PENGARUH PENAMBAHAN SERAT TEMBAGA PADA BETON MUTU TINGGI METODE DREUX TERHADAP KUAT TEKAN, MODULUS OF RUPTURE, DAN KETAHANAN KEJUT (IMPACT)

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN SERAT TEMBAGA PADA BETON MUTU TINGGI METODE DREUX TERHADAP KUAT TEKAN, MODULUS OF RUPTURE, DAN KETAHANAN KEJUT (IMPACT) SKRIPSI The Effect of Adding Copper Fibers in High Quality Concrete of Dreux Method To Compresivve Strength, Modulus of Rupture and Impact Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada JurusanTeknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : ANDY FEBY DEVELYA NIM. I JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 ii

2 HALAMAN PENGESAHAN PENGARUH PENAMBAHAN SERAT TEMBAGA PADA BETON MUTU TINGGI METODE DREUX TERHADAP KUAT TEKAN, MODULUS OF RUPTURE, DAN KETAHANAN KEJUT (IMPACT) SKRIPSI The Effect of Adding Copper Fibers in High Quality Concrete of Dreux Method To Compresivve Strength, Modulus of Rupture and Impact Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada JurusanTeknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh: ANDY FEBY DEVELYA NIM. I Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas teknik Universitas Sebelas Maret Dosen Pembimbing I Persetujuan : Dosen Pembimbing II Ir Slamet Prayitno, MT. Purnawan Gunawan, ST, MT. NIP NIP ii

3 MOTTO Jadi orang Penting itu Baik, Tapi jadi orang Baik itu Lebih Penting (Penulis) Tidak ada cita-cita yang terlalu tinggi, yang ada hanya upaya yang tak setinggi cita-cita (Penulis) Barang siapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu adalah untuk dirinya sendiri (Q.S. Al-Ankabut: 6) " Kamu sekalian adalah pemimpin dan akan dimintai pertanggung jawabannya mengenai orang yang dipimpinnya" (HR. Bukhari Muslim) Manusia tidak merancang untuk gagal, mereka hanya gagal untuk merancang (William J. Siegel) iv

4 PERSEMBAHAN Dengan Mengucap Syukur yang sebanyak-banyak kepada Allah SWT, saya dedikasikan skripsi ini semata-mata untuk orang-orang yang saya sayangi, yakni: Kedua Orang Tua ku almarhum Ayahanda dan Ibunda (Sukimin Hadi Suprapto (alm) dan Aniek Rohani Razaqi) yang senantiasa memberikan do a, kasih sayang, serta dukungan yang tak henti-hentinya kepada ku baik dalam bentuk moril maupun materiil. Kakak-kakak ku (Mbak Fifi, Mas Yudha, Mbak Melda dan Masfan), terima kasih atas segala panutan, arahan, serta motivasi yang luar biasa berpengaruh dalam kehidupan ku selama ini. Bapak Slamet Prayitno dan Bapak Purnawan Gunawan, terima kasih atas bimbingan dan arahannya selama saya mengerjakan skripsi ini hingga selesai dengan memuaskan. Temen-temen satu tim Beton Serta Tembaga Metode Dreux, Rahmat Budiyanto, Agung Setyo Nugroho dan Muhammad Eko terima kasih atas kerjasamanya dalam menyelesaikan skripsi ini, semoga sukses selalu menyertai kita kedepannya. Akhirnya selesai perjuangan kita, masih banyak tantangan-tantangan yang menanti didepan kita, tetap semangat broo... Personil KFC ( Bima, Haffidz, Susilo, Edo, Ipank ) sahabat dari zaman SMP sampai sekarang telah menjadi salah satu bagian penting dalam hidupku selama ini Persahabatan itu bagaimana cara kita meluangkan waktu untuk Berkumpul dan Membicarakan hal yang Lucu-lucuan. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil UNS Non Reguler 2012, terima kasih atas kebersamaannya mulai dari masa perkuliahan, makrab, serta mengerjakan tugas bersama-sama. Serta terima kasih kepada semua pihak yang ikut membantuku dalam proses menyelesaikan skripsi ini yang tidak bisa aku sebutkan satu persatu. v

5 KATA PENGANTAR Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penyusun ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Edy Purwanto, ST, MT, Selaku Ketua Program Studi Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf. 3. Bapak Ir. Slamet Prayitno, MT selaku Dosen Pembimbing I. 4. Bapak Purnawan Gunawan,ST, MT selaku Dosen Pembimbing II. 5. Tim Penguji Pendadaran. 6. Rekan-rekan tim beton serat tembaga : Rahmat, Agung, dan Eko yang telah membantu selama penyelesaian skripsi. 7. Teman-teman Mahasiswa Sipil Transfer 2012 UNS. 8. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya. Surakarta, Maret 2015 Penulis viii

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... MOTTO... PERSEMBAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... i iii iii iv v vi viii ix xiii xiv xvi xvii BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Manfaat Teoritis Manfaat Praktis... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Material Dasar Pembentuk Beton Semen Portland Semen Portland Pozolan Agregat... 9 ix

7 Air Perawatan Beton (Curing) Beton Metode Dreux Beton Serat Pengertian Serat Beton Mutu Tinggi Metode Dreux Berserat Tembaga Sifat Struktural Beton Serat Konsep Beton Serat Mekanisme Kerja Serat Kuat Tekan Beton (f c) Modulus of Rupture Ketahanan Kejut (Impact) Definisi Pendekatan Energi Perhitungan Energi Serapan BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Uraian Umum Tahapan Penelitian Alat Uji Penelitian Bahan Uji Penelitian Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Standar Pengujian Agregat Halus Standar Pengujian Agregat Kasar Pengujian Agregat Halus Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus Pengujian Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Pengujian Gradasi Agregat Halus Pengujian Agregat Kasar Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar Pengujian Gradasi Agregat commit Kasar to... user 41 x

8 Pengujian Abrasi Agregat Kasar Pembuatan Benda Uji Perawatan Benda Uji Pengujian Kuat Tekan Pengujian Modulus of Rupture Pengujian Ketahanan Kejut (Impact) Analisis BAB IV. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengujian Bahan Dasar Hasil Pengujian Agregat Halus Hasil Pengujian Kandungan Lumpur Hasil Pengujian Kandungan Zat Organik Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus Hasil Pengujian Agregat Kasar Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar Rancang Campur Adukan Beton Metode Coba Dreux Hasil Pengujian dan Pembahasan Beton Hasil Pengujian Slump Flow Hasil Pengujian dan Pembahasan Berat Jenis Hasil Pengujian dan Pembahasan Kuat Tekan Hasil Pengujian dan Pembahasan Modulus of Rupture Hubungan Beban dan Lendutan Hasil Pengujian dan Pembahasan Ketahanan Kejut (Impact) Analisa Perhitungan Terhadap Peningkatan Energi Serapan BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran xi

9 DAFTAR PUSTAKA...xviii LAMPIRAN-LAMPIRAN xii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Susunan Unsur Semen Portland... 8 Tabel 2.2. Jenis jenis Semen Portland... 8 Tabel 2.3. Jenis jenis Semen Portland Pozolan... 9 Tabel 2.4. Batasan Susunan Butiran Agregat Halus Tabel 2.5. Batasan Susunan Butiran Agregat Kasar Tabel 3.1. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Tekan Tabel 3.2. Jumlah dan Kode Benda Uji Modulus of Rupture Tabel 3.3 Jumlah dan Kode Benda Uji Ketahanan Kejut (Impact) Tabel 3.4. Pengaruh Kadar Zat Organik terhadap Presentase Penurunan Kekuatan Beton Tabel 3.5. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM Tabel 4.1. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Halus Tabel 4.2. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Halus Tabel 4.3. Hasil Pengujian Agregat Halus Tabel 4.4. Hasil Pengujian Specific Gravity Agregat Kasar Tabel 4.5. Hasil Pengujian Gradasi Agregat Kasar Tabel 4.6. Hasil Pengujian Agregat Kasar Tabel 4.7. Proporsi campuran adukan beton untuk 1 sampel silinder beton Tabel 4.8. Hasil Pengujian Berat Jenis Beton Mutu Tinggi Metode coba Dreux Berserat Tembaga Tabel 4.9. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Tabel Perubahan Kuat Tekan Beton Tabel Hasil Pengujian Modulus of Rupture Tabel 4.12.Hasil Perhitungan pada Pengujian Modulus of Rupture Tabel Perubahan Nilai Modulus of Rupture Tabel Hasil Perhitungan Kekakuan Benda Uji Tabel Saat Benda Uji Mengalami Retak Pertama Tabel Saat Benda Uji Mengalami Runtuh Total Tabel Energi Serapan Saat Benda Uji Mengalami Retak Pertama dan Runtuh Total Tabel Perubahan Nilai Ketahanan Kejut (Impact) Saat Retak Pertama Tabel Perubahan Nilai Ketahanan Kejut (Impact) Saat Runtuh Total xiii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Serat Tersebar Merata Dalam Beton Gambar 2.2. Serat Dalam Beton Gambar 2.3. Aksi Serat Bersama Pasta Semen Gambar 2.4. Aksi Pasak Dalam Beton Gambar 2.5. Momen Yang Terjadi Akibat Beban P Gambar 2.6. Letak Patah Balok Tipe I Gambar 2.7. Letak Patah Balok Tipe II Gambar 2.8. Letak Patah Balok Tipe III Gambar 2.9. Beban Kejut, Batang Prismatik Akibat Jatuhnya Benda Bermassa m Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap Penelitian Gambar 3.2. Timbangan Bascule Gambar 3.3. Ayakan Untuk Sieve Analysis Gambar 3.4. Oven Gambar 3.5. Mesin Los Angeles Gambar 3.6. Cetakan Silinder Gambar 3.7. Compression Testing Machine Gambar 3.8. Penimbangan Bahan-bahan Campuran Adukan Beton Gambar 3.9. Pencampuran Adukan Beton Gambar Curing Beton Gambar Cara Pengujian Kuat Tekan Beton Gambar Skema Setting Up Pengujian Modulus of Rupture Beton Gambar Setting Up Pengujian Modulus of Rupture Beton Gambar Pengujian Ketahanan Kejut Gambar 4.1. Hasil Pengujian Kandungan Zat Organik Gambar 4.2. Grafik Gradasi Agregat Halus Gambar 4.3. Grafik Gradasi Agregat Kasar Gambar 4.4. Diagram Hubungan Kuat Tekan Beton dengan Serat Tembaga. 58 Gambar 4.5. Kurva Poligon Hasil Pengujian Kuat Tekan Gambar 4.6. Kurva Regresi Hasil commit Pengujian to user Kuat Tekan xiv

12 Gambar 4.7. Perbandingan Penambahan Kadar Serat Tembaga Modulus of Rupture Gambar 4.8. Kurva Poligon Modulus of Rupture Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Gambar 4.9. Kurva Regresi Modulus of Rupture Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Gambar Grafik Hubungan Beban-Lendutan Beton Mutu Tinggi Metode Dreux Berbahan Tambah Serat Tembaga Gambar Perbandingan Penambahan Kadar Serat Tembaga Kuat Kejut (Impact) Beton Saat Retak Pertama Gambar Kurva Poligon Kuat Kejut (Impact) Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Saat Retak Pertama Gambar Kurva Regresi Kuat Kejut (Impact) Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Saat Retak Pertama Gambar Perbandingan Penambahan Kadar Serat Tembaga Kuat Kejut (Impact) Beton Saat Runtuh Total Gambar Kurva Poligon Kuat Kejut (Impact) Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Saat Runtuh Total Gambar Kurva Regresi Kuat Kejut (Impact) Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Saat Runtuh Total Gambar Perbandingan Penambahan Kadar Serat Tembaga Kuat Kejut (Impact) Beton Gambar Kurva Nilai Kuat Kejut (Impact) Beton Berbahan Tambah Serat Tembaga Saat Retak Pertama dan Runtuh Total xiv

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E : Pengujian Agregat : Perancangan Campuran Adukan Beton : Hasil Pengujian Benda Uji : Dokumentasi Penelitian : Surat-surat dan Lembar Pemantauan xvi

14 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL % = Persentase π = Phi (3,14285) o C fc A V P L S b c n = Derajat celcius = Kuat tekan beton = Luas permukaan benda uji tertekan = Volume benda uji silinder = Beban tekan = Panjang bentang = Modulus penampang = Lebar benda uji = Setengah Tinggi benda uji = Jumlah pukulan Emaks = energi serapan (joule) G = Gravitasi δ = Perpanjangan batang (m) m = massa beban yang dijatuhkan (kg) μm = Mikrometer mm = Milimeter cm = Centimeter gr = Gram kg = Kilogram lt = Liter ml = Mililiter MPa = Mega Pascal kn = Kilo Newton PPC = Portland Pozzolan Cement PP = Polypropylene ASTM = American Society for Testing and Material ACI =American Concrete Institue SNI = Standar Nasional Indonesia xvii

15 ABSTRACT Andy Feby Develya, The Effect of Adding Copper Fibers in High Quality Concrete of Dreux Method To Compresivve Strength, Modulus of Rupture and Impact. Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University. Due to the times, the structure of the building has developed very rapidly. Reinforced concrete structure is a structure that is highly reliable and power is now widely used in the construction of tall buildings, long-span bridges, towers and so on. The structure thus requiring high strength concrete with compressive strength greater than 6000 psi or 41.4 MPa are used to support structural components. Thus the need to improve the quality of concrete with steps to add fiber to the fresh concrete, the chosen material added copper fiber derived from waste materials or recycling of electrical wiring that is not useful, to be reused as an added ingredient that aims to enhance the compressive strength of concrete. The purpose of this study was to determine the effect of adding copper to fiber mechanical properties of the concrete form of compressive strength, modulus of rupture and impact. The method used is a method that is carried out in a laboratory experiment UNS material. Cylindrical test specimen with a diameter of 15 cm and a height of 30 cm for compressive strength testing, cube -shaped test specimens with dimensions of 10 x 10x 50 cm for testing the modulus of rupture and cylindrical test specimen with a diameter of 15 cm and a height of 5 cm for impact testing. Each test specimen consists of 4 pieces to one variation of the levels of addition of fiber. Percentage of the fiber used was 0 % ; 0.5 % ; 1 % ; 1.5 % ; and 2 %. Tests using a CTM ( Compression Testing Machine ) for compressive strength testing, Loading Frame for modulus of rupture and Drop Weight Impact for impact testing. Calculation used is statistical analysis with a linear regression on the elastic limit of the concrete using a Microsoft Excel program. The results of this study is the increase in the compressive strength, modulus of rupture and impact high strength concrete after plus fiber copper. The maximum possible increase in the levels of addition of fiber found in 1% of the weight of the concrete. The compressive strength of concrete with the addition of copper fiber content of 0% ; 0.5 % ; 1 % ; 1.5 % ; and 2 % is MPa ; MPa ; MPa ; MPa ; and MPa. Modulus of rupture of concrete with the addition of copper fiber content of 0% ; 0.5 % ; 1 % ; 1.5 % ; and 2 % was 2.28 MPa ; 2.74 MPa ; Of 3.01 MPa ; 2.65 MPa ; and 2.46 MPa. Impact with the addition of copper fiber percentage of 0% ; 0.5 % ; 1 % ; 1.5 % ; and 2 % when the first crack is J ; J ; A ; J and J. Currently a total collapse is J ; A ; A ; J and J. The addition of fiber content of 1% resulted in an increase in compressive strength, modulus of rupture and impact, respectively for % ; % ; and % compared with high strength concrete without fibers. Key Words : Compressive Strength, Modulus commit of Rupture, to user Impact vii

16 ABSTRAK Andy Feby Develya, 2015, Pengaruh Penambahan Serat Tembaga Pada Beton Mutu Tinggi Metode Dreux Terhadap Kuat Tekan, Modulus of Rupture dan Ketahanan Kejut (Impact), Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Disebabkan perkembangan zaman, struktur bangunan mengalami perkembangan yang sangat pesat. Struktur beton bertulang merupakan salah satu struktur yang sangat diandalkan kekuatannya saat ini dan banyak dimanfaatkan pada pembangunan gedung-gedung tinggi, jembatan dengan bentang panjang, tower dan sebagainya. Struktur demikian membutuhkan beton mutu tinggi dengan kuat tekan lebih besar dari 6000 Psi atau 41,4 MPa yang digunakan untuk menopang komponen struktur. Dengan demikian perlu adanya peningkatan mutu beton dengan langkah menambahkan serat pada beton segar, maka dipilihlah bahan tambah serat tembaga yang berasal dari bahan limbah kabel listrik atau daur ulang yang tidak bermanfaat, untuk dimanfaatkan kembali sebagai bahan tambah yang bertujuan meningkatkan kuat tekan beton. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat tembaga terhadap sifat-sifat mekanik beton berupa kuat tekan, modulus of rupture dan ketahanan kejut (impact). Metode yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di laboratorium Bahan UNS. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm untuk pengujian kuat tekan, Benda uji berbentuk kubus dengan dimensi 10 x 10x 50 cm untuk pengujian modulus of rupture dan Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 5 cm untuk pengujian ketahanan kejut (impact). Benda uji masing-masing berjumlah 4 buah untuk 1 variasi kadar penambahan serat. Persentase serat yang digunakan adalah 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2%. Pengujian menggunakan alat CTM (Compression Testing Machine) untuk pengujian kuat tekan, Loading Frame untuk modulus of rupture dan Impact Drop Weight untuk pengujian ketahanan kejut (impact). Perhitungan yang digunakan adalah analisis statistik dengan regresi linear pada batas elastis beton menggunakan program Microsoft Excel. Hasil dari penelitian ini adalah peningkatan nilai kuat tekan, modulus of rupture dan ketahanan kejut (impact) beton mutu tinggi setelah ditambah serat tembaga. Peningkatan paling maksimum terdapat pada kadar penambahan serat sebesar 1% dari berat beton. Nilai kuat tekan beton dengan kadar penambahan serat tembaga sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% adalah 41,61 MPa; 43,60 MPa; 46,43 MPa; 42,68 MPa; dan 42,04 MPa. Nilai modulus of rupture beton dengan kadar penambahan serat tembaga sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% adalah 2,28 MPa; 2,74 MPa; 3,01 MPa; 2,65 MPa; dan 2,46 MPa. Nilai ketahanan kejut (impact) dengan persentase penambahan serat tembaga sebesar 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% saat retak pertama adalah 3032,76 J; 3469,79 J; 4078,99 J; 3315,29 J dan 3085,73 J. Saat runtuh total adalah 3359,43 J; 3995,12 J; 4674,95 J; 3717,01 J dan 3478,63 J. Penambahan kadar serat sebesar 1% menghasilkan peningkatan kuat tekan, modulus of rupture, dan ketahanan kejut (impact) berturut-turut sebesar 11,56%; 24,25%; dan 25,64% dibandingkan dengan beton mutu tinggi tanpa serat vi