SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Transkripsi

1 PERBANDINGAN PENGARUH PENGGUNAAN STEEL SLAG SEBAGAI AGREGAT HALUS TERHADAP KUAT TEKAN DAN LENTUR PADA BETON BERTULANG DENGAN BETON NORMAL ( STUDI EKSPERIMENTAL ) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh TRIBOY A.M. LUMBAN GAOL SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ABSTRAK Salah satu unsur utama dalam pembangunan itu adalah Beton. Bahan dasar dari beton adalah campuran dari semen, air,agregat halus dan agregat kasar, sedangkan beton yang menggunakan tulangan baja disebut beton bertulang. Perkembangan zaman di era globalisasi yang pesat ini mengakibatkan terus bertambahnya jumlah barang bekas/limbah yang keberadaanya dapat menjadi masalah bagi kehidupan, salah satunya adalah keberadaan limbah steel slag. Untuk itu, banyak hal yang telah dilakukan dalam rangka mendaur ulang guna mengatasi masalah keberadaan limbah ini. Salah satunya adalah dengan memamfaatkan limbah tersebut untuk keperluan yang bisa digunakan. Dalam penelitian ini, steel slag digunakan sebagai bahan pengganti atau substitusi pada campuran beton normal. Variasi penambahan steel slag pada beton normal untuk mengetahui nilai kuat tekan dan kuat lentur yang lebih baik serta diharapkan dapat meningkatkan kualitas beton berupa kuat tekan dan kuat lenturnya. Adapun variasi penambahan steel slag yang digunakan adalah 0%, 15%, 25% dan pengujian yang dilakukan berupa kuat tekan dan kuat lentur. Dari hasil pengujian diperoleh hasil peningkatan pada nilai slump, peningkatan nilai kuat tekan dan peningkatan kapasitas lentur.peningkatan kuat tekan steel slag masing-masing sebesar 11,91% dan 20,35%, dari beton normal. Sedangkan peningkatan kuat lentur substitusi steel slag masing-masing sebesar 16.62% dan 31.18% dari beton normal. Untuk itu, jika diadakan penelitian lebih lanjut ada baiknya nilai variasi steel slag diperbesar lagi lebih dari 25% agar dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti. Penelitian lanjutan untuk beton mutu tinggi dapat dilakukan dengan mencampur suatu larutan yang dapat meningkatkan daya ikat antara steel slag dengan material penyusun beton lainnya. Kata kunci : steel slag, kuat tekan, kuat lentur. i

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan atas kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul Perbandingan Pengaruh Penggunaan Steel Slag Sebagai Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan Dan Lentur Pada Beton Bertulang Dengan Beton Normal. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ibu Rahmi Karolina, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 6. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapak dan Mamak yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do a yang tiada batas untuk saya. 7. Buat teman satu tim dengan saya Jannes Pandiangan dan Arifin Rajagukguk. ii

4 8. Buat teman-teman seperjuangan 2011,Candra, Defrin, Rio, Manimpan, Ambon, dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 9. Adek-adek 2014 Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Desember 2016 Penulis ( Triboy AM Lumban Gaol ) iii

5 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR NOTASI... xi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Umum Bahan Penyusun Beton Agregat (Bahan Pengisi) Semen Air Sifat Beton Sifat-sifat Beton Segar (Fresh Concrete) Sifat-sifat Beton Keras Bahan Tambah Bahan Tambah Kimia (Admixtures) Bahan Tambah Mineral (Additive) iv

6 BAB 3 METODE PENELITIAN Umum Analisa Penyusun Beton Analisa Ayakan Pasir dan Steel Slag (ASTM C a) Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir Lolos Ayakan No.200 (ASTM ) Pemeriksaan Kandungan Organik Pemeriksaan Berat Isi Pasir (ASTM C 29 / C 29M 90) Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir (ASTM C ) Analisa Ayakan Kerikil (ASTM C a & ASTM D ) Pemeriksan Kadar Lumpur Kerikil ( ASTM ) Pemeriksaan Berat Isi Kerikil (ASTM C 29 / C 29M 90) Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Kerikil (ASTM C ) Penyusun Beton Analisa Penyusun Beton Pengujian Sampel Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian Kuat Lentur Beton Peninjauan Pola Retak BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Pengujian Kelecakan Beton Slump Kuat Tekan Silinder Beton Pola Retak pada Pengujian Kuat Tekan Lendutan Balok Beton Bertulang Perhitungan Lendutan Balok secara Teoritis Balok Bertulang Beton Normal v

7 4.6.2 Balok Beton Bertulang 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir slag Balok Beton Bertulang 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir slag Pengujian Regangan Balok Beton Bertulang Hubungan Regangan-Tegangan Hubungan Tegangan-Regangan Tekan Balok Beton Bertulang Hubungan Tegangan-Regangan Tarik Balok Beton Bertulang Kapasitas Lentur Balok Beton Bertulang Retak Balok Beton Bertulang Retak Balok Beton Bertulang Normal Retak Balok Beton Bertulang 85% Pasir Biasa dan 15% Pasir slag Retak Balok Beton Bertulang 75% Pasir Biasa dan 25% Pasir slag Diskusi BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xiv LAMPIRAN... xvi vi

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengaruh sifat agregat pada sifat beton... 6 Tabel 2.2 Susunan besar butiran agregat kasar (ASTM, 1991)... 7 Tabel 2.3 Batasan Gradasi untuk Agregat Halus... 9 Tabel 2.4 Perkembangan Kekuatan Beton bahan pengikat PC type Tabel 2.5 Komposisi senyawa kimia dari limbah padat (slag) Tabel 2.6 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat (slag) Tabel 4.1 Hasil pengujian nilai slump Tabel 4.2 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan pasir biasa dan pasir slag steel Tabel 4.3 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan pasir normal Tabel 4.4 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 85% pasir biasa dan 15% slag Tabel 4.5 Hasil pengujian lendutan balok beton dengan 75% pasir biasa dan 25% slag Tabel 4.6 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton normal Tabel 4.7 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Tabel 4.8 Data hasil lendutan pengujian dan lendutan teoritis balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag Tabel 4.9 Hubungan nilai lendutan hasil pengujian dan teoritis Tabel 4.10 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton normal vii

9 Tabel 4.11 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Tabel 4.12 Hasil perhitungan regangan tekan beton dan regangan tarik ( ) pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag Tabel 4.13 Hubungan nilai regangan tarik dan regangan tekan Tabel 4.14 Hubungan tegangan-regangan tekan beton pada balok beton bertulang Tabel 4.15 Hubungan tegangan-regangan tarik beton pada balok beton bertulang Tabel 4.16 Kapasitas lentur balok bertulang normal Tabel 4.17 Kapasitas lentur balok bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Tabel 4.18 Kapasitas lentur balok bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag Tabel 4.19 Hubungan nilai kapasitas lentur balok beton bertulang Tabel 4.20 Komposisi kimia kandungan logam dari limbah padat (slag) viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Steel Slag dari PT. Growth Sumatra Industry... 1 Gambar 2.1 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masaperkembangannya (Tri Mulyono, 2003) Gambar 2.2 Perkiraan kuat tekan beton pada berbagai umur Gambar 2.3 Gambar 2.4 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama (Kardiyono, 1998) Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya (Tri Mulyono, 2003) Gambar 2.5 Regangan (strain) Gambar 2.6 Kurva tegangan regangan kuat tekan beton Gambar 2.7 Kurva tegangan regangan Gambar 3.1 Diagram alir (flow chart) keseluruhan pelaksanaan eksperimen 32 Gambar 4.1 Grafik nilai slump terhadap variasi slag steel Gambar 4.2 Grafik nilai kuat tekan beton dengan semua variasi Gambar 4.3 Pola retak pada pengujian kuat tekan silinder beton Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang normal Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang dengan 85% pasir biasa dan 15% slag Grafik hubungan beban-lendutan pada balok beton bertulang dengan 75% pasir biasa dan 25% slag Gambar 4.7 Pembebanan terpusat Gambar 4.8 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang normal ix

11 Gambar 4.9 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Gambar 4.10 Grafik hubungan beban-lendutan berdasarkan hasil pengujian dan teoritis pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag Gambar 4.11 Diagram regangan beton bertulang normal Gambar 4.12 Diagram regangan beton bertulang VP 15% Gambar 4.13 Diagram Regangan Beton Bertulang VP 25% Gambar 4.14 Hubungan tegangan-regangan beton (ε c ) pada balok beton normal Gambar 4.15 Hubungan tegangan-regangan beton (ε c ) pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Gambar 4.16 Hubungan tegangan-regangan beton (ε c ) pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag Gambar 4.17 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (ε s ) pada balok beton normal Gambar 4.18 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (ε s ) pada balok beton bertulang 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Gambar 4.19 Hubungan tegangan-regangan tulangan tarik (ε s ) pada balok beton bertulang 75% pasir biasa dan 25% pasir slag Gambar 4.20 Retak yang terjadi pada balok beton normal Gambar 4.21 Retak yang terjadi pada balok beton 85% pasir biasa dan 15% pasir slag Gambar 4.22 Retak yang terjadi pada balok beton 75% pasir biasa dan 25% pasir slag x

12 DAFTAR NOTASI f' c : kuat tekan beton karakteristik (MPa) w/c : faktor air semen (fas) w c : massa air ; massa semen : jumlah, total FM : fineness modulus A : luas penampang (cm 2 ) B : konstanta tergantung sifat semen σ lt : tegangan lentur pada balok (MPa) M : momen yang bekerja pada balok (kg.cm) c : jarak serat terluar terhadap garis netral (cm) I : momen inersia penampang balok terhadap garis netral (cm 4 ) w ε : besar beban (kg) : regangan/strain Δl : perubahan panjang benda (cm) l : panjang benda mula-mula (cm) SSD: saturated surface dry fc : kekuatan tekan (kg/cm 2 ) P n : beban tekan (kg) : jumlah sampel SD : simpangan baku fr : kuat lentur (MPa) S : deviasi standar (kg/cm 2 ) xi

13 VP : varian pasir L : panjang bentang(m) : lendutan(mm) E : Modulus Elastisitas (MPa) M cr : momen retak I e : Momen inersia efektif (mm 4 ) M a : Momen beban layan maksimum yang terjadi pada kondisi yang diharapkan I g : Momen inersia penampang (mm 4 ) I cr : Momen inersia transformasi pada penampang retak (mm 4 ) f r y t E s : Modulus retak beton : Jarak dari garis netral penampang utuh ke serat tepi tertarik : Modulus elastisitas baja (MPa) E c : Modulus elastisitas beton (MPa) d : tinggi efektif (mm) As : Luas tulangan tarik (mm 2 ) As : Luas tulangan tekan (mm 2 ) : regangan tekan : regangan tarik : Tegangan : Tegangan tekan beton (MPa) : Tegangan tulangan tarik (MPa) β fy : konstanta : Mutu Tulangan (MPa) Mn : Momen nominal penampang y : Tinggi garis netral (mm) xii

14 bm : tegangan rata-rata (kg/ cm²) bk D b h : tegangan karakteristik (kg/ cm²) : diameter tulangan (cm) : lebar balok (cm) : tinggi balok (cm) xiii