bab ii tinjauan pustaka 2.1 beton - sinta.unud.ac.id ii.pdf · semakin bertambah seiring dengan...

20
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa tambahan membentuk massa padat (SK SNI T 1991 03). Beton normal memiliki berat jenis 2300 2400 kg/m 3 , nilai kekuatan, dan daya tahan (durability) beton terdiri dari beberapa faktor, diantaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan pengecoran, pelaksanaan finishing, temperatur, dan kondisi perawatan pengerasannya. Beberapa hal itu dapat menghasilkan beton yang memberikan kelecakan (workability) dan konsistensi dalam pengerjaan beton, ketahanan terhadap korosi lingkungan khusus (kedap air, korosif, dll) dan dapat memenuhi uji kuat tekan yang direncanakan (Dipohusodo, 1994). Beton mengandung rongga udara sekitar 1% - 2%, pasta semen (semen dan air) sekitar 25% - 40%, dan agregat (agregat halus dan agregat kasar) sekitar 60% - 75%. Untuk mendapatkan kekuatan yang baik, sifat dan karakteristik dari masing masing bahan penyusun tersebut perlu dipelajari. Kekuatan beton akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur. Berdasarkan standar, karakteristik kuat tekan beton ditentukan ketika beton telah berumur 28 hari, karena kekuatan beton akan naik secara cepat atau linier sampai umur 28 hari. Sifat beton yang meliputi : mudah diaduk, disalurkan, dicor, dipadatkan dan diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan adukan dan mutu beton yang disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi. Secara umum kelebihan dan kekurangan beton yaitu (Mulyono, 2005) : 1. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. 2. Mampu memikul beban yang berat. 3. Tahan terhadap temperatur tinggi. 4. Biaya pemeliharaan yang murah. 5. Bentuk yang dibuat sulit untuk diubah.

Upload: lamkhue

Post on 07-Mar-2019

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton

Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang

lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa tambahan membentuk

massa padat (SK – SNI – T – 1991 – 03).

Beton normal memiliki berat jenis 2300 – 2400 kg/m3, nilai kekuatan, dan

daya tahan (durability) beton terdiri dari beberapa faktor, diantaranya adalah nilai

banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan pengecoran,

pelaksanaan finishing, temperatur, dan kondisi perawatan pengerasannya.

Beberapa hal itu dapat menghasilkan beton yang memberikan kelecakan

(workability) dan konsistensi dalam pengerjaan beton, ketahanan terhadap korosi

lingkungan khusus (kedap air, korosif, dll) dan dapat memenuhi uji kuat tekan

yang direncanakan (Dipohusodo, 1994).

Beton mengandung rongga udara sekitar 1% - 2%, pasta semen (semen

dan air) sekitar 25% - 40%, dan agregat (agregat halus dan agregat kasar) sekitar

60% - 75%. Untuk mendapatkan kekuatan yang baik, sifat dan karakteristik dari

masing – masing bahan penyusun tersebut perlu dipelajari. Kekuatan beton akan

semakin bertambah seiring dengan bertambahnya umur. Berdasarkan standar,

karakteristik kuat tekan beton ditentukan ketika beton telah berumur 28 hari,

karena kekuatan beton akan naik secara cepat atau linier sampai umur 28 hari.

Sifat beton yang meliputi : mudah diaduk, disalurkan, dicor, dipadatkan dan

diselesaikan, tanpa menimbulkan pemisahan bahan susunan adukan dan mutu

beton yang disyaratkan oleh konstruksi tetap dipenuhi. Secara umum kelebihan

dan kekurangan beton yaitu (Mulyono, 2005) :

1. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi.

2. Mampu memikul beban yang berat.

3. Tahan terhadap temperatur tinggi.

4. Biaya pemeliharaan yang murah.

5. Bentuk yang dibuat sulit untuk diubah.

5

6. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi.

7. Berat.

8. Daya pantul suara yang besar.

2.2 Beton Ringan

Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan

daripada beton pada umumnya. Beton ringan dapat dibuat dengan berbagai cara,

antara lain dengan menggunakan agregat ringan (fly ash, batu apung, kulit kerang,

dll), campuran antara semen, silika, pozolan, atau semen dengan cairan kimia

penghasil gelembung udara. Agregat yang digunakan untuk memproduksi beton

ringan merupakan agregat ringan juga. Terminolog ASTM C.125 mendefinisikan

bahwa agregat ringan adalah agregat yang digunakan untuk menghasilkan beton

ringan, meliputi batu apung, scoria, vulkanik cinder, tuff, expanded, atau hasil

pembakaran lempung, shale, slte, shele, perlit, atau slag atau hasil batubara dan

hasil residu pembakarannya (Mulyono, 2005).

Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai

kebutuhan. Pada umumnya beton ringan berkisar antara 600 – 1600 kg/m³. Karena

itu keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan

pada proyek bangunan tinggi akan dapat secara signifikan mengurangi berat

sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi.

Teknologi bahan bangunan berkembang terus, salah satunya beton ringan aerasi

(Aerated Lightweight Concrete) atau sering disebut juga (Auto Aerated Concrete).

Keuntungan dari beton ringan antara lain memiliki nilai tahanan panas (thermal

insulator) yang baik, memiliki tahanan suara (peredam) yang baik, tahan api (fire

resistant). Sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya

(compressive strength) lebih kecil dibanding dengan beton normal sehingga tidak

dianjurkan penggunaannya untuk struktural (Sumarno, 2010).

Beton Ringan (Lightweight Concrete), ada beberapa metode yang dapat

digunakan untuk mengurangi berat jenis beton atau membuat beton lebih ringan

antara lain sebagai berikut (Tjokrodimuljono, 1996) :

1. Dengan membuat gelembung-gelembung gas/udara dalam adukan semen

sehingga terjadi banyak pori – pori udara di dalam betonnya. Salah satu

6

cara yang dapat dilakukan adalah dengan menambah bubuk alumunium

kedalam campuran adukan beton.

2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar, batu

apung atau agregat buatan sehingga beton yang dihasilkan akan lebih

ringan dari pada beton biasa.

3. Dengan cara membuat beton tanpa menggunakan butir – butir agregat

halus atau pasir yang disebut beton non pasir.

Menurut Tjokrodimuljo secara umum pembagian penggunaan beton ringan

dapat dibagi tiga yaitu:

1. Untuk non struktur dengan nilai massa jenis antara 240 – 800 kg/m3 dan

kuat tekan dengan nilai 0,35 – 7 MPa digunakan untuk dinding pemisah

atau dinding isolasi.

2. Untuk struktur ringan dengan nilai massa jenis antara 800 – 1400 kg/m3

dan kuat tekan dengan nilai 7 – 17 MPa digunakan untuk dinding memikul

beban.

3. Untuk struktur dengan nilai massa jenis antara 1400 – 1800 kg/m3 dan

kuat tekan > 17 MPa digunakan sebagai beton normal.

Menurut Dobrowolski dikutip dari (Wahyuni, 2010) pembagian beton

menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas:

1. Beton dengan massa jenis rendah (Low-Density Concretes) dengan nilai

massa jenis 240 – 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,35 – 6,9 MPa.

2. Beton dengan kekuatan menengah (Moderate – Trength Lighweight

Concretes) dengan nilai massa jenis 800 – 1440 kg/m3 dan nilai kuat tekan

6,9 – 17,3 MPa.

3. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concrete) dengan nilai massa

jenis 1440 - 1900 kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17,3 MPa.

7

Menurut Neville and Brooks dikutip dari (Wahyuni, 2010) pembagian

beton menurut penggunaan dan persyaratannya dibagi atas:

1. Beton ringan struktur (Structural Lighweight Concretes) dengan nilai

massa jenis 1400 - 1800 kg/m3 dan nilai kuat tekan > 17 MPa.

2. Beton ringan untuk pasangan batu (Masonry Concretes) dengan nilai

massa jenis 500 - 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 7 – 14 MPa.

3. Beton ringan untuk penahan panas (Insulating Concretes) dengan nilai

massa jenis < 800 kg/m3 dan nilai kuat tekan 0,7 – 7 MPa.

Menurut SNI 03 – 2847 – 2013, beton yang mengandung agregat beton

ringan dan berat volume setimbang (equilibrium density), sebagaimana ditetapkan

oleh ASTM C567, antara 1140 – 1840 kg/m3.

2.3 Beton Kertas

Beton kertas (papercrete) adalah beton yang terbuat dari campuran antara

semen, pasir dan kertas daur ulang. Beton kertas (papercrete) merupakan suatu

material yang terbuat dari campuran kertas dengan semen Portland (Rahmadhon,

2009). Kertas yang digunakan adalah kertas bekas yang diolah menjadi bubur

kertas dengan tujuan mempermudah proses pengadukan campuran. Bubur kertas

memiliki beberapa senyawa oksida seperti Silikon Dioksida (SiO2) sebesar 2,35%,

Alumunium Oksida (Al2O3) 7,70%, Magnesium oksida (MgO) 3,62%, Kalsium

Oksida (CaO) 56,38%, Ferri Oksida (Fe2O3) 1,68%, dimana oksida – oksida

tersebut merupakan bahan dasar untuk membuat produk klinker semen seperti

Tricalsium Silicate (C3S = CaO.SiO2), Dicalsium Silicate (C2S = 2CaO.SiO2),

Tricalsium Aluminate (C3A = 3CaO.Al2O3) dan Tetracalsium Aluminate Ferrit

(C4AF = 4CaO.Al2O3. Fe2O3). Senyawa yang paling dominan adalah Kalsium

Oksida (CaO) sebesar 56,38%, air (H2O) 16,11%, Sulfur Trioksida (SO3) 11,26%

(Norman, dan Juis, 2009).

Semakin banyak bubur kertas yang dicampurkan pada beton maka

semakin kecil nilai berat/volume, jadi beton semakin ringan. Penambahan bubur

kertas yang disertai pengurangan pasir dalam beton menunjukkan nilai berat beton

yang semakin kecil. Perubahan tersebut dipengaruhi oleh faktor penyusun, salah

8

satunya adalah berat jenis. Berat jenis pasir dan kerikil sekitar 2,1 - 2,2 gr/cm3

lebih besar daripada berat jenis bubur kertas 1,24 gr/cm3 (Hardiani dan Sugesty,

2009).

Penambahan limbah padat (sludge) pada beton cenderung akan

menurunkan nilai densitas beton karena sebagian air yang terikat di dalam sludge

akan terlepas pada saat proses pengeringan dan waktu pengeringan yang optimal

adalah selama 28 hari, apabila waktu pengeringan diperpanjang maka pengaruh

terhadap nilai densitas beton tidak terlalu signifikan (Maidayani, 2009).

2.4 Fiberglass

Fiberglass adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis

tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau

ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi

bahan yang kuat dan tahan korosi untuk digunakan sebagai badan mobil dan

badan kapal (http://id.wikipedia.org/wiki/Kaca_serat).

Setiap helai serat kaca yang terstruktur memiliki sifat kaku dan kuat dalam

proses peregangan dan saat melalui proses kompresi atau pemberian tekanan di

sepanjang sumbunya. Berikut adalah spesifikasi dari fiberglass

(http://fcfibreglass.com/fiberglass-serat-kaca/). Menurut ACI 544.2R – 82,

panjang fiberglass panjang penggunaan serat pada beton adalah L/d < 100, tetapi

juga dilihat dari efektivitas fiberglass tersebut. Apabila panjang fiberglass terlalu

pendek maka efektivitas dari penggunaan fiberglass akan berkurang, dan apabila

panjang fiberglass terlalu panjang maka fiberglass tersebut tidak menyebar rata

dan akan menggumpal pada suatu tempat. Oleh karena itu digunakan panjang

fiberglass yang efektif adalah 5 – 6 cm.

Tabel 2.1 Spesifikasi fiberglass

Bahan Gravity

Spesifik

Kekuatan

Regangan (MPa)

Kekuatan

Tekanan (MPa)

Polyester resin ( tidak diperkuat) 1,28 55 140

9

Tabel 2.1 (lanjutan)

Bahan Gravity

Spesifik

Kekuatan

Regangan (MPa)

Kekuatan

Tekanan (MPa)

Polyester dengan laminasi

Chopped Strand Mat 30 % E –

Glass

1,4 100 150

Polyester dengan laminasi

Woven Rovings 45 % E – Glass 1,6 250 150

Polyester dengan laminasi Satin

Weave Cloth 55 % E – Glass 1,7 300 250

Polyester dengan laminasi

Continous Rovings 70 % E –

Glass

1,9 800 350

E – Glass Epoxy Composite 1,99 1770 (257 ksi) N/A

S – Glass Epoxy Composite 1,95 2358 (342 ksi) N/A

2.5 Agregat Halus

Agregat halus adalah berupa pasir alam sebagai hasil disintegrasi alami

dari batu – batuan atau berupa pasir buatan yang dihasilkan oleh alat – alat

pemecah batu dan mempunyai butiran sebesar 5,0 mm (SK SNI T–15–1990–03).

Menurut SNI 03–2847–2013 untuk kehalusan, kebersihan, kandungan

organic, bentuk agregat dan lain – lain harus memenuhi ketentuan ASTM C – 31.

2.6 Semen Portland

Semen adalah bahan jadi yang mengeras dengan adanya air (semen

hidrolis) yang memiliki sifat adhesive dan kohesif yang memungkinkan

melekatnya fragmen – fragmen mineral menjadi suatu massa yang padat (Nurlina,

2011). Pada semen portland (PC) yang sering digunakan pada suatu konstruksi,

memiliki kandungan didalamnya, antara lain :

1. Kapur (CaO) memiliki kandungan sebesar 60 – 65%.

2. Silika (SiO2) memiliki kandungan sebesar 20 – 25%.

3. Oksida besi dan aluminium (Fe2O3 dan Al2O5) meiliki kandungan sebesar

7 – 12%.

10

2.7 Air

Air sangat diperlukan dalam pembuatan beton agar terjadi proses reaksi

antara semen dan air untuk membasahi agregat dan memudahkan proses

pengerjaan beton. Air yang digunakan umumnya adalah air minum, karena tidak

mengandung senyawa – senyawa yang berbahaya seperti garam, minyak, gula,

dan bahan kimia lainnya yang dapat merusak beton. Proporsi air dalam campuran

beton harus diperhatikan. Apabila proporsi air yang digunakan sedikit maka

proses hidrasi antara semen dan air tidak seluruhnya selesai, sehingga

menyebabkan kelemasan beton kurang dan akan menyulitkan dalam proses

pengerjaan. Sedangkan apabila proporsi air terlalu banyak akan menyebabkan

gelembung – gelembung air setelah proses hidrasi selesai dan menyebabkan

kekuatan beton menjadi kurang. Proporsi air tersebut dinyatakan dengan istilah

faktor air semen, yang dapat dihitung dengan membagi berat air dengan berat

semen.

2.8 Faktor Air Semen

Faktor air semen adalah perbandingan banyaknya air kecuali yang terserap

agregat, terhadap banyaknya semen dalam adukan beton (Subakti,1994). Semakin

tinggi f.a.s yang digunakan semakin rendah mutu kekuatan beton, tetapi semakin

rendah f.a.s yang digunakan tidak dapat dipastikan akan meningkatkan mutu

kekuatan beton tersebut. Hal ini dikarenakan semakin rendah f.a.s yang digunakan

akn menyulitkan dalam pelaksanaan pemadatan sehingga menyebabkan mutu

kekuatan beton menurun. Oleh karena itu, nilai f.a.s minimum yang digunakan

adalah sekitar 0.4 – 0.65 (Mulyono, 2003).

2.9 Kuat Tekan Beton Ringan

Karakteristik beton yang diperhitungkan dalam memenuhi kekuatan suatu

struktur adalah kuat tekan beton. Apabila dalam pengujian kuat tekan beton

tersebut mencapai hasil yang telah ditargetkan maka beton tersebut memenuhi dan

mampu memberikan informasi yang cukup. Kuat tekan beton dapat diketahui

dengan pengujian yang ditunjukkan dalam Gambar 2.1.

11

Gambar 2.1 Pengujian kuat tekan

Kuat tekan beton dihitung dengan rumus sebagai berikut :

𝑓 ′𝑐 =𝑃

𝐴 (2.1)

dimana :

f’c = kuat tekan beton ringan (N/mm2)

P = beban maksimum yang diberikan (N)

A = luas bidang benda uji (mm2)

Kuat tekan beton rata – rata dihitung dengan rumus sebagai berikut :

𝑓 ′𝑐𝑟 = 𝑓′𝑐

𝑁 (2.2)

dimana :

f’cr = kuat tekan beton ringan rata – rata (N/mm2)

N = jumlah benda uji

2.10 Hubungan Faktor Air Semen dan Kuat Tekan Beton

Kebutuhan f.a.s ditentukan tidak hanya oleh kuat tekan yang diinginkan

tapi juga oleh faktor – faktor seperti keawetan. Bila data keawetan tidak ada maka

penentuan f.a.s ditentukan oleh berdasarkan Tabel 2.2.

Benda Uji Silinder 150 x 300 mm

P

12

Tabel 2.2 Perkiraan air pencampur dan kandungan udara yang dibutuhkan

untuk slump dan ukuran maksimum nominal agregat yang berbeda

Slump (mm)

Air (kg/m3 beton) untuk Ukuran Maksimum

Agregat (mm)

9,5 12,5 19 25 37,5 50 70 150

Beton Tanpa Bahan Pemasuk Udara

25 sampai 50

75 sampai 100

150 sampai 175

Perkiraan Jumlah

Udara yang

Terperangkap di

dalam beton (%)

207

228

243

3

199

216

228

2,5

190

205

216

2

179

193

202

1,5

166

181

190

1

154

169

178

0,5

130

145

160

0,3

113

124

-

0,2

Beton dengan Bahan Pemasuk Udara

25 sampai 50

75 sampai 100

150 sampai 175

Kandungan udara

total rata-rata yang

disarankan, (%)

kondisi

diekspose sedikit

diekspose sedang

sangat diekspose

181

202

216

4,5

6

7,5

175

193

205

4

5,5

7

168

184

197

3,5

5

6

160

175

184

3

4,5

6

150

165

174

2,5

4,5

5,5

142

157

166

2

4

5

122

133

154

1,5

3,5

4,5

107

119

-

1

3

4

Sumber : ACI 211.1-91 (Reapproved 2002)

13

Tabel 2.3 Hubungan antara faktor air semen dan kuat tekan beton

Faktor Air Semen

Kuat Tekan Beton pada Umur 28 hari

(Mpa)

40 35 30 25 20 15

Beton tanpa Bahan

Pemasuk Udara 0,42 0,47 0,54 0,61 0,69 0,79

Beton dengan Bahan

Pemasuk Udara - 0,39 0,45 0,52 0,6 0,7

Sumber : ACI 211.1-91 (Reapproved 2002)

Adapun kuat tekan yang digunakan adalah kuat tekan rencana yang telah

diperbesar dengan suatu nilai margin tertentu, sehingga:

’cr = ’c+ z . S (2.3)

dimana :

’cr = kuat tekan rata-rata beton sehingga kuat tekan hasil pengujian

sampel nantinya tidak akan lebih kecil dari kuat tekan rencana.

’c = kuat tekan rencana.

z = konstanta yang tergantung dari jumlah benda uji dan tingkat kegagalan,

contoh bila dari 20 benda uji diperbolehkan gagal 1 benda uji(5% tingkat

kegagalan) maka z = 1,65

S = simpangan baku (deviasi standar).

Nilai simpangan baku dapat ditentukan dari mutu pelaksanaan yang

diinginkan seperti yang disajikan pada Tabel 2.4.

14

Tabel 2.4 Standar untuk kontrol beton (f”c ≤ 34,5 Mpa)

Variasi secara keseluruhan

Mutu Pekerjaan

Simpangan baku dari standar kontrol yang berbeda

Luar

Biasa

Sangat

Baik Baik Sedang

Kurang

Baik

Pengujian Konstruksi

Umum < 2,8 2,8 - 3,4 3,4 - 4,1 4,1- 4,8 > 4,8

Percobaan di

Laboratorium <1,4 1,4 -1,7 1,7 - 2,1 2,1- 2,4 > 2,4

Sumber: ACI 214R-02

2.11 Kuat Tarik Belah Beton

Untuk pengujian kuat tarik belah silinder (tensile splitting cylinder test).

Benda uji silinder diletakkan pada alat uji dalam posisi rebah. Beban vertikal

diberikan sepanjang selimut selinder berangsur – angsur dinaikan

pembebanannya hingga dicapai nilai maksimum dan terbelah oleh karena beban

tarik horizontal. Saat pasta semen mengeras akan terjadi penyusutan pada beton.

Kekuatan tarik adalah suatu sifat yang lebih bervariasi dibanding kekuatan tekan

dan besarnya 0,57 dari kuat tekan (Wang,1994).

Kuat tarik belah dapat diketahui dengan pengujian seperti Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Pengujian kuat tarik belah

P

Benda Uji Silinder150 x 300 mm

15

Tegangan tarik belah pada benda uji silinder dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut :

𝑓′𝑐𝑡 =2𝑃

𝜋𝐷𝐿 (2.4)

dimana :

f’ct = kuat tarik belah beton (MPa)

P = beban yang ditunjukkan mesin uji (N)

D = dimeter benda uji (mm)

L = panjang sisi benda uji (mm)

Π = 3,14

2.12 Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas (E) merupakan diagram tegangan regangan yang

dimiliki oleh suatu material dimana material berkelakuan elastis dan linier.

Modulus Elatisitas sangat penting karena untuk mengetahui kemampuan bahan

menahan beban yang didukungnya dan perubahan bentuk yang terjadi pada bahan

yang sangat tergantung dari diagram tegangan regangan tersebut. Perubahan

bentuk dari beton sebagian mengikuti regangan elastis dan sebagian mengalami

regangan plastis. Modulus elastisitas berdasarkan kombinasi antara modulus

secant dan modulus tangent. Sudut tangent ditarik antara dua titik (titik bawah

untuk meniadakan pengaruh retak awal pada regangan 0,00005 dan titik atas pada

saat tegangan mencapai 40 % dari regangan batas). Diagram tegangan regangan

untuk menentukan modulus elastisitas dapat dilihat pada Gambar 2.3.

16

Gambar 2.3 Diagram hubungan tegangan regangan

Pengujian ini menggunakan alat “Concrete Compression Testing

Machine” yang dilengkapi dengan dial pengukur regangan vertikal. Metode

pengujian sesuai standar ASTM C469-87. Nilai modulus elastisitas beton

bervariasi tergantung dari mutu atau kekuatan beton, umur pengujian beton, sifat-

sifat (kekuatan) agregat halus, kasar dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan

dimensi benda uji yang dipakai. Modulus elastisitas sangat penting untuk

menetukan kekuatan dan lendutan beton.

Besarnya modulus elastisitas dihitung berdasarkan persamaan:

𝐸 = 𝑆2−𝑆1

𝜀2−0,00005 (2.5)

dimana :

E = Modulus Elastisitas

S1 = tegangan untuk regangan 0,00005

S2 = tegangan 40% dari tegangan hancur ultimate.

ε2 = regangan yang menghasilkan S2

Menurut ACI, untuk beton berbobot normal rumus pendekatan Modulus

Elastisitas (Ec) adalah sebagai berikut :

𝐸𝑐 = 4700 𝑓′𝑐 (2.6)

0,4 f’c

17

Terdapat tiga cara yang dapat digunakan untuk menentukan nilai modulus

elastisitas yaitu :

1. Tangent Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial

dengan regangan aksial yang dihitung pada persentase tetap dari nilai kuat

tekan. Umumnya diambil 50% dari nilai kuat tekan uniaksial.

2. Average Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial

dengan regangan aksial yang dihitung pada bagian linier dari kurva

tegangan- tegangan.

3. Secant Young’s Modulus, yaitu perbandingan antara tegangan aksial

dengan regangan aksial yang dihitung dengan membuat garis lurus dari

tegangan nol ke suatu titik pada kurva regangan-tegangan pada persentase

yang tetap dari nilai kuat tekan. Umumnya diambil 50% dari nilai kuat

tekan uniaksial.

Set up pengujian modulus elastisitas ditunjukkan pada Gambar 2.4

dibawah ini :

Gambar 2. 4 Set up pengujian modulus elastisitas

18

2.13 Hasil Penelitian Sebelumnya

Penelitian terhadap limbah kertas sudah banyak dilakukan diantaranya

adalah sebagai berikut :

1. Ray, dkk (2009) melakukan penelitian tentang pembuatan beton dengan

menggantikan sebagian dari semen dengan limbah kertas. Adapun variabel

dalam penelitian ini adalah :

a. Waktu pengikatan dan pengerasan pasta semen dengan variasi 0%,

5%, 10%, dan 15%.

b. Kuat Tekan Beton Limbah.

c. Modulus Elastisitas Beton Limbah.

d. Kuat Lekat Tulangan dalam Beton Limbah.

e. Modulus Rupture Beton Limbah

Mutu beton yang digunakan adalah f’c = 25 MPa dan dibagi menjadi 3

kelompok berdasarkan jumlah kadar limbah yang ditambahkan pada

campuran pasta semen maupun beton sebesar 0%, 5%, dan 10% dari

kebutuhan semen. Pengujian meliputi vicat (ASTM C150, 1994), untuk

mencari waktu pengikatan dan waktu pengerasan dari pasta semen, uji

kuat tekan beton, uji modulus elastisitas, pengujian komposisi senyawa

kimia, uji lekat tulangan dalam beton, serta uji modulus terhadap rupture.

Dari penelitian ini disimpulkan :

a. Nilai kuat tekan beton (26,752 MPa).

b. Nilai modulus elastisitas cenderung meningkat (19703,40 kg/cm2)

dibanding beton tanpa limbah (17264 kg/cm2).

c. Nilai slip yang dicapai sesaat sebelum tulangan tercabut dari dalam

beton (4 mm) lebih besar dibanding beton tanpa limbah (3,3 mm)

atau beton memiliki memiliki kecenderungan menahan beban tarik

lebih lama.

d. Penurunan angka modulus ruptures relatif lebih rendah dibanding

beton dengan limbah 10% dan beton tanpa limbah.

19

2. Gunarto, dkk (2008) melakukan penelitian menggunakan limbah kertas

dalam pembuatan panel papercrete. Adapun variabel dalam penelitian ini

adalah :

a. Kuat lentur panel papercrete.

b. Kuat tekan papercrete.

c. Modulus elastisitas papercrete.

d. Pengaruh gula pasir sebagai admixture pada campuran papercrete

dibandingkan dengan campuran papercrete tanpa gula pasir meliputi

kuat lentur, kuat tekan, berat papercrete, serapan air, waktu ikat.

e. Harga panel papercrete.

Dalam peneiitian ini digunakan benda uji untuk uji kuat lentur dengan

benda uji panel 305 mm x 356 mm x 7 mm, untuk uji kuat tekan dengan

benda uji kubus 50 x 50 x 50 mm dan untuk uji serapan air dengan benda

uji 100 x 100 x 7 mm. Jumlah dari masing masing benda uji adalah 3 buah

benda uji. Perbandingan dari campuran papercrete untuk penggunaan

semen dan kertas divariasikan menjadi 1 pc : 2 kertas, 1 pc : 3 kertas, dan

1 pc : 4 kertas, juga menambahkan gula pasir sebesar 0,2 % dari berat

semen pada masing – masing variasinya. Dari penelitian disimpulkan :

a. Panel papercrete dengan variasi campuran 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4, dengan

bahan tambahan 0,2% gula pasir pada masing – masing variasinya,

menghasilkan berat papercrete pada kategori beton ringan dengan

berat antara 840 – 933 kg/m3. Setelah mengalami proses

pengempaan terjadi kehilangan berat air dan semen rata – rata

sebesar 16,86%.

b. Kuat lentur panel papercrete terendah sebesar 6,59 MPa pada

campuran 1 semen : 4 kertas non gula pasir dan tertinggi pada

campuran 1 semen : 2 kertas dengan bahan tambah gula pasir

mempunyai kuat lentur sebesar 8,36 MPa.

c. Kuat tekan papercrete terendah pada campuran 1 semen : 4 kertas

non gula pasir sebesar 1,23 MPa dan tertinggi sebesar 2,48 MPa

pada campuran 1 semen : 2 kertas dengan gula pasir.

20

d. Modulus elastisitas beton terendah pada campuran 1 semen : 4

kertas, non gula pasir yaitu sebesar 2,53 MPa, dan tertinggi adalah

pada campuran 1 semen : 3 kertas dengan bahan tambah gula pasir

yaitu sebesar 6,48 MPa.

e. Pengaruh gula pasir sebagai admixture pada campuran papercrete

dibandingkan dengan campuran papercrete tanpa gula pasir adalah :

f. Kuat lentur campuran dengan gula pasir mempunyai rata-rata kuat

lentur lebih tinggi, yaitu naik sebesar 7,66%, dibandingkan dengan

campuran yang tidak menggunakan bahan tambah gula pasir.

g. Kuat tekan campuran dengan gula pasir mempunyai rata-rata kuat

tekan lebih tinggi, yaitu naik sebesar 50,24%, dibandingkan dengan

campuran yang tidak menggunakan bahan tambah gula pasir.

h. Berat papercrete per meter kubik pada campuran dengan gula pasir

mempunyai rata – rata berat beton yang lebh berat, yaitu naik

sebesar 4,71% berat papercrete.

i. Serapan air pada campuran yang menggunakan bahan tambah gula

pasir mempunyai rata – rata serapan air yang lebih rendah, yaitu

turun sebesar 10,7%, dibandingkan dengan campuran yang tidak

menggunakan bahan tambah gula pasir.

j. Pengaruh penambahan gula pasir sebanyak 0,2% dari berat semen,

dapat menunda waktu ikat semen, sehingga semen bereaksi setelah

proses pencampuran dan pengempaan selesai, yang berlangsung

sekitar 2 jam.

k. Harga panel papercrete masih tergolong rendah apabila

dibandingkan dengan bahan lain seperti Kalsiboard produksi PT

Eternit Gresik, berkisar Rp. 22.500,00 / m2 sampai dengan 23.300,00

/ m2 dengan ketebalan panel 9 mm, tetapi masih lebih mahal

dibandingkan dengan panel gypsum.

3. Cahyono (2011) melakukan penelitian uji lentur beton kertas dengan

bahan tambahan serat nylon. Adapun variabel yang digunakan dalam

penelitian ini adalah besar kuat lentur beton kertas (papercrete) berserat

21

nylon dengan kadar penambahan 0%, 0,3%, 0,75%, dan 1% terhadap

volume beton kertas berserat nylon.

Dalam peneiitian ini digunakan bubur kertas yang berasal dari kertas koran

sebagai agregat kasar. Nilai faktor air semen yang digunakan adalah 1

karena kertas merupakan material yang banyak menyerap air.

Perbandingan penggunaan bubur kertas pada campuran beton yaitu 1 pc : 2

ps : 2 kertas. Dari penelitian ini disimpulkan :

a. Nilai kuat lentur benda uji dengan penambahan nylon 0% = 0,25194

N/mm2, penambahan nylon 0,3% = 0,2775 N/mm

2, penambahan

nylon 0,75% = 0,26194 N/mm2,

penambahan nylon 1% = 0,26861

N/mm2, sehingga nilai kuat lentur maksimal didapat pada benda ui

dengan penambahan nylon 0,3% terhadap volume benda uji sebesar

0,2775 N/mm2.

b. Penambahan nylon memberikan dampak yang signifikan pada nilai

kuat lentur yaitu 8 – 10% dibandingkan dengan benda uji tanpa

bahan tambah nylon 0%.

4. Bermansyah, dkk (2011) melakukan penelitian kuat tekan beton kertas

dengan memvariasikan proporsi pasir dan bubur kertas. Adapun variabel

dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi campuran yang

optimum untuk bubur kertas dan pasir pada campuran beton kertas agar

menghasilkan kuat tekan yang optimal.

Material yang digunakan pada penelitian ini adalah semen, air, pasir,

bubur kertas, dan superplasticizer. Campuran komposisi volume awal

semen dan agregat adalah 1 pc : 2 ag yang dibagi menjadi 2 bagian agregat

yaitu 50% pasir dan 50% bubur kertas. Faktor air semen yang digunakan

adalah 0,25 dan variasi bubur kertas terhadap pasir adalah 30%, 40%,

50%, dan 70%. Benda uji yang digunakan pada penelitian ini adalah

silinder berdiameter 15 cm dengan tinggi 30 cm sebanyak 15 buah dan

silinder berdiameter 10 cm dengan tinggi 20 cm sebanyak 25 buah.

Agregat halus yang digunakan lolos saringan 4,76 mm dan bubur kertas

lolos saringan 4,76 mm. Bubur kertas yang digunakan berasal dari limbah

kertas HVS. Pada saat pencampuran beton kertas, dilakukan penambahan

22

air untuk kebutuhan penyerapan kertas sebesar 78%. Dari penelitian ini

disimpulkan :

a. Semakin besar penambahan proporsi bubur kertas semakin

menurunkan kekuatan beton kertas. Penurunan minimal sebesar 50%

dari kuat tekan beton pembanding pada proporsi bubur kertas 30%.

b. Proporsi bubur kertas yang optimal terhadap kuat tekan beton kertas

adalah 30% yaitu sebesar 175 kg/cm2.

c. Penggunaan bubur kertas pada proporsi 30% juga menghasilkan

angka modulus elastisitas dan poisson’s ratio yang maksimum yaitu

sebesar 8852,678 kg/cm2 untuk modulus elastisitas dan 0,357 untuk

poisson’s ratio.

d. Berdasarkan kekuatannya beton kertas dengan proporsi bubur kertas

sebesar 40% - 50% dapat dikategorikan sebagai beton ringan dengan

kekuatan menengah (moderate strength concretes) dan dapat

diaplikasikan pada bangunan sederhana (non engineering building).

5. Sanijah (2003) melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan

limbah padat pabrik kertas dalam campuran beton dan perawatannya

terhadap permeabilitas dan kuat tarik belah beton. Adapun variabel dalam

penelitian ini adalah membandingkan pengaruh dan hubungan

penambahan limbah padat pabrik kertas dalam campuran beton dan

perawatannya terhadap permeabilitas dan kuat tarik belah beton.

Variasi limbah padat pabrik kertas yang ditambahkan pada beton

konvensional adalah 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20% dari berat semen.

Peneliti menggunakan limbah padat berupa serbuk halus lolos saringan no.

200. Faktor air semen yang digunakan adalah 0,55. Benda uji dibuat

dengan menggunakan perbandingan volume campuran beton 1 pc : 2 ps : 3

kr. Dari penelitian ini disimpulkan :

a. Pengaruh penambahan limbah padat pabrik kertas dalam campuran

beton, perawatan dan interaksi keduanya sangat nyata terhadap

perubahan permeabilitas beton yang sebesar 89,90%, juga

berpengaruh sangat nyata terhadap perubahan nilai tarik belah

namun interaksinya tidak nyata yaitu sebesar 89,70%.

23

b. Prosentase penambahan limbah padat kertas dalam campuran beton

yang optimum untuk menurunkan permeabilitas dan meningkatkan

kuat tarik belah beton secara maksimal yaitu sebesar 6,60% dari

berat semen untuk beton yang dirawat, sedangkan untuk beton yang

tidak dirawat sekitar 5,40% dari berat semen, serta menghasilkan

penurunan permeabilitas sekitar 97,20% dan peningkatan kuat tarik

belah sekitar 30,20% dibandingkan beton tanpa limbah 0% tidak

dirawat.