perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id pengaruh kadar .../pengaruh... · ash – self compacting...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH KADAR FLY ASH SEBAGAI PENGGANTI

SEBAGIAN SEMEN TERHADAP KUAT TARIK BELAH

DAN MODULUS OF RUPTURE PADA HIGH VOLUME FLY

ASH – SELF COMPACTING CONCRETE

(Effect of Fly Ash Content as Cement Subtitution on Split Tensile Strength and

Modulus of Rupture of High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete)

SKRIPSI

Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

AVRI PRIATAMA

NIM I 0108073

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user


commit to user

MOTTO

Learn how to use pain and pleasure instead of have pain and pleasure use you! If you do, you’re in control of your life. If you don’t, life is control you!

Dalam setiap kesulitan yang kamu hadapi,

pasti selalu ada hikmah yang terkandung di dalamnya.

Doa Ibu yang membukakan jalan kesuksesanku

PERSEMBAHAN Allah SWT, atas segala limpahan rahmat dan rizki-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan studi ini. Ayah dan Ibu, terimakasih buat semua dukungan, semangat serta doa kalian yang selalu mengiringi mas. Terimakasih buat semua jerih payah kalian untuk mas dan Dara selama ini. Mas tidak akan pernah berhenti untuk membanggakan kalian. I always love this family. Dek Dara, adekku yang pintar, terimakasih buat dukungan dan celotehan kamu yang selalu bikin mas semangat terus. Tetap belajar yang serius untuk raih kesuksesan, buat Ayah Ibu bangga dan bahagia! Pak Kristiawan dan Pak Sholihin As’ad, terimakasih atas bimbingan serta ilmunya yang secara langsung maupun tidak telah di share kepada saya. Semoga ilmu yang saya peroleh dari bapak dapat saya manfaatkan dengan sebaik mungkin kedepannya. Kontrakan Gapuk, walaupun tiap pagi air ledengmu sering mati dan bikin kami ke kampus tanpa bisa mandi dulu, tempat jemuran kamu lebih sering rusak daripada kami manfaatkan, sampah kamu cepet banget numpuknya sehingga kami malas membersihkannya, tapi kenangan yang kamu buat didalamnya sangat tak tergantikan. Salam buat pak Tio, hha! Agung Prasanto Nugroho dan M. Taib Mirza A., tim skripsi HVFA-SCC, terimakasih atas kerja sama serta bantuan kalian selama penyelesaian skripsi ini. Dhani, Beton, Ardhi, Anang dan Ipul, terimakasih buat semua bantuan kalian selama kita ngontrak bareng. Terimakasih sudah mau bersama dalam suka duka kehidupan di Kontrakan Gapuk bersama aku, yang ternyata orangnya gila dan mudah frustasi. Aku tidak akan pernah melupakan cerita kita selama ngontrak bareng, terlalu berharga kalau hanya kita tinggalkan begitu saja di dalam kontrakan akhir Juli ini. Sukses kawan! Gondrong, Irsandi, Atom, Badeg, Jenggot, Komplang, Kopes, Gembel, Anjar, Haris, Ceplenk, Alhadiid, Didit, Puji, aku tidak akan pernah melupakan kebersamaan kita semasa kuliah, baik itu saat di Kontrakan Gapuk atau saat kita nongkrong bareng melepas kepenatan bersama. Kita adalah keluarga kecil yang tak punya celah tuk diberaikan. Almamater Teknik Sipil UNS, saya ucapkan terimakasih kepada para cowok serta cewek sipil baik itu angkatan 2008, 2009, dan 2010, serta para dosen yang secara langsung ataupun tidak, pernah membantu masa perkuliahan saya di teknik sipil UNS.


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga

Penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini

merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di Jurusan

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, maka

banyak kendala yang sulit untuk penulis pecahkan hingga terselesaikannya

penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

3. Bapak S.A. Kristiawan, ST, MSc, Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I.

4. Bapak Dr. tech. Ir. Sholihin As'ad, MT., selaku Dosen Pembimbing II.

5. Tim Dosen Penguji Pendadaran.

6. Staf pengelola Laboratorium Bahan Bangunan dan Struktur Jurusan Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2008 dan semua pihak yang

telah banyak membantu penulis secara langsung maupun tidak langsung yang

tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Disadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan berharap saran serta

kritik yang membangun. Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat

bagi semua pihak.

Surakarta, Juli 2012

Penulis


commit to user

v

ABSTRAK

Avri Priatama, 2012, Pengaruh Kadar Fly Ash sebagai Pengganti Sebagian Semen terhadap Kuat Tarik Belah dan Modulus of Rupture pada High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penggunaan beton konvensional pada tahap pengecoran komponen bangunan yang padat tulangan belum mampu menjamin tercapainya kepadatan beton yang optimal dikarenakan sudah tidak dimungkinkannya lagi penggunaan vibrator, sehingga kekuatan beton yang diharapkan tidak dapat tercapai dengan baik. Salah satu pemecahan yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan self compacting concrete. Penggunaan fly ash pada self compacting concrete akan menambah workability serta flowability dari beton segar. Kadar penggunaan fly ash pada beton hingga lebih dari 50% disebut dengan high volume fly ash – self compacting concrete. Kadar fly ash sebagai pengganti sebagian semen dalam beton yang cukup tinggi mampu memperkecil ruang antar agregat sehingga beton yang dihasilkan lebih padat. Kepadatan beton khususnya dalam hal ketahanannya menerima tegangan tarik dapat diketahui dengan tolak ukur kuat tarik belah maupun modulus of rupture. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji kuat tarik belah sebanyak 27 buah berbentuk silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm, serta 27 buah benda uji modulus of rupture berbentuk balok dengan dimensi 10 x 10 x 50 cm. Variasi kadar fly ash yang ditinjau dalam penelitian ini adalah 35%, 55%, dan 65%. Kadar fly ash 35% digunakan sebagai pembanding sesuai dengan syarat penggunaan maksimum fly ash pada beton dalam ASTM C618-86. Pengujian kuat tarik belah dan modulus of rupture tiap variasi kadar fly ash diuji pada umur 7, 28 dan 56 hari. Dari hasil pengujian kuat tarik belah maupun modulus of rupture HVFA-SCC diketahui bahwa penggunaan fly ash yang semakin banyak dalam beton akan mengurangi nilai kuat tarik belah serta modulus of rupture pada umur awal beton. Pada umur 7 hari nilai kuat tarik belah beton dengan variasi kadar fly ash 65% cenderung sama dengan variasi kadar fly ash 35% dan 55% yaitu sebesar 1,952 MPa. Sedangkan nilai modulus of rupture dengan variasi kadar fly ash 65% pada umur 7 hari didapat sebesar 2,133 MPa, terendah dibanding beton dengan variasi kadar fly ash lain yang lebih rendah. Nilai modulus of rupture beton dengan kadar fly ash 65% mengalami peningkatan terhadap umur beton yang lebih signifikan dibanding beton dengan variasi kadar fly ash yang lebih rendah.

Kata kunci : fly ash, kuat tarik belah, modulus of rupture, HVFA-SCC.


commit to user

vi

ABSTRACT

Avri Priatama, 2012, Effect of Fly Ash Content as Cement Subtitution on Split Tensile Strength and Modulus of Rupture of High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete. Thesis Civil Engineering Departement of Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta. The use of conventional concrete in the casting stage that has many congested area is not guarantee the optimal compaction of the concrete, since it was impossible to use a vibrator that the required strength of the concrete can not be achieved properly. As one of the solution for this problem self compacting concrete can be achieved. The content of fly ash in the concrete can increase the workability and flowability of the fresh concrete. Concrete that contains more than 50% of fly ash reffered as high volume fly ash concrete. Fly ash content as cement substitution in the concrete can decrease the space among the aggregates so the more compact concrete can be produced. The compaction of the concrete especially in the context of flexural strength can be known by it’s splitting tensile strength and modulus of rupture parameters. This research used experimental method with total 27 pieces splitting tensile strength specimens on silinder with 15 cm diameter and 30 cm high, and 27 pieces modulus of rupture specimens on beam with 10x10x50 cm measure. The fly ash content variation evaluate in this research is 35%, 55%, and 65%. The 35% fly ash content variation used as the comparison concrete according to the maximum use of fly ash in the concrete in ASTM C 618-86 specifications. The test of splitting tensile strength and modulus of rupture of each fly ash content variations of the concrete were tested at 7, 28, 56 days. By the result of splitting tensile strength and modulus of rupture test of HVFA-SCC known that the more fly ash content in the concrete will decrease the splitting tensile strength and modulus of rupture value at the early age of concrete. At 7 days, the splitting tensile strength value of the concrete with 65% fly ash content variation tend to be the same with other fly ash content variation equal to 1,952 MPa. Oterhwise, the modulus of rupture value of the concrete with 65% fly ash content variation at 7 days equal to 2,133 MPa, the lowest among another concrete with lower fly ash content variation. The modulus of rupture value of the concrete with 65% fly ash content variation has the more significant increase value than otehr concrete that has lower fly ash content variation. Keywords : fly ash, splitting tensile strength, modulus of rupture, HVFA-SCC.


commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii

MOTTO DAN PESEMBAHAN ....................................................................... iv

ABSTRAK .......................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xv

DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xvi

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

1.1. Latar Belakang .................................................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................. 5

1.3. Batasan Masalah ............................................................................................... 5

1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................................. 5

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................................ 5

1.5.1. Manfaat Teoritis ............................................................................................. 5

1.5.2. Manfaat Praktis .............................................................................................. 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .............................. 7

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................................ 7

2.2. Landasan Teori ................................................................................................... 12

2.2.1. Beton ............................................................................................................... 12

2.2.2. Jenis-jenis Beton ............................................................................................. 12

2.2.3. High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC) ...................................................... 12

2.2.3.1. Pengertian High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC) ................................. 12

2.2.3.2. Spesifikasi High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC) ................................ 14


commit to user

ix

2.2.3.3. Kelebihan dan Kekurangan High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC) ..... 17

2.2.4. Self Compacting Concrete (SCC) ................................................................... 18

2.2.4.1. Pengertian Self Compacting Concrete (SCC) ............................................... 18

2.2.4.2. Spesifikasi Self Compacting Concrete (SCC) ............................................... 18

2.2.4.3. Sifat Self Compacting Concrete (SCC) ......................................................... 20

2.2.4.4. Kelebihan dan Kekurangan Self Compacting Concrete (SCC) ..................... 24

2.2.5. High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ................... 25

2.2.5.1. Pengertian High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete

(HVFA-SCC) ................................................................................................ 25

2.2.5.2. Bahan Penyusun High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete

(HVFA-SCC) ................................................................................................ 26

2.2.5.3. Rancang Campur High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete

(HVFA-SCC) ................................................................................................ 31

2.2.6. Kuat Tarik Belah ............................................................................................. 31

2.2.7. Modulus of Rupture ......................................................................................... 33

2.2.7.1. Kekakuan Lentur Balok ................................................................................ 38

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 41

3.1. Pengujian Bahan Dasar Beton ............................................................................ 41

3.1.1. Agregat Halus ................................................................................................. 41

3.1.1.1. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus ...................................................... 41

3.1.1.2. Pengujian Kadar Zat Organik Agregat Halus ............................................... 42

3.1.1.3. Pengujian Specific Gravity Agregat Halus .................................................... 42

3.1.1.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus ................................................................. 43

3.1.2. Agregat Kasar ................................................................................................. 43

3.1.2.1. Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar .................................................... 43

3.1.2.2. Pengujian Gradasi Agregat Kasar ................................................................. 44

3.1.2.3. Pengujian Abrasi Agregat Kasar ................................................................... 44

3.1.3. Fly Ash ............................................................................................................ 45

3.2. Rancang Campur High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete ................ 46

3.3. Kriteria Campuran HVFA-SCC dan Mortar HVFA-SCC ................................. 50


commit to user

x

3.4. Rasio Antara Indeks Viskositas Campuran (Vfc) dan Indeks Viskositas Mortar

(Vfm) .................................................................................................................. 51

3.5. Pembuatan Benda Uji High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete ........ 52

3.6. Curing (Perawatan) High Volume Fly Ash - Self Compacting Concrete ............ 55

3.7. Pengujian Kuat Tarik Belah High Volume Fly Ash - Self Compacting

Concrete .............................................................................................................. 55

3.8. Pengujian Modulus of Rupture High Volume Fly Ash - Self Compacting

Concrete .............................................................................................................. 56

3.9. Tahap Penelitian ................................................................................................. 57

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ............................................... 60

4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar .............................................................................. 60

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ....................................................................... 60

4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar ....................................................................... 61

4.1.3. Hasil Pengujian Fly Ash .................................................................................. 63

4.2. Rancang Campur HVFA-SCC ........................................................................... 64

4.3. Hasil Pengujian Beton Segar HVFA-SCC ......................................................... 65

4.4. Hasil Pengujian dan Analisis Data Kuat Tarik Belah HVFA-SCC ................... 67

4.4.1. Analisis Hubungan Kuat Tarik Belah dan Kuat Tekan HVFA-SCC .............. 70

4.5. Hasil Pengujian dan Analisis Data Modulus of Rupture HVFA-SCC ................ 74

4.5.1. Analisis Kekakuan Lentur Balok .................................................................... 78

4.5.3. Analisis Hubungan Modulus of Rupture dan Kuat Tekan HVFA-SCC .......... 80

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 84

5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 84

5.2. Saran.................................................................................................................... 85

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 87

LAMPIRAN


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Persyaratan Kandungan Kimia Fly Ash ................................................... 27

Tabel 2.2. Parameter Kimia Fly Ash PLTU Cilacap ................................................. 28

Tabel 2.3. Data Teknis Sika Viscocrete 10 ............................................................... 30

Tabel 3.1. Tabel Perubahan Warna Pada Uji Kadar Zat Organik Pasir .................... 42

Tabel 3.2. Tabel Parameter Pengujain Fly Ash ......................................................... 45

Tabel 3.3. Tabel Hasil Rancang Campur HVFA-SCC ............................................. 49

Tabel 3.4. Hasil Pengujian Slump Loss HVFA-SCC Kadar 35%, 55%, dan 65% ... 50

Tabel 3.5. Hasil Pengujian Mortar HVFA-SCC Kadar 35%, 55%, dan 65% ........... 51

Tabel 3.6. Hasil Hitungan Rasio Vfc/Vfm HVFA-SCC Kadar 35%, 55%, dan

65% ......................................................................................................... 52

Tabel 3.7. Rincian Benda Uji Kuat Tarik Belah dan Modulus of Rupture

HVFA-SCC ............................................................................................. 54

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ............................................................... 60

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus ................................................. 61

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Kasar ............................................................... 62

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar ................................................. 62

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Fly Ash dari PLTU Cilacap ........................................... 63

Tabel 4.6. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk setiap Variasi

per 1 m3 ................................................................................................... 64

Tabel 4.7. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk setiap 1 Kali Adukan

(9 Benda Uji Kuat Tarik Belah) .............................................................. 64

Tabel 4.8. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk Kebutuhan 1 Benda Uji

Kuat Tarik Belah ..................................................................................... 64


(9 Benda Uji Modulus of Rupture) .......................................................... 64

Tabel 4.10. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk Kebutuhan 1 Benda Uji

Modulus of Rupture ................................................................................. 65

Tabel 4.11. Hasil Pengujian Flow Table Test HVFA-SCC ....................................... 65

Tabel 4.12. Hasil Pengujian J-Ring Flow Table Test HVFA-SCC ............................ 65


commit to user

xii

Tabel 4.13. Hasil Pengujian L-Box Test HVFA-SCC ................................................ 66

Tabel 4.14. Hasil Pengujian Box-Type Test HVFA-SCC .......................................... 66

Tabel 4.15. Hasil Pengujian V-Funnel Test HVFA-SCC .......................................... 66

Tabel 4.16. Hasil Uji Kuat Tarik Belah Rata-Rata HVFA-SCC ................................ 68

Tabel 4.17. Hasil Uji Modulus of Rupture Rata-Rata HVFA-SCC ........................... 75

Tabel 4.18. Nilai Kekakuan Lentur Rata-Rata HVFA-SCC ...................................... 78


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Hubungan Antara Deformability dan Viscosity.................................... 11

Gambar 2.2. Butiran Fly Ash (SpecData_FlyAsh Holcim, 2006) ............................. 16

Gambar 2.3. Prinsip Dasar Proses Produksi Self Compacting Concrete

(Dehn dkk, 2000) ................................................................................ 19

Gambar 2.4. Perkembangan Kuat Tekan SCC (Dehn dkk, 2000) ............................ 19

Gambar 2.5. Pengujian Kuat Tarik Belah ................................................................ 32

Gambar 2.6. Standar Pengujian Kuat Lentur (Modulus of Rupture) menurut

ASTM C-78 ......................................................................................... 34

Gambar 2.7. Momen yang terjadi akibat Beban P .................................................... 35

Gambar 2.8. Patah pada 1/3 Bentang Tengah Balok ................................................ 36

Gambar 2.9. Benda Uji yang mengalami Patah pada 1/3 Bentang Tengah Balok ... 36

Gambar 2.10. Patah pada Bentang antara A-B atau C-D < 5% ................................. 37

Gambar 2.11. Patah pada Bentang antara A-B atau C-D > 5% ................................. 37

Gambar 2.12. Lendutan pada Balok Akibat Pembebanan ......................................... 39

Gambar 3.1. Diagram Alir Rancang Campur Beton ................................................. 49

Gambar 3.2. Benda Uji Kuat Tarik Belah ................................................................. 52

Gambar 3.3. Benda Uji Modulus of Rupture ............................................................ 53

Gambar 3.4. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton menggunakan alat Compression

Testing Machine ................................................................................... 56

Gambar 3.5. Pengujian Modulus of Rupture dengan Alat Loading Frame .............. 57

Gambar 3.6. Bagan Alir Tahap – Tahap Penelitian .................................................. 59

Gambar 4.1. Gradasi Agregat Halus ......................................................................... 61

Gambar 4.2. Gradasi Agregat Kasar ......................................................................... 63

Gambar 4.3. Diagram Kuat Tarik Belah Rata-Rata HVFA-SCC ............................. 68

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kuat Tarik Belah Rata-Rata dan Umur

HVFA-SCC .......................................................................................... 69

Gambar 4.5. Grafik Hubungan ft dan √(f'c) beberapa Variasi Fly Ash

HVFA-SCC .......................................................................................... 71


commit to user

xiv

Gambar 4.6. Grafik Hubungan ft dan √(f'c) pada HVFA-SCC dengan Beberapa

Beton Normal ....................................................................................... 72

Gambar 4.7. Grafik Hubungan ft dan √(f'c) pada HVFA-SCC dengan Beberapa

Jenis Beton Lain .................................................................................. 73

Gambar 4.8. Diagram Nilai Modulus of Rupture Rata-Rata HVFA-SCC ................ 76

Gambar 4.9. Grafik Hubungan Modulus of Rupture Rata-Rata dan Umur

HVFA-SCC .......................................................................................... 77

Gambar 4.10. Diagram Nilai Kekakuan Lentur Rata-Rata HVFA-SCC .................. 79

Gambar 4.11. Grafik Hubungan Kekakuan Rata-Rata dan Umur HVFA-SCC ........ 79

Gambar 4.12. Grafik Hubungan MOR dan √(f'c) beberapa Variasi Fly Ash

HVFA-SCC ........................................................................................ 81

Gambar 4.13. Grafik Hubungan MOR dan √(f'c) pada HVFA-SCC dengan

Beberapa Beton Normal ..................................................................... 82

Gambar 4.14. Grafik Hubungan MOR dan √(f'c) pada HVFA-SCC dengan

Beberapa Jenis Beton Lain ................................................................. 83


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Pengujian Agregat

Lampiran B. Mix Design

Lampiran C. Hasil Pengujian Slump Flow

Lampiran D. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah dan Modulus of Rupture

Lampiran E. Dokumentasi Penelitian


commit to user

xvi

DAFTAR NOTASI

s = Tegangan lentur

∆ = Lendutan

a = Jarak dari titik terjadinya fracture ke tumpuan terdekat

A = Luas penampang

ACI = American Concrete Institute

ASTM = American Standard for Testing and Materials

b = Lebar benda uji

D = Diameter silinder

E = Modulus elastisitas beton

ɛ = Regangan aksial

EI = Kekakuan lentur komponen

f = Berat pasir kering oven

f’c = Kuat Tekan

ft = Kuat Tarik Belah

h = Tinggi benda uji

I = Momen inersia

KTB = Kuat tarik belah

L = Panjang bentang benda uji

M = Momen

MOR = Modulus of Rupture

Pmaks = Beban maksimum yang diberikan

SK SNI = Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia

SNI = Standar Nasional Indonesia

π = Phi (3,141592654)


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan teknologi belakangan ini berkembang sangat pesat seiring dengan

perkembangan jaman. Begitu pula dengan teknologi beton yang semakin

berkembang seiring dengan berbagai permasalahan yang timbul di masa

konstruksi, baik itu dari segi desain maupun metode-metode konstruksi yang

dilakukan. Dibandingkan dengan bahan bangunan yang lain, beton mempunyai

berbagai keunggulan, antara lain relatif lebih kuat menahan gaya tekan, mudah

pengerjaan dan perawatannya, mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan, tahan

terhadap perubahan cuaca, serta lebih tahan terhadap api dan korosi sehingga

biaya perawatan termasuk rendah. Namun demikian, beton juga memiliki berbagai

kelemahan, antara lain kuat tarik yang rendah, dan pengerjaan yang terkadang

tidak mudah.

Banyaknya inovasi desain bangunan dalam perkembangan dunia konstruksi,

mendorong munculnya teknologi beton yang lebih baik dari beton konvensional.

Hal ini dikarenakan penggunaan beton konvensional pada tahap pengecoran

komponen bangunan yang unik serta metode konstruksi yang bervariasi belum

menjamin tercapainya kepadatan yang optimal, sehingga kuat tekan yang

diharapkan tidak dapat tercapai dengan baik. Pada beberapa kondisi dengan desain

konstruksi yang padat tulangan penggunaan beton konvensional sudah tidak

memadai lagi, karena sudah tidak memungkinkan bagi alat vibrator untuk

mencapai daerah-daerah padat tulangan tersebut.

Salah satu pemecahan untuk memperoleh struktur beton yang memiliki kepadatan

serta ketahanan yang lebih baik adalah dengan menggunakan self compacting

concrete (SCC). SCC adalah beton yang memiliki sifat kecairan (fluidity) yang

tinggi sehingga mampu mengalir dan mengisi ruang-ruang di dalam cetakan tanpa

proses pemadatan (Tjaronge, 2006). Sehingga hal ini dapat mengatasi berbagai


commit to user

2

permasalahan yang timbul selama masa pengecoran komponen bangunan yang

hanya menggunakan beton konvensional. SCC juga mampu mereduksi

penggunaan tenaga kerja terampil untuk proses pemadatan pada tahap pengecoran

masa konstruksi. Kemampuan mengalir dengan tingkat ketahanan terhadap

segregasi yang tinggi pada SCC disebabkan oleh pembatasan kandungan dan

ukuran agregat yang lebih kecil dari pada beton konvensional, rasio air-semen

(w/c-ratio) yang rendah, serta penggunaan superplasticizer yang memadai.

Penggunaan superplasticizer pada SCC meningkatkan workabilitas dari beton

segar dengan tidak berpengaruh banyak pada nilai kuat tekan beton tersebut. SCC

yang masih segar memiliki nilai slump yang sangat tinggi, sehingga pengukuran

dengan kerucut Abrams sudah tidak memungkinkan lagi. Pengukuran sifat SCC

mengacu pada tingkat flowability serta passingability beton segar tersebut.

Pengukuran sifat beton segar jenis self-compacting concrete dapat mengacu pada

dua alat ukur yang berupa Slump-Flow Test dan L-Shape Box Test (Grunewald,

2004).

Untuk beberapa alasan, industri beton memang tidak berkelanjutan atau

sustainable (Mehta, 1999). Hal ini dikarenakan industri beton banyak

mengkonsumsi material alami dari alam. Industri beton yang menggunakan semen

portland sebagai bahan baku utamanya juga telah mendorong produksi semen

portland meningkat, yang berkontribusi terhadap timbulnya efek rumah kaca

(green house effect) yang memicu terjadinya pemanasan global (global warming).

Penggunaan high volume fly ash concrete (HVFAC) yang mengacu pada beberapa

permasalahan di atas akan dapat membuat industri beton ke depannya akan

menjadi lebih sustainable. High volume fly ash concrete (HVFAC) merupakan

beton dengan kandungan fly ash didalamnya dengan kadar yang tinggi.

Fly ash atau yang biasa disebut dengan abu terbang dihasilkan dari pengumpul

mekanik yang memisahkan fly ash dari gas sisa pembakaran batu bara. Ukuran

partikel fly ash antara 1-150 mikrometer yang lolos ayakan 45 mikrometer serta

perannya yang bersifat pozzolan ini, cukup menjanjikan untuk digunakan sebagai

campuran atau bahkan pengganti semen. Penggunaan fly ash pada beton juga


commit to user

3

mampu mereduksi kapur bebas atau Ca(OH)2 yang merupakan hasil sampingan

dari proses hidrasi semen dan air.

Penggunaan fly ash pada beton yang masih terbatas antara 10% - 35 % dari berat

binder dinilai belum maksimal terutama dalam meningkatkan daya tahan

(durability) terhadap serangan sulfat, alkali-silika ekspansi, dan juga thermal

cracking. Untuk itu penggunaan fly ash pada beton ditingkatkan hingga kadar

minimum 50% dari berat binder atau dikenal dengan high volume fly ash concrete

(HVFAC). Hal ini dimungkinkan bagi beton untuk menghasilkan workability,

ultimate strength, serta durability yang lebih tinggi dari beton konvensional pada

umumnya. HVFAC secara umum sangat kohesif dan menunjukan kemungkinan

tidak terjadinya bleeding dan segregation. HVFAC juga memiliki workability dan

pumpability yang sangat bagus dengan hasil uji slump lebih rendah dari 75 mm

atau lebih besar dari 75 mm yang digunakan untuk heavy reinforced structures.

Dengan workability dan pumpability yang bagus ini menyebabkan material

bergerak dengan baik mengisi ruang-ruang kosong layaknya self compacting

concrete.

High volume fly ash - self compacting concrete (HVFA-SCC) merupakan

perpaduan teknologi antara beton memadat mandiri dengan beton yang

menggunakan fly ash dengan kadar yang tinggi sebagai pengganti sebagian

semen. Fly ash selain mampu meningkatkan workability beton segar, juga

berfungsi sebagai water reducer dimana mampu mengurangi penggunaan air pada

campuran beton. Bentuk butiran fly ash yang bulat akan meningkatkan workability

beton segar sehingga kemampuan beton segar untuk mengalir akan lebih baik

dengan penggunaan faktor air semen yang lebih kecil. Kadar fly ash sebagai

pengganti sebagian semen yang cukup tinggi mampu memperkecil ruang antar

agregat. Hal ini dikarenakan ukuran butiran fly ash lebih kecil dari semen

sehingga beton yang dihasilkan akan lebih padat sehingga diharapkan mampu

meningkatkan nilai kuat tarik belah maupun modulus of rupture beton.

Kuat tarik beton merupakan suatu sifat beton yang penting dalam menahan retak

akibat perubahan kadar air, suhu, dan pembebanan. Kuat tarik beton juga

dipengaruhi oleh lekatan antara pasta semen dengan agregat pada beton tersebut.


commit to user

4

Sifat kuat tarik beton dipengaruhi oleh mutu beton itu sendiri. Meningkatkan mutu

beton untuk kekuatan tekan hanya disertai oleh peningkatan yang kecil dari kuat

tariknya. Menurut perkiraan kasar, nilai kuat tarik berkisar antara 9% - 15% dari

kuat tekannya. Ada anggapan lain mengatakan bahwa dalam perencanaan struktur,

beton dianggap hanya mampu menahan tegangan desak walaupun sebenarnya

beton juga mampu menahan tegangan tarik, sehingga hal ini dianggap tidak

efisien terutama pada perencanaan yang didominasi tarik dan lentur. Bagian tarik

pada balok akan mengalami retak sekalipun mendapat tegangan yang tidak begitu

besar. Hal ini disebabkan adanya retak rambut yang merupakan sifat alami dari

beton, sehingga diperlukan uji kuat tarik untuk membuat beton yang sesuai untuk

bangunan konstruksi. Dikarenakan kuat tarik beton yang tepat sulit di ukur (Tri

M., 2004), sehingga untuk mencari nilai kuat tarik bahan beton yang

mencerminkan kuat tarik yang sebenarnya, maka digunakan kuat tarik belah (split

tensile strength).

Modulus of rupture merupakan kuat tarik maksimum yang secara teoritis dipakai

pada serat bagian bawah dari sebuah balok uji (Neville, 1997). Nilai dari modulus

of rupture bergantung pada dimensi dari balok uji susunan beban. Modulus of

rupture yang merupakan dampak dari beton yang mengalami pelenturan akibat

beban - beban yang bekerja pada benda uji beton tersebut dapat diketahui dengan

melakukan percobaan yang dapat menggambarkan bagian balok yang hanya

menerima beban lentur saja, yaitu meletakkan balok beton pada tumpuan

sederhana dengan perletakan berupa sendi rol. Metode third point loading

digunakan untuk memperoleh nilai modulus of rupture.

Untuk memperoleh nilai modulus of rupture maupun kuat tarik belah yang

optimal, maka kepadatan beton harus semaksimal mungkin. Hal ini diharapkan

dapat diupayakan dengan penggunaan high volume fly ash - self compacting

concrete (HVFA-SCC).


commit to user

5

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka dapat

diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut: Bagaimana pengaruh penggunaan

fly ash dengan volume tinggi terhadap nilai kuat tarik belah dan modulus of

rupture high volume fly ash– self compacting concrete.

1.3. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini fly ash yang dipakai adalah fly ash tipe C yang diperoleh dari

PLTU Cilacap. Reaksi kimia dari senyawa-senyawa pembentuk high volume fly

ash – self compacting concrete tidak dibahas secara detail.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penggunaan fly ash

dengan volume tinggi terhadap nilai kuat tarik belah dan modulus of rupture high

volume fly ash – self compacting concrete.

1.5. Manfaat Penelitian

1.5.1. Manfaat Teoritis

a. Memberikan wawasan pada masyarakat pada umumnya dan dunia teknik

sipil pada khususnya tentang penggantian sebagian kadar semen dalam

beton dengan fly ash sehingga membentuk high volume fly ash – self

compacting concrete.

b. Memberikan informasi tentang nilai kuat tarik belah serta modulus of

rupture dari penggunaan fly ash dengan volume tinggi pada high volume

fly ash – self compacting concrete.


commit to user

6

1.5.2. Manfaat Praktis

a. Menambah alternatif pemanfaatan limbah fly ash sebagai bahan campuran

pembuatan beton untuk mengatasi kekurangan dan kelangkaan bahan

pembuat adukan beton serta untuk mengurangi biaya.

b. Memanfaatkan limbah fly ash yang tergolong B3 (Bahan Berbahaya dan

Beracun) skala besar untuk diproduksi sebagai bahan bangunan terutama

sebagai bahan campuran beton, sehingga menjadi ramah lingkungan.


commit to user

7

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Beton merupakan campuran antara semen, agregat kasar, agregat halus dan air,

dengan atau tanpa bahan tambahan membentuk masa padat (SK SNI T-15-1990-

03:1). Beton yang paling padat dan kuat diperoleh dengan menggunakan jumlah

air yang minimal konsisten dengan derajad workabilitas yang dibutuhkan untuk

memberikan kepadatan maksimal. Derajat kepadatan harus dipertimbangkan

dalam hubungannya dengan cara pemadatan dan jenis konstruksi, agar terhindar

dari kebutuhan akan pekerjaan yang berlebihan dalam mencapai kepadatan

maksimal (Murdock & Brook, 1991).

Beton umum digunakan pada konstruksi karena mempunyai banyak keuntungan

antara lain bahan baku yang mudah didapat, mudah dibentuk sesuai kebutuhan,

mampu memikul beban yang berat, biaya pemeliharaan yang kecil, serta memiliki

kuat desak yang besar. Namun beton juga memiliki beberapa kelemahan, antara

lain kuat tarik yang rendah, dan pengerjaan yang terkadang tidak mudah.

Penggunaan fly ash atau biasa dikenal dengan abu terbang pada campuran beton

yang mampu mereduksi kapur bebas atau Ca(OH)2 hasil sampingan dari proses

hidrasi semen dan air, salah satunya berfungsi untuk menambah kelecakan beton

sehingga workability beton akan menjadi lebih baik dan mudah untuk dikerjakan

serta memungkinkan untuk meningkatkan kemampuan beton mengalir dan

mampu memadat sendiri. Selain itu fly ash juga berfungsi sebagai filler sehingga

tujuan mendapatkan struktur beton yang memiliki tingkat kepadatan yang tinggi

dapat dicapai. Fly ash merupakan limbah PLTU berbahan bakar batu bara

dikategorikan sebagai limbah berbahaya (B3) oleh Bapedal. Fly ash ini sendiri

apabila tidak dimanfaatkan dapat menjadi ancaman bagi lingkungan. Karenanya

dapat dikatakan, pemanfaatan fly ash akan mendatangkan efek ganda pada tindak

penyelamatan lingkungan, yaitu penggunaan fly ash memangkas dampak negatif


commit to user

8

kalau bahan sisa ini dibuang begitu saja dan sekaligus mengurangi penggunaan

semen Portland dalam pembuatan beton (Hardjito, 2001) dalam (Maryoto, 2008).

High volume fly ash concrete (HVFAC) adalah beton yang menggunakan

fly ash sebagai bahan pozzolanic dan digunakan bersamaan dengan semen dengan

persentase fly ash 50% atau lebih dari berat total binder. HVFAC memiliki

kelebihan yaitu ramah lingkungan, ekonomis, memperlambat setting time,

meningkatkan workability, durability, dan diharapkan meningkatkan kekuatan

dari beton (Stefanus dan Howard, 2010).

Definisi beton high volume fly ash menurut Mehta (2004) yaitu :

1) Kandungan fly ash minimal 50% dari berat binder.

2) Water content yang rendah, umumnya kurang dari 130 kg/m3.

3) Cement content umumnya tidak lebih dari 200 kg/m3.

4) Untuk campuran beton dengan spesifikasi 28 hari kekuatan 30 MPa atau lebih

tinggi, slump > 150 mm dan water cement ratio 0,3, wajib digunakan

admixture yang mengurangi air.

5) Untuk beton expose dengan lingkungan yang membeku digunakan admixture

khusus.

6) Untuk campuran beton dengan slump < 150 mm kekuatan beton 28 hari

kurang dari 30 MPa, water cement ratio 0,4 memungkinkan tidak digunakan

superplasticizer.

Panas hidrasi pada pengecoran beton konvensional menghasilkan suhu 55°-66° C

memungkinkan terjadinya thermal cracking menjadi lebih besar. HVFAC dengan

presentase fly ash 50% dapat menurunkan suhu akibat panas hidrasi semen

menjadi 30°-35° C sehingga kemungkinan thermal cracking dapat diperkecil.

Selisih suhu antara bagian dalam dan luar beton diharapkan tidak melebihi 25° C,

karena hal tersebut dapat membuat retak pada beton sering terjadi. Berdasarkan

penelitian yang dilakukan oleh Stefanus dan Howard (2010), didapat bahwa

HVFAC dengan kandungan fly ash semakin besar memiliki setting time yang

lebih lama dan suhu puncak yang semakin rendah.


commit to user

9

Dari konferensi Concrete 2001 yang diselenggarakan di Perth, Australia,

dilaporkan penggunaan HVFAC (high volume fly ash concrete) atau beton dengan

kandungan fly ash tinggi pada sejumlah proyek infrastruktur, demikian pula

penggunaan bahan buangan lain seperti slag. Beton tersebut dilaporkan

menunjukkan hasil memuaskan di lapangan. Dalam waktu singkat di masa

mendatang, penggunaan beton jenis ini diperkirakan akan meningkat dengan

cepat. Selain lebih ramah lingkungan, mengurangi jumlah energi yang diperlukan

karena berkurangnya pemakaian semen, lebih awet dan lebih murah, bahan ini

juga tetap menunjukkan perilaku mekanik memuaskan. Perkembangan mutakhir

yang menjanjikan adalah penggunaan fly ash sepenuhnya sebagai pengganti

semen lewat proses yang disebut polimerisasi anorganik (kadang disebut

geopolimer) yang dipelopori oleh seorang ilmuwan Prancis, Prof. Joseph

Davidovits, sekitar 20 tahun lalu (Hardjito, 2001).

Self Compacting Concrete (SCC) adalah beton yang memiliki sifat kecairan

(fluidity) yang tinggi sehingga mampu mengalir dan mengisi ruang-ruang di

dalam cetakan tanpa proses pemadatan (Tjaronge, 2006). SCC mulai

dikembangkan sekitar tahun 1980-an oleh beberapa peneliti di Jepang, dan mulai

digunakan pada konstruksi beton pada awal tahun 1990-an (Okamura et. al, 2003).

Pembangunan struktur beton yang memiliki ketahanan, membutuhkan pemadatan

yang baik yang dilakukan oleh tenaga-tenaga kerja terampil. Sedangkan

berkurangnya tenaga-tenaga kerja terampil dalam dunia konstruksi di Jepang

mengakibatkan beton kadang-kadang tidak terpadatkan dengan baik sehingga

menurunkan mutu pekerjaan konstruksi. SCC adalah salah satu pemecahan untuk

memperoleh struktur beton yang memiliki ketahanan yang lebih baik (Tjaronge et.

al, 2006). Menurut (Ouchi et. al, 2003), SCC menawarkan beberapa kelebihan

antara lain :

1) Pelaksanaannya yang tidak menimbulkan polusi suara,

2) Mengatasi permasalahan pemadatan beton,

3) Mereduksi jumlah tenaga kerja,

4) Konstruksi yang lebih cepat,

5) Dapat meningkatkan kualitas dan durability struktur beton, serta

6) Dapat diperoleh kekuatan beton yang lebih tinggi.


commit to user

10

SCC sangat dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran agregat dalam proses

pengalirannya. Bentuk agregat yang bulat dan berupa batu pecah akan

mempengaruhi kecepatan aliran beton. Bentuk agregat yang bulat kecepatan

alirannya akan lebih tinggi dari pada menggunakan batu pecah, karena tekstur

permukaan batu pecah lebih kasar dan bersudut sehingga terjadi gesekan antar

agregat yang menyebabkan aliran melambat. Ukuran agregat kasar maksimum

dalam SCC adalah 20 mm dan pemakaianya dibatasi kurang lebih hanya 50 % dari

total volume beton (Novi Andi S, 2011).

Untuk memperoleh beton yang mampu mengalir melewati tulangan dan

memenuhi ruang di dalam cetakan tanpa memerlukan proses pemadatan manual

atau getaran mekanik tanpa terjadi segregasi material perlu digunakan high range

water reducer atau superplasticizer. Superplasticizer meningkatkan konsistensi

pasta semen dan membuat pasta semen menyelimuti dan mengikat agregat dengan

kuat sehingga beton mampu mengalir tanpa mengalami segregasi material. Riset

tentang SCC masih terus dilakukan hingga sekarang dengan banyak aspek kajian,

misalnya ketahanan, permeabilitas, dan kuat tekan. Kekuatan beton kering 120

MPa sudah dapat dicapai karena penggunaan superplasticizer yang

memungkinkan penurunan rasio air-semen (w/c) hingga nilai w/c = 0,3 atau lebih

kecil (Juvas, 2004).

Namun, untuk memperoleh campuran beton yang mampu memadat mandiri,

metode mix design konvensional tidak dapat lagi digunakan. Menurut Okamura

dan Ozawa (1995), desain campuran yang digunakan mengacu pada material yang

sudah tersedia pada pabrik beton ready mix. Kadar agregat kasar dan agregat halus

ditentukan terlebih dahulu dan pemadatan sendiri dapat diperoleh dengan

mengatur faktor air-bahan pengikat dan dosis superplasticizer. Spesifikasinya

antara lain adalah sebagai berikut :

1) Agregat kasar yang digunakan adalah 50% volume total, agar mortar dapat

melewati sela-sela dari agregat kasar yang kurang rapat tersebut.

2) Volume agregat halus ditetapkan hanya 40% dari volume total mortar,yang

bertujuan mengisi kekosongan dari agregat kasar.


commit to user

11

3) Rasio volume untuk air dan bahan pengikat ditetapkan antara 0,9 hingga 1

tergantung pada sifat pada bahan pengikatnya.

4) Dosis superplasticizer dan faktor air - bahan pengikat ditentukan setelahnya

untuk mendapatkan pemadatan secara mandiri.

Hal yang berpengaruh dalam self compacting concrete adalah deformability dan

viscosity. Self compacting concrete yang berkinerja tinggi membutuhkan

deformability yang tinggi dan segregasi yang rendah. Okamura, H., & Ouchi, M,

(2003) menyatakan bahwa perbandingan antara deformability (Γm) dengan

viscosity (Rm) hampir konstan dengan variasi dari w/b dengan syarat penggunaan

superplasticizer yang konstan pula.

Gambar 2.1. Hubungan Antara Deformability dan Viscosity

Dari Gambar 2.1. menunjukkan bahwa semakin besar nilai Viscosity (Rm) maka

semakin besar pula deformability (Γm) dari beton, sebaliknya bila nilai Rm

semakin kecil maka Γm dari beton semakin kecil pula.

HVFAC yang secara umum sangat kohesif dan menunjukan kemungkinan tidak

terjadinya bleeding dan segregation serta memiliki workability dan pumpability

yang sangat bagus menyebabkan material bergerak dengan baik mengisi ruang-

ruang kosong layaknya SCC. Oleh karena itu, penggunaan High Volume Fly ash

Self Compacting Concrete akan sangat menguntungkan dari segi workability dan

durability. Kadar fly ash yang tinggi pada campuran tersebut akan meningkatkan

kemampuan beton untuk mengalir tanpa menggunakan banyak air. Kemampuan

beton untuk mempertahankan bentuk akan semakin baik akibat fly ash yang

Γm Deformability

Viscosity

Rm

Peningkatan w/b

Peningkatan dosis superplasticizer

Sp


commit to user

12

berfungsi menambah kepadatan beton sehingga nilai modulus elastisitas beton

juga akan semakin baik.

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Beton

Beton merupakan ikatan dari material-material pembentuk beton, yaitu terdiri dari

campuran agregat (kasar dan halus), semen, air, dan pula ditambah dengan bahan

campuran tertentu apabila dianggap perlu. Bahan air dan semen disatukan akan

membentuk pasta semen berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan agregat

halus dan agregat kasar sebagai pengisi (Nugraha, Paul dan Antoni, 2007). Bahan

tambah (admixture) dapat ditambahkan jika menginginkan sifat-sifat tertentu dari

beton yang bersangkutan untuk menjadi lebih baik.

2.2.2. Jenis-jenis Beton

Beton dapat dibedakan berdasarkan material pembentuk dan kegunaan

strukturnya, misalnya beton kertas, beton serat, beton dengan high volume fly ash,

dan beton yang mampu mengalir dan memadat sendiri (self compacting concrete).

Beton jenis lain pada prinsipnya sama dengan beton normal, yang membedakan

adalah material tambahan tertentu yang digunakan untuk mengubah sifat

betonnya.

Banyak penelitian mengenai beton yang telah dilakukan untuk memperbaiki sifat-

sifat dari beton. Selain itu bahan campurannya juga mengalami beberapa variasi.

Hal ini bertujuan selain untuk meningkatkan kualitas beton juga ditujukan untuk

menekan biaya pembuatan beton sekecil mungkin serta lebih ramah lingkungan.

2.2.3. High Volume Fly Ash Concrete ( HVFAC )

2.2.3.1. Pengertian High Volume Fly Ash Concrete ( HVFAC )

High Volume Fly ash Concrete merupakan campuran beton yang menggunakan

fly ash dimana prosentase fly ash yang digunakan lebih dari 50%. Menurut ASTM

C618 penggunaan fly ash untuk tipe F dibatasi 15% – 20%. Sedangkan untuk tipe


commit to user

13

C dibatasi 25% – 35% dari berat binder. Fly ash pada umumnya memberi dampak

dalam workability dan biaya yang lebih ekonomis pada beton. Namun hal tersebut

tidak mencukupi untuk meningkatkan daya tahan (durability) untuk serangan

sulfat, alkali-silika ekspansi dan juga thermal cracking. Untuk mencapai tujuan

tersebut, maka dilakukan peningkatkan persentase fly ash. Malhotra dan Mehta

(2003) mengusulkan untuk menggunakan prosentase fly ash minimum 50% dari

berat semen untuk diterapkan sebagai mix design dari HVFAC. Hal tersebut sangat

memungkinkan untuk menghasilkan workability, ultimate strength, dan durability

yang tinggi.

Malhotra (2002) telah melakukan percobaan, dan dinyatakan bahwa untuk

mendapatkan kuat tekan yang tinggi menggunakan variasi water content berkisar

antara 100-130 kg/m3 dengan kombinasi superplasicizer, fly ash, dan agregat pada

mix design HVFAC. Ditunjukkan bahwa variasi water content tidak memberikan

pengaruh yang signifikan terhadap kuat tekan beton. Peningkatan kadar semen

justru memberikan pengaruh yang besar pada kuat tekan HVFAC. Untuk

mendapatkan HVFAC dengan kuat tekan yang tinggi dapat menggunakan high

early strengh portland cement.

HVFAC dengan faktor air semen yang rendah dapat digolongkan sebagai beton

dengan yang memiliki kemungkinan terjadi keretakan akibat susut. Untuk

menanggulangi hal tersebut beberapa cara harus dilakukan yaitu dengan

melindungi beton dari berbagai bentuk kehilangan air dengan cepat. Untuk

mendapatkan hasil yang baik curing harus dilakukan pada permukaan beton

minimum 7 hari untuk mendapatkan kekuatan dan bentuk beton yang optimum.

Berdasarkan dari pengalaman di lapangan dan tes di laboratorium, HVFAC jika

dibandingkan dengan beton konvensional dapat disimpulkan sebagai berikut

(Stefanus dan Howard, 2010 ) :

1) Lebih mudah dalam flowability, pumpability, dan workability.

2) Memiliki penyelesaian permukaan beton yang lebih cepat dan lebih baik.

3) Memiliki waktu setting time yang lebih lama.


commit to user

14

4) Kekuatan awal beton dapat ditingkatkan pada umur 7 hari, dimana dapat

dipercepat dengan mengubah pada mix design jika dibutuhkan untuk

pembukaan bekisting dan pembebanan struktur pada awal umur beton.

5) HVFAC akan mengalami penambahan kekuatan yang terjadi antara umur 7

hari sampai 90 hari bahkan mampu melebihi 100% dari kekuatannya. Jadi

tidak perlu dilakukan overdesign untuk mendapatkan suatu kekuatan yang

tinggi.

6) HVFAC memiliki stabilitas dan ketahanan terhadap terjadinya retak pada

beton, baik retak yang diakibatkan oleh thermal shrinkage, autogenous

shrinkage, dan drying shringkage.

7) HVFAC dengan waktu curing yang mencapai tiga sampai enam bulan

memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap electrical dan chloride ion

penetration berdasarkan ASTM C1202.

2.2.3.2. Spesifikasi High Volume Fly Ash Concrete (HVFAC)

Fly ash yang digunakan sebagai pengganti sebagian penggunaan semen pada

beton dapat membuat beton lebih kuat, tahan lama, dan mengurangi dampak

lingkungan. Fly ash itu sendiri memiliki kegunaan untuk meningkatkan kekuatan,

memperlambat setting time, dan mengurangi panas hidrasi dari semen, sehingga

kemungkinan terjadinya cracking dapat dikurangi.

Tipe fly ash dibedakan berdasarkan jenis batu bara yang digunakan untuk

pembakaran. Menurut ACI Manual Concrete Practice 1993 part 1 226.3R-3,

bahan pozzolan dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu :

1) Tipe C

Mengandung CaO di atas 10% yang didapat dari pembakaran lignite atau

subbitumen batu bara (batu bara muda)

a. Kadar (SiO2+Al2O3+Fe2O3) > 50%

b. Kadar CaO mencapai 10%


commit to user

15

2) Tipe F

Mengandung CaO lebih kecil 10% yang dihasilkan dari pembakaran

anthracite atau bitumen batu bara

a. Kadar (SiO2+Al2O3+Fe2O3) > 70%

b. Kadar CaO mencapai 50%

3) Tipe N

Pozzolan alam atau hasil pembakaran yang dapat dapat digolongkan antara

lain tanah diatomic, opaline chertz, shales, tuff dan abu vulkanik, dimana

biasa di proses melalui pembakaran atau tidak melalui proses pembakaran.

Selain itu juga mempunyai sifat pozzolan yang baik.

Selama ini, kebanyakan percobaan yang dilakukan menggunakan standar ASTM

C618 yaitu fly ash tipe F dengan persentase 15%-20% dari berat total binder dan

fly ash tipe C dengan persentase 25%-35% dari berat total binder pada beton.

Menurut pertimbangan referensi dan beberapa pengalaman percobaan, dikatakan

bahwa penggunaan fly ash dengan kadar 50% bahkan lebih dari berat total binder

dapat meningkatkan workability, kekuatan maksimum, dan ketahanan dari beton

tersebut (Malhotra, Mehta, 2003).

Malhotra dan Mehta (2003), mengatakan bahwa fly ash sebagai bahan pozzolanic

yang digunakan bersamaan dengan semen memiliki persentase tertentu dalam

pembuatan beton, dimana jika kadar fly ash 50% atau lebih dari berat total binder

disebut high volume fly ash concrete (HVFAC). Jika dibandingkan dengan beton

konvensional, HVFAC memiliki kelebihan yaitu ramah lingkungan, kekuatan

lebih tinggi, memiliki ketahanan yang lebih lama, penggunaaan air pada campuran

mortar yang lebih sedikit, lebih ekonomis, dan mengurangi panas hidrasi dari

semen sehingga mengurangi resiko cracking. HVFAC memiliki kelebihan ramah

lingkungan karena dapat mengurangi penggunaan semen pada beton, sehingga

karbon dioksida yang dihasilkan dari industri semen dapat dikurangi.

Unsur silikat dan aluminat sebagai unsur dari fly ash yang reaktif akan bereaksi

dengan kapur padam aktif (Ca(OH)2) yang merupakan hasil sampingan dari

proses hidrasi antara semen portland dan air menjadi kalsium silikat hidrat

(C3S2H3 atau “tubermorite”), sehingga mendapatkan hasil utama dari proses


commit to user

16

hidrasi C3S2H3 (tubermorite). Karena dalam HVFAC menggunakan kadar fly ash

tinggi, maka akan terjadi perubahan fungsi fly ash menjadi filler. Ukuran butiran

fly ash (45µm) yang lebih kecil dari pada butiran semen (75 µm) sehingga dapat

menutup dari ruang kosong antar butiran semen dan beton bisa lebih kedap

terhadap air. Dengan beton lebih kedap, maka durability dan ultimate strength

dapat lebih meningkat.

Fly ash memiliki butiran yang lebih halus, bulat dan mempunyai sifat hidrolik.

Oleh karena itu fly ash tidak sekedar menambah kekuatan mortar. Secara mekanik

fly ash ini akan mengisi ruang kosong (rongga) di antara butiran-butiran, dan

secara kimiawi akan memberikan sifat hidrolik pada kapur mati yang dihasilkan

dari proses hidrasi, dimana mortar hidrolik ini akan lebih kuat daripada mortar

udara (kapur mati + air) (Suhud, 1993). Butiran fly ash tersebut dapat dilihat pada

Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Butiran Fly Ash (SpecData_FlyAsh Holcim, 2006)

Dengan bentuk butir dari fly ash bulat maka gesekan atau friksi antar butir sangat

kecil sehingga memiliki flowability tinggi dan akan lebih mudah dalam

pengerjaan atau workability tinggi.

Pada penggunaannya, HVFAC diharapkan membutuhkan biaya yang lebih murah

dari beton konvensional, meningkatkan kekuatan, workability, durability, dan

memperlama setting time 2 - 3 jam sehingga dapat memberikan waktu yang lebih

lama untuk pekerjaan pengecoran. Di sisi lain, HVFAC ternyata juga memiliki

kekurangan yaitu proses hardening yang lebih lama dibandingkan beton

konvensional, sehingga membuat kita tidak bisa memperkirakan berapa lama


commit to user

17

waktu yang dibutuhkan untuk melepas bekisting dan melakukan curing pada

beton tesebut.

2.2.3.3. Kelebihan dan Kekurangan High Volume Fly ash Concrete (HVFAC)

High Volume Fly ash Concrete (HVFAC) memiliki beberapa kelebihan

diantaranya adalah sebagai berikut :

1) Pada beton segar, kehalusan dan bentuk partikel fly ash yang bulat pada

HVFAC dapat meningkatkan flowability, workability, pumpability serta

mengurangi terjadinya bleeding dan segregasi.

2) HVFAC lebih kedap air karena kapur bebas yang dilepas pada proses hidrasi

akan terikat oleh silikat dan alumina aktif yang terkandung di dalam fly ash

dan menambah pembentukan silika gel, yang berubah menjadi kalsium silikat

hidrat yang akan menutupi pori-pori yang terbentuk sebagai akibat

dibebaskannya Ca(OH)2.

3) HVFAC lebih ramah lingkungan karena memanfaatkan limbah yang beracun.

4) Pada beton keras, penggunaan high volume fly ash dapat meningkatkan kuat

tekan beton setelah 28 hari, bahkan mampu melebihi 100% dari kekuatannya.

Jadi tidak diperlukan overdesign untuk mendapatkan suatu kekuatan yang

tinggi.

5) Memiliki penyelesaian permukaan yang lebih cepat dan lebih baik.

6) HVFAC memiliki stabilitas dan ketahanan terhadap terjadinya retak pada

beton, baik retak yang diakibatkan oleh thermal shrinkage, autogenous

shrinkage, dan drying shrinkage.

7) HVFAC dengan waktu curing yang mencapai tiga sampai enam bulan

memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap electrical dan chloride ion

penetration berdasarkan ASTM C1202.

8) Mengurangi jumlah air yang digunakan, sehingga kekuatan beton akan

meningkat.

9) Relatif dapat menghemat biaya karena akan mengurangi pemakaian semen

(Hidayat, 1993).


commit to user

18

Sedangkan beberapa kekurangan dari HVFAC antara lain sebagai berikut :

1) HVFAC kurang baik untuk pengerjaan beton yang memerlukan waktu

pengerasan dan kekuatan awal yang tinggi, karena proses pengerasan (setting

time) dan penambahan kekuatan betonnya agak lambat pada umur beton

kurang dari 28 hari.

2) Pengendalian mutu harus dilakukan karena kualitas fly ash tergantung pada

proses pembakaran (suhu) serta jenis batubara.

2.2.4. Self Compacting Concrete (SCC)

2.2.4.1. Pengertian Self Compacting Concrete (SCC)

Self Compacting Concrete (SCC) dapat didefinisikan sebagai suatu jenis beton

yang dapat dituang, mengalir dan menjadi padat dengan memanfaatkan berat

sendiri, tanpa memerlukan proses pemadatan dengan getaran atau metode lainnya,

selain itu beton segar jenis self-compacting concrete bersifat kohesif dan dapat

dikerjakan tanpa terjadi segregasi atau bleeding. Beton jenis ini lazim digunakan

untuk pekerjaan beton pada bagian struktur yang sulit dijangkau dan dapat

menghasilkan struktur dengan kualitas yang baik. SCC mensyaratkan kemampuan

mengalir yang cukup baik pada beton segar tanpa terjadi segregasi, sehingga

viskositas beton juga harus diperhatikan untuk mencegah terjadinya segregasi

(Okamura dan Ozawa, 1994).

2.2.4.2. Spesifikasi Self Compacting Concrete (SCC)

Superplasticizer diperlukan untuk menghasilkan self compacting concrete dengan

workability dan flowability yang tinggi. Untuk meningkatkan homogenitas dan

viskositas beton segar yang dibutuhkan dalam pelaksanaan underwater

concreting, perlu ditambahkan filler yang berupa fly ash, silica fume ataupun

limestone (Persson, 2000). Self Compacting Concrete mensyaratkan kemampuan

mengalir yang cukup baik pada beton segar tanpa terjadi segregasi, sehingga

viskositas beton juga harus diperhatikan untuk mencegah terjadinya segregasi

(Okamura dan Ozawa, 1994). Hubungan antara penggunaan superplasticizer dan

sifat beton segar pada proses produksi self-compacting concrete dapat ditunjukkan

pada Gambar 2.3.


commit to user

19

Gambar 2.3. Prinsip Dasar Proses Produksi Self Compacting Concrete

(Dehn dkk, 2000).

Menurut Dehn dan kawan-kawan (2000), perkembangan kuat tekan beton yang

tergolong self compacting concrete lebih cepat dibandingkan dengan beton normal

yang menggunakan fly ash sebagai pozolan tetapi lebih lambat jika dibandingkan

dengan beton normal yang tidak menggunakan pozolan, sehingga disarankan

untuk menggunakan kuat tekan pada umur 56 hari sebagai tolok ukur pengujian.

Hasil penelitian tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Perkembangan Kuat Tekan SCC (Dehn dkk, 2000)

Self Compacting Concrete dapat diproduksi jika menggunakan superplasticizer

yang diperlukan untuk mendispersikan (menyebarkan) partikel semen menjadi

merata dan memisahkan menjadi partikel-partikel yang halus sehingga reaksi

Self Compactibility

Ketahanan Terhadap Segregasi

Kemampuan Mengalir (Flowability)

Pembatasan Fraksi Agregat Kasar

Penggunaan Superplasticizer

Pengurangan Nilai Water-Binder Ratio


commit to user

20

pembentukan C-S-H (tubermorite) akan lebih merata dan lebih aktif. Komposisi

agregat kasar dan halus juga harus diperhatikan dalam proses produksi SCC,

mengingat semakin besar proporsi agregat halus dapat meningkatkan daya alir

beton segar tetapi jika agregat halus yang digunakan terlalu banyak maka dapat

menurunkan kuat tekan beton yang dihasilkan, sebaliknya jika terlalu banyak

agregat kasar dapat memperbesar resiko segregasi pada beton. Sedangkan

penggunaan bahan pengisi (filler) diperlukan untuk meningkatkan viskositas

beton guna menghindari terjadinya bleeding dan segregasi, untuk tujuan tersebut

dapat digunakan fly ash, serbuk batu kapur, sillica fume atau yang lainnya

(Persson, 2000).

2.2.4.3. Sifat Self Compacting Concrete (SCC)

1) Sifat Beton Segar Self Compacting Concrete

a. Kemampuan mengisi ruangan (fillingability)

Fillingability merupakan ukuran dari tingkat kemampuan adukan beton untuk

mengisi ruangan. Perbandingan bahan dan juga sifat bahan mempengaruhi

kemampuan beton segar mengisi ruangan.

Unsur-unsur yang mempengaruhi sifat Fillingability antara lain:

[1] Ukuran agregat kasar maksimal 20 mm.

[2] Agregat kasar yang digunakan adalah 50% volume total, agar mortar dapat

melewati sela-sela dari agregat kasar yang kurang rapat tersebut.

[3] Penggunaan superplastiziser yang memadai dengan sangat ketat mengatur

komposisi aggregat pada campuran.

[4] Rasio air-semen (w/c-ratio) yang rendah dengan mengendalikan volume

agregat yang dikombinasikan dengan agregat pengisi berukuran sekitar

0,125 mm menyebabkan campuran beton ini tidak mudah mengalami

segregasi.

[5] Pemakaian butir batuan yang bulat dapat mempermudah pengerjaan

adukan.


commit to user

21

b. Pengaliran (flowability)

Flowability pada SCC dapat menunjukkan bahwa beton tersebut mempunyai

pengaliran yang baik atau tidak. Pada SCC flowability dapat diuji

menggunakan uji flow table dan v-funnel. Pengujian flow table tanpa serat

disyaratkan waktu yang diperlukan beton untuk mencapai diameter sebaran

sebesar 500 mm (t500) adalah 2-5 detik dan syarat diameter sebaran adalah 700

mm, sedangkan pada pengujian v-funnel tanpa serat waktu yang diperlukan

beton untuk melewati celah hingga habis adalah 6-12 detik (Siddique,2001).

c. Kemampuan melewati tulangan (passingability)

Kinerja self compacting concrete tidak hanya dilihat dari segi flowability saja,

passingability dari SCC juga perlu diperhatikan. Passingability dari SCC dapat

diketahui melalui pengujian J-Ring flow table, L-Box dan Box Type. Perincian

syarat pengujiannya adalah sebagai berikut:

[1] Slump flow test Alat uji ini terdiri dari papan aliran dengan permukaan

licin berukuran 80 cm x 80 cm. Papan dilengkapi dengan kerucut pengarah

tuangan beton segar setinggi 30 cm dengan diameter atas 10 cm dan

diameter bawah 20 cm.

[2] Pengujian J-Ring flow table tanpa serat syarat waktu yang diperlukan

beton untuk melewati tulangan hingga diameter sebaran sebesar 500 mm

(t500) adalah 2-5 detik dan syarat diameter sebaran adalah 600 mm

(Siddique, 2001).

[3] Pengujian L-Shape Box Test tanpa serat syarat waktu yang diperlukan

untuk mencapai t200 adalah 3-4 detik, dan untuk mencapai t400 adalah 6

detik (As’ad, 2006). Perbandingan ketinggian (h2/h1) adalah ≥ 0,8 (Kumar,

2006).

[4] Pengujian Box type tanpa serat syarat ketinggian permukaan beton setelah

partition gate dibuka adalah 300 mm (Kumar, 2006).

[5] V-funnel test : Flowability beton segar dapat diuji dengan V-funnel test,

dengan cara mengukur waktu pengaliran setelah funnel diisi sekitar 12

liter beton segar.


commit to user

22

d. Ketahanan terhadap segregasi (segregation resistance)

Segregation merupakan kecenderungan dari butir-butir kerikil untuk

memisahkan diri dari campuran adukan beton. Campuran beton yang kelebihan

air semakin memperbesar terjadinya segregasi, dimana material yang berat

mengendap ke dasar beton segar dan material yang lebih ringan akan menuju

ke permukaan. Hal ini dapat mengakibatkan adanya lubang-lubang pada beton,

beton menjadi tidak homogen, permeabilitas berkurang, dan juga kurang awet.

Dengan penggunaan superplasticizer maka water/binder dapat diperkecil,

dalam takaran tertentu segregasi dapat dihilangkan yaitu dengan trial mix

design.

Sementara itu ada beberapa pengujian lain dari beton segar yang dipaparkan

oleh Tattersall (1983) adalah sebagai berikut :

[1] Filling Box Test, untuk mengetahui kemampuan beton segar dalam

mengisi tulangan dan menghindari segregasi.

[2] Wet Sieving stability Test, untuk mengetahui rasio segregasi beton segar.

[3] Penetration Test for Segregation¸ untuk mengukur resistensi penetrasi

beton yang bersifat cair dan pemadatan mandiri.

e. Kemudahan pengerjaan (workability)

Workability merupakan ukuran dari tingkat kemudahan adukan untuk diaduk,

diangkut, dituang, dan dipadatkan. Perbandingan bahan dan juga sifat bahan

mempengaruhi kemudahan pengerjaan beton segar. Unsur-unsur yang

mempengaruhi sifat kemudahan pengerjaan antara lain:

[1] Jumlah air yang dipakai dalam adukan, semakin banyak air yang dipakai

makin mudah beton segar dikerjakan

[2] Penambahan semen dalam adukan akan diikuti penambahan air campuran

untuk memperoleh nilai FAS tetap

[3] Gradasi campuran agregat halus dan agregat kasar

[4] Pemakaian butir batuan yang bulat dapat mempermudah pengerjaan

adukan

[5] Pemakaian butir maksimum agregat kasar


commit to user

23

Tingkat kemudahan pengerjaan berkaitan dengan tingkat kelecakan

(keenceran) adukan beton. Tingkat kelecakan adukan beton normal dapat

diketahui dari nilai slump adukan. Makin besar nilai slump, makin besar encer

adukan dan berarti adukan makin mudah dikerjakan. Pada umumnya nilai

slump berkisar antara 5 - 12,5 cm.

2) Sifat Beton Padat Self Compacting Concrete

a. Kekuatan (strength)

Kekuatan beton padat meliputi kekuatan tekan dan kekuatan tarik. Faktor air

semen (FAS) sangat mempengaruhi kuat tekan beton. Semakin kecil FAS,

sampai batas tertentu semakin tinggi kuat tekan beton. Kekuatan akan sesuai

dengan yang direncanakan bila pada campuran beton tersebut menggunakan

semen portland dengan kekuatan yang sesuai dengan persyaratan dan proporsi

campuran dengan perencanaan yang tepat. Kekuatan beton akan semakin

meningkat dengan bertambahnya umur beton karena proses hidrasi semen yang

ada dalam adukan beton akan terus berjalan walaupun lambat.

b. Ketahanan (durability)

Ketahanan beton dikatakan baik apabila dapat bertahan lama dalam kondisi

tertentu tanpa mengalami kerusakan selama bertahun-tahun yang disebabkan

faktor dari luar, erosi kembang dan susut akibat basah atau kering yang silih

berganti dan pengaruh bahan kimia, dan faktor dari dalam yaitu akibat reaksi

agregat dengan senyawa alkali.

c. Absorbsi dan Permeabilitas

Pada SCC memiliki tingkat absorbsi dan permeabilitas yang rendah

dikarenakan pada adukan beton segar faktor air-semen sangat rendah sehingga

pada waktu mengeras, ruangan-ruangan dari penguapan air lebih kecil, dengan

demikian beton dapat lebih kedap.


commit to user

24

d. Porositas

Pada SCC memiliki tingkat porositas yang rendah dikarenakan pada adukan

beton segar faktor air-semen sangat rendah sehingga pada waktu mengeras,

ruangan-ruangan dari penguapan air lebih kecil, dengan demikian porositas

beton dapat berkurang.

2.2.4.4. Kelebihan dan Kekurangan Self Compacting Concrete (SCC)

1) Kelebihan dari Self Compacting Concrete :

a. Segi Durabilitas

[1] Meningkatkan homogenitas dari beton

[2] Dapat membungkus tulangan dengan baik

[3] Porositas dari matrik beton yang rendah

[4] No carbonation, no chloride ingress

b. Segi Produktivitas

[1] Pengecoran yang cepat

[2] Pemompaan yang lebih mudah

[3] Pekerjaan pemadatan tidak perlu dilakukan lagi

c. Segi Tenaga Kerja

[1] Human error akibat pemadatan yang kurang sempurna dapat dihilangkan

[2] Angka kecelakaan tenaga kerja dapat diperkecil

[3] Tidak ada polusi suara akibat vibrator

[4] Tidak terjadi Hand Arm Vibration Syndrom (HAVS)

[5] Tidak terjadi White Fingers akibat gangguan peredaran darah

2) Kekurangan Self Compacting Concrete

[1] Dari segi biaya Self Compacting Concrete lebih mahal dari pada beton

konvensional, salah satunya penggunaan superplasticizer

[2] Pembuatan cetakan beton harus diperhatikan karena mudah terjadi

kebocoran akibat sangat encernya campuran beton


commit to user

25

2.2.5. High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete (HVFA–SCC)

2.2.5.1. Pengertian High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete

Fly ash sebagai bahan tambah pada self compacting concrete (SCC) dapat

menambah kelecakan beton. Butiran fly ash yang berbentuk bulat akan membantu

memudahkan mengalir mengikuti berat sendiri dari beton segar serta mengisi

ruang kosong antar agregat sehingga beton dapat memadat sendiri dengan

kepadatan yang optimal. Fly ash pada SCC juga berperan sebagai water reducer

sehingga faktor air semen akan menjadi lebih kecil tanpa mengurangi kemampuan

beton untuk dapat mengalir.

Pada high volume fly ash concrete (HVFAC) dengan kadar yang lebih dari 50%

dari berat binder peran fly ash dapat meningkatkan ketahanan dan keawetan beton.

Butiran fly ash akan banyak mengisi ruang kosong antar agregat sehingga

kepadatan beton akan menjadi lebih baik. Sisa reaksi semen dengan air yang

berupa kapur padam yang cenderung melemahkan beton akan bereaksi kembali

dengan fly ash. Hasil sampingan reaksi semen dan air tersebut dapat dikurangi

sehingga beton akan menjadi lebih tahan terhadap reaksi zat asam maupun sulfat

yang ada di sekitarnya.

High volume fly ash self-compacting concrete (HVFA SCC) merupakan perpaduan

dari teknologi HVFAC dan SCC. HVFA SCC merupakan beton dengan kadar fly

ash sebagai pengganti semen mencapai lebih dari 50% dan memiliki sifat-sifat

beton segar sama seperti SCC biasa. Pemakaian fly ash sebagai bahan pengganti

semen minimum 50% dari berat binder memiliki berbagai keunggulan untuk

membuat beton segar memiliki sifat sifat SCC. Bentuk butiran fly ash yang bulat

akan meningkatkan workability beton segar sehingga kemampuan beton untuk

mengalir akan lebih baik dengan penggunaan faktor air semen yang lebih kecil.

Selain itu kadar penggantian semen yang cukup tinggi memperkecil ruang antar

agregat karena ukuran butiran fly ash lebih kecil dari semen sehingga beton yang

dihasilkan akan lebih padat sehingga dapat meningkatkan nilai kuat tarik belah

maupun modulus of rupture beton.


commit to user

26

2.2.5.2. Bahan Penyusun High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete

(HVFA-SCC)

Bahan penyusun HVFA – SCC agak berbeda. Pembuatan HVFA – SCC diperlukan

agregat, semen dan air dengan komposisi tertentu dengan mineral admixture dan

chemical admixture untuk mendapakan beton yang flowable dan compactable.

Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat HVFA – SCC, diuraikan sebagai

berikut:

1) Bahan Pengikat

a. Semen

Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan dalam

pekerjaan beton. Menurut SNI-2049-2004, semen portland didefinisikan sebagai

semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling clinker yang terdiri dari

kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk

kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan

utamanya. Untuk mendapatkan workability yang tinggi, dapat dilakukan dengan

meningkatkan volume pasta semen. Peningkatan volume pasta diperoleh dengan

memberikan bahan mineral pada semen seperti fly ash, silica fume, limestone, dan

sebagainya. Bahan-bahan tersebut berguna untuk meningkatkan sifat mekanis dan

kimiawi serta umur beton. Jumlah semen dan bahan tambahnya berkisar antara

425 – 625 kg/m3.

b. Fly Ash

Fly ash merupakan bahan sisa buangan yang berasal dari pembakaran batu bara

yang digunakan pada pembangkit tenaga listrik. Pada akhir proses pembakaran,

partikel buangan yang melayang (fly ash) ditangkap kembali dengan filter

elektrostatis. Mutu fly ash tergantung dari kesempurnaan pembakaran.

Fly ash memiliki butiran yang lebih halus daripada butiran semen dan mempunyai

sifat hidrolik. Besar butiran fly ash antara 1-150 mikrometer. Oleh karena itu fly

ash tidak sekedar menambah kekuatan mortar. Secara mekanik fly ash ini akan

mengisi ruang kosong (rongga) diantara butiran-butiran, dan secara kimiawi akan

memberikan sifat hidrolik pada kapur mati yang dihasilkan dari proses hidrasi,


commit to user

27

dimana mortar hidrolik ini akan lebih kuat daripada mortar udara (kapur mati +

air) (Suhud, 1993).

Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan bersifat pozzolan.

Komposisi dari fly ash sebagian besar terdiri dari silikat dioksida (SiO2),

alumunium (Al2O3), besi (Fe2O3), dan kalsium (CaO), serta magnesium,

potassium, sodium, titanium, dan sulfat dalam jumlah yang lebih sedikit. Menurut

ASTM C618-86 terdapat dua jenis abu terbang, kelas F dan C. Kelas F dihasilkan

dari pembakaran batu bara jenis antrasit dan bituminous, sedangkan kelas C dari

lignite dan subituminous. Fly ash kelas C mempunyai kadar kapur yang tinggi.

Persyaratan kandungan kimia dan fisika fly ash berdasarkan ASTM C618 – 96

disajikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Persyaratan Kandungan Kimia Fly Ash

Alasan penggunaan fly ash pada HVFA – SCC adalah :

[1] Ramah lingkungan karena memanfaatkan limbah yang beracun dan

mengurangi penggunaan semen.

[2] Dapat menggantikan semen dengan biaya lebih murah.

[3] Dapat mengurangi resiko terjadinya bleeding, segregasi, dan penyusutan

beton.

[4] Kehalusan dan bentuk partikel fly ash yang bulat dapat meningkatkan

workability.

[5] Mampu meningkatkan kepadatan beton.


commit to user

28

Fly ash yang dipakai untuk penelitian ini adalah fly ash yang di peroleh dari

PLTU Cilacap dan di catat bahwa produk limbah fly ash dari PLTU ini mencapai

1 juta ton per tahunnya. Penelitian tentang kandungan kimia yang terdapat dalam

fly ash dari PLTU Cilacap dilakukan di Balai Teknik Kesehatan Lingkungan

(BTKL) dan Penanggulangan Penyakit Menular (PPM), Yogyakarta. Hasil

penelitian tentang parameter kimia yang terdapat dalam fly ash dari PLTU Cilacap

disajikan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Parameter Kimia Fly Ash PLTU Cilacap

Parameter Kelas

C

Silicon dioxide (SiO2)+ aluminum oxide (Al2O3) + iron

oxide (Fe2O3),

min, %

61,51

Sulfur trioxide (SO3), max, % 0,36

Moisture content, max, % 0,16

Loss on ignition, max, % 0,53

Sumber : BTKL dan PPM Yogyakarta (2011)

2) Agregat Kasar

Komposisi agregat kasar pada beton konvensional menempati 70-75% dari total

volume beton. Sedangkan dalam HVFA – SCC, penggunaan agregat kasar lebih

sedikit, yaitu dibatasi jumlahnya maksimal 50 % dari total volume beton supaya

bisa mengalir dan memadat sendiri tanpa alat pemadat. Selain itu pembatasan

fraksi agregat kasar dimaksudkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap

segregasi. Sedangkan ukuran maksimum agregat kasar 10 mm dengan

pertimbangan kemampuan mengalir beton segar. Untuk mendapatkan beton

dengan kemampuan memadat dengan baik, lebih disarankan agar menggunakan

agregat dengan berat jenis tinggi (berat).

3) Agregat halus

Agregat halus yang digunakan lebih banyak daripada beton konvensional, yaitu

dengan volume agregat halus lebih besar 40 % dari volume mortar, dan harus

lebih besar 50 % dari berat total agregat, tetapi lebih kecil 50 % dari volume pasta.


commit to user

29

Pasta terbentuk dari campuran semen ditambah air dan udara, sedangkan mortar

dibentuk dari pasta dan agregat.

4) Air

Faktor air semen sangat berpengaruh pada beton segar dan setelah mengeras.

Sedangkan penggunaan air pada HVFA – SCC lebih sedikit dibanding beton

konvensional yaitu dengan FAS berkisar antara 0,28 – 0,42 atau dibatasi sebesar ±

200 liter/m3. Pengurangan penggunaan air ini bertujuan untuk mencegah

terjadinya segregasi.

5) Bahan campur (admixture)

Pada pembuatan HVFA-SCC ini digunakan superplasticizer dengan nama dagang

Sika Viscocrete-10. Sika Viscocrete-10 adalah bahan tambah kimia (chemical

admixture) yang melarutkan gumpalan-gumpalan dengan cara melapisi pasta

semen sehingga semen dapat tersebar dengan merata pada adukan beton dan

mempunyai pengaruh dalam meningkatkan workability beton sampai pada tingkat

yang cukup besar. Bahan ini diguanakan dalam jumlah yang relatif sedikit karena

sangat mudah mengakibatkan terjadinya bleeding. Superplasticizer dapat

mereduksi air sampai 40% dari campuran awal. Beton berkekuatan tinggi dapat

dihasilkan dengan pengurangan kadar air. Akibat pengurangan air akan membuat

campuran lebih padat sehingga pemakaian superplasticizer sangat diperlukan

untuk mempertahankan nilai slump yang tinggi. Keistimewaan penggunaan

superplasticizer dalam campuran pasta semen maupun campuran beton antara

lain:

a. Menjaga kandungan air dan semen tetap konstan sehingga didapatkan

campuran dengan workability tinggi.

b. Mengurangi jumlah air dan menjaga kandungan semen dengan kemampuan

kerjanya tetap sama serta menghasilkan faktor air semen yang lebih rendah

dengan kekuatan yang lebih besar.

c. Mengurangi kandungan air dan semen dengan faktor air semen yang konstan

tetapi meningkatkan kemampuan kerjanya sehingga menghasilkan beton

dengan kekuatan yang sama tetapi menggunakan semen lebih sedikit.


commit to user

30

d. Sedikit udara yang masuk. Penambahan 1% udara kedalam beton dapat

menyebabkan pengurangan strength rata-rata 6%. Untuk memperoleh

kekuatan yang tinggi, diharapkan dapat menjaga ”air content” didalam beton

serendah mungkin. Penggunaan superplasticizer menyebabkan sedikit bahkan

tidak ada udara masuk kedalam beton.

e. Tidak adanya pengaruh korosi terhadap tulangan. Secara umum, partikel

semen dalam air cenderung untuk berkohesi satu sama lainnya dan partikel

semen akan menggumpal. Dengan menambahkan superplasticizer, partikel

semen ini akan saling melepaskan diri dan terdispersi. Dengan kata lain

superplasticizer mempunyai dua fungsi yaitu, mendispersikan partikel semen

dari gumpalan partikel dan mencegah kohesi antar semen. Fenomena dispersi

partikel semen dengan penambahan superplasticizer dapat menurunkan

viskositas pasta semen, sehingga pasta semen lebih mengalir. Hal ini

menunjukkan bahwa penggunaan air dapat diturunkan dengan penambahan

superplasticizer.

Adapun spesifikasi (technical data) dari Sika Viscocrete 10 dapat dilihat pada

Tabel 2.3

Tabel 2.3 Data Teknis Sika Viscocrete 10

Bentuk Cair

Warna Pale Straw

Kerapatan relatif @ 20°C 1,06

Kandungan material kering % 30

Dosis % berat semen 0,2-1,5

Ph 4,5

Water Soluble Chloride Content % <0,1 Chloride free

Equivalent Sodium Oxide as Na2O 0,30

Sumber: www.sika.co.id


commit to user

31

2.2.5.3. Rancang Campur High Volume Fly Ash – Self Compacting

Concrete (HVFA-SCC)

Pada setiap pembuatan beton memadat mandiri (SCC) diperlukan rancang campur

bahan penyusunnya (mix design). Dalam mendesain rancang campur beton

memadat mandiri didesain sedemikian sehingga mencapai kriteria yang

diinginkan yaitu kemampuan mengalir (flowability) dan resistensi terhadap

segregasi yang tinggi. Kriteria tersebut dapat diperoleh dengan cara mengikuti

ketentuan-ketentuan umum dari metode rancang campur beton memadat mandiri

(SCC) yaitu:

1) Agregat kasar yang digunakan adalah 50% volume total.

2) Volume agregat halus ditetapkan hanya 40% dari volume total mortar.

3) Rasio volume untuk air dan powder (water/powder ratio) ditetapkan antara

0,9 hingga 1 tergantung pada sifat powder dan dosis dari superplastcizer.

Penambahan fly ash hingga kadar volume tinggi pada rancang campur beton

memadat mandiri (SCC), membuat kemampuan mengalir (flowability) dari

campuran semakin meningkat. Kadar air yang digunakan menjadi berkurang dari

kadar air awal yang telah direncanakan pada keadaan sebelum ditambahkan fly

ash. Sehingga jika kadar air awal tersebut digunakan sepenuhnya dalam campuran

pada keadaan setelah ditambahkan fly ash hingga kadar volume tinggi, maka

campuran tersebut akan mengalami bleeding. Modifikasi kadar air pada rancang

campur perlu dilakukan untuk mendapatkan kemampuan mengalir (flowability)

yang setara saat sebelum dilakukan penambahan fly ash dengan kadar volume

tinggi dan tidak terjadi bleeding pada campuran.

2.2.6. Kuat Tarik Belah

Kuat tarik beton yang tepat sulit di ukur, sehingga untuk mencari nilai kuat tarik

bahan beton yang mencerminkan kuat tarik yang sebenarnya, maka digunakan

kuat tarik belah. Kuat tarik yang dihasilkan lebih mendekati kuat tarik langsung

dari beton. Kuat tarik bahan beton ditentukan melalui split cylinder yang

posisinya direbahkan lalu di desak.


commit to user

32

Pengujian menggunakan uji silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm,

diletakkan pada arah memanjang di atas mesin uji desak Compression Testing

Machine dengan kapasitas 2000 kN, kemudian beban tekan diberikan merata arah

tegak dari atas pada seluruh panjang silinder. Apabila kuat tarik terlampaui, benda

uji terbelah menjadi dua bagian dari ujung ke ujung.

Gaya P bekerja pada kedua sisi silinder sepanjang L dan gaya ini disebarkan

seluas selimut silinder (π.D.L). Secara berangsur-angsur pembebanan dinaikkan

sehingga tercapai nilai maksimum dan silinder pecah terbelah oleh gaya tarik

horizontal, seperti Gambar 2.5.

D = 150 mmSilinder Beton

P

L = 300 mm

D = 150 mm

P

P

Gambar 2.5 Pengujian Kuat Tarik Belah

Dari pembebanan maksimum yang diberikan, nilai kuat tarik belah di hitung

dengan Persamaan (2.1) sebagai berikut :

DLP

DL

PAP

Ftpp

2

21

===

(2.1)

Dengan :

Ft = Kuat tarik belah beton (N/mm2)

P = Beban maksimum yang diberikan (N)

D = Diameter benda uji silinder (mm)

L = Panjang benda uji silinder (mm)

Hasil-hasil percobaan ini memberikan kepada perencana ukuran kekuatan yang di

harapkan dari beton yang didesain pada struktur nyata (Edward G Nawy,

1998:39).


commit to user

33

2.2.7. Modulus of Rupture

Beban-beban yang bekerja pada struktur, baik yang berupa beban gravitasi

(berarah vertikal) maupun beban-beban lain, seperti beban angin (dapat berarah

horisontal) atau juga beban karena susut dan karena perubahan temperatur,

menyebabkan adanya lentur dan deformasi pada elemen struktur. Lentur pada

balok merupakan akibat regangan yang timbul karena adanya beban luar. Modulus

of rupture merupakan kuat tarik maksimun yang secara teoritik dicapai pada serat

bagian bawah dari sebuah balok uji (A.M. Neville, 1987:309).

Untuk batang yang mengalami lentur sesuai dengan standar pengujian ASTM C

78, yang dipakai dalam desain adalah modulus of rupture, bukan tarik belahnya.

Untuk mengetahui kekuatan beton harus dilakukan percobaan yang dapat

menggambarkan bagian balok yang hanya menerima beban lentur saja, yaitu

meletakkan balok beton pada tumpuan sederhana pada perletakan berupa sendi-

rol. Beban yang bekerja pada pusat bentang dibagi menjadi dua sama besar

menggunakan pelat pembagi pembentuk U terbalik yang bekerja pada tiap jarak

1/3 bentang. Hal ini disebut dengan lentur murni. Lenturan murni adalah suatu

lenturan yang berhubungan dengan lenturan di bawah balok di bawah suatu

momen lentur yang konstant. Gaya lintang yang terjadi sama dengan nol.

Pengujian ini dilakukan dengan standar ASTM C-78 yaitu metode pengujian kuat

tarik lentur dengan beban terbagi menjadi dua yang bekerja pada suatu

penampang balok dengan titik yang menjadi tiga bagian daerah.


commit to user

34

Gambar 2.6. Standar Pengujian Kuat Lentur (Modulus of Rupture) menurut

ASTM C-78

Besar momen yang dapat mematahkan benda uji adalah momen akibat beban

maksimum dari mesin pembebanan dengan mengabaikan berat sendiri dan

gravitasi dari benda uji. Besar momen yang mematahkan balok uji dapat dilihat

pada Gambar 2.7. sebagai berikut :


commit to user

35

Gambar 2.7. Momen yang terjadi akibat Beban P

Perumusan dari momen maksimum yang terjadi adalah :

Momen maksimum = bLPx31

21

(2.2)

Dengan :

P = Beban maksimum

Lb= Panjang bentang balok

Secara umum nilai modulus of rupture dapat dihitung dengan Persamaan (2.3)

berikut :

MOR= 2

2

61

31

21

bh

PL

bh

LPxb

b

=

(2.3)

1/3 L 1/3 L 1/3 L

L

1/2 P 1/2 P

+

- 1/2 P

1/2 P

Mmax = 1/2 P × 1/3 L

+

SFD

BMD


commit to user

36

Dengan :

MOR = Modulus of rupture (MPa)

P = Beban maksimum pada balok benda uji (N)

Lb = Panjang bentang balok (mm)

b = Lebar balok benda uji (mm)

h = Tinggi balok benda uji (mm)

Pada pengujian kuat lentur berdasarkan ASTM C-78 akan terjadi 3 macam tipe

kemungkinan patah balok benda uji sebagai berikut :

1) Patah pada 1/3 bentang tengah balok

10 cm 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

P

12 P

12 P

A B C D

Gambar 2.8. Patah pada 1/3 Bentang Tengah Balok

Pada keadaan ini, balok uji patah pada bagian tengah (antara B dan C) dan

patahannya diakibatkan oleh momen paling maksimum. Besar MOR dihitung

berdasarkan persamaan (2.3) seperti di bawah ini :

MOR = 2

2

61

31

21

bhPL

bh

LPx

sM

==

Gambar 2.9. Benda Uji yang mengalami Patah pada 1/3 Bentang Tengah Balok


commit to user

37

2) Patah pada bentang antara A-B atau C-D

10 cm 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

P

12 P

12 P

A B C D< 5% < 5%

a

Gambar 2.10. Patah pada Bentang antara A-B atau C-D < 5%

Bila balok patah pada bentang A-B atau C-D dengan jarak letak patah kurang

dari 5% panjang bentang, kondisi ini dapat diperhitungkan dan balok uji dapat

dipakai. Besar MOR dihitung berdasarkan persamaan (2.4) :

MOR = 2

2

3

61

21

bhaP

bh

Pax

sM

==

(2.4)

3) Patah pada bentang antara A-B atau C-D

10 cm 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

P

12 P

12 P

A B C D> 5% > 5%

Gambar 2.11. Patah pada Bentang antara A-B atau C-D > 5%

Bila balok patah pada bentang A-B atau C-D dengan jarak letak patah lebih

dari 5% panjang bentang, kondisi ini dapat diperhitungkan dan balok uji tidak

dapat dipakai.


commit to user

38

Pada suatu gelagar balok bentang sederhana menahan beban yang mengakibatkan

timbulnya momen lentur, akan terjadi deformasi lentur di dalam balok tersebut.

Pada kejadian momen lentur positif, tegangan tekan akan terjadi di bagian atas

dan tegangan tarik terjadi di bagian bawah dari penampang. Tegangan-tegangan

tersebut harus ditahan oleh balok, tegangan tekan di sebelah atas dan tegangan

tarik di sebelah bawah.

Apabila bebannya bertambah, maka balok akan terjadi deformasi dan regangan

tambahan yang mengakibatkan timbulnya (atau bertambahnya) retak lentur di

sepanjang bentang balok, pada akhirnya dapat terjadi keruntuhan elemen struktur,

yaitu pada saat beban luarnya mencapai kapasitas elemen. Taraf pembebanan

demikian disebut keadaan limit dari keruntuhan pada lentur. Karena itu perencana

harus mendesain penampang elemen balok sedemikian rupa sehingga tidak terjadi

retak yang berlebihan pada saat beban bekerja, dan masih mempunyai keamanan

yang cukup dan kekuatan cadangan untuk menahan beban dan tegangan tanpa

mengalami keruntuhan.

Pada pengujian kuat lentur menggunakan balok beton sebagai benda uji. Caranya

adalah dengan membuat balok beton dengan desain sedemikian rupa sehingga

nantinya setelah dibebani akan terjadi keruntuhan lentur, yang ditandai dengan

retak-retak pada balok pada posisi sekitar tengah bentang tanpa didahului retak

geser. Untuk mendapatkan balok semacam ini perlu perencanaan, sehingga balok

runtuh akibat momen maksimal karena P maksimal. Dengan cara membuat balok

beton dengan perhitungan kekuatan balok itu sendiri sehingga keruntuhan yang

dihasilkan adalah keruntuhan lentur.

2.2.7.1. Kekakuan Lentur Balok

Kekakuan untuk struktur merupakan sesuatu yang penting. Pembatasan kekakuan

berguna untuk menjaga konstruksi agar tidak melendut lebih dari lendutan yang

disyaratkan. Kekakuan adalah besar gaya yang diperlukan untuk memperoleh satu

unit displacement. Nilai kekakuan merupakan sudut kemiringan dari hubungan

antara beban dan lendutan. Makin kaku suatu struktur makin besar nilai

kekakuannya (M. Ujianto, 2006).


commit to user

39

Kekakuan suatu balok disebut besar jika diperlukan tegangan yang besar untuk

membuat lendutan pada balok tersebut. Sedangkan kekakuan balok disebut kecil

jika diperlukan tegangan kecil untuk membuat lendutan pada balok.

Lendutan komponen struktur merupakan fungsi dari panjang batang, perletakan

dan kondisi ujung batang, jenis beban, dan kekuatan lentur komponen. Dari

pelaksanaan pengujian modulus of rupture dapat diperoleh data lendutan yang

diukur setiap kenaikan beban 50 kg.

Secara mekanikal hubungan antara lendutan (Δ), kekakuan penampang (EI) dan

momen lentur (M) adalah seperti Persamaan (2.5) berikut :

(2.5)

Gambar 2.12. Lendutan pada Balok Akibat Pembebanan

Dengan persamaan diferensial, dari Persamaan (2.5) dapat dicari nilai lendutan di

tengah bentang. Lendutan untuk balok yang ditumpu oleh tumpuan sederhana

dengan dua beban pada jarak tertentu dari tiap tumpuannya dihitung dengan

Persamaan (2.6) berikut :

(2.6)

Dengan :

= Lendutan maksimal yang terjadi pada balok (mm)

P = Beban maksimum pada balok benda uji (N)

L = Panjang bentang balok (mm)

a = Jarak tumpuan balok ke beban terdekat (mm)

E = Modulus elastisitas beton (MPa)

I = Inersia penampang balok (mm4)

Δ

12 P 1

2 P

a a

P


commit to user

40

Berdasarkan persamaan diatas nilai kekakuan lentur elemen balok dapat diketahui,

dimana nilai kekakuan adalah fungsi dari modulus elastisitas (E) dan inersia

penampang balok (I) (Kenneth-Belanger, 1981).

Sehingga diperoleh Persamaan (2.7) untuk mengetahui nilai kekakuan balok,

sebagai berikut:

(2.7)

Dalam hal ini, struktur beton yang mengalami lentur harus direncanakan agar

memiliki kekakuan yang cukup untuk membatasi lendutan yang mungkin dapat

menurunkan kekuatan layan struktur pada beban kerja. Berdasarkan persamaan

lendutan diatas, bila bentang dari sebuah komponen struktur cukup panjang maka

lendutan yang terjadi akan besar. Untuk mengantisipasi lendutan yang terlalu

besar melebihi lendutan ijin maksimum, dapat diupayakan dengan memperbesar

kekakuan penampang (EI) komponen struktur tersebut.


commit to user

41

BAB 3

METODELOGI PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental, yaitu

metode penelitian yang dilakukan dengan cara mengadakan suatu percobaan

untuk mendapatkan data atau hasil yang menghubungkan antara variabel-variabel

yang diselidiki. Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi pengujian

bahan, trial mix design dan pengujian kuat tarik belah serta modulus of rupture.

3.1. Pengujian Bahan Dasar Beton

Pengujian bahan dasar beton ditujukan untuk mengetahui kelayakan karakteristik

bahan penyusun beton yang nantinya dipakai dalam rancang campur (mix design).

Pengujian bahan dasar beton dilakukan terhadap fly ash, agregat halus dan agregat

kasar.

3.1.1. Agregat Halus

3.1.1.1. Pengujian Kadar Lumpur Agregat Halus

Pengujian kadar lumpur disyaratkan PBI 1971 untuk pasir yang digunakan dalam

campuran beton maksimal adalah 5%. Maka bila pasir mengandung lumpur 5%

dari dari berat keringnya, pasir tersebut harus dicuci.

Kadar lumpur pasir dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut :

(3.1)

dengan :

G0 = berat pasir awal (100 gram),

G1 = berat pasir akhir (gram).


commit to user

42

3.1.1.2. Pengujian Kadar Zat Organik Agregat Halus

Pengujian kandungan zat organik pada agregat halus menggunakan larutan NaOH

3% pada percobaan perubahan warna Abrams Harder sesuai dengan PBI 1971.

Kadar zat organik pada pasir berdasarkan perubahan warnanya dapat dilihat pada

Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Tabel Perubahan Warna Pada Uji Kadar Zat Organik Pasir

Warna Prosentase kandungan zat organik

Jernih

Kuning muda

Kuning tua

Kuning kemerahan

Coklat kemerahan

Coklat

0 %

0 – 10%

10 – 20%

20 – 30%

30 – 50%

50 – 100%

3.1.1.3. Pengujian Specific Gravity Agregat Halus

Pengujian specific gravity agregat halus mengacu pada ASTM C 128. Pengujian

ini ditujukan agar mendapatkan :

1) Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi

kering dengan volume pasir total.

2) Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam

kondisi kering permukaan dengan volume pasir total.

3) Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam

kondisi kering dengan volume butir pasir.

4) Absorption, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat

pasir kering.

Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:

Bulk Specific Gravity cdb

a-+

= (3.2)

Bulk Specific Gravity SSD cdb

d-+

= (3.3)


commit to user

43

Apparent Specific Gravity cab

a-+

= (3.4)

Absorption %100´-

=a

ad (3.5)

dengan :

a = berat pasir kering oven (gram),

b = berat volumetric flash berisi air (gram),

c = berat volumetric flash berisi pasir dan air (gram),

d = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (500 gram).

3.1.1.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus

Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian ASTM C 136.

Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan Persamaan 3.6 sebagai berikut :

(3.6)

dengan :

d = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan,

e = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal.

3.1.2. Agregat Kasar

3.1.2.1. Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar

Agregat kasar yang digunakan dalam penelitian adalah kerikil berdiameter 10

mm. Standar pengujian yang digunakan adalah ASTM C127. Pengujian ini

ditujukan untuk mengetahui :

1) Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam kondisi

kering dengan volume kerikil total.

2) Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat kerikil jenuh

dalam kondisi kering permukaan dengan volume kerikil total.

3) Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam

kondisi kering dengan volume butir kerikil.


commit to user

44

4) Absorption, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat

kerikil kering.

Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.7 s/d 3.10 sebagai

berikut:

Bulk Specific Gravity hg

f-

=

(3.7)

Bulk Specific Gravity SSD hg

g-

= (3.8)

Apparent Specific Gravity hf

f-

= (3.9)

Absorption %100´-

=h

hg (3.10)

dengan :

f = berat agregat kasar (3000 gram),

g = berat agregat kasar setelah direndam 24 jam dan dilap (gram),

h = berat agregat kasar jenuh (gram).

3.1.2.2. Pengujian Gradasi Agregat Kasar

Pengujian gradasi agregat kasar menggunakan standar pengujian ASTM C 136.

Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan Persamaan 3.11 sebagai berikut :

(3.11)

dengan :

m = Σ prosentase kumulatif berat kerikilr yang tertinggal selain dalam pan,

n = Σ prosentase kumulatif berat kerikil yang tertinggal.

3.1.2.3. Pengujian Abrasi Agregat Kasar

Standar pengujian abrasi pada agregat kasar menggunakan ASTM C 131, dengan

menggunakan mesin Los Angeles. Keausan agregat tidak boleh lebih dari 50%.


commit to user

45

Prosentase berat yang hilang dihitung dengan menggunakan persamaan 3.12

sebagai berikut :

(3.12)

dengan:

i = berat agregat kasar kering oven yang telah dicuci, sebelum pengausan

(gram),

j = berat agregat kasar kering oven yang tertahan ayakan 2,3 mm dan telah

dicuci setelah pengausan (gram).

3.1.3. Fly Ash

Dalam penelitian ini, fly ash yang digunakan adalah bahan sisa pembakaran di

PLTU Cilacap. Pengujian fly ash dilakukan di Balai Besar Teknik Kesehatan

Lingkungan dan Pemberantasan Penyakit Menular Yogyakarta (Laboratorium

Fisika Kimia Padatan dan B3). Pengujain fly ash terdiri dari beberapa parameter

dilihat pada Tabel 3.2

Tabel 3.2. Tabel Parameter Pengujain Fly Ash

No Parameter Satuan Metode Uji 1 Berat Jenis gram/ cm3 In House Methode 2 Kerapatan % In House Methode 3 Kadar Air % SNI 06-69924-2004-4.6.2 4 Hilang Pijar % In House Methode 5 Kelembaban % In House Methode 6 Lolos 200 mesh % In House Methode 7 Al2O3 % In House Methode 8 SO3 % In House Methode 9 Fe2O3 % In House Methode 10 CaO % In House Methode 11 Na2O % In House Methode 12 SiO2 % In House Methode

Sumber: Balai Besar Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pemeberantasan Penyakit Menular Yogyakarta (Laboratorium Fisika Kimia Padatan dan B3)


commit to user

46

3.2. Rancang Campur High Volume Fly ash – Self Compacting

Concrete

Dalam penelitian pendahuluan digunakan rancang campur beton yang mengacu

rancang campur High Volume Fly ash – Self Compacting Concrete (Mehta,

Monteiro, 2004) dengan target dapat dihasilkan adukan beton yang memiliki

flowabilty dan workability yang baik. Untuk mencapai target yang diharapkan

perlu dilakukan trial mix.

Trial mix awal bertujuan untuk menyederhanakan variasi komposisi campuran

yang akan dilakukan pada percobaan nanti dan menentukan perbandingan agregat

kasar dan halus yang optimum. Pada trial mix awal ini, yang diutamakan adalah

dicapainya kondisi campuran beton yang memenuhi syarat pengujian flowability

dan passingbility.

Langkah-langkah rancang campur beton dan pengujian dari awal sampai akhir

adalah sebagai berikut :

1) Kerikil ukuran 10 mm dan pasir pada kondisi saturated surface dry (SSD).

Conical mould dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm,

tinggi 7,6 cm, lengkap dengan alat penumbuk sebagai alat untuk mengukur

keadaan SSD pasir.

2) Disiapkan cetakan silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm.

3) Kerikil ukuran 10 mm dan pasir ditimbang dan dimasukkan ke tempat

pengadukan.

4) Semen tipe 1 (Ordinary Portland Cement) dan fly ash tipe C dari PLTU

Cilacap ditimbang kemudian dimasukkan ke tempat pengadukan.

5) Sika Viscocrete 10 ditimbang kemudian dicampurkan ke dalam air yang telah

disiapkan dalam gelas ukur. Sebelum campuran air dengan Sika Viscocrete 10

dimasukkan ke tempat pengadukan, campuran agregat kasar, agregat halus, fly

ash, semen diaduk menggunakan cangkul sampai tercampur rata. Setelah

pencampurannya sudah merata air yang telah dicampurkan dengan Sika

Viscocrete 10 dimasukkan ke tempat pengadukan secara bertahap dan diaduk

menggunakan cangkul sampai adukan beton tercampur merata.


commit to user

47

6) Memeriksa flowability dan passingability yaitu dengan pengujian (slump flow,

J-Ring flow table) dari adukan beton tersebut.

Cara pengujian flowability dengan slump flow test:

a. Mempersiapkan papan aliran dan kerucut Abrams dengan membasahinya.

b. Meletakkan kerucut Abrams pada posisi terbalik (diameter 10 cm dibagian

bawah dan diameter 20 cm diatas) diatas papan aliran dan diletakkan pada

posisi tengah papan aliran.

c. Mengisi kerucut abraham sampai penuh, karena self compacting concrete

tanpa dilakukan proses pemadatan.

d. Mengangkat secara perlahan tegak lurus keatas dengan papan aliran.

e. Menghitung waktu yang di perlukan adukan beton segar pada diameter

500 mm, dan waktu yang diperlukan untuk mencapai diameter maksimum.

f. Mengukur diameter sebaran maksimum beton segar.

Cara pengujian passingability dengan J-Ring flow table:

a. Mempersiapkan papan aliran dengan J-Ring dan kerucut Abrams dengan

membasahinya.

b. Meletakkan kerucut Abraham pada posisi terbalik (diameter 10 cm

dibagian bawah dan diameter 20 cm di atas) diatas papan aliran dan

diletakkan pada posisi tengah papan aliran dengan J-Ring.

c. Mengisi kerucut abrams sampai penuh, karena self compacting concrete

maka tidak dilakukan proses pemadatan.

d. Mengangkat secara perlahan tegak lurus keatas dengan papan aliran

e. Menghitung waktu yang diperlukan adukan beton segar pada diameter 500

mm, dan waktu yang diperlukan untuk mencapai diameter maksimum.

f. Mengukur diameter sebaran maksimum beton segar.

Cara pengujian passingability dengan L-box test:

a. Mempersiapkan alat uji L-box test dan meletakkannya pada area yang rata.

b. Menuangkan beton segar ke dalam rongga prisma tegak dengan bagian

slide dalam keadaan tertutup.

c. Melepaskan bukaan slide apabila rongga prisma tegak telah terisi penuh.


commit to user

48

d. Mencatat waktu pengaliran beton segar sepanjang 20 cm dan 40 cm dari

bukaan slide.

e. Mencatat nilai h1, yaitu ketinggian beton segar di dalam rongga prisma

tegak. Serta nilai h2, yaitu ketinggian beton segar pada ujung luar alat uji

L-box test.

Cara pengujian flowability dengan V-funnel test:

a. Mempersiapkan alat uji V-funnel test dengan membersihkan rongga serta

penutup di dasarnya.

b. Menuangkan beton segar ke dalam rongga V-funnel test dengan bagian

penutup di dasarnya dalam keadaan tertutup.

c. Meratakan beton segar pada bagian permukaan alat uji V-funnel test.

d. Menempatkan kontainer di bawah alat uji V-funnel test.

e. Membuka penutup di dasarnya setelah (10 ± 2) s sejak pengisian alat uji V-

funnel test.

f. Mencatat waktu pengaliran (tv) sejak penutup alat uji V-funnel test dibuka

hingga semua beton segar mengalir ke kontainer di bawahnya.

Cara pengujian passingability dan compactability dengan U-flow test:

a. Mempersiapkan alat uji U-flow test dan meletakkannya pada area yang

rata.

b. Menuangkan beton segar ke dalam salah satu rongga dengan bagian slide

penghalang di bagian dasarnya dalam keadaan tertutup.

c. Melepaskan bukaan slide apabila rongga telah terisi penuh.

d. Mengamati aliran beton segar pada alat uji U-flow test. Beton segar

dianggap memenuhi persyaratan self compacting concrete bila beton segar

mampu melewati halangan dan mencapai ketinggian lebih dari 300 mm

pada saluran berikutnya.

7) Jika air yang dicampur dengan Superplasticizer Sika Viscocrete 10 sudah

diberikan sampai habis, sedangkan melalui pengujian flowability dan

passingability hasil trial mix tersebut tidak memenuhi syarat maka dilakukan

modifikasi komposisi bahan.

8) Kemudian diukur penambahan air yang diberikan dan dijumlah dengan

takaran yang sebelumnya. Dari jumlah air tersebut kemudian dibagi dengan


commit to user

49

jumlah total binder yang digunakan. Dari hasil pembagian tersebut diperoleh

nilai water-binder ratio.

9) Setiap adukan beton rata-rata jumlah cetakan silinder yang terisi penuh

didapat sebanyak 6 buah benda uji silinder, yang nantinya akan diuji kuat

tekannya.

10) Pengujian kuat tekan dilakukan pada beton mencapai umur 7 hari dan 28 hari.

Tabel 3.3. Tabel Hasil Rancang Campur HVFA-SCC

Variasi fly ash

Semen (kg)

Fly ash (kg)

Pasir (kg)

Kerikil (kg)

Air (kg)

Superplasticizer (kg)

35% 440.3286 237.1000 671.177 669.589 162.8571 7.7227 55% 304.8429 372.5857 671.177 669.589 127.1429 7.7227 65% 237.1000 440.3286 671.177 669.589 109.2858 7.7227

Secara garis besar langkah-langkah rancang campur beton dapat dilihat diagram

alir pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Diagram Alir Rancang Campur Beton

Mulai

Data- data komposisi bahan

Pengadukan bahan

Pengujian

Flowability Passingability

Persyaratan HVFA-SCC

Memenuhi Modifikasi Komposisi

bahan

Cetak dalam silinder

Selesai

Tidak

Ya


commit to user

50

3.3. Kriteria Campuran HVFA-SCC dan Mortar HVFA-SCC

Campuran HVFA-SCC kadar 35%, 55%, dan 65% dalam penelitian ini diuji

melalui pengujian slump flow test. Pengujian terhadap campuran HVFA-SCC ini

dimaksudkan untuk mengetahui sifat campuran dilihat dari nilai slump loss

(pengurangan diameter penyebaran akibat pengadukan yang berulang-ulang).

Berikut adalah tabel hasil pengujian slump loss HVFA-SCC dari kadar 35%, 55%,

dan 65%

Tabel 3.4. Hasil Pengujian Slump Loss HVFA-SCC Kadar 35%, 55%, dan 65%

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

Menit ke-

Slump Loss

Diameter maximal Waktu Kecepatan

d1 d2 drata-rata t500 tmax

(mm) (mm) (mm) (dt) (dt) (mm/dt)

35% 10 April 2012

0 730 680 705 6.3 36.1 20

2 710 670 690 6 36.7 19

4 690 690 690 5.4 35.7 19

6 670 680 675 4.9 35.6 19

8 670 660 665 4.4 34.8 19

10 650 660 655 6 31.7 21

12 660 660 660 6.5 33.4 20

55% 12 April 2012

0 700 715 707.5 4.6 27.6 26

2 690 700 695 4 28.2 25

4 685 700 692.5 4.3 25.7 27

6 685 690 687.5 3.6 22.8 30

8 670 680 675 4.1 24.6 27

10 680 685 682.5 4.4 23.4 29

12 675 685 680 4 24.2 28

65% 14 April 2012

0 770 680 725 2.7 27.2 27

2 720 720 720 3.9 28.2 26

4 710 710 710 4 29.7 24

6 690 700 695 3.6 27.3 25

8 675 695 685 4 28.2 24

10 675 690 682.5 4.4 27.1 25

12 660 690 675 4.9 24.4 28


commit to user

51

Mortar HVFA-SCC kadar 35%, 55%, dan 65% dalam penelitian ini diuji melalui

pengujian slump flow test dan v-funnel test. Pengujian ini dimaksudkan untuk

mengetahui pengaruh pasta dalam hal kemampuan campuran untuk mengalir

(flowability dan passingability). Berikut ini adalah hasil pengujian mortar HVFA

kadar 35%, 55%, dan 65%

Tabel 3.5. Hasil Pengujian Mortar HVFA-SCC Kadar 35%, 55%, dan 65%

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

Menit ke-

Uji Flow Table Uji V-funnel

Waktu (t500) Waktu (tmax)

(dt) (dt)

35% 21 Mei 2012

0 1.55 -

2 2.4 - 4 2.2 - 6 - 7.3 8 - 6.1

12 - 3.8

55% 22 Mei 2012

0 1.87 - 2 1.63 - 4 1.38 - 6 - 4.57 8 - 3.95

12 - 3.21

65% 24 Mei 2012

0 4.09 - 2 3.34 - 4 3.5 - 6 - 11.01 8 - 10.23

12 - 8.27

3.4. Rasio Antara Indeks Viskositas Campuran (Vfc) dan Indeks

Viskositas Mortar (Vfm)

Hubungan antara indeks viskositas campuran (Vfc) dan indeks viskositas mortar

(Vfm) dapat dinyatakan melalui rasio Vfc/Vfm. Dari rasio tersebut dapat

diketahui seperti apakah peran mortar pada campuran dalam mendukung

flowability dan passingability dari campuran HVFA-SCC. Pengaruh mortar pada

campuran dalam flowability dan passingability dapat terlihat dari besar nilai rasio

Vfc/Vfm. Semakin besar nilai rasio Vfc/Vfm, maka pengaruh mortar dalam


commit to user

52

mempengaruhi flowability dan passingability semakin besar dan membuat

campuran memiliki flowability dan passingability yang bagus. Berikut ini adalah

hasil hitungan rasio antara indeks viskositas campuran (Vfc) dan indeks viskositas

mortar (Vfm) HVFA-SCC kadar 35%, 55%, dan 65%.

Tabel 3.6. Hasil Hitungan Rasio Vfc/Vfm HVFA-SCC Kadar 35%,55%, dan 65%

Kadar Fly Ash

trata2

campuran trata2

mortar Vfc =

10/trata2 Vfm=

10/trata2 Vfc/Vfm

Kadar 35 % 5,9 2,05 1,69 4,88 0,347458 Kadar 55 % 4,3 1,63 2,33 6,15 0,378295 Kadar 65 % 3,53 3,64 2,83 2,74 1,031132

3.5. Pembuatan Benda Uji High Volume Fly ash – Self

Compacting Concrete

Dalam pembuatan adukan beton segar, takaran komposisi bahan (fly ash, semen,

pasir, kerikil ukuran 10 mm, air, superplasticizer sika viscocrete 10) yang dipakai

adalah hasil trial mix pada penelitian pendahuluan yang telah berhasil memenuhi

persyaratan beton segar High Volume Fly ash-Self Compacting Concrete yaitu

menghasilkan adukan beton yang flowability dan passingability.

Benda uji yang digunakan dalam penelitian kuat tarik belah beton menggunakan

benda uji berbentuk silinder berdiameter 15 cm dengan tinggi 30 cm, sedangkan

untuk benda uji modulus of rupture benda uji berupa balok dengan dimensi 10 cm

x 10 cm x 50 cm. Gambar benda uji dapat dilihat pada gambar 3.2 dan 3.3.

Gambar 3.2. Benda Uji Kuat Tarik Belah

30 cm

15 cm


commit to user

53

Gambar 3.3. Benda Uji Modulus of Rupture

Langkah-langkah pembuatan benda uji dalam penelitian ini dapat diuraikan

sebagai berikut :

1) Menyiapkan material (semen, fly ash, agregat halus, agregat halus, air, dan

superplasticizer sika viscocrete 10) dan peralatan yang akan digunakan untuk

campuran beton.

2) Menyiapkan cetakan beton dan melumuri bagian dalam permukaan cetakan

dengan oli.

3) Menimbang masing-masing material berdasarkan perhitungan rancang

campur beton yang telah memenuhi persyaratan High Volume Fly ash – Self

Compacting Concrete.

4) Membuat adukan beton dengan alat bantu molen, mencampur (agregat kasar,

agregat halus, fly ash, semen, Superplasticizer dan air).

5) Memeriksa flowability dan passingability, yaitu dengan pengujian (slump

flow, J-Ring flow table) dari adukan beton tersebut.

6) Selanjutnya dilakukan pengecoran dengan menuangkan adukan beton ke

dalam cetakan dan memberi tanda untuk masing-masing sampel.

7) Melepas benda uji dari cetakan setelah 24 jam.

8) Melakukan curing (perawatan) high volume fly ash – self compacting

concrete.

Benda uji yang digunakan pada penelitian kuat tarik belah dan modulus of rupture

masing-masing terdiri dari 3 sampel. Pengujian dilakukan setelah benda uji

berumur 7, 28 dan 56 hari. Perincian sampel benda uji kuat tarik belah dan

modulus of rupture dapat dilihat di Tabel 3.7.

10 cm

10 cm

50 cm


commit to user

54

Tabel 3.7. Rincian Benda Uji Kuat Tarik Belah dan Modulus of Rupture HVFA-SCC

Kadar fly ash (% volume terhadap binder)

Kode Benda Uji Kuat Tarik

Belah

Umur (hari)

Jumlah Benda

Uji

Kode Benda Uji Modulus of Rupture

Umur (hari)

Jumlah Benda

Uji

35 KTB 35-7 7

3 MOR 35-7 7

3 55 KTB 55-7 3 MOR 55-7 3 65 KTB 65-7 3 MOR 65-7 3

35 KTB 35-28 28

3 MOR 35-28 28

3 55 KTB 55-28 3 MOR 55-28 3 65 KTB 65-28 3 MOR 65-28 3

35 KTB 35-56 56

3 MOR 35-56 56

3 55 KTB 55-56 3 MOR 55-56 3 65 KTB 65-56 3 MOR 65-56 3

Jumlah benda uji 27 27

Keterangan :

3 benda uji kuat tarik belah 35 % fly ash diuji pada umur 7 hari :

KTB 35–7a, KTB 35–7b, KTB 35–7c


KTB 35–28a, KTB 35–28b, KTB 35–28c


KTB 35–56a, KTB 35–56b, KTB 35–56c

3 benda uji modulus of rupture 35 % fly ash diuji pada umur 7 hari :

MOR 35–7a, MOR 35–7b, MOR 35–7c


MOR 35–28a, MOR 35–28b, MOR 35–28c


MOR 35–56a, MOR 35–56b, MOR 35–56c


commit to user

55

3.6. Curing (Perawatan) High Volume Fly ash – Self Compacting

Concrete

Perawatan dilakukan dengan cara meletakkan beton diatas permukaan yang

lembab (karung goni basah) dan melapisinya kembali dengan karung goni basah

dan plastik dengan fungsi agar air dalam beton tidak menguap dengan cepat,

sehingga proses hidrasinya sempurna dengan demikian mutu beton yang terjadi

dapat sesuai dengan mutu rencana. Perawatan benda uji dapat dijelaskan sebagai

berikut:

1) Benda uji yang telah berumur 1 hari (perkiraan beton mengeras) dilepas dari

cetakan silinder.

2) Benda uji yang telah dilepas dari cetakan kemudian ditutup menggunakan

plastik.

3) Benda uji yang telah ditutup plastik, kemudian tutup kembali menggunakan

karung goni yang telah dibasahi.

4) Sebelum pengujian benda uji dilap agar permukaannya kering.

3.7. Pengujian Kuat Tarik Belah High Volume Fly ash – Self

Compacting Concrete

Pengujian dilakukan saat beton berumur 7, 28 dan 56 hari. Dari pengujian yang

dilakukan dengan alat Compression Testing Machine didapatkan beban

maksimum, yaitu pada saat beton hancur menerima beban tersebut (Pmaks).

Langkah-langkah pengujian kuat tarik belah beton adalah sebagai berikut :

1) Melepaskan plastik dan karung goni dari benda uji (setelah proses curing

selama 6 hari, 27 hari dan 55 hari).

2) Mengukur dimensi benda uji untuk mengetahui luas permukaan dan

menimbang beratnya.

3) Meletakkan benda uji dengan arah memanjang pada alat Compression Testing

Machine.


commit to user

56

D = 150 mmSilinder Beton

P

L = 300 mm

D = 150 mm

P

P

4) Memberikan beban secara merata arah tegak dari atas pada seluruh panjang

silinder.

Gambar 3.4. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton menggunakan alat

Compression Testing Machine

5) Menghitung kuat tarik belah beton, dengan Persamaan 2.1.

3.8. Pengujian Modulus of Rupture High Volume Fly ash – Self

Compacting Concrete

Pengujian modulus of rupture dilakukan dengan menggunakan alat uji lentur

(loading frame) terhadap benda uji yang telah berumur 7, 28 dan 56 hari dengan

memberikan tekanan hingga benda uji patah. Langkah-langkah pengujian kuat

lentur beton:

1) Menyiapkan benda uji balok beton yang akan diuji.

2) Meletakkan benda uji pada alat uji lentur dengan posisi mendatar.

3) Mengatur jarum penunjuk lendutan (dial) tepat pada titik nol.

4) Memulai pembacaan beban dengan bergeraknya jarum penunjuk lendutan.

5) Mencatat besarnya beban maksimum yang terjadi pada benda uji.


commit to user

57

Pengujian modulus of rupture dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3.5. Pengujian Modulus of Rupture dengan Alat Loading Frame

3.9. Tahap Penelitian

Tahapan pelaksanaan penelitian sebagai berikut :

1) Tahap I

Tahap ini melakukan studi literatur serta mempersiapkan bahan dan alat uji

penelitian.

2) Tahap II

Tahap ini melakukan pengujian bahan yang akan digunakan dengan tujuan

untuk mengetahui sifat dan karakteristik bahan.

3) Tahap III

Tahap ini melakukan rancang campur untuk menentukan komposisi bahan

HVFA-SCC.

4) Tahap IV

Tahap ini melakukan pembuatan adukan, pengujian sifat beton segar dan

pengecoran ke dalam cetakan.

5) Tahap V

Tahap ini melakukan perawatan HVFA-SCC dengan merendamnya ke dalam

bak perendaman.


commit to user

58

6) Tahap VI

Tahap ini melakukan pengujian kuat tarik belah dan modulus of rupture HVFA-

SCC.

7) Tahap VII

Tahap ini melakukan analisis data hasil pengujian antara variabel – variabel

yang diteliti dalam penelitian.

8) Tahap VIII

Tahap ini melakukan pengambilan kesimpulan dari hasil analisis pengujian

yang berhubungan dengan tujuan penelitian.


commit to user

59

Tahapan penelitian dapat dilihat secara skematis dalam bagan alir di bawah ini.

Gambar 3.6. Bagan Alir Tahap – Tahap Penelitian

Persiapan

Mulai

Agregat Air Semen

Uji Bahan: - kadar kumpur - kadar organik - specific gravity - gradasi - kadar air

Uji Bahan : - abrasi - specific gravity - gradasi - kadar air

Rancang Campur HVFA – SCC

Tahap I

Tahap III

Tahap II

Agregat Halus

Kadar Fly ash 35%,55%,65%

Fly ash

Uji bahan : - Al2O3 - SO3 - Fe2O3 - CAO - Na2O - SiO2 - Kadar Air - Hilang Pijar

Pembuatan Adukan HVFA-SCC

Tahap VII

Pengujian sifat beton segar

Mencetak Benda Uji HVFA-SCC

Perawatan (Curing) HVFA-SCC

Pengujian kuat tarik belah dan modulus of rupture HVFA-SCC

Analisis Data dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Tahap VI

Tahap V

Tahap IV

Tahap


commit to user

60

BAB 4

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar

Pengujian bahan dan benda uji dilaksanakan sesuai dengan tata cara dan standar

pengujian yang terdapat pada ASTM. Waktu pelaksanaan percobaan disesuaikan

dengan jadwal penelitian dan ijin penggunaan Laboratortium Bahan Fakultas

Teknik UNS Surakarta.

Dalam bab ini akan disajikan hasil penelitian dan pembahasan terhadap hasil yang

diperoleh. Sedangkan data rinci hasil pemeriksaan bahan dasar dan penyusun

beton disajikan dalam Lampiran A.

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus

Pengujian terhadap agregat halus dalam penelitian ini meliputi pengujian kadar

lumpur, kandungan zat organik, specific gravity, dan gradasi agregat. Data-data

pengujian dan perhitungannya secara lengkap terdapat pada Lampiran A. Hasil-

hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Agregat Halus

Jenis Pengujian Hasil Pengujian Standar Kesimpulan

Absorbtion 3,093 % - -

Apparent Specific Gravity 2,887 gr/cm3 - -

Bulk Specific Gravity 2,650 gr/cm3 - -

Kandungan Zat Organik Kuning muda Kuning Memenuhi syarat

Kandungan Lumpur 4 % Maks 5 % Memenuhi syarat

Bulk Specific SSD 2,732 gr/cm3 2,5-2,7 gr/cm3 Memenuhi syarat

Modulus Halus 2,66 2,3 – 3,1 Memenuhi syarat

Hasil pengujian gradasi agregat halus dan syarat batas dari ASTM C-33 dapat

dilihat pada Tabel 4.2.dan Gambar 4.1.


commit to user

61

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus

No Diameter Ayakan (mm)

Berat Tertahan Berat Lolos Kumulatif (%)

ASTM C-33 Gram % Kumulatif (%)

1 9,5 0 0,00 0,00 100,00 100 2 4,75 18 0,60 0,60 99,40 95 - 100 3 2,36 254 8,48 9,08 90,92 80 - 100 4 1,18 627 20,93 30,01 69,99 50 - 85 5 0,85 389 12,98 42,99 57,01 25 - 60 6 0,3 1257 41,96 84,95 15,05 10 - 30 7 0,15 387 12,92 97,86 2,14 2 - 10 8 0 64 2,14 100,00 0,00 0

Jumlah 2996 100 365,49 -

Dari Tabel 4.2. didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan

ASTM C-33 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Gradasi Agregat Halus

4.1.2. Hasil Pengujian Agregat Kasar

Pengujian terhadap agregat kasar split (batu pecah) yang dilaksanakan dalam

penelitian ini meliputi pengujian berat jenis (specific gravity), keausan (abrasi)

dan gradasi agregat kasar. Hasil-hasil pengujian tersebut disajikan dalam Tabel

4.3 dan Tabel 4.4 menyajikan hasil analisis ayakan terhadap sampel agregat kasar


commit to user

62

sehingga dapat diketahui gradasinya. Data hasil pengujian secara lengkap

disajikan dalam Lampiran A.

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Kasar

Jenis Pengujian Hasil Pengujian Standar Kesimpulan

Abrasi 43,50 % Maksimum 50 % Memenuhi syarat

Absorbtion 6,167 % - -

Bulk Specific Gravity 2,381 gr/cm3 - -

Bulk Specific SSD 2,528 gr/cm3 2,5-2,7 Memenuhi syarat

Apparent Specific Gravity 2,791gr/cm3 - -

Modulus Halus Butir 2,81 - -

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar

No Diameter Ayakan (mm)

Berat Tertahan Berat Lolos Kumulatif (%)

ASTM C-33 Gram % Kumulatif (%)

1 12,50 0 0,00 0,00 100,00 100 2 9,50 72 2,40 2,40 97,60 85 – 100 3 4,75 2300 76,77 79,17 20,83 10 – 30 4 2,36 598 19,96 99,13 0,87 0 – 10 5 1,18 21 0,70 99,83 0,17 0 – 5 6 0 5 0,17 100,00 0,00 -

Jumlah 2996 100 380,54 - -

Dari Tabel 4.4 didapat grafik gradasi beserta batas gradasi yang disyaratkan

ASTM C-33 yang ditunjukkan dalam Gambar 4.2.sebagai berikut:


commit to user

63

Gambar 4.2. Gradasi Agregat Kasar

4.1.3. Hasil Pengujian Fly ash

Dari hasil uji laboratorium yang telah dilakukan Balai Besar Teknik Kesehatan

Lingkungan dan Pemberantasan Penyakit Menular (BBTKLPPM) Yogyakarta, fly

ash yang dipakai untuk penelitian ini adalah fly ash yang di peroleh dari PLTU

Cilacap masuk dalam golongan fly ash tipe C. Hasil pengujian fly ash

berdasarkan parameter yang diteliti dapat dilihat di Tabel. 4.5.

Tabel. 4.5. Hasil Pengujian Fly Ash dari PLTU Cilacap

No Parameter Satuan Hasil Uji Klasifikasi

F N C 1 Berat Jenis gr/cm3 1,2091 2 Kerapatan % 2,4178 3 Kadar Air % 0,14 4 Hilang Pijar % 4,67 5 Kelembaban % 2,46 6 Lolos 200 mesh % 94,86 7 Al2O3 % 19,18

70 70 50 8 Fe2O3 % 2,22 9 SiO2 % 34,65 10 CaO % 0,37 11 Na2O % 0,01 12 SO3 % 0,37

Sumber : Laboratorium Fisika Kimia Padatan dan B3 Balai Besar Teknik Kesehatan

Lingkungan dan Pemberantasan Penyakit Menular (BBTKL PPM) Yogyakarta


commit to user

64

4.2. Rancang Campur HVFA-SCC

Dari perhitungan rancang campur (mix design) adukan beton diperoleh kebutuhan

bahan untuk 1 m3 high volume fly ash - self compacting concrete (HVFA-SCC)

seperti pada Tabel 4.6.sampai dengan Tabel. 4.10.

Tabel 4.6. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk setiap Variasi

per 1 m3

Kadar Fly ash

Semen OPC (Kg)

Fly ash (Kg)

Pasir (Kg)

Kerikil (Kg)

Air (Kg)

Superplasticizer (Kg)

35% 440,329 237,1 671,177 669,589 150,9264 7,723

55% 304,843 372,586 671,117 669,589 149,3611 7,723

65% 237,1 440,329 671,117 669,589 124,0972 7,723


(9 Benda Uji Kuat Tarik Belah)

Kadar Semen OPC Fly ash Pasir Kerikil Air Superplasticizer fly ash (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

35% 25,211 13,575 38,429 38,338 8,641 0,442 55% 17,454 21,333 38,425 38,338 8,552 0,442 65% 13,575 25,211 38,425 38,338 7,105 0,442

Tabel 4.8. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk Kebutuhan 1 Benda

Uji Kuat Tarik Belah


35% 2,801 1,508 4,270 4,260 0,960 0,049 55% 1,939 2,370 4,269 4,260 0,950 0,049 65% 1,508 2,801 4,269 4,260 0,789 0,049


(9 Benda Uji Modulus of Rupture)


35% 23,778 12,803 36,244 36,158 8,150 0,417 55% 16,462 20,120 36,240 36,158 8,065 0,417 65% 12,803 23,778 36,240 36,158 6,701 0,417


commit to user

65

Tabel 4.10. Proporsi Campuran Adukan HVFA-SCC untuk Kebutuhan 1 Benda

Uji Modulus of Rupture


35% 2,642 1,423 4,027 4,018 0,906 0,046 55% 1,829 2,236 4,027 4,018 0,896 0,046 65% 1,423 2,642 4,027 4,018 0,745 0,046

Perhitungan proporsi campuran adukan beton untuk setiap variasi secara lengkap

terdapat pada Lampiran B.

4.3. Hasil Pengujian Beton Segar HVFA-SCC

Untuk mendapatkan high volume fly ash concrete yang memiliki sifat beton segar

self compacting concrete perlu adanya pengujian flowability dan passingability,

yang antara lain Flow Table Test, J-Ring Flow Table Test, Box Type Test, L-Box

Test, V-Funnel Test. Dari hasil pengujian didapat nilai slump flow dari masing-

masing beton dapat dilihat pada Tabel 4.11. sampai dengan Tabel 4.15.

Tabel 4.11. Hasil Pengujian Flow Table Test HVFA-SCC

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

Flow Table




35% 19 Maret 2012 710 780 745 3.7 22.9 32.533

55% 28 Maret 2012 720 760 740 3.57 19.7 37.563

65% 2 April 2012 770 760 765 3.27 14.1 54.255

Tabel 4.12. Hasil Pengujian J-Ring Flow Table Test HVFA-SCC

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

J-Ring Flow Table




35% 26 Maret 2012 600 610 605 9.58 33.69 17.958

55% 20 Maret 2012 650 710 680 8.36 19.22 35.380

65% 3 April 2012 650 680 665 7.15 17.32 38.395


commit to user

66

Tabel 4.13. Hasil Pengujian L-Box Test HVFA-SCC

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

L-Box test

t200 t400 h1 h2 h2/h1

(dt) (dt) (mm) (mm)

35% 27 Maret 2012 3.34 6.5 110 80 0.727

55% 29 Maret 2012 4.2 6.7 100 90 0.900

65% 22 Maret 2012 5.4 7.2 100 85 0.850

Tabel 4.14. Hasil Pengujian Box-Type Test HVFA-SCC

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

Box Type

h1 h2 h2/h1

(mm) (mm)

35% 27 Maret 2012 350 350 1

55% 28 Maret 2012 350 350 1

65% 2 April 2012 350 350 1

Tabel 4.15. Hasil Pengujian V-Funnel Test HVFA-SCC

Kadar Fly ash

Sampel Pencampuran

V-Funnel Test

t

(dt)

35% 26 Maret 2012 24.73

55% 29 Maret 2012 22.98

65% 3 April 2012 16

Berdasarkan Tabel 4.11. sampai Tabel 4.15 dapat menyimpulkan nilai slump flow

pada HVFA-SCC, semakin banyak kandungan fly ash sebagai pengganti sebagian

semen semakin cepat kemampuan mengalirnya. Hal ini dikarenakan butiran fly

ash yang berbentuk bulat dapat menambah kelecakan beton segar pada HVFA-

SCC sehingga memiliki sifat workability yang baik. Workability merupakan faktor

yang penting dalam pembuatan adukan beton yang diperlukan untuk memudahkan

proses pengadukan, pengangkutan dan penuangan.

Selain itu beton HVFA-SCC juga memiliki kemampuan pasinggability yang baik.

Kemampuan pasinggability pada beton berkaitan erat dengan kemampuan beton

segar untuk dapat mengisi ruang kosong pada bagian beton yang memiliki

tulangan yang padat seperti pada joint balok dan kolom sehingga tidak perlu lagi

melakukan pemadatan.


commit to user

67

4.4. Hasil Pengujian dan Analisis Data Kuat Tarik Belah

HVFA-SCC

Benda uji yang digunakan pada pengujian kuat tarik belah high volume fly ash –

self compacting concrete berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30

cm, sebanyak 27 buah. Benda uji ini terdiri atas variasi kadar fly ash 35%, 55%

dan 65% dengan masing-masing terdiri dari 3 buah sampel.

Perawatan dilakukan setelah beton dilepas dari cetakan, dengan cara meletakkan

beton diatas permukaan yang lembab (karung goni basah) dan melapisinya

kembali dengan karung goni basah dan plastik. Pengujian dilakukan pada saat

beton berumur 7, 28 dan 56 hari.

Pengujian kuat tarik belah dilakukan dengan cara meletakkan silinder beton

dengan arah memanjang pada alat Compressing Testing Machine. Pembebanan

akan diterima oleh beton silinder pada sepanjang sisi silinder. Berdasarkan

pengujian ini didapatkan beban maksimum (Pmaks), yaitu pada saat beton terbelah.

Sebagai contoh, diambil perhitungan pada benda uji KTB 35-7a (benda uji kuat

tarik belah dengan kadar fly ash 35 % dan diuji pada umur 7 hari).

Diperoleh data sebagai berikut :

Pmaks = 130 kN = 130000 N

π × D × L = π × 150 × 293 = 138072,998 mm2

maka diperoleh nilai kuat tarik belah :

Ft = = = 1,884 MPa

Hasil pengujian kuat tarik belah high volume fly ash – self compacting concrete

rata-rata dari 3 benda uji disajikan dalam Tabel 4.16. berikut ini, sedangkan data

selengkapnya untuk masing-masing benda uji disajikan dalam Lampiran D.


commit to user

68

Tabel 4.16. Hasil Uji Kuat Tarik Belah Rata-Rata HVFA-SCC

Kuat Tarik Belah rata-rata (MPa)

Kadar fly ash Umur beton

7 hari 28 hari 56 hari

35 % 1,918 2,514 3,419

55 % 1,991 3,505 3,091

65 % 1,952 3,052 2,785

Dari Tabel 4.16. dapat dibuat diagram yang menggambarkan hubungan nilai kuat

tarik belah dengan variasi kadar fly ash pada high volume fly ash – self

compacting concrete berdasarkan umur pengujiannya, seperti pada Gambar 4.1.

dibawah ini.

Gambar 4.3. Diagram Kuat Tarik Belah Rata-Rata HVFA-SCC

Pengujian kuat tarik belah dilakukan dengan metode uji belah silinder (tensile

splitting cylinder test). Pada pengujian kuat tarik belah, semua benda uji

mengalami pecah terbelah. Hal ini terjadi karena gaya horisontal akibat beban

maksimum yang disebarkan seluas selimut silinder. Dari pengujian ini dapat

diketahui pengaruh penambahan fly ash sebagai pengganti sebagian semen

terhadap nilai kuat tarik belah high volume fly ash – self compacting concrete.


commit to user

69

Gambar 4.1. menerangkan bahwa peningkatan nilai kuat tarik belah secara

signifikan terjadi pada tiap kadar fly ash dari umur 7 hari ke umur 28 hari. Nilai

kuat tarik belah juga meningkat pada umur 56 hari pada beton dengan kadar fly

ash 35%, sedangkan pada beton dengan kadar fly ash 55% dan 65% nilai kuat

tarik belah pada umur ini cenderung menurun. Nilai kuat tarik belah HVFA-SCC

maksimum terjadi pada kadar fly ash 55% dengan umur 28 hari, yaitu sebesar

3,505 MPa. Hubungan antara nilai kuat tarik belah dengan umur pengujian beton

dapat digambarkan lebih detail pada Gambar 4.4. dibawah ini.

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kuat Tarik Belah Rata-Rata dan Umur

HVFA-SCC

Dari Gambar 4.4. diketahui bahwa nilai kuat tarik belah beton dengan kadar fly

ash 55% dan 65% pada umur 56 hari lebih rendah dari kuat tarik belahnya pada

umur 28 hari. Hal ini menjadikannya berbeda dari penelitian HVFA yang telah

dilakukan sebelumnya, dimana diketahui bahwa kekuatan beton dengan parameter

kuat tekan (Hebri Artha Nugroho, 2012) meningkat seiring dengan umur beton.

Berdasarkan penelitian HVFA yang dilakukan oleh Naik Tarun et al. (2002) yang

menggunakan fly ash tipe F hingga kadar 60% pada beton, didapat nilai kuat tarik

belah meningkat seiring dengan umur beton hingga umur 182 hari. Oleh karena

itu nilai kuat tarik belah beton dengan kadar fly ash 55% dan 65% pada umur 56


commit to user

70

hari pada penelitian ini belum bisa menggambarkan nilai kekuatan tarik belah

beton HVFA-SCC dengan tepat.

Dari penelitian ini didapatkan bahwa kuat tarik belah dengan kadar fly ash 55%

mengalami peningkatan yang cukup signifikan hingga umur 28 hari dibandingkan

dengan beton dengan kadar fly ash 35% maupun 65%. Hal ini dapat disebabkan

karena pada kadar ini fly ash mencapai kondisi optimum dalam mencapai ikatan

antar partikel di dalam beton dimana terjadi pozzolanic reaction dan filler effect

oleh fly ash sehingga meningkatkan nilai kuat tarik belah beton.

4.4.1. Analisis Hubungan Kuat Tarik Belah dan Kuat Tekan HVFA-SCC

Berdasarkan ACI 318-99, hubungan antara kuat tarik belah dan kuat tekan beton

dirumuskan dengan rumus empiris sebagai berikut.

(4.1)

Dengan:

= Kuat tarik belah beton (MPa)

= Kuat tekan beton (MPa)

Nilai kuat tekan yang digunakan sebagai pembanding diperoleh dari data sekunder

penelitian HVFA-SCC sebelumnya oleh Hebri Artha Nugroho (2012). Untuk

mengetahui hubungan antara kuat tarik belah dan kuat tekan beton pada beberapa

kadar fly ash dapat dilihat pada Gambar 4.5.


commit to user

71

Gambar 4.5. Grafik Hubungan dan beberapa Variasi Fly Ash

HVFA-SCC

Berdasarkan Gambar 4.5. dapat dilihat koefisien nilai dibandingkan dengan

beton normal sesuai ACI 318-99. Pengaruh kadar fly ash pada hubungan antara

kuat tarik belah dan kuat tekan dapat dirumuskan sebagai berikut :

a. HVFA-SCC dengan kadar fly ash 35 % , = 0,36 cf ' (4.2)

b. HVFA-SCC dengan kadar fly ash 55 % , = 0,43 cf ' (4.3)

c. HVFA-SCC dengan kadar fly ash 65 % , = 0,42 cf ' (4.4)

Keterangan: = kuat tarik belah

= kuat tekan

Untuk mengetahui seberapa baik nilai kuat tarik belah pada beberapa variasi fly

ash HVFA-SCC, berikut ini dilakukan perbandingan dengan beberapa penelitian

sebelumnya. Penelitian lain yang digunakan sebagai pembanding berupa

hubungan antara kuat tekan dan kuat tarik belah beton normal dengan beberapa

jenis beton lain dimana nilai kuat tekan rencana data sekunder yang digunakan

sebagai pembanding adalah 40 MPa. Data sekunder yang diambil merupakan

penelitian yang telah dipublikasikan dan digunakan sebagai pembanding dengan


commit to user

72

HVFA-SCC pada beberapa variasi kadar fly ash sesuai dengan acuan persamaan

hubungan antara kuat tarik belah dan kuat tekan pada ACI 318-99.

Gambar 4.6. Grafik Hubungan dan pada HVFA-SCC dengan Beberapa

Beton Normal

Rumusan dari beberapa beton normal pada penelitian-penelitian sebelumnya yang

telah dipublikasikan dan menjadi data pembanding HVFA-SCC seperti pada

Grafik 4.8 diatas adalah sebagai berikut :

a. = 0,48 (Manik, 2008) (4.5)

b. = 0,71 (Tripriyo et al., 2010) (4.6)

c. = 0,56 (Sutapa, 2011) (4.7)


= kuat tekan

Untuk mengetahui hubungan kuat tekan dan kuat tarik belah HVFA-SCC dengan

beberapa jenis beton yang lain dapat dilihat pada Gambar 4.7. dibawah ini.


commit to user

73

Gambar 4.7. Grafik Hubungan dan pada HVFA-SCC dengan Beberapa

Jenis Beton Lain

Rumusan dari beberapa jenis beton lain pada penelitian-penelitian sebelumnya

yang telah dipublikasikan dan menjadi data pembanding HVFA-SCC adalah

sebagai berikut :

a. Beton pozzolith dengan kadar 0,4% :

= 0,61 (Manik, 2008) (4.8)

b. Beton dengan agregat ringan dengan kadar 20% :

= 0,55 (Tripriyo et al., 2010) (4.9)

c. Beton berbasis gula dengan curing pada air normal :

= 0,38 (Andhi, 2012) (4.10)


= kuat tekan

Dari pembandingan yang telah dilakukan diatas, menggambarkan bahwa nilai

kuat tarik belah HVFA-SCC cenderung tidak begitu jauh dari rumusan pada ACI

318-99 maupun penelitian lain baik itu beton normal maupun beton lain yang

digunakan sebagai pembanding.


commit to user

74

4.5. Hasil Pengujian dan Analisis Data Modulus of Rupture

HVFA-SCC

Pengujian modulus of rupture high volume fly ash – self compacting concrete

menggunakan benda uji berbentuk balok dengan ukuran 10 x 10 x 50 cm

sebanyak 27 buah. Benda uji ini terdiri atas variasi kadar fly ash 35%, 55% dan

65% dengan masing-masing terdiri dari 3 buah sampel.

Pengujian dilakukan pada saat beton berumur 7, 28 dan 56 hari dimana yang

sebelumnya telah dilakukan perawatan dengan meletakkan beton diatas

permukaan yang lembab (karung goni basah) dan melapisinya dengan karung goni

basah dan plastik.

Pengujian modulus of rupture dilakukan dengan alat loading frame yang

digunakan untuk memberikan beban pada benda uji secara berangsur-angsur

dengan interval pembebanan 50 kg sampai benda uji mengalami keruntuhan,

sedangkan untuk mengetahui lendutan yang terjadi digunakan dial gauge dengan

skala 0,01 mm yang dipasang di tengah-tengah pada bagian bawah benda uji.

Dari pengujian ini data yang diperoleh secara langsung adalah data beban

maksimal saat terjadi keruntuhan dan lendutan pada masing-masing benda uji di

setiap kenaikan beban yang diberikan, kemudian dari data tersebut dapat dianalis

menjadi nilai modulus of rupture masing-masing benda uji. Perhitungan nilai

modulus of rupture disesuaikan dengan tempat terjadinya modus kegagalan atau

patah pada benda uji yang bersangkutan.

Pembahasan lebih mendetail tentang modus kegagalan atau patah pada benda uji

dapat dilihat pada Bab 2.

Sebagai contoh, diambil perhitungan pada benda uji MOR 35-7a (benda uji

modulus of rupture dengan kadar fly ash 35 % dan diuji pada umur 7 hari) yang

mengalami keruntuhan di tengah bentang.

MPabd

PLMOR 092,5

98100

300)101630(22

=´

´´==


commit to user

75

Sedangkan sebagai contoh benda uji yang mengalami keruntuhan di tepi bentang,

diambil perhitungan pada benda uji MOR 65-56c (benda uji modulus of rupture

dengan kadar fly ash 65 % dan diuji pada umur 56 hari). Dimana jarak rata-rata

keruntuhan dari tumpuan (a) adalah 96,25 mm.

MPabd

PaMOR 003,5

99100

25,96)101698(3322

=´

´´´==

Hasil pengujian modulus of rupture high volume fly ash – self compacting

concrete rata-rata dari 3 benda uji disajikan dalam Tabel 4.17. berikut ini,

sedangkan data selengkapnya untuk masing-masing benda uji disajikan dalam

Lampiran D.

Tabel 4.17. Hasil Uji Modulus of Rupture Rata-Rata HVFA-SCC

Modulus of Rupture rata-rata (MPa)


7 hari 28 hari 56 hari 35 % 5,161 6,217 6,138 55 % 4,316 5,626 5,709

65 % 2,133 4,517 5,726

Dari Tabel 4.17. dapat dibuat diagram yang menggambarkan hubungan nilai

modulus of rupture dengan variasi kadar fly ash pada high volume fly ash – self

compacting concrete berdasarkan umur pengujiannya, seperti pada Gambar 4.2.

dibawah ini.


commit to user

76

Gambar 4.8. Diagram Nilai Modulus of Rupture Rata-Rata HVFA-SCC

Gambar 4.2. menerangkan bahwa pengaruh kadar fly ash pada HVFA-SCC

cenderung mengurangi nilai modulus of rupture pada umur awal beton.

Sedangkan setelah umur 28 hari nilai modulus of rupture pada beton dengan kadar

fly ash 65% cenderung meningkat tidak seperti pada beton dengan kadar fly ash

35% dan 55%. Pada penelitian ini, untuk nilai modulus of rupture terbesar didapat

pada beton dengan penggantian kadar fly ash sebesar 35% pada umur 28 hari yaitu

6,217 MPa. Hubungan antara nilai modulus of rupture dengan umur pengujian

beton dapat digambarkan lebih detail pada Gambar 4.9. dibawah ini.


commit to user

77

Gambar 4.9. Grafik Hubungan Modulus of Rupture Rata-Rata dan Umur

HVFA-SCC

Berdasarkan Gambar 4.9. yang menyatakan hubungan antara modulus of rupture

rata-rata dan umur beton tampak bahwa nilai modulus of rupture beton dengan

kadar fly ash sebanyak 65% pada umur awal cenderung rendah. Kadar fly ash

yang semakin banyak pada campuran beton cenderung memperlambat proses

pengikatan agregat sehingga beton membutuhkan waktu lebih lama dalam

mencapai kepadatan optimal sehingga berpengaruh pula pada nilai modulus of

rupture. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Karthik H. Obla

(2008) mengenai penggunaan fly ash pada beton, yang menyatakan bahwa beton

dengan kandungan fly ash memiliki waktu ikat yang rendah dan kekuatan pada

umur yang lebih lama cenderung lebih tinggi.

Dari Gambar 4.9. terlihat bahwa hasil regresi polynomial grafik beton dengan

kadar fly ash 35% dan 55% cenderung tidak mengalami peningkatan dan bahkan

mengalami penurunan setelah umur 28 hari. Sedangkan pada kadar fly ash 65%

hasil regresi polynomial mengalami peningkatan seiring dengan umur beton. Hal

ini terjadi karena adanya pozzolanic reaction dan filler effect dari fly ash di dalam

beton sehingga meningkatkan nilai modulus of rupture.


commit to user

78

4.5.1. Analisis Kekakuan Lentur Balok

Kekakuan sebuah beton yang mengalami lentur harus direncanakan agar memiliki

nilai kekakuan lentur yang cukup untuk membatasi besarnya lendutan yang

terjadi. Besarnya lendutan yang terjadi pada elemen lentur memiliki

kecenderungan untuk memperlemah kekuatan maupun kemampuan layan struktur

pada beban kerja (M. Ujianto, 2006).

Berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian modulus of rupture dapat

diketahui nilai kekakuan yang terjadi pada balok, dimana nilai kekakuan didapat

dari perhitungan menggunakan Persamaan (2.7). Sebagai contoh, diambil

perhitungan kekakuan untuk benda uji MOR 35-7a (benda uji modulus of rupture

dengan kadar fly ash 35 % dan diuji pada umur 7 hari), dimana besar lendutan

yang terjadi adalah 0,88 mm dengan besar gaya maksimum adalah 16300 N.

Nilai kekakuan high volume fly ash – self compacting concrete rata-rata dari 3

benda uji disajikan dalam Tabel 4.18. berikut ini, sedangkan data selengkapnya

untuk nilai kekakuan masing-masing benda uji disajikan dalam Lampiran D.

Tabel 4.18. Nilai Kekakuan Lentur Rata-Rata HVFA-SCC

Nilai Kekakuan rata-rata (Nmm2)


7 hari 28 hari 56 hari

35 % 1,836E+10 2,127E+10 2,220E+10

55 % 1,574E+10 2,029E+10 2,166E+10

65 % 8,186E+09 1,736E+10 2,173E+10

Dari Tabel 4.18. dapat dibuat diagram yang menggambarkan hubungan nilai

kekakuan dengan variasi kadar fly ash pada high volume fly ash – self compacting

concrete berdasarkan umur pengujiannya, seperti pada Gambar 4.3. dibawah ini.


commit to user

79

Gambar 4.10. Diagram Nilai Kekakuan Lentur Rata-Rata HVFA-SCC

Berdasarkan Gambar 4.3. dapat diketahui bahwa nilai kekakuan dari tiap kadar fly

ash cenderung meningkat hingga umur 56 hari. Selain itu dapat diketahui pula

bahwa semakin banyak kadar fly ash pada HVFA-SCC cenderung mengurangi

nilai kekakuan pada umur awal beton. Gambaran lebih detail mengenai hubungan

antara nilai kekakuan terhadap umur beton dapat dilihat pada Gambar 4.11.

dibawah ini.

Gambar 4.11. Grafik Hubungan Kekakuan Rata-Rata dan Umur HVFA-SCC


commit to user

80

Gambar 4.11. diatas menggambarkan bahwa nilai kekakuan pada tiap kadar fly

ash meningkat seiring dengan umur beton. Peningkatan nilai kekakuan lentur dari

umur 28 hari hingga 56 hari yang cukup signifikan terjadi pada beton dengan

kadar fly ash 65% yaitu sebesar 25,17%, dibandingkan dengan beton dengan

variasi kadar fly ash 35% dan 55% yang hanya mengalami peningkatan sebesar

4,37% dan 6,75%.

Hal ini dapat terjadi karena adanya pozzolanic reaction dan filler effect oleh fly

ash pada beton. Ukuran butiran fly ash yang lebih kecil dari butiran semen selain

terus bereaksi dengan kapur padam aktif hasil sampingan dari proses hidrasi

antara semen portland dan air, juga akan memeperkecil ruang antar agregat di

dalam beton. Dan dalam jangka lama hal ini akan membuat beton semakin padat

serta memperkuat beton sehingga nilai kekakuan lentur beton pada umur beton

yang lebih lama pun akan meningkat.

Beton dengan kadar fly ash tinggi pada umur yang lebih lama memiliki nilai

kekakuan yang lebih tinggi dari beton dengan kadar fly ash yang lebih rendah.

Namun pada umur awal beton dengan kadar fly ash yang tinggi memiliki nilai

kekakuan yang jauh lebih rendah dari beton dengan kadar fly ash rendah. Hal ini

menggambarkan bahwa beton dengan kadar fly ash tinggi pada umur yang lebih

lama lebih getas dari pada beton dengan kadar fly ash rendah yang cenderung

lebih liat.

4.5.2. Analisis Hubungan Modulus of Rupture dan Kuat Tekan HVFA-SCC

Berdasarkan ACI 318-99, hubungan antara modulus of rupture dan kuat tekan

beton dirumuskan dengan rumus empiris sebagai berikut.

(4.11)

Dengan:

MOR = modulus of rupture beton (MPa)

= kuat tekan beton (MPa)


commit to user

81

Nilai kuat tekan diperoleh dari data sekunder penelitian sebelumnya oleh Hebri

Artha Nugroho (2012). Untuk mengetahui hubungan antara modulus of rupture

dan kuat tekan beton pada beberapa kadar fly ash dapat dilihat pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12. Grafik Hubungan MOR dan beberapa Variasi Fly Ash

HVFA-SCC

Berdasarkan Gambar 4.12. dapat dilihat koefisien nilai dibandingkan dengan

beton normal sesuai ACI 318-99. Pengaruh kadar fly ash pada hubungan antara

modulus of rupture dan kuat tekan dapat dirumuskan sebagai berikut :

a. HVFA-SCC dengan kadar fly ash 35 % , = 0,82 cf ' (4.12)

b. HVFA-SCC dengan kadar fly ash 55 % , = 0,78 cf ' (4.13)

c. HVFA-SCC dengan kadar fly ash 65 % , = 0,70 cf ' (4.14)

Keterangan: = modulus of rupture

= kuat tekan

Gambar 4.12 di atas menggambarkan bahwa nilai modulus of rupture pada

beberapa variasi kadar fly ash cenderung tidak berbeda jauh dengan standar untuk

beton normal pada ACI 318-99.


commit to user

82

Di bawah ini merupakan pembandingan nilai modulus of rupture pada beberapa

variasi fly ash HVFA-SCC dengan beberapa penelitian sebelumnya, untuk

mengetahui seberapa baik nilai modulus of rupture pad HVFA-SCC. Penelitian

lain yang digunakan sebagai pembanding berupa hubungan antara kuat tekan dan

modulus of rupture beton normal dengan beberapa jenis beton lain. Data sekunder

yang diambil merupakan penelitian yang telah dipublikasikan dan digunakan

sebagai pembanding dengan HVFA-SCC pada beberapa variasi kadar fly ash

sesuai dengan acuan persamaan hubungan antara modulus of rupture dan kuat

tekan pada ACI 318-99.

Gambar 4.13. Grafik Hubungan MOR dan pada HVFA-SCC dengan Beberapa Beton Normal

Rumusan dari beberapa beton normal pada penelitian-penelitian sebelumnya yang

telah dipublikasikan dan menjadi data pembanding HVFA-SCC adalah sebagai

berikut :

a. = 1,04 (Tanijaya, 2009) (4.15)

b. = 0,59 (Setiati, 2010) (4.16)

c. = 1,06 (Norman, 2009) (4.17)

Keterangan: MOR = modulus of rupture

= kuat tekan


commit to user

83

Untuk mengetahui hubungan kuat tekan dan modulus of rupture HVFA-SCC

dengan beberapa jenis beton yang lain dapat dilihat pada Gambar 4.14. dibawah

ini.

Gambar 4.14. Grafik Hubungan MOR dan pada HVFA-SCC dengan

Beberapa Jenis Beton Lain

Rumusan dari beberapa jenis beton lain pada penelitian-penelitian sebelumnya

yang telah dipublikasikan dan menjadi data pembanding HVFA-SCC adalah

sebagai berikut :

a. Beton serat sintetik plastik dengan komposisi 4 kg/m3 :

=0,59 (Setiati, 2010) (4.18)

b. Beton berbasis gula dengan curing pada air normal :

= 0,38 (Andhi, 2012) (4.19)

c. Beton dengan substitusi limbah debu hasil pengolahan baja dengan kadar

10% :

= 0,96 (Amalia, 2009) (4.20)

Keterangan: MOR = modulus of rupture

= kuat tekan


commit to user

84

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari seluruh pengujian, analisis data, dan pembahasan yang dilakukan dalam

penelitian ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

a. Pada penelitian ini, didapatkan bahwa nilai kuat tarik belah beton dengan fly

ash sebagai pengganti sebagian semen pada variasi kadar 55% dan 65% pada

umur 56 hari lebih rendah daripada nilai kuat tarik belah pada umur 28 hari.

Sedangkan pada beton dengan variasi kadar fly ash 35%, didapat nilai kuat

tarik belah yang terus meningkat seiring dengan umur beton hingga pada

umur 56 hari.

b. Dari pengujian modulus of rupture pada penelitian ini didapatkan bahwa nilai

modulus of rupture beton dengan variasi kadar fly ash sebanyak 65% pada

umur awal cenderung lebih rendah daripada beton dengan variasi kadar fly

ash yang lebih sedikit. Sedangkan hingga umur 56 hari, beton dengan variasi

kadar fly ash 65% mengalami peningkatan nilai modulus of rupture yang

lebih signifikan yaitu sebesar 26,76% dari nilai modulus of rupture pada umur

28 hari, dibandingkan beton dengan variasi kadar fly ash 35% ataupun 55%

yang hanya mengalami perubahan sebesar -1,27% dan 1,46%.

c. Penggantian sebagian semen dengan fly ash pada high volume fly ash - self

compacting concrete cenderung mengurangi nilai kekakuan lentur beton pada

umur awal. Beton dengan variasi kadar fly ash 65% memiliki peningkatan

nilai kekakuan lentur hingga umur 56 hari yang lebih signifikan yaitu sebesar

25,17% dari nilai kekakuan lentur pada umur 28 hari, dibandingkan dengan

beton dengan variasi kadar fly ash 35% dan 55% yang hanya mengalami

peningkatan sebesar 4,37% dan 6,75%.


commit to user

85

d. Hubungan antar kuat tekan dan kuat tarik belah pada high volume fly ash -

self compacting concrete dengan acuan persamaan ACI 318-99 adalah

sebagai berikut :

1) HVFA SCC dengan kadar fly ash 35 % , = 0,36 cf ' (4.2)




= kuat tekan

e. Hubungan antar kuat tekan dan modulus of rupture pada high volume fly ash -

self compacting concrete dengan acuan persamaan ACI 318-99 adalah

sebagai berikut :




Keterangan: = modulus of rupture

= kuat tekan

5.2. Saran

Untuk menindaklanjuti penelitian ini kiranya perlu dilakukan beberapa koreksi

agar penelitian-penelitian selanjutnya dapat lebih baik. Adapun saran-saran untuk

penelitian selanjutnya antara lain :

a. Perlu memperhatikan dengan lebih perilaku setting time yang lama yang

terjadi pada high volume fly ash-self compacting concrete.

b. Perlu memastikan bahwa alat-alat yang digunakan dalam kondisi baik agar

tidak terjadi kesalahan dalam mengambil data.

c. Perlu menjadwal dengan baik serta mengontrol pelaksanaan pengadukan beton

segar, khususnya apabila pengadukan dilakukan secara manual. Sehingga


commit to user

86

mutu beton yang dihasilkan antar batching pengadukan yang berbeda dapat

sesuai dengan mutu yang direncanakan.

d. Perlu melakukan penelitian lebih lanjut mengenai efisiensi serta kompatibilitas

penggunaan high volume fly ash-self compacting concrete pada kegiatan

produksi beton serta konstruksi di Indonesia, mengingat begitu banyaknya

hasil fly ash sisa dari pelaksanaan industri di Indonesia. Selain itu agar dapat

memangkas efek negatif fly ash yang merupakan limbah berbahaya apabila

hanya dibuang begitu saja.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id pengaruh kadar .../pengaruh... · ash – self compacting...

Documents