STUDI EKSPERIMEN KEKUATAN DAN POROSITAS BETON LULUS AIR (POROUS CONCRETE) UNTUK PEMANFAATAN JALAN SEMEN BETON

Transkripsi

1 STUDI EKSPERIMEN KEKUATAN DAN POROSITAS BETON LULUS AIR (POROUS CONCRETE) UNTUK PEMANFAATAN JALAN SEMEN BETON oleh : Sukri Nur¹, Titik Penta Artiningsih², Arif Mudianto³ Abstrak Dewasa ini sebagian besar permukaan jalan telah tertutupi oleh aspal, beton maupun paving block sehingga mengakibatkan air hujan yang turun tidak dapat meresap dengan baik ke dalam tanah dan menyebabkan bertambahnya air permukaan, menaikkan suhu di sekelilingnya yang selanjutnya memberikan kontribusi terhadap pemanasan global dan efek rumah kaca. Beton porous adalah beton dengan atau tanpa agregat halus, dan beton porous dirancang untuk mendapatkan volume rongga sehingga air dapat menyerap ke dalam tanah. Metode penelitian adalah studi eksperimental dengan membuat benda uji silinder untuk pengujian kuat tekan, benda uji balok untuk pengujian kuat lentur, dan benda uji pelat untuk pengujian permeabilitas dengan variasi persentase pencampuran pasir sebesar 0%(mix design tanpa pasir), persentase pencampuran pasir sebesar 25%, 50%, dan 100%. Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan rata-rata pada benda uji 0% (B1) sebesar 5,50MPa, 25% (B2) sebesar 6,502MPa, 50% (B3) sebesar 17,121MPa, 100% (B4) sebesar 17,16MPa. Dan pada pengujian kuat lentur menunjukkan kuat lentur ratarata pada benda uji 0% (B1) sebesar 3,42MPa, 25% (B2) sebesar 3,12MPa, 50% (B3) sebesar 3,55MPa dan pada benda uji 100% (B4) sebesar 3,72MPa. Pada pengujian permeabilitas untuk persentase rongga udara pada benda uji 0% (B1) sebesar 85,77% dan benda uji 25% (B2) sebesar 84%. Dan pengujian kecepatan aliran air yang baik dicapai oleh benda uji 0% (B1) sebesar 0,138 cm/det dan benda uji 25% (B2) sebesar 0,089cm/det. Serta persentase lolos air pada benda uji 0% (B1) sebesar 94% dan benda uji 25% (B2) sebesar 92%. Kata kunci porous concrete: kuat tekan, kuat lentur dan permeabilitas 1. PENDAHULUAN Dewasa ini sebagian besar permukaan jalan telah tertutupi oleh aspal, beton maupun paving block sehingga mengakibatkan air hujan tidak dapat meresap dengan baik ke dalam tanah. Hal ini menjadi salah satu faktor yang menyebabkan semakin bertambahnya air permukaan, menaikkan suhu di sekelilingnya yang selanjutnya memberikan konstribusi terhadap pemanasan global dan efek rumah kaca. Penggunaan porous concrete sebagai bahan perkerasan diharapkan mampu mengalirkan air hujan ke lapisan tanah di bawahnya, sehingga dapat menurunkan sebagian pemanasan global dan mengurangi kebanjiran khususnya pada wilayah perkotaan. Dalam upaya mengantisipasi hal tersebut, maka diperlukan pembuatan perkerasan beton lulus air (porous concrete) semuanya tergantung pada adanya rongga Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik - Unpak 1

2 udara dalam agregat atau pembentukan rongga udara dalam beton. Pengertian beton sendiri adalah batu buatan yang dihasilkan dari interaksi mekanis dan kimiawi dari material pembentuknya, yaitu bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dengan atau tanpa bahan kimia tambahan, sehingga sifat fisik dan karakter beton sangat dipengaruhi oleh komposisi dan kualitas material penyusunnya. Selain itu karena biaya pemeliharaan jalan beton dapat dikatakan lebih mahal walaupun biaya awalnya lebih tinggi dibandingkan dengan jalan aspal yang selalu memerlukan pemeliharaan rutin, pemeliharaan berkala, dan peningkatan jalan tentunya ini akan memakan biaya yang tidak sedikit pula, maka sangatlah tepat jika jalan beton digunakan pada ruas-ruas jalan yang sangat tinggi lalu lintasnya. Sifat-sifat semen beton harus mempunyai kekuatan yang cukup untuk kekerasan, keawetan, kekesatan permukaan dan kuat menampung tegangan tarik sebagai hasil penyusutan, lenting (warping) dam pembebanan. Untuk menjamin persyaratan tersebut maka kuat tarik lentur atau Modulus Of Rupture (MR) tidak kurang dari 38 kg/cm 2 (3,8 MPa) pada umur 28 hari. Penentuan Modulus Of Rupture dilakukan dengan pengujian Third Poin Loading sesuai ASTM C78. Secara umum, kuat tekan karakteristik umur 28 hari sebesar 300 kg/cm 2 (30 MPa), akan memenuhi persyaratan kuat lentur. 2. TINJAUAN PUSTAKA Artiningsih (2009), menyatakan bahwa beton lulus air (porous concrete) adalah beton dengan atau tanpa agregat halus. Porositas atau lubang-lubang pada porous concrete bermanfaat untuk mengalirkan air dari permukaan ke dalam tanah dan menyaring kotoran sehingga tidak terbawa ke dalam tanah atau saluran air. Porous concrete telah digunakan sebagai bahan perkerasan kaku pada saerh pedestarian seperti tempat-tempat untuk pejalan kaki, di taman-taman, trotoir, dan untuk kendaraan ringan. Neville (1995), menyatakan bahwa kuat tekan dan kuat lentur adalah karakteristik mekanik beton, kuat tekan adalah parameter yang penting untuk mengevaluasi kekuatan dan ketahanan beton. Kuat lentur dapat digunakan sebagai pengujian tidak langsung untuk mengevaluasi kuat tarik beton. Perkerasan kaku didesain dengan menggunakan teori yang berdasarkan kuat lentur, sehingga diperlukan suatu mix design beton yang dibuat berdasarkan pengujian kuat lentur untuk dapat mencapai kuat lentur yang diinginkan. Grajuantomo (2008), persyaratan beton lulus air, yaitu : a. Air yang melalui celah beton adalah air yang tidak tercemar atau limbah. b. Tidak digunakan pada jalan yang dilalui oleh kendaraan berat. Grajuantomo (2008), keuntungn penggunaan beton lulus air dilihat dari sisi lingkungan, yaitu : a. Mengisi kembali tingkat air tanah dalam batas normal. b. Mengalirkan air ke akar-akar pohon dan area tanah, sehingga mengurangi kadar kebutuhan dalam irigasi. 3. METODE PENELITIAN Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui persentase pencampuran pasir pada beton porous. Karakteristik material dan pembentukan benda uji dilakukan di Labotorium Mekanika Tanah dan Teknologi Beton Universitas Pakuan. Sedangkan pengujian kuat tekan dilakukan di Labotorium Mekanika Tanah dan Teknologi Beton Universitas Pakuan, dan pengujian kuat lentur dilakukan di Laboratorium Struktur dan Material Universitas Indonesia. Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik - Unpak 2

3 a. Persiapan penelitian Studi literatur b. Penelitian eksperimenta, meliputi : Persiapan bahan Persiapan alat Pengujian material, yaitu pengujian sifat karakteristik agregat kasar dan agregat halus Membuat proporsi untuk campuran beton (mix design). Akan dibuat 4 mix design, yaitu mix design tanpa pasir dan dengan pencampuran pasir sebesar 25%, 50%, 100% Membuat benda uji silinder, balok dan pelat. Silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm untuk pengujian kuat tekan pada umur 28 hari masing-masing 3 buah. Benda uji balok ukuran 150 x 150 x 600 mm digunakan untuk pengujian kuat tarik lentur pada umur 28 hari masingmasing sebanyak 3 buah. Dan benda uji untu pengujian permeabilitas dengan ukuran 150 x 150 x 50 mm pada umur 28 hari masing-masing 1 buah. Sehingga jumlah silinder uji adalah 12 buah, dan jumlah balok uji adalag 12 buah. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Sifat karakteristik material Hasil uji karakteristik material dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat karakteristik material No sifat fisik Satuan AH AK 1 kadar lumpur % 4,259 1,537 2 berat volume kg/m 3 - Padat - 1,479 1,410 - gembur (druw) - 1,267 1,208 3 specific gravity: - - apparent specific gravity - 3,290 3,109 - bulk specific gravity kering - 3,042 2,739 - bulk specific gravity SSD - 3,115 2,858 4 absorpsi air [%] % 2,391 4,356 5 modulus kehalusan 2,732 2,917 6 kadar air [%] % 4,605 3,485 Keterangan: AH : agregat halus AK : agregat kasar b. Berat volume Hasil pengukuran berat volume dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Berat rata-rata volume Kode Berat Beton Berat Volume (kg/m 3 ) (kg) individu rerata B1/1 10, ,98 0% B1/2 10, , ,02 25% 50% 100% B1/3 10, ,94 B2/1 11, ,17 B2/2 10, ,33 B2/3 11, ,04 B3/1 12, ,25 B3/2 12, ,26 B3/3 12, ,06 B4/1 12, ,06 B4/2 12, ,08 B4/3 12, ,63 c. Pengujian kuat tekan (Compressive Strength) 2.077, , ,25 Kekuatan pada beton didefinisikan dengan kemampuan untuk memikul beban yang diterima tanpa adanya kerusakan. Kerusakan disini biasanya didefinisikan dengan munculnya retak-retak pada beton yang disebabkan oleh adanya beban luar yang dipikulnya. Kuat tekan beton disyaratkan (f c) serta dinyatakan dalam Mega Paskal atau MPa. Besarnya kekuatan tekan beton dihitung dengan persamaan: P f ' c...1 A f c = kuat tekan beton (MPa) P = beban maksimum (N) A= luas penampang benda uji (mm 2 ) Benda uji yang digunakan untuk uji tekan adalah silinder berukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm pada umur 28 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik - Unpak 3

4 hari. Hasil pengujian kuat tekan dapat dilihat pada Tabel 3 Tabel 3. Hasil uji kuat tekan Beban Kuat tekan ratarata Kode (p) Individu (kg B1/ B1/ B1/ B2/ B2/ B2/ B3/ B3/ B3/ B4/ B4/ B4/ (MPa) Dari hasil Tabel 3 diatas menunjukkan bahwa kuat tekan rata-rata 0% sebesar 5.502, 25% sebesar 6.502, 50% sebesar dan 100% sebesar d. Pengujian kuat lentur Pengujian kuat tarik lentur dilakukan pada saat umur 28 hari, benda uji berbentuk balok tanpa tulangan, kemudian balok tersebut diletakkan pada dua tumpuan dan dibebani pada dua titik dengan jarak 1/3 bentang sampai benda uji patah. Tegangan yang bekerja adalah tegangan tekan pada serat atas dan tegangan tarik pada serat bawah. Menurut ASTM (2005), dapat dihubungkan dengan rumus balok biasa yaitu : fcr = P x L b x d fcr= kuat tekan beton (MPa) P = beban (kn) L = jarak tumpuan benda uji (mm) b = lebar benda uji (mm) d = tinggi benda uji (mm) Hasil pengujian kuat lentur dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil uji kuat lentur Kode Beban W = 1/6 x b x h 2 ML (M=1/6 x p x l) TL (M/W) (kg) (mm 3 ) (kn/mm) (N/mm 2 ) B1/ B1/ B1/ B2/ B2/ B2/ B3/ B3/ B3/ B4/ B4/ B4/ Dari hasil Tabel 4 diatas dapat di ambil nilai terbesar dari tiap-tiap benda uji, benda uji B1/1 sebesar 4.16MPa, B3/1 sebesar 3.90MPa, B4/2 sebesar 4.03MPa sedangkan pada benda uji pada B2/2 sebesar 3.51MPa sehingga terjadinya penurunan nilai hasil uji. Pada pedoman Perkerasan Beton Semen untuk Jalan Lalu Lintas Rendah dan Menengah menetapkan kuat tarik lentur minimum untuk perkerasan kaku adalah sebesar 3.8MPa. Terlihat bahwa pada sampel yang berkode B1/1, B3/1, B4/2 memenuhi syarat. e. Pengujian permeabilitas Pengujian permeabilitas ini dilakukan pada umur benda uji 28 hari dan bertujuan untuk mendapatkan persentase rongga udara pada beton, kecepatan air dalam menyerap, dan persentase lulus air. Benda uji yang di pakai pada penilitian ini dengan ukuran 15x15x5cm langkahlangkah dalam pengujian ini adalah mempersiapkan air sebanyak 1000ml, timbang berat sampel (kg), kemudian Rata -rata Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik - Unpak 4

5 pegang benda uji sampai dengan jarak ± 25 cm dari wadah air, menyirami air diatas permukaan benda uji sampai air keluar dari permukaan bawah sampel ke wadah, kemudian dicatat waktunya (det), dan menghitung jumlah air yang keluar dari benda uji (ml). Perhitungan: 1. Analisa persentase rongga udara, perhitungan persentase rongga udara dilakukan pada umur 28 hari, pada kondisi kering permukaan dengan rumus: Vp = Vbu Vpo x 100%...3 Vbu Vpo = Ww Wa γw...4 Vp = pesentase volume rongga (%) Vbu = volume benda uji (liter) Vpo = volume rongga (liter) Wa = berat benda uji di udara (kg) Ww = berar benda uji di air (kg) γw = berat jenis air (1 kg/liter) hasil uji analisa persentase rongga udara dapat dilihat pada tabel5 di bawah ini. Tabel 5 hasil uji persentase rongga udara Ww Wa Vpo Vbu Vp (kg) (kg) (liter) (liter) 0% % % % keterangan Ww=berat benda uji di air Wa= berat benda uji di udara Vpo= volume rongga Vbu= volume benda uji Vp= persentase volume rongga 2. Analisa kecepatan air Perhitungan kecepatan air dilakukan secara manual yaitu benda uji dialiri air lalu dihitung waktu air berada diatas permukaan benda uji sampai air keluar di permukaan bawah benda uji. Rumus kecepatan air dapat dilihat dibawah ini : V = H T...5 V= kecepatan air (cm/det) H= tinggi benda uji (cm) T= waktu air mengalir sampai dibawah permukaan (det) Hasil uji analisa kecapatan air dapat dilihat pada tabel 6 di bawah ini: Tabel 6 hasil uji analisa kecepatan air TPA WLA Kecepatan air % (cm) (det) (cm/det) 0% % % % keterangan TPA = tinggi penuangan air WLA= waktu lulus air 3. Analisa persentase lolos air Perhitungan lolos air dilakukan secara manual yaitu benda uji dialiri air lalu diukur jumlah air yang dihasilkan atau lolos dari benda uji. Rumus perhitungan persentase lolos air dapat dilihat dibawah ini : Jumlah Air lolos (ml) % Lolos air = 1000 x Hasil uji analisa lolos air dapat dilihat pada Tabel 7di bawah ini: 5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan, kuat lentur dan pengujian permeabilitas dapat disimpulkan sebagai berikut: a) Kuat tekan rata-rata pada benda uji 0% (B1) sebesar 5.50MPa, 25% (B2) sebesar 6.50MPa, 50% (B3) sebesar 17.12MPa, dan 100% (B4) sebesar 17.16MPa. sehingga semakin bertambahnya persentase Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik - Unpak 5

6 pencampuran pasir maka semakin besar kemampuan beton menahan beban. b) Kuat lentur porous concrete, dengan nilai rata-rata pada benda uji 0% (B1) sebesar 3.70MPa, 25% (B2) sebesar 3.38MPa, 50% (B3) sebesar 3.70MPa, 100% (B4) sebesar 3.90MPa, sehingga benda uji 100% (B4) memenuhi standar Pedoman Perkerasan Beton Semen untuk Jalan Lalu Lintas Rendah dan Menengah yaitu minimum 3.8MPa. c) Persentase lolos air terbesar adalah 94% pada benda uji 0% (persentase tanpa pasir). d) Kecepatan aliran air yang baik dicapai oleh benda uji 0% (persentase tanpa pasir) sebesar cm/det. e) Analisa persentase rongga udara yang baik dicapai oleh benda uji 0% (persentase tanpa pasir) sebesar 85.77%. PUSTAKA 1. ACI Committe 211, Standard Practice for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI ), ACI Manual of Concrete Practice, part 1, Detroit, Artiningsih, T.P, Pemanfaatan Limbah Marmer Sebagai Subsitusi Semen pada porous concrete, ASTM, Concrete and Aggregates, Annual Book of ASTM Standards vol , American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Daniel Agustinus Hartanto, Pembuatan Beton Geopolimer dengan Menggunakan Sisa Beton Semen. Bachelor Thesis. Universitas Indonesia, Grajuantomo, Pembuatan Beton Lulus Air (Porous Concrete) Menggunakan Material Geopolimer Sebagai Bahan Pengikat. Tugas Akhir. Universitas Indonesia, Ni Made Rahmayati, Rancang Campur Pembuatan Pervious Concrete, Bachelor Thesis. Universitas Indonesia, Perkerasan Beton Semen untuk Jalan dengan Lalu lintas Rendah dan Menengah, Asosiasi Semen Indonesia-Puslitbang Prasarana Transportasi, Balitang Kimpraswil, ISBN , Park, S.B dan Tia, M. An Experimental Study on The Water Purification Properties of Porous Concrete, Cement and Concrete Research, vol. 34 no. 2, RIWAYAT PENULIS 1) Sukri Nur, ST. Alumni (2013) Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 2) Dr. Ir. Titik Penta Artiningsih, MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 3) Ir. Arif Mudianto, MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Pakuan. 4. Bruce K Furgunos. Water Management and Land Development, Porous Concrete, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik - Unpak 6