Perbandingan Pengaruh Penggunaan Steel Slag Sebagai Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan dan Lentur pada Beton Bertulang dengan Beton Normal

PERBANDINGAN PENGARUH PENGGUNAAN STEEL SLAG
SEBAGAI AGREGAT HALUS TERHADAP KUAT TEKAN
DAN LENTUR PADA BETON BERTULANG DENGAN BETON
NORMAL
( STUDI EKSPERIMENTAL )

TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh
TRIBOY A.M. LUMBAN GAOL

11 0404 126

SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Salah satu unsur utama dalam pembangunan itu adalah Beton. Bahan dasar
dari beton adalah campuran dari semen, air,agregat halus dan agregat kasar,
sedangkan beton yang menggunakan tulangan baja disebut beton bertulang.
Perkembangan zaman di era globalisasi yang pesat ini mengakibatkan terus
bertambahnya jumlah barang bekas/limbah yang keberadaanya dapat menjadi
masalah bagi kehidupan, salah satunya adalah keberadaan limbah steel slag.
Untuk itu, banyak hal yang telah dilakukan dalam rangka mendaur ulang guna
mengatasi masalah keberadaan limbah ini. Salah satunya adalah dengan
memamfaatkan limbah tersebut untuk keperluan yang bisa digunakan. Dalam
penelitian ini, steel slag digunakan sebagai bahan pengganti atau substitusi pada
campuran beton normal. Variasi penambahan steel slag pada beton normal untuk
mengetahui nilai kuat tekan dan kuat lentur yang lebih baik serta diharapkan dapat
meningkatkan kualitas beton berupa kuat tekan dan kuat lenturnya. Adapun
variasi penambahan steel slag yang digunakan adalah 0%, 15%, 25% dan
pengujian yang dilakukan berupa kuat tekan dan kuat lentur. Dari hasil pengujian
diperoleh hasil peningkatan pada nilai slump, peningkatan nilai kuat tekan dan

peningkatan kapasitas lentur.Peningkatan kuat tekan steel slag masing-masing
sebesar 11,91% dan 20,35%, dari beton normal. Sedangkan peningkatan kuat
lentur substitusi steel slag masing-masing sebesar 16.62% dan 31.18% dari beton
normal. Untuk itu, jika diadakan penelitian lebih lanjut ada baiknya nilai variasi
steel slag diperbesar lagi lebih dari 25% agar dapat dimanfaatkan sebagai bahan
pengganti. Penelitian lanjutan untuk beton mutu tinggi dapat dilakukan dengan
mencampur suatu larutan yang dapat meningkatkan daya ikat antara steel slag
dengan material penyusun beton lainnya.
Kata kunci : steel slag, kuat tekan, kuat lentur.

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan atas kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang
telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini
dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik
Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas

Sumatera Utara, dengan judul “Perbandingan Pengaruh Penggunaan Steel
Slag Sebagai Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan Dan Lentur Pada Beton
Bertulang Dengan Beton Normal”.
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 Rahmi Karolina, 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 dan Mamak yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan
nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih
sayang dan do’a yang tiada batas untuk saya.

7.

Buat teman satu tim dengan saya Jannes Pandiangan dan Arifin Rajagukguk.

ii

Universitas Sumatera Utara

8.

Buat teman-teman seperjuangan 2011,Candra, Defrin, Rio, Manimpan,
Ambon, dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya
terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

9.

Adek-adek 2014
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,

Desember 2016

Penulis

( Triboy AM Lumban Gaol )

iii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK .......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ............................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ ix
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xi

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1

Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

1.2

Rumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3

Tujuan Penelitian .......................................................................... 2

1.4

Batasan Masalah ........................................................................... 2

1.5

Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4
2.1

Umum ........................................................................................... 4

2.2

Bahan Penyusun Beton ................................................................. 5
2.2.1 Agregat (Bahan Pengisi) ..................................................... 5

2.2.2 Semen ................................................................................. 9
2.2.3 Air ....................................................................................... 14

2.3

Sifat Beton .................................................................................... 15
2.3.1 Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete) ............................ 15
2.3.2 Sifat-sifat Beton Keras ....................................................... 18

2.4

Bahan Tambah .............................................................................. 25
2.4.1 Bahan Tambah Kimia (Admixtures) .................................... 25
2.4.2 Bahan Tambah Mineral (Additive) ...................................... 26

iv

Universitas Sumatera Utara

BAB 3 METODE PENELITIAN ................................................................... 31

3.1

Umum .......................................................................................... 31

3.2

Analisa Penyusun Beton .............................................................. 33
3.2.1 Analisa Ayakan Pasir dan Steel Slag (ASTM C 136 – 84a) 33
3.2.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir Lolos Ayakan No.200
(ASTM 117 – 90) ................................................................ 33
3.2.3 Pemeriksaan Kandungan Organik ....................................... 33
3.2.4 Pemeriksaan Berat Isi Pasir (ASTM C 29 / C 29M – 90) ... 34
3.2.5 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir (ASTM C
128 – 88) .............................................................................. 34
3.2.6 Analisa Ayakan Kerikil (ASTM C 136 – 84a & ASTM D
448 - 86) ............................................................................. 35
3.2.7 Pemeriksan Kadar Lumpur Kerikil ( ASTM 117 – 90)....... 35
3.2.8 Pemeriksaan Berat Isi Kerikil (ASTM C 29 / C 29M – 90) 36
3.2.9 Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Kerikil (ASTM C
127 – 88) ............................................................................. 36

3.3

Penyusun Beton ........................................................................... 37

3.4

Analisa Penyusun Beton .............................................................. 37

3.5

Pengujian Sampel ........................................................................ 38
3.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton .............................................. 38
3.5.2 Pengujian Kuat Lentur Beton ............................................. 39
3.5.3 Peninjauan Pola Retak ........................................................ 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 40
4.1

Pendahuluan ................................................................................... 40

4.2

Pengujian Kelecakan Beton .......................................................... 40
4.2.1 Slump .................................................................................. 40

4.3

Kuat Tekan Silinder Beton ........................................................... 41

4.4

Pola Retak pada Pengujian Kuat Tekan......................................... 43

4.5

Lendutan Balok Beton Bertulang ................................................. 43

4.6

Perhitungan Lendutan Balok secara Teoritis ................................ 47
4.6.1 Balok Bertulang Beton Normal .......................................... 47

v

Universitas Sumatera Utara

4.6.2 Balok Beton Bertulang 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir
slag ...................................................................................... 53

4.6.3 Balok Beton Bertulang 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir
slag ...................................................................................... 57

4.7

Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang ................................ 61

4.8

Hubungan Regangan-Tegangan .................................................... 65
4.8.1 Hubungan Tegangan-Regangan Tekan Balok Beton
Bertulang ............................................................................ 65
4.8.2 Hubungan Tegangan-Regangan Tarik Balok Beton
Bertulang ............................................................................. 68

4.9

Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang ..................................... 69

4.10 Retak Balok Beton Bertulang ....................................................... 75
4.10.1 Retak Balok Beton Bertulang Normal ................................ 75
4.10.2 Retak Balok Beton Bertulang 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir
slag ....................................................................................... 75

4.10.3 Retak Balok Beton Bertulang 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir
slag ...................................................................................... 76

4.11 Diskusi ........................................................................................... 76

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 78
5.1

Kesimpulan ................................................................................... 78

5.2

Saran ............................................................................................. 79

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... xiv
LAMPIRAN ................................................................................................... xvi

vi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengaruh sifat agregat pada sifat beton ............................................ 6
Tabel 2.2 Susunan besar butiran agregat kasar (ASTM, 1991) ........................ 7
Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus .............................................. 9
Tabel 2.4 Perkembangan Kekuatan Beton bahan pengikat PC type 1 .............. 22
Tabel 2.5 Komposisi senyawa kimia dari limbah padat (slag) ......................... 27
Tabel 2.6 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat (slag) .......... 27
Tabel 4.1 Hasil pengujian nilai slump ............................................................... 40
Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan pasir biasa dan pasir slag
steel ................................................................................................... 42

Tabel 4.3 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan pasir normal ............. 44
Tabel 4.4 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 85% pasir biasa dan
15% slag ............................................................................................ 45
Tabel 4.5 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 75% pasir biasa dan
25% slag ............................................................................................ 46
Tabel 4.6 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton
normal ............................................................................................... 52
Tabel 4.7 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton
85% pasir biasa dan 15% pasir slag .................................................. 56
Tabel 4.8 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton
75% pasir biasa dan 25% pasir slag .................................................. 60
Tabel 4.9 Hubungan nilai lendutan hasil pengujian dan teoritis ....................... 61
Tabel 4.10 Hasil perhitungan regangan tekan beton

dan regangan tarik

( ) pada balok beton normal ............................................................ 63

vii

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.11 Hasil perhitungan regangan tekan beton

dan regangan tarik

( ) pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag .............. 64
Tabel 4.12 Hasil perhitungan regangan tekan beton

dan regangan tarik

( ) pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag .............. 64
Tabel 4.13 Hubungan nilai regangan tarik dan regangan tekan .......................... 65
Tabel 4.14 Hubungan tegangan-regangan tekan beton pada balok beton
bertulang ........................................................................................... 66
Tabel 4.15 Hubungan tegangan-regangan tarik beton pada balok beton
bertulang ........................................................................................... 68
Tabel 4.16 Kapasitas lentur balok bertulang normal .......................................... 72
Tabel 4.17 Kapasitas lentur balok bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir
slag .................................................................................................... 73

Tabel 4.18 Kapasitas lentur balok bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir
slag .................................................................................................... 74

Tabel 4.19 Hubungan nilai kapasitas lentur balok beton bertulang ................... 74
Tabel 4.20 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat (slag) ......... 77

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Steel Slag dari PT. Growth Sumatra Industry ............................. 1

Gambar 2.1

Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton
selama masaperkembangannya (Tri Mulyono, 2003) ................. 18

Gambar 2.2

Perkiraan kuat tekan beton pada berbagai umur.......................... 19

Gambar 2.3

Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor
air semen sama (Kardiyono, 1998) ............................................. 20

Gambar 2.4

Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton
selama masa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003) ................ 21

Gambar 2.5

Regangan (strain) ........................................................................ 24

Gambar 2.6

Kurva tegangan regangan kuat tekan beton ................................ 24

Gambar 2.7

Kurva tegangan regangan ........................................................... 25

Gambar 3.1

Diagram alir (flow chart) keseluruhan pelaksanaan eksperimen 32

Gambar 4.1

Grafik nilai slump terhadap variasi slag steel ............................ 41

Gambar 4.2

Grafik nilai kuat tekan beton dengan semua variasi ................... 42

Gambar 4.3

Pola retak pada pengujian kuat tekan silinder beton .................. 43

Gambar 4.4

Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
normal .......................................................................................... 44

Gambar 4.5

Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
dengan 85% pasir biasa dan 15% slag ........................................ 45

Gambar 4.6

Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang
dengan 75% pasir biasa dan 25% slag ........................................ 46

Gambar 4.7

Pembebanan terpusat .................................................................. 47

Gambar 4.8

Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian
dan teoritis pada balok beton bertulang normal .......................... 52

ix

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.9

Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian
dan teoritis pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan
15% pasir slag ............................................................................. 56

Gambar 4.10 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian
dan teoritis pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan
25% pasir slag ............................................................................ 60
Gambar 4.11 Diagram regangan beton bertulang normal ................................. 63
Gambar 4.12 Diagram regangan beton bertulang VP 15% ............................... 64
Gambar 4.13 Diagram Regangan Beton Bertulang VP 25% ............................ 65
Gambar 4.14 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton
normal ......................................................................................... 66
Gambar 4.15 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton
bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag ............................ 67
Gambar 4.16 Hubungan tegangan-regangan beton (εc) pada balok beton
bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ............................ 67
Gambar 4.17 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok
beton normal ................................................................................ 68
Gambar 4.18 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok
beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag .................. 69
Gambar 4.19 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (εs) pada balok
beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag ................. 69
Gambar 4.20 Retak yang terjadi pada balok beton normal ............................... 75
Gambar 4.21 Retak yang terjadi pada balok beton 85% pasir biasa dan 15%
pasir slag ...................................................................................... 75
Gambar 4.22 Retak yang terjadi pada balok beton 75% pasir biasa dan 25%
pasir slag ...................................................................................... 76

x

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

f' c

: kuat tekan beton karakteristik (MPa)

w/c : faktor air semen (fas)
w

: massa air

c

; massa semen

∑

: jumlah, total

FM : fineness modulus
luas penampang (cm2)

A

:

B

: konstanta tergantung sifat semen

σlt

:

tegangan lentur pada balok (MPa)

M : momen yang bekerja pada balok (kg.cm)
c

: jarak serat terluar terhadap garis netral (cm)

I

: momen inersia penampang balok terhadap garis netral (cm4)

w

: besar beban (kg)

ε

: regangan/strain

Δl : perubahan panjang benda (cm)
l

: panjang benda mula-mula (cm)

SSD: saturated surface dry
fc’ : kekuatan tekan (kg/cm2)
P

: beban tekan (kg)

n

: jumlah sampel

SD : simpangan baku
fr

:

kuat lentur (MPa)

S

: deviasi standar (kg/cm2)

xi

Universitas Sumatera Utara

VP : varian pasir
L

: panjang bentang(m)
: lendutan(mm)

E

: Modulus Elastisitas (MPa)

Mcr : momen retak
Ie

: Momen inersia efektif (mm4)

Ma : Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan
Ig

: Momen inersia penampang (mm4)

Icr : Momen inersia transformasi pada penampang retak (mm4)

fr

: Modulus retak beton

yt

: Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik

Es : Modulus elastisitas baja (MPa)
Ec : Modulus elastisitas beton (MPa)

d

: tinggi efektif (mm)

As : Luas tulangan tarik (mm2)
As’ : Luas tulangan tekan (mm2)
: regangan tekan
: regangan tarik
: Tegangan
: Tegangan tekan beton (MPa)
: Tegangan tulangan tarik (MPa)
β

: konstanta

fy

: Mutu Tulangan (MPa)

Mn : Momen nominal penampang
y

: Tinggi garis netral (mm)

xii

Universitas Sumatera Utara

 bm : tegangan rata-rata (kg/ cm²)

 bk : tegangan karakteristik (kg/ cm²)
D

: diameter tulangan (cm)

b

: lebar balok (cm)

h

: tinggi balok (cm)

xiii

Universitas Sumatera Utara