karakteristik beton pada perkerasan kaku dengan ...eprints.ums.ac.id/56058/2/3. halaman...

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


Program Studi Teknik Sipil

Sekolah Pascasarjana

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Nota Dinas

Hal: Tesis Saudara Maulana Teguh Paripurna

Kepada Yth.

Ketua Program Studi Teknik Sipil



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,


iv

NOTA PEMBIMBING II

Ir. Agus Riyanto, SR, M.T.

Program Studi Teknik Sipil



Nota Dinas

Hal: Tesis Saudara Maulana Teguh Paripurna

Kepada Yth.

Ketua Program Studi Teknik Sipil



Assalamu’alaikum wr.wb.

Setelah membaca, meneliti, mengoreksi dan mengadakan perbaikan terhadap Tesis

saudara:

Nama : Maulana Teguh Paripurna

NIM : S 100 150 007


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.


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.


Penulis

vii

PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : MAULANA TEGUH PARIPURNA

NIM : S 100150 007

Program Studi : Magister Teknik Sipil


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.


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.

karakteristik beton pada perkerasan kaku dengan ...eprints.ums.ac.id/56058/2/3. halaman...

Documents