pengaruh suhu perawatan terhadap perilaku lentur balok beton geopolimer bertulang

7/26/2019 Pengaruh Suhu Perawatan terhadap Perilaku Lentur Balok Beton Geopolimer Bertulang

http://slidepdf.com/reader/full/pengaruh-suhu-perawatan-terhadap-perilaku-lentur-balok-beton-geopolimer-bertulang 1/8

1

Abstrak— Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

bagaimana pengaruh suhu perawatan terhadap prilaku

lentur balok geopolimer bertulang seperti hubungan

beban-lendutan, pola retak, kapasitas lentur, dan

daktilitas. Benda uji balok beton geopolimer bertulang

yang dibuat berukuran 15x15 cm2 dengan bentang 70

cm. Perawatan benda uji balok dilakukan pada suhu

normal (29-34 ºC) dan menggunakan mesin steam curing

pada suhu 40ºC, 60ºC, 80ºC selama 24 jam. Sebagai

pembanding, digunakan balok dari beton konvensional

(Ordinary Portland Cement) yang dirawat pada suhunormal (29-34 ºC). Pengujian lentur balok geopolimer

bertulang ini dilakukan pada umur 28 hari. Hasil

pengujian menunjukkan pola retak yang terjadi adalah

pola retak lentur. Kapasitas lentur maksimum balok

yang paling tinggi untuk balok geopolimer adalah BG-80

ºC sebesar 10.48 kNm dengan beban maksimum 116.29

kNm. Sedangkan Kapasitas maksimum paling kecil

terjadi pada balok beton OPC sebesar 8.67 dengan

beban maksimum 96.14 kN . Indeks daktilitas balok

geopolimer semakin menurun seiring meningkatnya

suhu yang diberikan. Pada balok beton geopolimer

daktilitas tertinggi terjadi pada balok BG-Normal

dengan indeks daktilitas sebesar 8.62. Sedangkandaktilitas dari balok beton OPC sebesar 4.78

.

Kata kunci : balok geopolimer , fly ash, aktivator,

sodium hidroksida, sodium silikat, steam curing

I.

PENDAHULUAN

Dalam bidang konstruksi, beton merupakan salah satu

elemen yang sangat penting dan paling banyak digunakan

untuk pembangunan berbagai infrastruktur di kalangan

masyarakat. Beton Konvensional yang sering digunakan

biasanya terdiri dari agregat kasar, agregat halus, Semen

Portland dan air. Seiring dengan meningkatnya penggunaanmaterial beton, faktor yang harus diperhatikan dalam

penggunaan beton adalah kerusakan lingkungan yang

diakibatkan dari produksi dari Semen Portland. IndustriSemen Portland menyumbang sekitar 1,35 milyar ton emisi

gas rumah kaca setiap tahunnya atau sekitar 7% dari total

emisi gas rumah kaca yang dikeluarkan manusia ke atmosfir

bumi (1)

Salah satu faktor yang sangat berpengaruh terhadap

karakteristik dari beton geopolimer adalah dari metode perawatan yang dilakukan. Perawatan pada suhu yang

tinggi dan lamanya proses curing mempengaruhi kuat tekan

dari beton geopolimer (2); (3). Beberapa penelitian tentang

pengaruh suhu perawatan terhadap karakteristik dari betongeopolimer sudah banyak dilakukan. Pada penelitian (4)

tentang pengaruh suhu perawatan pada beton geopolimermenyimpulkan bahwa kuat tekan beton meningkat seiring

meningkatnya suhu perawatan dan lamanya proses

perawatan. Kuat tekan maksimum mencapai 60,29 MPa

pada umur 3 hari setelah dirawat selama 24 jam pada suhu

120ºC.

Pada penelitian ini akan diuji bagaimana pengaruh dari

suhu perawatan dengan menggunakan mesin steam curing

terhadap perilaku lentur balok beton geopolimer bertulang.

Untuk penelitian mengenai prilaku lentur dari balok beton

geopolimer bertulang masih tergolong terbatas. Penelitian

yang berhubungan dengan beton geopolimer sebagai elemen

struktur dilakukan oleh (5). Pada penelitian tersebut merekamenggunakan balok ukuran 20 cm x 30 cm bentang 300

cm. Larutan NaOH 14M dengan perbandingan antara massa

NaOH dan Na2SiO3 adalah 2,5. Dari hasil pengujian tersebut

disimpulkan bahwa kapasitas lentur dari balok dipengaruhi

oleh rasio regangan tulangan pokok dan kuat tekan beton.Pada percobaan balok sampel GBIII-4 dengan rasio

regangan tulangan 2,69% dan kuat tekan 76 MPa

menghasilkan beban lentur maksimum sebesar 240 kN dan

lendutan sebesar 14,88 mm. Pada penelitian tersebut semua

benda uji dirawat pada suhu 60ºC selama 24 jam.Untuk mengetahui bagaimana pengaruh suhu perawatan

terhadap prilaku balok beton geopolimer ini, benda uji akan

dirawat pada suhu 40ºC, 60ºC, 80ºC menggunakan mesinsteam curing dan akan dibandingkan dengan benda uji yang

dirawat pada suhu normal (29-32ºC). Pengujian lentur

balok yang akan ditinjau dalam penelitian ini adalahkapasitas lentur, beban maksimum, lendutan, daktilitas dan

pola retak dari balok.

II.

URAIAN PENELITIAN

A. Material

Fly Ash yang digunakan dalam penelitian ini adalah fly

ash dari PT.Petrokimiadari. Dari hasil pengujian, tipe fly ashyang digunakan merupakan kelas F sesuai dengan

persyaratan (6). Ordinary Portland Cement (OPC) yang

digunakan pada penelitian ini merupakan sement tipe I.

Larutan Alkali yang digunakan berupa larutan NaOH 8M

dan dan Sodium Silikat (Na2SiO3) dengan kandungan kimia

18,5% Na2O, 36.4%Si)2 dan 45.1% H2O. Agregat kasar dan

agregat halus yang digunakan berasal PT. Surya Beton

Indonesia sesuai persyaratan (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)

(14). Admixture yang digunakan berupa superpalsticizer

type D sebagai water reducer and retarde.

B. Spesimen Benda Uji

Pengaruh Suhu Perawatan Terhadap Perilaku Lentur Balok Beton

geopolimer BertulangHasriadi Hasbullah, Triwulan, dan Januarti Jaya Ekaputri

Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia

e-mail: [email protected] , [email protected]

mailto:[email protected]










2

(a) (b)

Gambar 1 Perawatan Benda Uji

Tabel 1 Kebutuhan Benda Uji Balok

Jenis

MaterialPengujian

Suhu Perawatan (ºC)

Total Normal

(28-32)40 60 80

Geopolimer Lentur 2 2 2 2 8

OPC Lentur 2 2

Total Benda Uji Balok 10

Keterangan :

BG-80ºC : Balok beton geopolimer yang dirawat pada suhu 80ºC

BG-60ºC : Balokbeton geopolimer yang dirawat pada suhu 60ºC

BG-40ºC : Balok beton geopolimer yang dirawat pada suhu 40ºC

BG-Normal : Balok beton geopolimer yang dirawat pada suhu

normal berkisar antara 28 ºC - 34ºC

B-OPC : Balok beton OPC yang dirawat pada suhu normal

berkisar antara 28 ºC - 34ºC

Semua balok dalam penelitian ini memiliki ukuran yang

sama dengan lebar 15 cm, tinggi 15 cm dan panjang 70 cm..

Untuk mengukur regangan tarik pada tulangan, dipasang 2

buah strain gauge di tengah bentang tulangan tarik untuk

mengidentifikasi beban pada saat tulangan mencapai

regangan lelehnya. Sedangkan untuk permukaan beton,dipasang 2 buah strain gauge masing-masing 1 pada

permukaan serat tekan dan serat tarik di tengah bentang

balok. Pada bagian samping beton juga di pasang 2 buahstrain gauge sejajar dengan tumpuan pembebanan untuk

mengidentfikasi terjadinya first crack . Strain gauge untuk

permukaan baja tipe PFL-10-11dan strain gauge untuk

permukaaan beton tipe FLA-2-11dari Tokyo Sokki

Kenkyujo Co., Ltd Untuk menghitung kuat tekan beton (f’c)

geopolimer digunakan silinder ukuran 10 x 20 cm2.Ukuran

dan detail penulangan serta letak pemasangan strain gauge

dapat dilihat pada Gambar 2

C. Komposisi Campuran

Penentuan komposisi benda uji berdasarkan berat jenis

beton geopolimer dari hasil penelitian (15), berkisar antara

2390 – 2415 kg/m3

. Sehingga pada penelitian ini berat jenis beton diambil sebesar 2400 kg/m

3.Komposisi perbandingan

material yang digunakan untuk 1 m3 beton adalah binder :

aggregat = 25%:75%; aggregat kasar : agregat halus =

60%:40%; fly ash : larutan alkali = 65%:35%; Na2SiO3 :

NaOH = 2,5 dengan penambahan superplasticiser sebesar

2% dari massa fly ash. Sedangkan untuk menentukan

komposisi beton OPC digunakan Mix Design dengan

metode DOE. Balok beton OPC pada penelitian ini

digunakan sebagai variabel pembanding untuk balok beton

geopolimer Semua benda uji pada penelitian ini

menggunakan komposisi yang sama. Komposisi kebutuhan

bahan untuk benda uji balok dan silinder beton geopolimer

dan beton OPC disajikan pada Tabel 2.

D.

Pembuatan Benda Uji

. Pembuatan benda uji dilakukan di Lab Beton dan Bahan

Jurusan Teknik Sipil ITS. Benda uji dibuat berdasarkan

komposisi campuran yang sama. Untuk setiap perawatan

suhu yang berbeda digunakan 2 buah benda uji balok

sedangkan untuk benda uji silinder ukuran 10x20cm2

digunakan 4 sampel benda uji. Pada analisa data hasil

pengujian lentur balok, dipilih salah satu sampel balok yang

memiliki hasil yang paling baik.

Kebutuhan benda uji balok untuk masing-masing

perawatan suhu disajikan pada Tabel 1.

E.

Perawatan Benda Uji

Setelah proses pencetakan dilakukan, benda uji disimpan

dalam suhu ruangan selama tiga hari sebelum dimasukkan

ke dalam mesin steam. Dari hasil penelitian (3)

menyimpulkan bahwa penundaan masa curing beton

geopolimer dapat meningkatkan kuat tekan beton

geopolimer, dimana penundaan masa curing selama tiga harimenghasilkan kuat tekan paling optimum. Setelah tiga hari,

benda uji balok terlebih dahulu dibungkus menggunakan

plastik (wrapping) untuk menghindari penguapan yang berlebihan (3) kemudian dimasukkan kedalam mesin steam

curing selama 24 jam (Gambar 1.a), sedangkan benda uji

balok dengan suhu normal disimpan di tempat terbukadengan suhu kota Surabaya berkisar 28-32ºC.

Benda uji yang telah dicuring selama 24 jam disimpan di

tempat terbuka seperti pada balok dengan suhu normal danditutup dengan menggunakan kain yang telah dibasahi

(Gambar 1.b). Benda uji didiamkan selama 28 hari sebelum

dilakukan pengujian.

F. Pengujian danTest-Set up Benda Uji

Pengujian benda uji dilakukan pada umur 28 hari setelah

beton dicetak. Pada benda uji silinder pengujian yang

dilakukan adalah pengujian tekan untuk mengetahui kuat

tekan (f'c) dari beton geopolimer maupun beton OPC.

Sedangkan pada benda uji balok, pengujian yang dilakukanadalah uji lentur murni dengan metode pengujian third-

point loading dengan tumpuan sendi-rol . Alat pengetesan

yang digunakan adalah Universal Test Machine dengan

kapasitas 500 kN. Benda uji berupa balok berukuran

15x15x70 cm3 yang diberikan pembebanan 2 titik dengan

bentang beban sejarak 140 mm. Pengujian dilakukan denganmengatur kecepatan penurunan beban sebesar 1 mm/menit.

Pengukuran yang dilakukan pada saat pengujian yaitu beban

maksimum, lendutan, regangan baja dan beton serta pola

Tabel 2 Komposisi Kebutuhan Bahan

BetonAgregat Kasar

(Kg/m3)

Agregat Halus

(Kg/m3)

Fly Ash

(Kg/m3)

Semen

(Kg/m3)

Na2SiO3

(Kg/m3)

NaOH

(Kg/m3)

Superplasticizer

(Kg/m3)Air (Kg/m3)

Geopolimer 1080 720 444 - 150 60 8.88 -

OPC 1014,03 621,5 - 539,47 - - 0.54 205



3

retak pada balok setelah diberi beban. Load Cell digunakan

untuk mengetahui besarnya beban yang diberikan pada saat

pengujian, sedangkan untuk mengukur lendutan yang terjadi

dipasang 2 buah Linear Variable Displacement Tranducer

(LVDT) dengan ketelitian 0,001 mm di tengah bentang balok. Regangan pada permukaan beton dan baja diukurmenggunakan strain gauge yang sudah dipasang

sebelumnya. Data Logger berfungsi sebagai alat perekam

atau pencatat hasil bacaan dari Load Cell, LVDT, dan Strain

Gauge.

III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

A.

Pengujian Kuat Tarik Tulangan

Pengujian kuat tarik tulangan baja dilakukan dengan

menggunakan alat Tensile Tes Machine di Lab Beton dan

Bahan Bangunan ITS. Rata-rata kuat leleh (fy) dari tulangan

∅10 adalah sebesar 342.18 MPa. Kuat leleh baja tulanganyang digunakan dalam perhitungan teoritis adalah 342.18

MPa. Dari hasil pengujian kuat leleh baja, dapat diketahui

besarnya regangan yang terjadi pada saat baja leleh

menggunakan persamaan (1).

=

(1)

Keterangan :

: Regangan Leleh Baja

fy : Kuat Leleh Baja (mPa)

Es : Modulus Elastis Baja (200000 mPa)

Jadi regangan pada saat baja leleh sebesar :

= 342.18200000

= 0.0017

B. Pengujian Kuat Tekan Silinder

Gambar 3 Hubungan Kuat Tekan Terhadap Suhu

Perawatan

Gambar 3 ditunjukkan grafik hasil uji kuat tekan beton

geopolimer yang diberi perawatan pada suhu yang berbeda.

Kuat tekan paling tinggi yang dicapai sebesar 81.07 MPa

pada suhu 80ºC. Kuat tekan beton meningkat seiring

meningkatnya suhu perawatan yang diberikan, meskipun

pada suhu 40 ºC mengalami penurunan kuat tekan terhadap beton geopolimer yang dirawat pada suhu Normal (28 ºC -

32 ºC). Pada penelitian (3) menyimpulkan bahwa semakin

tinggi suhu perawatan akan meningkatkan kuat tekan beton

geopolimer. Penelitian terbaru dari (16) dengan perawatan

beton geopolimer pada suhu 80 ºC, 90 ºC, dan 100 ºC

disimpulkan bahwa kuat tekan beton geopolimer meningkat

seiring meningkatnyasuhu perawatan, dengan kuat tekan

optimum dicapai pada suhu 90ºC sebesar 50 mPa.

C.

Lentur Balok Beton Geopolimer

Hubungan Beban Lendutan1.Hubungan beban-lendutan dapat menggambarkan

fleksibilitas dan defleksi yang terjadi pada setiap

penambahan beban dari setiap benda uji. Lendutan diukur di

tengah bentang benda uji balok dengan menggunakan 2

buah LVDT dimana tengah bentang merupakan daerah

momen maksimum dan lendutan maksimum dapat ditahanoleh balok tersebut. LVDT 1 dan LVDT 2 digunakan untuk

kontrol lendutan pada sisi kanan dan kiri beton di luar

daerah pembebanan, hal ini dimaksudkan untuk mengecek

apakah terdapat kesamaan besarnya lendutan yang terjadi

pada daerah LVDT 1 dan LVDT 2 akibat beban yang

diberikan. Gambar 4 ditunjukkan grafik hubungan bebanlendutan pada setiap benda uji balok. Secara mekanik

besarnya lendutan bergantung pada besarnya beban yang

diberikan pada balok. Semakin besar beban yang diberikan,

maka semakin besar lendutan yang terjadi.

Dari hasil pengujian pada balok beton geopolimer,

lendutan pada saat beban mencapai maksimum yang paling besar terjadi pada balok BG-80ºC sebesar 11.45 mm dengan

45.62

61.38

72.4674.28

81.07

20

30

40

50

60

70

80

90

B-OPC BG-Normal BG-40ºC BG-60ºC BG-80ºC

K u a t T e k a a n ( m P a )

Suhu Perawatan ºC

Gambar 2 Test Set-Up Benda Uji Balok



4

Gambar 5 Pola Retak Benda Uji Balok

beban maksimum sebesar 116.9 kN. Sedangkan lendutan

yang paling kecil terjadi pada balok beton OPC (B-OPC),

lendutan pada saat beban maksimum hanya sebesar 5.64 mm

lebih kecil dibanding lendutan pada semua benda uji balok

beton geopolimer.

Pola Retak2. Tipe keruntuhan balok sangat tergantung pada

kelangsingan balok. Kelangsingan balok dinyatakan dengana/d untuk beban terpusat, dimana a adalah panjang geser

(shear span) dan d adalah tinggi efektif balok (Gambar 5).

Keruntuhan lentur yang menurut (17) yaitu keruntuhan yang

terjadi pada balok dengan rasio a/d >5,5. Dimana arah retak

vertikalnya sepanjang kira-kira 1/3 bentang.

Semua balok pada penelitian ini memiliki nilai rasioa/d=1.57 maka balok termasuk kriteria balok pendek

dengan rasio a/d antara 1,0 –2,5 (17). Sehingga untuk

menghindari terjadinya retak geser tekan maka pada

penulangan geser dipasang tulangan ∅10 − 50 dan

memperkecil bentang pembebanan sebesar 140 mm maka

dari perencanaan awal diperoleh kapasitas geser balok

sebesar 1102,32 kN dan mengalami kegagalan geser pada

beban 211,90 kN. Dari hasil pengamatan, retak yang terjadi

pada semua benda uji balok geopolimer maupun balok OPC

mempunyai kesamaan pola retak yaitu pola retak lentur.

Retak awal pada balok terlentur umumnya terjadi pada

daerah tengah bentang tepat dibawah beban. Pada penelitian

ini, retak awal terjadi di wilayah momen maksimum balok

pada daerah transisi geser dan lentur tepat dibawah beban.Seiring dengan penambahan beban, retak halus merambat

vertikal yang memanjang dari sisi tarik dan mengarah ke

titik pembebanan pada sisi tekan beton. Kegagalan lentur

yang terjadi juga dibuktikan dengan besarnya beban

maksimum yang menyebabkan keruntuhan pada semua

benda uji balok masih lebih kecil daripada kapasitas geser balok.

Pola retak dan keruntuhan dari beberapa sampel balok

dapat dilihat pada Gambar 5.

D. Kapasitas Lentur Balok

Retak Awal 1.Retak awal terjadi ( first crack) disebabkan karena

besarnya tegangan tarik pada beton sudah melebihi batas

nilai tegangan tarik ( Modulus of Rupture).Besarnya nilai

tegangan tarik pada beton konvensional pada umumnya

hanya 10% dari kuat tekannya. Kekuatan dari suatu balok

beto polos yang dinamakan sebagai Momen Crack (Mcr) dicapai bila serat tarik maksimum dari beton mencapai

Modulus Runtuh. Dari hasil pengujian, beban yang

menyebabkan terjadinya retak diketahui dengan pengamatan

langsung dan analisa menggunakan strain gauge yang

dipasang pada salah satu sisi balok. Dari hasil analisa

pembacaan stain gauge (Gambar 6) , regangan yang terjadi

BG-80ºC BG-60ºC

B-OPC

BG-40ºC

Gambar 4 Hubungan Beban Lendutan

BG-Normal



5

Gambar 8 Hubungan Momen Crack, Momen Yield dan Momen

Maksimum

cenderung mengalami perubahan yang signifikan setelah

diberi beban.Hal ini menunjukkan bahwa serat tarik dari

balok sudah mencapai tegangan tarik maksimum yang

ditandai dengan munculnya retak.

Gambar 7 ditunjukkan hubungan kuat tekan terhadap

Momen Crack dari benda uji balok. Pada Balok geopolimer,

semakin tinggi kuat tekan akan menghasilkan Momen Crackyang tinggi pula. Pada benda uji geopolimer BG-80ºC yang

memiliki kuat tekan yang paling tinggi sebesar 81.07 mPa

menghasilkan Momen crack yang paling tinggi sebesar 5.47

kNm. Peningkatan momen crack sangat dipengaruhi oleh

besarnya kuat tekan beton karena semakin meningkatnya

kuat tekan juga akan meningkatkan kuat tarik lentur dari

beton geopolimer (18). Hal ini sesuai dengan penelitian

yang dilakukan (5) yang mengatakan bahwa Momen Crack

balok beton geopolimer meningkat seiring meningkatnya

kuat tekan.

Gambar 8 ditunjukkan grafik pengaruh perawatan suhu

terhadap Momen Crack yang terjadi. Momen Crack

meningkat seiring meningkatnya perawatan suhu yangdiberikan pada beton geopolimer. Keretakan awal untuk

balok beton geopolimer paling kecil terjadi pada BG-

Normal (pada beban 45.13 kN) menghasilkan Momen crack

sebesar 4.08 kNm. Sedangkan keretakan yang paling

lambat terjadi pada BG-80 ºC (pada beban 60.63 kN )

menghasilkan Momen Crack sebesar 5.47 kNm. Hasil pengujian ini menunjukkan bahwa peningkatan suhu

perawatan akan meningkatkan kapasitas beban pada saat

retak awal dan meningkatkan Momen Crack dari balok

beton geopolimer bertulang. Sedangkan besarnya Momen

Crack pada balok beton OPC (B-OPC) yang dirawat pada

suhu normal hanya mencapai 2.93 kNm, lebih kecil

dibanding semua benda uji balok geopolimer. Hal tersebutdipengaruhi karena kuat tekan dari balok B-OPC juga sangat

kecil dibandingkan kuat tekan dari beton geopolimer.

Leleh Pada Tulangan Baja 2.

Leleh pada baja tulangan tarik balok terjadi setelah beton pada serat tarik balok sudah tidak mampu lagi menahan

tegangan tarik yang bekerja seiring bertambahnya beban

yang diberikan, sehingga tegangan yang terjadi diambil alih

oleh baja tulangan. Besarnya Momen pada saat baja mulai

leleh diperoleh dari pembacaan regangan pada strain gauge

yang dipasang pada baja tulangan tarik Error! Reference

source not found.. Dari hasil pengujian kuat tarik baja

diperoleh tegangan leleh baja sebesar 342.18 mPa denganregangan leleh baja sebesar 0.0017. Sehingga diasumsikan

tulangan tarik pada balok akan mengalami leleh pada saat

mencapai regangan sebesar 0.0017.

Gambar 8 ditunjukkan grafik pengaruh perawatan suhu

terhadap Momen Leleh yang terjadi. Momen leleh

meningkat seiring meningkatnya perawatan suhu yangdiberikan. Momen leleh yang paling besar terjadi pada BG-

80 ºC (pada beban 81.96 kN ) menghasilkan Momen leleh

sebesar 7.39 kNm. Hasil pengujian ini menunjukkan bahwa

peningkatan suhu perawatan akan meningkatkan kapasitas beban pada saat leleh balok beton geopolimer bertulang.

Sedangkan besarnya Momen Leleh pada balok beton OPC(B-OPC) yang dirawat pada suhu normal mencapai 5.60

kNm pada beban 62.05 kN lebih kecil dari balok

geopolimer. Momen leleh baja dari balok dipengaruhi oleh

first crack yang terjadi pada benda uji balok. Dari hasil

pengujian diketahui bahwa Momen leleh baja meningkat

seiring meningkatnya Momen Crack beton.

Keruntuhan Balok3.

Keruntuhan Balok tercapai pada saat balok mencapai

kapasitas maksimumnya. Pada penelitian ini, keruntuhan

balok didesain berpenampang under reinforced, sehinggakeruntuhan balok akan ditandai dengan lelehnya bajaterlebih dahulu sebelum serat tekan beton mencapai

regangan maksimumnya (17).

Momen Maksimum balok meningkat seiring

bertambahnya beban yang bekerja. Momen Maksimum

balok diperoleh dari besarnya beban maksimum yang

menyebabkan keruntuhan pada benda uji balok

Gambar 8 ditunjukkan besarnya Momen Maksimum

yang terjadi berdasarkan hasil pengujian dengan variasi suhu

yang berbeda. Momen Maksimum yang paling tinggi

dicapai pada balok beton geopolimer yaitu BG-80 ºC

sebesar 10.48 kNm dengan beban sebesar 116.29 kN.

Gambar 6 Sampel Grafik Pembacaan Regangan Beton

Samping BG-80 ºC

Gambar 7 Hubungan Kuat Tekan Terhadap Momen Crack



6

Sedangkan pada balok beton OPC yaitu B-OPC dengan

suhu normal menghasilkan Momen Maksimum paling kecil

dibandingkan dengan balok beton geopolimer sebesar 8.67

kN dengan beban maksimum sebesar 96.14 kN. Pada

penelitian yang dilakukan (19) menyimpulkan bahwa

kapasitas beban maksimum dari balok beton geopolimer16.7% lebih besar dibandingkan balok beton konvensional.

Dari hasil penelitian (20) juga disebutkan bahwa retak

pertama dan beban maksimum dari balok geopolimermemang lebih tinggi dibandingkan dengan balok beton OPC

yang dirawat pada kondisi yang sama.

E. Daktilitas Balok

Daktilitas pada balok merupakan perbandingan antara

deformasi batas dan deformasi leleh. Pada penelitian ini

indeks daktilitas dihitung berdasarkan perbandingan

perpindahan struktur pada saat beban maksimum (Δu)

terhadap perpindahan struktur pada saat leleh (Δy) (14).Besarnya perpindahan saat leleh didapat berdasarkan beban

pada saat baja mengalami leleh pertama (εy = 0.0017)

sedangkan perpindahan maksimum terjadi pada saat balok

mengalami keruntuhan.

Gambar 9 menunjukkan bagaimana pengaruh suhu

perawatan yang berbeda terhadap daktilitas dari balok

geopolimer. Balok geopolimer dengan perawatan suhu 80 ºC

(BG-80ºC) menghasilkan daktilitas perpindahan yang palingkecil sebesar 4.09 . Daktilitas paling tinggi dicapai pada

beton geopolimer yang dirawat pada suhu normal sebesar

8.62. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dengan

peningkatan suhu terhadap perawatan beton geopolimer

akan memberikan efek signifikan terhadap daktilitas balok

beton geopolimer dimana semakin tinggi suhu perawatan

yang diberikan akan menurunkan daktilitas balok tersebut.

Hal ini disebabkan karena pada suhu perawatan yang tinggi

membuat beton geopolimer menjadi lebih getas. Pada penelitian (22) menyimpulkan bahwa beton geopolimer

yang dirawat pada suhu 60°C memiliki sifat yang lebih getas

dibanding beton geopolimer yang dirawat pada suhu normal

.Pada penelitian (20) yang membandingkan indeks daktilitas

curvature balok geopolimer dan beton konvensional juga

menyimpulkan bahwa semua benda uji balok beton

geopolimer memiliki daktilitas yang lebih baik

dibandingkan balok beton konvensional.

F. ANALISA PENDEKATAN TEORITIS

1. Momen Crack Teoritis

Perhitungan Momen crack teoritis berdasarkan SNI 2847

2013 tentang persyaratan beton struktural untuk bangunan

gedung pasal 9.9 dan 9.10.

= .

(2)

= 0,62� ′ (3)

Keterangan:

M cr = Momen Crack (kNm)

f r = Modulus Rupture (hancur) beton (mPa)

I g = Momen Inersia Penampang beton bruto (mm4)

yt = Jarak dari sumbu netral penampang bruto ke muka

tarik (mm)

λ = faktor modifikasi, untuk beton normal = 1

Dari Gambar 11 menunjukkan perbandingan besarnya

Momen Crack hasil pengujian dan pendekatan secara

teoritis. Dari hasil analisa data dapat diketahui bahwa

besarnya Momen Crack hasil eksperimen lebih kecil

dibanding hasil pendekatan teoritis dengan rata-rata rasio perbandingan eksperimen dan teoritis sebesar 1.53 dengan

standar deviasi sebesar 0.19. Pada penelitan (6) besarnya

Momen Crack teoritis dihitung berdasarkan Australian

Standard for Concrete Strucuture, As 3600 menghasilkan

rata-rata rasio Momen crack eksperimen dan teoritis sebesar1.35.

2. Momen Kapasitas Maksimum Eksperimen dan Teoritis

• Momen Kapasitas Eksperimen

Gambar 10 Tegangan-Regangan Eksperimen

Gambar 10 ditunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada

sisi tekan balok, garis netral dapat diketahui sebesar c=

22.69 mm. Dari hasil analisis data diperoleh luas blok stress

kurva A = 1260.11 N/mm dengan titik berat sumbu x = 8.95

mm. Untuk perhitungan Mn benda uji balok BG-80

digunakan persamaan ( ) ( )'c s Mn C d x C d d = − − −

(4)

( ) ( )'c s Mn C d x C d d = − − −

(4)

Keterangan:

M n = Momen Nominal Crack (kNm)

C c= Gaya Tekan Beton (kN)

d = tinggi efektif balok (mm)

x= Titik berat sumbu x (mm)

4.78

8.62

4.934.40

4.09

3

4

5

6

7

8

9

B-OPC BG-Normal BG-40ºC BG-60ºC BG-80ºC

D a k t i l i t a s

Suhu Perawatan ºC

Gambar 9 Indeks daktilitas Balok



7

• Momen Kapasitas Teoritis

Gambar 13 Tegangan-Regangan Teoritis

s cT C C + = (5)

( ) ( )1. '. . 0.85 ' .

s s As fy As E f c b xε β + = × × (6)

Dari Persamaan 5 diperoleh garis netral penampang untuk

menghitung regangan tulangan tekan ( ')sε

Cek tulangan tekan leleh ( ' )s yε ε ≥

Jika tulangan tekan leleh dipakai fs fy= Jika tulangan tekan belum leleh :

s s fs E ε = ×

(7)

Perhitungan Kapasitas Penampang teoritis (Mn)

( )'2

c s

a Mn C d C d d

= − − −

Gambar 12 ditunjukkan perbandingan Momen Kapasitas

penampang hasil eksperimen dan pendekatan teoritis beton

konvensional. Dari hasil analisa data diperoleh rata-rata

rasio perbandingan sebesar 0.8 dengan standar deviasi

sebesar 0.17. Dapat dilihat bahwa kapasitas penampang dari

hasil exsperimen lebih kecil dari kapasitas penampang hasil pendekatan teoritis. Hal ini disebabkan karena garis netral

(c) pada blok stress hasil experimen juga lebih kecil

dibandingkan hasil pendekatan teoritis. Sehingga perlu

dilakukan penelitian lanjutan untuk menentukan garis netral

berdasarkan hasil pengujian.

IV.

KESIMPULAN

Dari hasil hasil pengujian dan analisa data yang telah

dilakukan dari balok beton geopolimer bertulang, makadapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

perawatan yang diberikan pada beton geopolimer. Kuat1.

tekan paling tinggi yang dicapai sebesar 81.96 MPa pada suhu 80ºC

Suhu perawatan mempengaruhi besarnya lendutan2.

yang terjadi balok geopolimer. Untuk beton

geopolimer lendutan yang paling besar dicapai pada

balok yang dirawat pada suhu 80ºC sebesar 11.45 mm

Dari hasil pengamatan pola retak yang terjadi pada3.

semua benda uji balok beton geopolimer maupun balok

beton OPC memiliki pola retak lentur.

Pada benda uji geopolimer BG-80ºC yang memiliki4.

kuat tekan yang paling tinggi sebesar 81.96 mPa

menghasilkan Momen crack yang paling tinggi sebesar

5.47 kNm

Momen Crack meningkat seiring meningkatnya5.

perawatan suhu yang diberikan. Keretakan awal paling

kecil terjadi pada balok geopolimer BG-40ºC (pada

beban 45.13 kN) dengan perawatan suhu normal

berkisar 28-32 ºC menghasilkan Momen Crack sebesar

4.08 kNm. Sedangkan keretakan yang paling besar

terjadi pada BG-80 ºC (pada beban 60.63 kN ).

Kapasitas lentur balok yang paling tinggi untuk balok6.

geopolimer adalah BG-80 ºC sebesar 10.48 kNm

dengan beban maksimum 116.29 kNm.

Kapasitas maksimum dari balok beton OPC ( B-OPC)7.

adalah sebesar 8.67 kNm dengan beban maksimum

sebesar 96.14 kN. Hal ini disebabkan karena kuat tekan

B-OPC hanya sebesar 45.62 mPa lebih kecil dari kuat

tekan beton geopolimer.

Daktilitas terendah terjadi pada balok BG-80 ºC8.

sebesar 4.09 sedangkan daktilitas yang paling tinggi

dicapai pada BG-Normal yang dirawat pada suhu

normal sebesar 8.62.Analisa Momen Crack teoritis balok beton geopolimer9.

dan beton OPC mengacu pada (SNI 2847 2013). Rata-

Rata perbandingan Momen Crack eksperimen dan

teoritis sebesar 1.53 dengan standar deviasi 0.19.

Kapasitas penampang dari hasil exsperimen lebih kecil10.

dari kapasitas penampang hasil pendekatan teoritis. Hal

ini disebabkan karena garis netral (c) pada blok stress

hasil experimen juga lebih kecil dibandingkan hasil

pendekatan teoritis.

Direkomendasikan beton geopolimer yang dirawat11.

pada suhu normal digunakan sebagai beton struktural

untuk bangunan gedung karena memiliki perilaku yang

lebih daktail dibanding beton geopolimer yang dirawat

pada suhu tinggi.

Gambar 11 Grafik Perbandingan Momen Crack Eksperimen dan Teoritis Gambar 12 Grafik Perbandingan Momen Maksimum Eksperimen danTeoritis



8

V.

DAFTAR PUSTAKA

1. Factors Influencing The Compressive Strength of Fly Ash

Based Geopolimer Concrete. Hardjito, Djwantoro, et

al., et al. September 2004, Civil Engineering Dimension,

Vol. 6, pp. 88–93. 2.

2. Alkali-Activated FLy Ashes : A Cement for Future.

Palomo, A., Grutzeck, M.W. and Blanco, M.T. 1999,

Cement and Concrete Research, pp. 1323-1329.

3. Development and Properties of Low-CAlcium Fly Ash-

Based Geopolymer Concrete. Hardjito, D. and Rangan,

B. 2005, Research Report GC, p. 94.

4. Effect of Duration and Temperature of Curing on

Compressive Strength of Geopolymer Concrete. Manesh

B, Satpute, Madhukar R, Wakchaure and Subhash

V, Patankar. 5, 2012, International Journal of

Engineering and Innovative Technology (IJEIT), Vol. 1,

pp. 152-155.

5. Low-Calcium Fly Ash-Based Geopolymer Concrete:

Reinforced Beams and Columns. Sumajow, M.D.J. and

Rangan, B. V. 2006, Curtin University and Technologi.

6. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or

Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete. ASTM

C 618. - 03.

7. Standard Test Method for Materials Finer than 75- μm

(No. 200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing.

ASTM C 117. - 03.

8. Standard Test Method for Density, Relative Density

(Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate.

ASTM C 127. - 01.

9. Standard Test Method for Density, Relative Density

(Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate.

ASTM C 128. - 01.

10. ASTM C-131. Standard Test Method for Resistance to

Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by

Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine.

United State : ASTM International, 2003.

11. Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and

Coarse Aggregates. ASTM C 136. - 01.

12. Standard Specification for Concrete Aggregates. ASTM

C 33. - 03.

13. Standard Test Method for Organic Impurities in Fine

Aggregates for Concrete. ASTM C 40. - 04.14. ASTM C 566. Standard Test Method for Total

Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying.

United State : ASTM International, 1997.

15. Wigestika, Prasma. Pengaruh Penambahan

Superplasticizer Pada Kinerja Beton Geopolimer. 2013.16. Effect Of Curing Temperature And Curing Hours On

The Geo-Polymer Concrete. Nagral, Mohammed

Rabbani. 9, India : s.n., 2014, International Journal of

Computational Engineering Research (IJCER), Vol. 04.

17. Nawy, Edward G. Beton Bertulang. [trans.] Bambang

Suryoatmono. s.l. : PT Refika Aditama, 1998.18. Kuat Tarik Lentur Beton Geopolymer Berbasis Abu

Terbang (FLy Ash). Paat, Filia Eunike Sofia, Wallah,

Steenie E. and Windah, Reky S. 2014, pp. 337-343.

19. Flexural Behaviour of Low Calciumm Flyash Based

Geopolymer Concrete Beam. Kumaravel, S.,

Thirugnanasambandam, S. and Jeyasehar, C.

Antony. 2013.20. Strength and Behaviour of Geopolymer Concrete Beams.

Abraham, Ruby. 2013, International Journal of

Innovative Research in Science, Engineering and

Technology, pp. 159-166.

21. Park, R. and Paulay, T. Reinforced Concrete Beam.

New Zealand : John Wiley and Sons, 1974.

22. Fracture behaviour of heat cured fly ash based

geopolymer concrete. Sarker, Prabir K., Haque,

Rashedul and Ramgolam, Karamchand V. 2013,

Materials and Design, pp. 560-586.

23. SNI 2847. Persyaratan Beton Struktural Untuk

Bangunan Gedung. s.l. : Badan Standarisasi Nasional,

2013.24. High Alkali Cements for 21 Century Concretes.

Davidovits, Joseph. 1994, Geopolymere Institute.25. Geopolymer Chemistry and Aplications. Davidovits,

Joseph. 2011, Saint-Quentin : Institute Geopolymere.

26. Analisa Sifat Mekanik Beton Geopolimer Dengan Bahan

Utama Fly Ash dan NaoH 8M dan 10M. Damayanti,

Oktaviana. Surabaya, Jurusan Teknik Sipil ITS : s.n.,

2008.27. Efek Perawatan Terhadap Karakteristik Beton

Geopolimer. Achmad, Djedjen and A.G, Hidjan. 2012,

Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Jakarta.

28. High Alkali Cements for 21 Century Concretes.

Davidovits, Joseph. France : s.n., 1994, GeopolymerInstitute.

29. Soft Mineralurgy and Geopolymers. Davidovits,

Joseph. France : s.n., 1988, Geopolymer Institute.

30. Permana, Wira Ekha. Analisa Sifat Mekanik Beton

Geopolimer Dengan Bahan Dasar Fly Ash DAn Larutan

NaOH dengan Molaritas 12M dan 14M Sebagai

Aktifator. Surabaya : Jurusan Teknik Sipil, ITS, 2008.31. Perkembangan Beton Geopolimer. Ekaputri, Januarti

Jaya and Triwulan. 2013, Simposium Nasional

Geopolimer Indonesia.

32. Wang, Chu-Kia and Salmon, Charles G. Desain

Beton Bertulang. [trans.] Binsar Hariandja. Ke-4. s.l. :

ERLANGGA, 1990.33. McCormac, Jack C. Desain Beton Bertulang. s.l. :

ERLANGGA, 2003.

34. Geopolymeric materials prepared using Class F fly ash

and elevated temperature curing. Bakharev, T. 2004,

Cement and Concrete Research 35 (2005) 1224–1232.

35. Kuat Tarik Lentur Beton Geopolimer Berbasis Abu

terbang (Fly Ash). Wallah, Steenie E., Windah, Reky

S. and Paat, Filia Eunike Sofia. 2014.

36. PERBANDINGAN ENERGI PADA PERCOBAAN

BETON BERTULANG AKIBAT PEMBEBANAN SIKLIK

DAN MONOTONIK. Marpaung, Raja, suhadi and

Tilik, Lina Flaviana. 2013.

pengaruh suhu perawatan terhadap perilaku lentur balok beton geopolimer bertulang

Documents