EKSPERIMEN PENGARUH SUBSITUSI SEMEN DENGAN ABU VULKANIK SINABUNG TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON
EKSPERIMEN PENGARUH SUBSITUSI SEMEN DENGAN ABU VULKANIK SINABUNG TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON TUGAS AKHIR ERIC SANDY MARBUN 08 0404 074
BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK
Ketika Gunung Merapi Sinabung meletus salah satu material yang dimuntahkan adalah abu vulkanik. Abu vulkanik merupakan salah satu mineral bumi yang mempunyai karakter pozzolan yang dapat digunakan dalam dunia konstruksi seperti dalam pembuatan beton.
Eksperimen ini meneliti sifat fisik dan kimia Abu Vulkanik gunung Sinabung sebagai salah satu mineral bumi yang mempunyai mempunyai karakter pozzolan. Abu vulkanik Sinabung ini dicoba digunakan untuk mengurangi jumlah pemakaian semen dalam campuran beton dengan mutu beton strukturil f`c 20 MPa atau mutu beton K-175. Eksperimen ini direncanakan membuat Mix Design dengan mutu f`c 20 MPa yang nantinya digunakan sebagai patokan untuk mengurangi pemakaian jumlah semen dari 10%, 20% dan 25%. Dilakukan analisa perkembangan efek pozolan Abu vulkanik Sinabung pada proses hidrasi dengan uji tekan, uji tarik dan resapan pada campuran beton di Laboratorium masing-masing pada umur 28 hari. Benda uji mempunyai dimensi silinder 15 cm x 30cm.
Hasil dari percobaan menunjukkan peningkatan kekuatan tekan dan tarik pada penggunaan abu vulkanik 10% berturut-turut sebesar 4,072% dan 24,87%. Sementara untuk uji resapan menunjukkan peningkatan pada semua variasi dimana semakin besar penggunaan abu vulkanik, semakin besar pula resapan yang terjadi. Penelitian ini memberi kesimpulan bahwa Abu Vulkanik Sinabung efektif sebagai bahan subtitusi semen pada campuran beton mutu f`c 20 MPa. Perlunya diadakan penelitian lebih lanjut tentang kandungan sifat fisis maupun kimiwai dari abu vulkanik.
Kata kunci: abu vulkanik sinabung, pozzolan, kuat tekan, kuat tarik, mix design, resapan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan atas kebaikan Tuhan Yesus Kristus karena anugrah, berkat dan karunia-Nya yang saya terima 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
“EKSPERIMEN PENGARUH SUBSITUSI SEMEN DENGAN ABU VULKANIK SINABUNG TERHADAP SIFAT MEKANIS 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/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.
6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapak E.Marbun dan R.Hutabarat yang saya cintai yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan doanya yang tiada batas untuk saya. Kakak-kakak saya tercinta Junyanita, Erni Tania dan Diana terimaksih untuk doa dan dukungan yang kalian berikan, serta adik-adik saya Epryanto, Erbi, Erlin terimakasih atas doanya. Dan keluarga besar yang turut mendoakan pengerjaan skripsi ini.
7. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa, Fauzi dan kawan-kawan.
8. Terimakasih saya untuk Vio Marito Siahaan yang saya cintai yang telah banyak membantu saya sampai selesai skripsi ini.
9. Buat teman-teman seperjuangan 08 terimakasih atas bantuannya, Luhut The Kop, Agi, Hermanto, Novandi, Sandro, Riko, Tito olong, Aris, dan mahasiswa sipil 2008 lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Adek-adek 2011 dan 2013, Candra, Tryboy, Defrin, Peter.
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, November 2014 Penulis
( Eric Sandy Marbun)
DAFTAR ISI
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.4.1.1 Umum .......................................................................... 13
2.4.1 Semen ....................................................................................... 13
2.4 Bahan Penyusun Beton ...................................................................... 13
2.3 Jenis-Jenis Beton ................................................................................ 11
2.2 Karakteristik Abu Vulkanik ............................................................... 9
2.1 Umum ................................................................................................ 7
1.5 Percobaan ........................................................................................... 5
Halaman
1.4 Metodologi Penelitian ........................................................................ 4
1.3 Pembatasan Masalah ......................................................................... 3
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian .......................................................... 3
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. viii DAFTAR NOTASI ................................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ x BAB 1 PENDAHULUAN
…………………………………………………………………….. .. i
ABSTRAK
2.4.1.2 Semen Portland ............................................................ 14 Jenis-jenis Semen Portland ........................................ 14 Bahan Dasar Semen Portland .................................... 15 Senyawa Kimia Semen Portland ............................... 16 Sifat-Sifat Semen Portland ......................................... 17
2.4.2 Agregat ..................................................................................... 19
2.4.2.1 Umum .......................................................................... 19
2.4.2.2 Jenis-jenis Agregat ...................................................... 20 a.Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk .......................... 20 b.Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan ...... 23 c.Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal 24
2.4.3 Air ............................................................................................ 28
2.4.4 Bahan Mineral Pembantu ......................................................... 29
2.4.4.1 Umum ............................................................................ 29 2.4.4.2 alasan penggunaan bahan pembantu ............................... 32
2.4.4.3 Perhatian penting dalam penggunaan bahan pembantu .. 33
2.4.4.4 Jenis-jenis bahan mineral pembantu ............................... 34 a.Kerak tanur tinggi ............................................................... 34 b.uap silika ............................................................................ 34 c.Abu terbang ......................................................................... 35
2.5 Beton segar dan Beton keras ................................................................. 26
2.5.1 Beton Segar (fresh concrete) ..................................................... 37 a.Kemudahan Pekerjaan (Workability) .................................. 38 b.Pemisahan Kerikil (Segregation) ........................................ 39 c.Pemisahan Air (Bleeding) ................................................... 40 d.Kelecakan dan Kepadatan ................................................... 40
2.5.2 Beton Keras (Hardened Concrete) ........................................... 41
a. Kuat Tekan Beton............................................................... 41
b. Modulus Elasitisitas ........................................................... 45 c.Kuat Tarik Beton ................................................................. 46
2.6 Klasifikasi Retak .................................................................................. 47
a. Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage) ............................ 47
b. Plastic Shrinkage Crack ..................................................... 48
c. Drying Shrinkage Beton ..................................................... 49
d. Lebar Retak ....................................................................... 50
BAB 3 METODE PENELITIAN
4.1 Komposisi Kimia Abu Vulkanik Sinabung ....................................... 63
5.2 Saran .................................................................................................. 69
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 68
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
4.5 Absorbsi Beton .................................................................................. 66
4.4 Uji Kuat Tarik Belah .......................................................................... 65
4.3 Uji Kuat Tekan Beton ........................................................................ 63
4.2 Komposisi Kimia Semen ................................................................... 63
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Umum ................................................................................................ 52
3.6.5 Pengujian Sampel .............................................................................. 62
3.6.4 Penggunaan Abu vulkanik sinabung .................................................. 61
3.6.3 Pembuatan Benda Uji ........................................................................ 60
3.6.2 Penyediaan Bahan Penyusun Beton ................................................... 60
3.6.1 PerencanaanCampuranBeton (Mix Design) ....................................... 59
Semen Portland .................................................................... 53 3.2.2. Agregat Halus ...................................................................... 53 3.2.3. Agregat Kasar ...................................................................... 56 3.2.4. Air ........................................................................................ 58 3.2.5. Pengujian komposisi Kimia abu Vulkanik .......................... 59
3.2 Bahan-bahan penyusun beton ............................................................ 53 3.2.1.
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 70
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Karakteristik abu vulkanik ..................................................................... 2Tabel 1.2 Distribusi Pengujian Benda UjiSilinder ................................................. 6Tabel 2.1 empat senyawa utama semen portland ................................................... 16Tabel 2.2 komposisi oksida Semen Portland ........................................................ 17Tabel 2.3 batasan gradasi untuk agregat halus ....................................................... 25Tabel 2.4 susnan besar butiran agregat kasar ......................................................... 27Tabel 2.5 material pozolan .................................................................................... 31Tabel 2.6 perkiraan kuat tekan pada tiap umur ...................................................... 44Tabel 2.7 toleransi lebar retak untuk struktur ........................................................ 51Tabel 3.1 komposisi campuran beton untuk benda uji ........................................... 62Tabel 4.1 komposisi kimia abu vulkanik ................................................................ 63Tabel 4.2 komposisi kimia semen .......................................................................... 63Tabel 4.3 kuat kokoh tekan .................................................................................... 64Tabel 4.4 Tarik belah beton .................................................................................... 65Tabel 4.5 Absorbsi beton ........................................................................................ 66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Benda Uji Silinder ............................................................................. 6Gambar 2.1 Perbedaan reaksi hidrasi dan pozolanik ............................................. 30Gambar 3.1 Diagram AlirPembuatan Beton Normal ............................................ 52Gambar 3.2 Abu vulkanik sinabung ...................................................................... 59Gambar 4.1 Grafik kuat tekan ............................................................................... 64Gambar 4.2 Grafik kuat tarik ................................................................................. 65Gambar 4.3 Grafik absorbsi beton ........................................................................ 75DAFTAR NOTASI
SSD: saturated surface d n : jumlahsampel : kuat tekan beton karakteristik (MPa)
f' c
2
) fc’ : kekuatantekan (kg/cm P : beban tekan (kg)
2 A : luas penampang (cm )
2 S : devias istandar (kg/cm )
2 b : kekuatan masing )
σ’ – masing bendauji (kg/cm
2
: kekuatan Beton rata )
bm
σ’ –rata (kg/cm N : jumlah Total Benda Uji hasil pemeriksaan Fct : tegangan rekah beton (kg/cm) P : beban maksimum (kg) L : panjang sampel (cm) D : diameter (cm) F : beban yang diberikan (kg)
m s : massa sample kering (kg) m b
massa sample setelah direndam (kg)
: