KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU DENGAN
PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH TERHADAP KUAT LENTUR DAN
KUAT TEKAN
TESIS
Diajukan
Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh
Gelar Magister dalam Ilmu Teknik Sipil
(Transportasi)
Diajukan Oleh :
MAULANA TEGUH PARIPURNA
NIM : S 100 150 007
Kepada :
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
HALAMAN PENGESAHAN
TESIS BERJUDUL
KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU DENGAN
PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH TERHADAP KUAT LENTUR DAN
KUAT TEKAN
Yang dipersiapkan dan disusun oleh
MAULANA TEGUH PARIPURNA
NIM : S 100 150 007
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal …. Agustus 2107 dan dinyatakan telah
Memenuhi persyaratan untuk diterima.
SUSUNAN DEWAN PENGUJI
Pembimbing Utama
Dr. Mochamad Solikin
Pembimbing Pendamping I
Ir. Agus Riyanto SR, M.T.
Anggota Dewan Penguji Lain
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D
Surakarta, … Agustus 2017
Direktur Pascasarjana
Prof. Dr. Bambang Sumardjoko
iii
NOTA PEMBIMBING I
Dr. Mochamad Solikin
Program Studi Teknik Sipil
Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nota Dinas
Hal: Tesis Saudara Maulana Teguh Paripurna
Kepada Yth.
Ketua Program Studi Teknik Sipil
Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Assalamu’alaikum wr.wb.
Setelah membaca, meneliti, mengoreksi dan mengadakan perbaikan terhadap Tesis
saudara:
Nama : Maulana Teguh Paripurna
NIM : S 100 150 007
Konsentrasi : Transportasi
Judul : KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU
DENGAN PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH
TERHADAP KUAT LENTUR DAN KUAT TEKAN
Dengan ini Kami menilai Tesis tersebut dapat disetujui untuk diajukan dalam sidang
ujian Tesis pada Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Surakarta, Agustus 2017
Pembimbing I,
Dr. Mochamad Solikin
iv
NOTA PEMBIMBING II
Ir. Agus Riyanto, SR, M.T.
Program Studi Teknik Sipil
Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nota Dinas
Hal: Tesis Saudara Maulana Teguh Paripurna
Kepada Yth.
Ketua Program Studi Teknik Sipil
Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Assalamu’alaikum wr.wb.
Setelah membaca, meneliti, mengoreksi dan mengadakan perbaikan terhadap Tesis
saudara:
Nama : Maulana Teguh Paripurna
NIM : S 100 150 007
Konsentrasi : Transportasi
Judul : KARAKTERISTIK BETON PADA PERKERASAN KAKU
DENGAN PEMANFAATAN AIR ES DAN FLY ASH
TERHADAP KUAT LENTUR DAN KUAT TEKAN
Dengan ini Kami menilai Tesis tersebut dapat disetujui untuk diajukan dalam sidang
ujian Tesis pada Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Wassalamu’alaikum wr.wb.
Surakarta, Agustus 2017
Pembimbing II,
Ir. Agus Riyanto, SR, M.T.
v
KATA PENGANTAR
Dengan ucapan syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah
SWT, atas limpahan Rahmat, Taufik serta Karunia-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan penyusunan Tesis dengan judul: “Karakteristik Beton Pada
Perkerasan Kaku Dengan Pemanfaatan Air Es Dan Fly Ash Terhadap Kuat
Lentur Dan Kuat Tekan.”
Dalam kesempatan ini penulis sampaikan rasa hormat dan terima kasih yang
setulus-tulusnya kepada semua pihak yang telah memberikan arahan, dorongan, serta
bimbingan dalam penyusunan Tesis ini. Ungkapan rasa terimakasih itu penulis
sampaikan kepada yang terhormat:
1. Bapak Prof. Dr. Bambang Sumardjoko, selaku Direktur Sekolah Pascasarjana
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Ibu Nurul Hidayati, S.T., M.T., Ph.D, selaku Ketua Program Studi Magister
Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Dr. Mochamad Solikin, Pembimbing I yang telah memberikan motivasi,
arahan serta bimbingan dan nasehatnya, sehingga Tesis ini dapat diselesaikan.
4. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, M.T., selaku Pembimbing II, yang juga selalu
memberikan dorongan, arahan dan bimbingan sehingga Tesis ini dapat
diselesaikan.
5. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D, selaku Anggota Dewan Penguji Tesis yang
telah memberikan arahan bimbingan dan nasehatnya demi perbaikan Tesis ini.
6. Bapak/Ibu Dosen Pascasarjana Program Magister Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah menghibahkan ilmunya kepada penulis
sehingga dapat terselesaikannya Tesis ini.
7. Bapak, Ibu, istri, anak dan keluarga besarku tercinta yang selalu memberikan
dorongan baik material maupun spiritual demi terselesaikannya Tesis ini.
vi
8. Teman-teman seperjuangan Magister Teknik Sipil angkatan 2014 dan 2015, tim
laboratorium dan semua pihak yang terkait, yang telah membantu penulis
menyelesaikan Tesis ini.
Semoga kebaikan yang diberikan oleh semua pihak kepada penulis menjadi
amal shaleh yang senantiasa mendapat imbalan dari Allah SWT. Penulis menyadari
akan kekurangan dalam Tesis ini, untuk itu saran dan kritik yang sifatnya
membangun sangat penulis harapkan.
Surakarta, Agustus 2017
Penulis
vii
PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : MAULANA TEGUH PARIPURNA
NIM : S 100150 007
Program Studi : Magister Teknik Sipil
Konsentrasi : Transportasi
Judul Proposal tesis : Karakteristik Beton Pada Perkerasan Kaku dengan
Pemanfaatan Air Es dan Fly Ash Terhadap Kuat
Lentur dan Kuat Tekan
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tesis by publication yang saya
serahkan ini benar-benar merupakan hasil karya saya, kecuali kutipan-kutipan
dan ringkasan-ringkasan yang semua sumbernya telah saya jelaskan. Apabila
dikemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan Tesis ini hasil jiplakan, maka gelar
dan ijazah yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta akan kami
serahkan kembali.
Surakarta, Agustus 2017
Yang membuat pernyataan
MAULANA TEGUH P.
viii
DAFTAR ISI
Hal.
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ ii
NOTA PEMBIMBING I ........................................................................................... iii
NOTA PEMBIMBING II .......................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ................................................................................................ v
PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN ........................................................ vii
DAFTAR ISI ............................................................................................................ viii
DAFTAR TABEL .................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xx
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ................................................................ xiv
ABSTRAKSI .............................................................................................................. xv
ABSTRACT .............................................................................................................. xvi
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
A. Latar Belakang....................................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ................................................................................. 2
C. Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
D. Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
E. Batasan Masalah .................................................................................... 3
F. Keaslian Penelitian ................................................................................ 5
G. Persamaan dan Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya ................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 7
A. Beton...................................................................................................... 7
B. Fly Ash ................................................................................................... 7
C. Retarder ................................................................................................. 8
D. Air .......................................................................................................... 9
ix
E. Kuat Lentur dan Kuat Tekan Beton ..................................................... 10
F. Penelitian Sejenis Sebelumnya ............................................................ 10
BAB III LANDASAN TEORI ................................................................................ 14
A. Standar Proporsi Campuran Beton ...................................................... 14
B. Potensi Permasalahan Cuaca Terhadap Proses Campuran Beton Rigid
Pavement ............................................................................................. 14
C. Pengaruh Cuaca Terhadap Kerusakan Beton Rigid Pavement ............ 15
D. Pengaruh Temperatur Beton Terhadap Setting Time ........................... 16
E. Bahan Penyusun Beton ........................................................................ 18
1. Semen portland ............................................................................ 18
2. Agregat ......................................................................................... 20
F. Kontribusi Faktor Air Semen .............................................................. 22
1. Kontribusi faktor air semen terhadap kuat tekan beton ................ 22
2. Kontribusi faktor air semen terhadap kuat lentur beton ............... 23
G. Kontribusi retarder terhadap kuat tekan dan kuat lentur .................... 23
BAB IV METODE PENELITIAN ........................................................................ 24
A. Lokasi Penelitian ................................................................................. 24
B. Bahan Penelitian .................................................................................. 24
1. Semen portland ............................................................................ 26
2. Abu terbang (fly ash) ................................................................... 26
3. Air ................................................................................................. 26
4. Pasir .............................................................................................. 27
5. Batu pecah .................................................................................... 27
6. Retarder ........................................................................................ 27
C. Peralatan Penelitian ............................................................................. 28
1. Gelas ukur .................................................................................... 28
2. Termometer raksa ........................................................................ 28
x
3. Timbangan ................................................................................... 29
4. Alat uji kuat tekan ....................................................................... 29
5. Alat uji kuat lentur ....................................................................... 30
6. Vicat Apparatus ........................................................................... 30
D. Pengujian Benda Uji ............................................................................ 31
1. Kuat tekan beton ........................................................................ 31
2. Kuat lentur beton ........................................................................ 31
E. Tahapan Penelitian .............................................................................. 34
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................... 36
A. Pengujian Agregat ............................................................................... 36
1. Agregat halus ................................................................................ 36
2. Agregat kasar ............................................................................... 37
B. Proporsi Campuran Beton (Job Mix Design) ...................................... 38
C. Hasil Pengujian Setting Time ............................................................... 41
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton ..................................................... 43
E. Hasil Pengujian Kuat Lentur Beton ..................................................... 44
F. Campuran Beton dengan Pemanfaatan Air Es, Fly Ash dan Retarder
Terhadap Kuat Tekan dan Kuat lentur Beton ...................................... 48
G. Campuran Beton dengan Pemanfaatan Air Es dan Fly Ash Terhadap
Kuat Tekan dan Kuat lentur Beton ...................................................... 50
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 53
A. Kesimpulan .......................................................................................... 53
B. Saran .................................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel I.1
Tabel III.1
Tabel III.2
Tabel III.3
Tabel III.4
Tabel IV.1
Tabel V.1
Tabel V.2
Tabel V.3
Tabel V.4
Tabel V.5
Tabel V.6
Tabel V.7
Tabel V.8
Tabel V.9
Persamaan dan perbedaan dengan penelitian sebelumnya ..................... 5
Proporsi campuran beton untuk struktur rigid pavement ..................... 14
Komposisi Semen Portland ................................................................. 19
Gradasi agregat halus ........................................................................... 21
Gradasi agregat kasar ........................................................................... 21
Matriks variasi campuran beton ........................................................... 24
Hasil pengujian agregat halus .............................................................. 36
Hasil pengujian agregat kasar .............................................................. 37
Proporsi Campuran Beton per m3 ........................................................ 39
Proporsi campuran beton untuk 11 variasi campuran .......................... 40
Contoh perhitungan temperatur beton metode ACI, 2010 ................... 41
Contoh perhitungan temperatur beton metode CCAA, 2004 ............... 41
Perhitungan temperatur beton .............................................................. 42
Contoh perhitungan kuat tekan beton umur 14 hari ............................. 44
Contoh perhitungan kuat lentur beton umur 14 hari ............................ 45
xii
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar III.1
Gambar III.2
Gambar III.3
Gambar IV.1
Gambar IV.2
Gambar IV.3
Gambar IV.4
Gambar IV.5a
Gambar IV.5b
Gambar IV.6
Gambar IV.7
Gambar IV.8
Gambar IV.9
Gambar IV.10
Gambar IV.11
Gambar IV.12
Gambar IV.13
Gambar IV.14
Gambar IV.15
Gambar V.1
Gambar V.2
Gambar V.3
Gambar V.4
Gambar V.5
Ringkasan Pengaruh Temperatur Terhadap Beton Rigid
Pavement ...................................................................................... 16
Pengaruh temperatur beton terhadap setting time .......................... 18
Hubungan antara antara kuat tekan beton dengan faktor air
semen untuk benda uji silinder ukuran 15 cm x 30 cm ................. 22
Lokasi penelitian dan pengambilan quarry ................................... 25
Semen portland .............................................................................. 26
Fly ash............................................................................................ 26
Pasir ............................................................................................... 27
Batu split 1/2" ................................................................................ 27
Batu split 2/3" ................................................................................ 27
Retarder Sika.................................................................................. 28
Gelas ukur ...................................................................................... 28
Termometer raksa .......................................................................... 29
Timbangan digital .......................................................................... 29
Compression tension machine ....................................................... 30
Universal testing machine ............................................................. 30
Vicat Apparatus ............................................................................. 31
Skema pengujian kuat tekan beton ................................................ 31
Pengujian Kuat Lentur Beton ........................................................ 33
Bagan alir tahap penelitian ............................................................ 35
Hasil uji setting time ...................................................................... 42
Foto hasil benda uji setelah dilakukan kuat tekan beton ............... 44
Hasil uji kuat tekan beton .............................................................. 46
Hasil uji kuat lentur beton .............................................................. 47
Hubungan antara pemanfaatan air es, fly ash dan retarder
xiii
Gambar V.6
Gambar V.7
Gambar V.8
Gambar V.9
Gambar V.9
terhadap kuat tekan ....................................................................... 48
Hubungan antara pemanfaatan air es, fly ash dan retarder
terhadap kuat lentur ....................................................................... 48
Hubungan Kuat Tekan Variasi Suhu Dengan Umur 7 hari, 14 hari
dan 28 Hari (Aiyub, 2007) ............................................................ 49
Hubungan korelasi antara kuat lentur dan kuart tekan .................. 50
Hubungan antara pemanfaatan air es dan fly ash terhadap
kuat tekan ....................................................................................... 51
Hubungan antara pemanfaatan air es dan fly ash terhadap
kuat lentur ...................................................................................... 51
xiv
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
PCC = Portland Composite Cement
SNI = Standar Nasional Indonesia
ACI = American Concrete Institute
PCA = Portland Cement Association
NRMCA = National Ready Mixed Concrete Association
ASTM = American Standard Testing and Material
T = Temperatur beton (oC)
Ta = Temperatur aggregat (oC)
Tc = Temperatur semen (oC)
Tw = Temperatur air (oC)
Wa = Berat aggregat (kg)
Wc = Berat semen (kg)
Ww = Berat air (kg)
Wwa = Berat free and absorbed moisture in aggregate (kg)
Pmaks = Beban tekan maksimum (N)
A = Luas permukaan benda uji yang ditekan (cm2)
flt = Kuat lentur (MPa)
P = Beban maksimum yang mengakibatkan keruntuhan balok uji (N)
L = Panjang bentang antara kedua balok tumpuan (mm)
b = Lebar balok rata-rata pada penampang runtuh (mm)
d = Tinggi balok rata-rata pada penampang runtuh (mm)
xv
ABSTRAKSI
Perencanaan campuran merupakan kunci utama untuk menghasilkan beton yang baik. Namun
demikian, dalam pelaksanaan campuran beton untuk rigid pavement perlu memperhatikan
beberapa faktor selain perencanaan campuran. Di lapangan, penghamparan beton rigid
seringkali dilakukan pada waktu malam sampai dengan dini hari. Penelitian mengenai
campuran beton dengan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder yang diasumsikan mampu
memperlambat waktu pengerasan beton (setting time) belum banyak dilakukan. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui temperatur beton dan setting time beton pada perkerasan kaku
yang menggunakan pemanfaatan air es dengan variasi suhu 5oC, 10
oC, 15
oC, 20
oC dan 27
oC,
sedangkan karakteristik beton terhadap kuat lentur dan kuat tekan dianalisa pada campuran
beton dengan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder. Jumlah total variasi campuran beton
ada 11 macam, sedangkan untuk jumlah benda uji kuat tekan sebanya 55 buah dan kuat lentur
beton sebanyak 33 buah. Metode yang digunakan untuk perhitungan temperatur beton
menggunakan ACI (American Concrete Institute), 2010 dan CCAA (Cement Concrete &
Aggregates Australia), 2004, sedangkan penentuan proporsi campuran beton rigid pavement
berdasarkan Spesifikasi Jalan Bebas Hambatan Dan Jalan Tol Bina Marga Tahun 2015 yang
mengacu persyaratan Stándar Nasional Indonesia (SNI) tentang struktur beton. Berdasarkan
analisa, mengindikasikan bahwa semakin dingin air yang digunakan, maka akan semakin
rendah suhu beton yang dihasilkan. Kecenderungan setting time terhadap suhu terendah
adalah memiliki waktu yang lebih lama. Karakteristik beton terhadap kuat lentur berdasarkan
hasil penelitian yang telah dilakukan memiliki trend bahwa beton yang menggunakan
pemanfaatan air es, fly ash dan retarder cenderung mempunyai kuat lentur yang lebih baik
dibandingkan dengan campuran lainnya, apabila suhu air semakin rendah kuat lentur
cenderung naik. Terhadap kuat tekan beton, berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
memiliki trend bahwa beton yang menggunakan pemanfaatan air es, fly ash dan retarder
cenderung mempunyai kuat tekan yang lebih baik dibandingkan dengan campuran lainnya,
semakin tinggi suhu air maka kuat tekan naik.
Kata kunci: beton, air es, fly ash, setting time, kuat tekan, kuat lentur.
xvi
ABSTRACT
Mixed design is the key to make good quality of concrete. However, in the implementation
of concrete mixtures for rigid pavement is necessary to consider several factors alongside
mixed design. In the project, concrete slabs are often done at night until early morning.
Research about concrete mixed using of ice water utilization, fly ash and retarder which is
assumed to slow the time of hardening concrete (setting time) has not been done yet. The
purpose of this research is to know the temperature of concrete and setting time of concrete
on rigid pavement using ice water utilization with temperature variation 5oC, 10
oC, 15
oC,
20oC and 27
oC, while the concrete characteristic to flexural strength and compressive
strength is analyzed in concrete mixture with utilization of ice water, fly ash and retarder.
The total number of mixed concrete variations there are 11 kinds, while for the number of
test specimens, the compressive strength is 55 specimens and the flexural strength is 33
specimens. The method used for concrete temperature calculation using ACI (American
Concrete Institute), 2010 and CCAA (Cement Concrete & Aggregates Australia), 2004,
while the proportion of concrete rigid pavement mixture based on the Highways and Toll
Road Specifications of 2015 Referring to the Indonesian National Standard (SNI)
requirements on concrete structures. Based on the analysis, it indicates that the cooler water
used, the lower the temperature of the concrete produced, the trend of setting time to the
lowest temperature having a longer time. Concrete characteristic toward flexural strength
based on laboratory investigation of concrete mixtures utilizing water, fly ash, retarder tend
to have a better flexural than the other concrete mixtures, when the water temperature is
increased flexural strength is decreased. Meanwhile, toward compressive strength, based on
investigation resulting trend concrete mixtures utilizing water, fly ash, retarder tend to have a
better compressive strength than the other concrete mixtures, when the water temperature is
increased compressive strength is increased.
Keywords: concrete, ice water, fly ash, setting time, compressive strength, felxural
strength.