama Pasta Semen ................................................
24
Gambar 2.4. Aksi Pasak dalam Beton .............................................................
24
Gambar 2.5. Pengujian Kuat Tarik Belah .......................................................
27
Gambar 3.1. Bagan alir tahap-tahap penelitian ................................................
34
Gambar 3.2. Prosedur Pembuatan Beton Ringan Gas Berserat .......................
36
Gambar 3.3. Cara Pengujian Kuat Tekan Beton ..............................................
42
Gambar 3.4. Cara Pengujian Kuat Tarik Belah Beton .....................................
43
Gambar 3.5. Cara Pengujian Modulus Elastisitas ............................................
44
Gambar 4.1. Gradasi Agregat Halus ................................................................
47
Gambar4.2. Kuat Tekan Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan serat
Polypethylene ..............................................................................
51
Gambar4.3. Kuat Tekan Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan serat
Polypethylene .............................................................................
54
Gambar 4.4. Nilai Tegangan Regangan Benda uji PET 0-1 ...........................
58
Gambar4.5. Nilai Modulus Elastisitas Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan
Serat Polypethylene ....................................................................
xiv
60
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
SK SNI = Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia
ASTM = American Society for Testing and Materials
LGFC = lightweight gas fiber concrete
UTM = Universal Testing Machine
SSD
= Saturated Surface Dry
PBI
= Peraturan Beton Indonesia
ACI
= American Civil Institute
BS
= British Standartds (inggris)
MPa
= Mega pascal
KT
= Kuat Tekan
KB
= Kuat tarik Belah
PP-1
= Polypethylene 1
PPC
= Portland Pozzoland Cement
fas
= faktor air semen`
f’c
= Kuat desak beton
f’t
= Kuatbelahbeton
%
= Presentase
π
= Phi (3,14285)
σ
= Tegangan
xv
ɛ
= Regangan
kg
= Kilogram
gr
= gram
m3
= meter kubik
inch
= Inchi
cm
= centimeter
mm
= milimeter
P
= Bebanyangdiberikan
A
= Luas tampangmelintang
D
= Diameter silinder (mm)
Ls
= Tinggi silinder (mm)
L
= PerubahanpanjangakibatbebanP(mm)
L
= Panjangsemula (mm)
Ec
= Modulus elastis composit
Ef
= Modulus elastis serat
1
=Factorpanjangserat
0
=Faktororientasiserat
=Faktorefisiensimatrikbeton
Vf
=Volume fraksiserat
lf
= Panjang serat
xvi
df
= Diameter serat
sf
= Spasi serat
v1
= Volume satu buah serat
vf
= Volume seluruh serat
G0
= berat pasir awal (100 gram)
G1
= berat pasir akhir (gram)
d
= ∑ persentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan
e
= ∑ persentase berat pasir yang tertinggal
C
= Derajad Celsius
N
= Newton
0
= Faktor orientasi serat
n
= Jumlah serat
Ɩf
= Panjang serat
df
= Diameter serat
Sf
= Spasi efektif serat
Pet
= Serat Polyethylene
Ec
= Modulus elastis composit
S1
= Tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal(0,00005)
S2
= Tegangan sebesar (0,4 x f’c)
ε2
= Regangan longitudinal
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Hasil Pengujian Agregat
Lampiran B. Mix Desain
Lampiran C. Hasil Pengujian
Lampiran D. Dokumentasi Penelitian
Lampiran E. Surat-Surat Skripsi
xviii
BETON RINGAN DENGAN TEKNOLOGI GAS TERHADAP
KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH,
DAN MODULUS ELASTISITAS
“The Influence of Polyethylene Fiber Addition on Lightweight Concrete Made
by gas Technology on Compressive Strength, Split Tensile Strength,
and Modulus of Elasticity
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
WARSINO
NIM. I 1112091
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
i
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE PADA
BETON RINGAN TEKNOLOGI GAS TERIIADAP KUAT
TEKAN, KUAT TARIK BELAH DAI\ MODULUS ELASTISITAS
"The influence of Polyethylene Fiber Addition on Lighweight Concrete Made
by Gas Technolog,t on Compressive Strengh, Split Tensile Strength, and Modulus
of Elasticity"
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
I)isusun oleh:
WARSINO
NrM. r 1112091
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan:
l{IP. 197312091
NIP.19531227 198601
I 001
HALAMAN PENGESAIIAN
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE
PADA BETON RINGAN TEKNOLOGI GAS
TERIIADAP KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH
DAN MODULUS BLASTISITAS
oThe
influence of Polyethylene Fiber Addition on Lighweight Concrete
Made
by Gas Technologt on compressive strengh, split Teisile siength,
and Modulus
of Elasticity',
SKRIPSI
DisusunOleh:
WARSINO
NrM. I1112091
Telah dipertahankan djh?egy tim penguji pendadaran Jurusan
Teknik Sipil Fakultas
Teknik universitas Sebelas Maret pada hari : seninftzz April20lS
-
1'
ft-rp.1e73120e 1ee802
'[tnrryr
(.........[I...:.... ';'\"""""""")
v
1001
2.
Ir. SlametPravitno. MT.
NIP.19531227 198601 1 001
3.
Ir. Endans Rismunarsi. M:f
NIP. 19570917 198601 2 001
4.
Wibowo. ST.DEA
NIP. 19681007 199502 1 AAl
Disahkan,
.Ketua Program Non-Reguler
Jurusan Teknik Sipil
E]DY PURWANTO. ST. MT
NIP. r96809t2 t997A2 I 00r
I\[IP. 19590823 198601 1001
111
ip
MOTTO
Sesungguhnya Allah SWT. Tidak akan merubah keadaan suatu kaum
sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka
sendiri
(Q.S. Ar Ra’d. 11)
Kejarlah duniamu seakan-akan engkau hidup 1000 tahun lagi, tapi
kejarlah akhiratmu seakan-akan engkau mati esuk pagi
Kegagalan hanya terjadi bila kita menyerah
( Lessing )
Kita tidak akan mendapatkan apa-apa
Jika kita tidak melakukan apa-apa
( Miss Indonesia 2014 )
Bisa karena Biasa, Biasa karena Terpaksa
( Rijad Rahadi )
iv
PERSEMBAHAN
Dengansegenap kerendahan hati kupersembahkan skripsi ini untuk:
1. Allah SWT
2. Orang tua saya yang selalu memberi semangat dan dukungan serta doanya untuk
saya.
3. Seluruh Keluarga besar saya, yang selalu mendukung usaha yang saya
4. Rekan Rekan Tim beton gas yang selalu memberikan ide yang luar biasa
5. Teman – TemanTransfer Non Reg 2012Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Surakarta
v
ABSTRAK
Warsino, 2015, Pengaruh Penambahan Serat Polyethylene Pada Beton
Ringan Dengan Teknologi Gas TerhadapKuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan
Modulus Elastisitas, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret.
Berat jenis beton adalah salah satu unsur yang sangat diperhitungkan saat
merencanakan struktur bangunan karena berpengaruh pada perhitungan
pembebanan. Untuk itu, muncul berbagai penelitian mengenai beton ringan. Satu
diantaranya adalah beton ringan dengan teknologi gas. Beton ringan gas dibuat
dengan menambahkan Alumuium pasta yang terdiri dari serbuk alumuniumdan
airkedalam campuran mortar.Solusi untuk meningkatkan kekuatan beton ringan
gasini adalah dengan menambahkan serat kedalam adukan berupa serat
polyethylene. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh
penambahan serat polyethylene terhadap sifat-sifat mekanik beton berupa kuat
tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas.
Metode yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di
Laboratorium Bahan UNS. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 10 cm
dan tinggi 20 cm untuk pengujian modulus elastisitas, kuat tekan, dan kuat tarik
belah. Benda uji masing-masing berjumlah 3 buah untuk 1 variasi kadar
penambahan serat. Persentase serat yang digunakan adalah 0%; 0,25%; 0,5%;
0,75%; dan 1%. Pengujian menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine).
Perhitungan yang digunakan adalah analisis statistik dengan regresi linear pada
batas elastis beton menggunakan program Microsoft Excel.
Hasil dari penelitian ini adalah peningkatan nilai kuat tekan, kuat tarik belah, dan
modulus elastisitas beton ringan gassetelah ditambah serat polyethylene.
Peningkatan paling maksimum terdapat pada kadar penambahan serat sebesar
0,50% dari berat volume beton.Berat jenis benda uji paling tinggi adalah 1896,34
kg/m3, sehingga masih termasuk beton ringan karena mempunyai berat jenis
dibawah 1900 kg/m3. Penambahan kadar serat sebesar 0,50% menghasilkan
peningkatan kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas berturut-turut
sebesar 25,57%; 24,35%; dan 7,07% dibandingkan dengan beton ringan gas tanpa
serat. Berdasarkan analisis regresi polynomial diperoleh kadar optimum
penambahan serat polyethylene untuk kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus
elastisitas beton dengan nilai maksimum berturut-turut sebesar 10,794 MPa, 2,575
MPa, dan 6083,912 MPa.
Kata kunci : beton ringan, serat polyethylene, kuat tekan, kuat tarik belah,
modulus elatisita
vi
ABSTRACT
Warsino, 2015, The Influence of Polyethylene Fiber Addition on Lightweight
Concrete Made by Gas Technology on Compressive Strength, Split Tensile
Strength, and Modulus of Elasticity, Thesis of Civil Engineering Department of
Engineering Faculty ofSebelasMaret University.
The density of concrete is one of aspect which is calculated when design a
building framework because it influence the weighting calculation. For that
reason, there are many kinds of research on the lightweight concrete and one of
them is a lightweight concrete using gas technology. gas lightweight concrete gas
is made by adding Aluminium Paste which consist of Aluminium Powder, and
water into a mortar mix. The solution to improve this gas lightweight concrete’s
strength is by adding fiber to the mixing in form of polyethylene fiber. The
purpose of this study is to determine the effect of polyethylene fiber addition to
the concrete’s mechanical properties, such as compressive strength, split tensile
strength, and modulus of elasticity.
The research is used experimental method that will be conducted in the Material
Laboratory of UNS. The specimen is in form of cylinder with diameter of 10 cm
and height of 20 cm for testing the modulus of elacity, compressive strength, and
the split tensile strength. Each specimen consist of 3 pieces for 1 variation of fiber
additional rate. The used fiber precentage are 0%; 0.25%; 0.5%; 0.75%; and 1%.
This experiment using UTM (Universal Testing Machine) tool. The used
calculation is statictic analysis with linear regression on the elasticity limit of the
concrete using Microsoft Excel.
The result of this research is increase in the compressive strength, split tensile
strength, and modulus of elasticity of foam lightweight concrete after have been
added by some polyethylene fibers. Maximum increase is in fiber addition of
0.50% from concrete’s volume weight. The highest specimen’s density is
1896,34kg/m3 so it is categorized as lightweight concrete because it has density
below 1900 kg/m3. The fiber addition of 0.50% makes an increasing in
compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity of 25,57%;
24,35%; and 7,07% in a row rather than gas lightweight concrete which without
fiber. Based on the polynomial regression analysis, it is obtained that polyethylene
fiber addition optimum rate for compressive strength, split tensile strength, and
modulus of elasticity weight with maximum value of 10,794 MPa, 2,575 MPa,
and 6083,912 MPa.
Keywords: lightweight concrete, polyethylene fiber,compressive strength, split
tensile strength, modulus of elasticity
vii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul
“Pengaruh Penambahan Serat Polyethylene Pada Beton Ringan Dengan Teknologi
GasTerhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Modulus Elastisitas”guna
memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka
banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya
penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta beserta staf.
3. Ketua program Studi Teknik Sipil Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.
4. BapakPurnawan Gunawan, ST, MT selakuDosenPembimbing I.
5. Bapak Ir. Slamet Prayitno, MTselakuDosenPembimbing II.
6. Tim PengujiPendadaran Ibu Endang Rismunarsih dan Bapak Wibowo.
7. BapakPurwanto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.
8. Teman-teman Mahasiswa Sipil Non-Reguler 2012 UNS.
9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada
umumnya dan mahasiswa pada khususnya.
Surakarta, April 2015
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
MOTTO ..........................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
v
ABSTRAK ......................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xiii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ...............................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii
BAB 1.PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah......................................................................
1
1.2.
Rumusan Masalah ...............................................................................
3
1.3.
Batasan Masalah .................................................................................
3
1.4.
Tujuan Penelitian ................................................................................
4
1.5.
Manfaat Penelitian ..............................................................................
4
1.5.1.
Manfaat Teoritis .................................................................................
4
1.5.2.
Manfaat Praktis ..................................................................................
4
BAB 2.TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka ................................................................................
5
2.1.1.
Beton Ringan ....................................................................................
5
2.1.2.
Beton Serat ........................................................................................
5
2.1.3.
Beton Foam .......................................................................................
6
2.1.4.
Beton Foam Serat..............................................................................
6
ix
2.1.5.
Beton Gas ...........................................................................................
7
2.2.
Dasar Teori .........................................................................................
8
2.2.1.
Material Pembentuk Beton ................................................................
8
2.2.1.1. Semen Portland .................................................................................
8
2.2.1.2. Agregat ..............................................................................................
9
2.2.1.3. Air ....................................................................................................
10
2.2.1.4. Fly Ash ..............................................................................................
12
2.2.2.
Perawatan Beton (curing) .................................................................
12
2.2.3.
Workability ........................................................................................
13
2.2.4.
Beton Ringan .....................................................................................
14
2.2.5.
Beton Serat ........................................................................................
16
2.2.6.
Pasta Alumunium ..............................................................................
17
2.2.7.
Pengertian Serat ................................................................................
18
2.2.7.1. Serat Polimer Sintetis .......................................................................
18
2.2.7.1. Serat Polyethylene ............................................................................
19
2.2.8.
Serat dalam Beton ............................................................................
20
2.2.8.1. Sifat Struktur Beton Serat .................................................................
21
2.2.8.2. Konsep Beton Serat ...........................................................................
22
2.2.8.1. Mekanisme Kerja Serat .....................................................................
22
2.2.9.
Pengujian Beton Serat .......................................................................
25
2.2.9.1. Pengujian Kuat Tekan .......................................................................
25
2.2.9.2. Pengujian KuatTarik Belah ...............................................................
26
2.2.9.3. Modulus Elastisitas ...........................................................................
28
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
Uraian Umum.....................................................................................
30
3.2.
Tahapan Penelitian .............................................................................
31
3.3.
Alat Uji Penelitian..............................................................................
34
3.4.
Bahan Uji Penelitian ..........................................................................
35
3.5.
Prosedur Pembuatan Benda Uji .........................................................
36
3.6.
Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar.................................
37
x
3.6.1. Standar Pengujian Agregat Halus .......................................................
37
3.6.2. Pengujian Agregat Halus .....................................................................
37
3.6.2.1.Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus ..................................
37
3.6.2.2. Pemeriksaan Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus .....................
38
3.6.2.3. Pengujian Spesifik Gravity Agregat Halus .........................................
39
3.2.2.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus ......................................................
40
3.7.
Pembuatan Benda Uji ..........................................................................
40
3.8.
Perawatan Benda Uji ...........................................................................
41
3.9.
Pengujian Kuat Tekan .........................................................................
41
3.10.
Pengujian Modulus Elastisitas ............................................................
42
3.11.
Pengujian Kuat Tarik Belah ................................................................
44
BAB 4.ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Pengujian Agregat ......................................................................
45
4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ............................................................
45
4.2.
Rancang Campuran Adukan Beton ......................................................
47
4.2.1. Rancang Campuran dengan Trial Mix .................................................
47
4.3.
Hasil PengujianBeton ...........................................................................
48
4.3.1. Hasil Pengujian Berat Jenis..................................................................
48
4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan.................................................................
50
4.3.3. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Tekan ....................................
52
4.3.4. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah........................................................
53
4.3.5. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Kuat Tarik Belah ..................
55
4.3.6. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas ....................................................
56
4.3.7. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Modulus Elastisitas ..............
60
4.3.8. Hasil Pengujian dan Pembahasan Modulus Elastisitas dengan Rumus
Simple Mixture Rule ........................................................................
61
Pembahasan ..........................................................................................
63
4.4.1. Berat Jenis Beton..................................................................................
63
4.4.2. Kuat Tekan Beton ................................................................................
64
4.4.3. Kuat Tarik Belah Beton .......................................................................
65
4.4.
xi
4.4.1.
Modulus Elastisitas Beton ...................................................................
65
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ........................................................................................
67
5.2.
Saran ...................................................................................................
68
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
55
LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel2.1. Susunan Unsur Semen Portland ......................................................
8
Tabel 2.2. Jenis-Jenis Semen Portland .............................................................
9
Tabel2.3. Persyaratan Gradasi Agregat Halus ASTM 33-74a ........................
10
Tabel 2.4. Spesifikasi Serat polyethylene.........................................................
20
Tabel 2.5. Kolerasi Perbandingan Dimensi silinder.........................................
25
Tabel 2.6. Hubungan Perbandingan Tinggi dan Diameter...............................
26
Tabel 3.1. Jumlah dan kodeBenda UjiKuat Tekan dan Modulus Elastisitas ...
30
Tabel 3.2. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Tarik Belah .............................
31
Tabel 3.3. Kadar Zat Organik terhadap Prosentase penurunan Kekuatan Beton 38
Tabel 3.4. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM ...............................
40
Tabel4.1. HasilPengujianAgregatHalus ..........................................................
45
Tabel4.2. HasilPengujian Gradasi AgregatHalus............................................
46
Tabel 4.3. Proporsi Campuran adukan Beton Ringan Gas Untuk 1m³ ...........
47
Tabel 4.4. Proporsi Campuran adukan Beton Ringan Gas Untuk 1Kali Adukan 48
Tabel 4.5. Hasil Pengujian BeratJenisBetonRinganGas ..................................
49
Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Ringan Gas .............................
51
Tabel 4.7. Perubahan Kuat Tekan Beton Ringan Gas ......................................
52
Tabel 4.8. HasilPengujian Kuat Tarik Belah beton Ringan Gas .....................
54
Tabel 4.9. Perubahan Kuat Tarik Belah beton Ringan Gas .............................
55
Tabel 4.10.Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Ringan Gas ............
59
Tabel 4.11.Perbandingan Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas dengan Rumus
Simple Mixture Rule ....................................................................
xiii
63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Serat Tersebar Merata Dalam Beton ...........................................
16
Gambar 2.2. Serat dalam Beton .......................................................................
23
Gambar 2.3. Aksi Serat Bersama Pasta Semen ................................................
24
Gambar 2.4. Aksi Pasak dalam Beton .............................................................
24
Gambar 2.5. Pengujian Kuat Tarik Belah .......................................................
27
Gambar 3.1. Bagan alir tahap-tahap penelitian ................................................
34
Gambar 3.2. Prosedur Pembuatan Beton Ringan Gas Berserat .......................
36
Gambar 3.3. Cara Pengujian Kuat Tekan Beton ..............................................
42
Gambar 3.4. Cara Pengujian Kuat Tarik Belah Beton .....................................
43
Gambar 3.5. Cara Pengujian Modulus Elastisitas ............................................
44
Gambar 4.1. Gradasi Agregat Halus ................................................................
47
Gambar4.2. Kuat Tekan Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan serat
Polypethylene ..............................................................................
51
Gambar4.3. Kuat Tekan Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan serat
Polypethylene .............................................................................
54
Gambar 4.4. Nilai Tegangan Regangan Benda uji PET 0-1 ...........................
58
Gambar4.5. Nilai Modulus Elastisitas Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan
Serat Polypethylene ....................................................................
xiv
60
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
SK SNI = Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia
ASTM = American Society for Testing and Materials
LGFC = lightweight gas fiber concrete
UTM = Universal Testing Machine
SSD
= Saturated Surface Dry
PBI
= Peraturan Beton Indonesia
ACI
= American Civil Institute
BS
= British Standartds (inggris)
MPa
= Mega pascal
KT
= Kuat Tekan
KB
= Kuat tarik Belah
PP-1
= Polypethylene 1
PPC
= Portland Pozzoland Cement
fas
= faktor air semen`
f’c
= Kuat desak beton
f’t
= Kuatbelahbeton
%
= Presentase
π
= Phi (3,14285)
σ
= Tegangan
xv
ɛ
= Regangan
kg
= Kilogram
gr
= gram
m3
= meter kubik
inch
= Inchi
cm
= centimeter
mm
= milimeter
P
= Bebanyangdiberikan
A
= Luas tampangmelintang
D
= Diameter silinder (mm)
Ls
= Tinggi silinder (mm)
L
= PerubahanpanjangakibatbebanP(mm)
L
= Panjangsemula (mm)
Ec
= Modulus elastis composit
Ef
= Modulus elastis serat
1
=Factorpanjangserat
0
=Faktororientasiserat
=Faktorefisiensimatrikbeton
Vf
=Volume fraksiserat
lf
= Panjang serat
xvi
df
= Diameter serat
sf
= Spasi serat
v1
= Volume satu buah serat
vf
= Volume seluruh serat
G0
= berat pasir awal (100 gram)
G1
= berat pasir akhir (gram)
d
= ∑ persentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan
e
= ∑ persentase berat pasir yang tertinggal
C
= Derajad Celsius
N
= Newton
0
= Faktor orientasi serat
n
= Jumlah serat
Ɩf
= Panjang serat
df
= Diameter serat
Sf
= Spasi efektif serat
Pet
= Serat Polyethylene
Ec
= Modulus elastis composit
S1
= Tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal(0,00005)
S2
= Tegangan sebesar (0,4 x f’c)
ε2
= Regangan longitudinal
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Hasil Pengujian Agregat
Lampiran B. Mix Desain
Lampiran C. Hasil Pengujian
Lampiran D. Dokumentasi Penelitian
Lampiran E. Surat-Surat Skripsi
xviii