KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU. oleh : Rusyanto, Titik Penta Artiningsih, Ike Pontiawaty. Abstrak

Transkripsi

1 KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU oleh : Rusyanto, Titik Penta Artiningsih, Ike Pontiawaty Abstrak Beton mempunyai kekurangan yang cukup signifikan, yaitu mempunyai kuat tarik yang rendah. Penambahan serat mikro merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi kekurangan tersebut. Serat bambu adalah serat alami yang mudah didapat dan pertumbuhan bambu relatif cepat. Serat dibuat dari kulit bambu dari bagian tanpa buku yang telah dikeringkan. Penelitian bertujuan untuk mengkaji peningkatan kuat tarik beton akibat penambahan serat bambu. Penelitian berupa studi eksperimental dengan membuat benda uji silinder berdiameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Kadar serat yang digunakan adalah 1,5% dari berat semen dengan variasi panjang 15 mm (BS1), 20 mm (BS2), dan 25 mm (BS3). Beton tanpa serat (BN) juga dibuat sebagai pembanding. Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan BN adalah 25,44 MPa, BS1 26,50 MPa (naik 4,1%), BS2 27,81 MPa (naik 9,3%), dan BS3 27,95 MPa (naik 9,9%). tarik BN adalah 1,88 MPa, BS1 2,27 MPa (naik 20,7%), BS2 2,46 MPa (naik 30,5%), dan BS3 2,43 MPa (naik 28,9%). Terlihat bahwa penambahan serat hanya sedikit menaikkan kuat tekan beton, yaitu kenaikan terbesar pada BS3 sebesar 9,9%. Tetapi penambahan serat menaikkan kuat tarik cukup signifikan, yaitu sebesar 30,5% pada BS2. Dapat disimpulkan ukuran serat terbaik adalah 20 mm. Kata kunci: beton berserat, serat bambu, kuat tarik 1. PENDAHULUAN Beton merupakan salah satu bahan utama yang telah digunakan untuk konstruksi, karena mempunyai sifat-sifat fisik dan karakter tertentu yang dapat bervariasi sesuai dengan perubahan proporsi komponen material penyusunnya. Dibandingkan dengan bahan konstruksi lain, seperti baja atau kayu, beton mempunyai beberapa keunggulan, seperti kuat tekan yang besar, mudah dibentuk, tahan terhadap api, tidak memerlukan keahlian khusus dalam pembuatannya, tidak memerlukan perawatan khusus dalam pemakaiannya, dan material pembentuknya mudah didapat di alam. Selain kelebihannya, beton memiliki kekurangan yang dapat membatasi penggunaannya. Beton merupakan bahan yang bersifat getas dengan kekuatan tarik hanya sebesar + 10% dari kekuatan tekannya. Karena itu beton membutuhkan perlakuan khusus untuk meningkatkan kekuatan tariknya. Berbagai usaha telah diteliti, diantaranya penggunaan serat mikro sebagai campuran dalam campuran beton. Menurut ACI Committee 544 (1988), beberapa penelitian mengindikasikan bahwa fiber/serat dapat meningkatkan kapasitas geser (tarik diagonal) balok beton atau mortar. Penggunaan serat memperlihatkan beberapa keuntungan potensial bila digunakan untuk tambahan atau sebagai pengganti sengkang, yaitu: (1) serat didistribusi secara random dengan jarak lebih rapat; (2) kuat tarik retak pertama dan kuat tarik ultimit meningkat; (3) kuat geser gesek meningkat. KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 1

2 Serat untuk campuran beton dibedakan menjadi empat jenis, yaitu: serat metal, serat polymeric, serat mineral, dan serat alam. Serat alam banyak dan mudah didapat tanpa perlakuan khusus. Berbagai penelitian tentang penggunaan serat alam juga telah banyak dilakukan. Penelitian penggunaan serat bambu dilakukan untuk melengkapi penelitian yang lain, yaitu menjajaki kemungkinan penggunaannya, mengingat bambu mudah tumbuh di negara kita. 2. TINJAUAN TEORI Sorousin (1987) menjelaskan mekanisme kerja serat dalam memperbaiki sifat beton, dalam dua konsep, yaitu: a. spacing concept, menyatakan bahwa mendekatkan jarak antar serat dalam campuran beton akan membuat beton lebih mampu membatasi ukuran retak dan mencegah berkembangnya retak. Kerja serat akan lebih efektif bila diletakkan berjajar dan seragam, tidak tumpang tindih b. composite material concept, adalah konsep pendekatan untuk memperkirakan kuat tarik dan kuat lentur beton dengan asumsi bahan penyusun beton saling melekat sempurna (komposit) saat timbul retak pertama Briggs (1974), membatasi rasio panjang serat terhadap diameter serat sebesar maksimum 100, untuk memudahkan pengerjaan. Penelitian tentang serat bambu dilakukan oleh Mudji suhardiman (1999) bahwa pada campuran serat bambu antara kadar 1%, 1,5%, dan 2% dadapat adanya kenaikan kekuatan pada beton, dan kenaikan terbesar terjadi pada pada kadar serat 1,5%, yaitu mengalami kenaikan sebesar 16,45% dari beton normal untuk kuat tekan, dan 30,58% dari beton normal untuk kuat tarik beton, sehingga dalam penelitian ini digunakan kadar serat 1,5%. DPMB (1984) meneliti sifat mekanis bambu, meliputi regangan batas, tegangan batas lentur, dan modulus elastisitas. Bambu yang diuji adalah Bambu Apus (Gigantochloa apus), Bambu Temen atau Bambu Gombong (Gigantochloa verticulata), dan Bambu Petung (Gigantochloa asper). Tabel 1. Nilai kuat tarik bambu [MPa] a. dengan buku jenis minimum maksimum rerata B.Apus 2,57 14,65 7,10 b. tanpa buku jenis minimum maksimum rerata B.Apus 7,16 11,73 8,89 3. METODE PENELITIAN Metode yang diakukan adalah dengan menggunakan metode penelitian eksperimental, yang dilakukan di laboratorium mekanika tanah dan beton Universitas Pakuan. a. Bahan Pasir dan kerikil berasal dari sekitar Bogor, semen portland tipe I merk Tiga Roda, dan air dari PDAM Bogor. Serat bambu yang digunakan dari Bambu Apus yang berasal dari sekitar Bogor. Kadar serat 1,5% dari berat semen, sedangkan panjang serat bervariasi, yaitu 15 mm, 20 mm, dan 25 mm. Tabel 2. Bahan untuk 1 m3 beton [kg] ket air PCC AH AK serat ideal ,5 641,8 825,6 6,26 lapangan ,5 653,1 848,1 6,26 b. Alat Pengujian kuat tekan menggunakan mesin uji digital compression machine merk CPN dengan kapasitas 300 kn, dilakukan di Laboratorium Beton FT-Unpak. Pengujian kuat tarik menggunakan Mesin uji tekan (Compression Machine) dengan merek Wykeham Farrance Engineering, kapasitas 2500 KN, dilakukan di KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 2

3 Laboratorium Teknik Sipil, Politeknik Negeri Jakarta. c. Benda Uji Benda uji adalah silinder berukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm, terdiri dari: BN, yaitu silinder beton normal BS1, yaitu silinder beton berserat dengan kadar serat 1,5% dari berat semen dan panjang serat 15 mm BS2, yaitu silinder beton berserat dengan kadar serat 1,5% dari berat semen dan panjang serat 20 mm BS3, yaitu silinder beton berserat dengan kadar serat 1,5% dari berat semen dan panjang serat 25 mm masing-masing sebanyak 9 silinder untuk pengujian kuat tekan dan 3 silinder untuk pengujian kuat tarik belah. d. Pengujian Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 7, 14, dan 28 hari, untuk mengetahui riwayat perkembangan kuat tekan. Pengujian kuat tarik belah (splitting test) dilakukan pada umur 28 hari. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Pengukuran slump Tabel 3. Nilai slump [mm] kode slump BN 104 BS1 96 BS2 91 BS3 86 Hasil pengukuran slump menunjukkan bahwa penambahan serat menyebabkan penurunan nilai slump. Demikian juga dengan serat yang lebih panjang menyebabkan penurunan nilai slump yang lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa serat bambu menyerap air. b. Berat volume Hasil pengukuran menunjukkan bahwa bertambahnya umur beton berat volume akan menurun karena kandungan air makin berkurang. Perbedaan panjang serat tidak menyebabkan perubahan berat volume, karena kadar serat sama untuk setiap variasi, yaitu 1,5% dari berat semen. Dapat dilihat pada Tabel dan gambar, pada Tabel 4 dan gambar 1. c. Pengujian kuat tekan Besarnya kekuatan tekan beton dihitung dengan persamaan: P f ' c A dimana f c adalah kuat tekan silinder uji, P adalah besar beban tekan maksimum, dan A adalah luas penampang benda uji Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel dan gambar, pada Tabel 5 s/d 8 dan Gambar 2 s/d 7, dari hasil pengujian menunjukkan bahwa pertambahan umur meningkatkan kuat tekan beton. tekan rerata BN adalah 18,817 MPa, BS1 21,337 MPa (naik 13,392% dari BN), BS2 23,987 MPa (naik 27,495% dari BN), dan BS3 23,703 MPa (naik 25,966% dari BN). Dikarenakan benda uji jumlahnya hanya 9 buah setiap variasi, maka untuk menentukan kuat tekan digunakan standar deviasi, sesuai SNI Hasil perhitungan standar deviasi didapat kuat tekan BN adalah 25,443 MPa, BS1 26,497 MPa (naik 4,143% dari BN), BS2 27,810 MPa (naik 9,303% dari BN), dan BS3 27,953 MPa (naik 9,865% dari BN). Terlihat bahwa penambahan serat akan menaikkan kuat tekan, tetapi tidak signifikan, yaitu hanya menaikkan 9,865% pada BS3. Dari hasil eksperimental terlihat bahwa keruntuhan benda uji dipengaruhi oleh adanya serat seperti pada dokumentasi beton normal dan beton serat dokumentasi. Kehancuran beton tanpa serat bersifat getas (a), sedangkan beton berserat ada ikatan antara beton dan serat (b), dan didapat perbedaan antara beton normal dan beton serat (c), sehingga KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 3

4 kehancuran tidak lagi getas. Dapat dilihat pada gambar dokumentasi ekperimental. d. Pengujian kuat tarik belah Besarnya kekuatan tarik belah beton dihitung dengan persamaan: 2 P f sp L D Dimana f sp adalah kuat tarik belah silinder uji, P adalah beban tekan maksimal, L adalah panjang benda uji, dan D adalah diameter benda uji. Hasil pengujian dapat di mlihat pada daftar tabel dan gambar, pada Tabel 9 dan Gambar 8 menunjukkan kuat tasrik rerata BN adalah1,88 Mpa, BS1, 2,27 Mpa (naik 20,7% dari BN) BS2 2,246 Mpa (naik 30,5% dari BN), dan BS3 2,43 Mpa (naik 28,9% dari BN). Terlihat bahwa penambahan serat menaikan kuat tarik cukup siginifikan, yaitu sebesar 30,5% pada BS2. 5. Tabel dan Gambar Tabel 4. Berat volume [kg/m 3 ] kode BN BS1 BS2 BS3 Berat Volume [kg/m 3 ] 7 hari 14 hari 28 hari uji rata2 uji rata2 uji rata , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,18 Gambar 1. Diagran hubungan antara berat volume dan umur beton KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 4

5 Tabel 5. Tekan Beton (BN TKN) No Umur Luas Beban tekan Bidang Maksimal Tekan Rata-rata (A) (P) (Hari) (mm 2 ) (N) (MPa) MPa , , , , , , , , , , , , , , , , , ,76 12,67 15,56 18,82 Gambar 2. Diagram hubungan antara kuat tekan beton dan umur beton pada BN TKN Tabel 6. Tekan Beton Serat 1,5 cm (BS1 TKN) Luas Beban Tekan Umur No Bidang Maksimal (A) (P) tekan Rata-rata (Hari) (mm 2 ) (N) (MPa) MPa , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3 13,29 15,98 21,34 KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 5

6 Gambar 3. Diagram hubungan antara kuat tekan beton dan umur beton pada BS1 TKN Tabel 7. Tekan Beton Serat 2 cm (BS2 TKN) Luas Beban Tekan Umur No Bidang Maksimal (A) (P) tekan Rata-rata (Hari) (mm 2 ) (N) (MPa) MPa , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2 16,02 17,10 23,99 Gambar 4. Diagram Hubungan antara kuat tekan beton dan umur beton pada BS2 TKN KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 6

7 Tabel 8. Tekan Beton Serat 2,5 cm (BS3 TKN) Luas Beban Tekan Umur No Bidang Maksimal (A) (P) tekan Rata-rata (Hari) (mm 2 ) (N) (MPa) MPa , , , , , , , , , , , , , , , , , ,26 15,50 17,20 23,70 Gambar 5. Diagram hubungan antara kuat tekan beton dan umur beton pada BS2 TKN Gambar 6. Diagram hubungan antara kuat tekan beton dan variasi beton pada umur 28 hari KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 7

8 Gambar 7. Diagram hubungan antara kuat tekan dan variasi beton setelah dievaluasi menggunakan standar deviasi Tabel 9. Hasil uji kuat tarik belah [MPa] kode BN BS1 BS2 BS3 tarik belah uji rata-rata 1,73 2,01 1,883 1,91 2,29 2,25 2,273 2,28 2,43 2,53 2,457 2,41 2,42 2,48 2,427 2,38 Gambar 8. Diagram hubungan antara kuat tarik belah beton pada umur 28 hari KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 8

9 a. Beton Normal 6. DOKUMENTASI BETON NORMAL DAN BETON SERAT BETON NORMAL BETON NORMAL b. Beton Serat BETON SERAT BETON SERAT c. Perbedaan beton normal dan beton serat BETON SERAT 2 cm BETON SERAT 2,5 cm BETON NORMAL BETON SERAT BETON NORMAL BETON SERAT 1,5 cm KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 9

10 5. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1 Serat Bambu Apus tarik serat bambu terbaik adalah dari bagian tanpa buku Serat bambu adalah material yang menyerap air. Hal ini terlihat dari hasil tes slump, yang mengalami penurunan atau berkurangnya kandungan air pada campuran beton akibat terserap oleh serat bambu 2 Berat volume Berat volume beton akan menurun dengan bertambahnya umur karena kandungan air makin berkurang. Variasi panjang serat tidak menyebabkan perubahan berat volume karena kadar serat sama untuk setiap variasi, yaitu 1,5% dari berat semen. 3 Pola kehancuran Kehancuran pada beton tanpa serat (BN) bersifat getas, sedangkan beton yang mengandung serat terdapat ikatan pada mortarnya, sehingga pola kehancuran lebih daktil 4 Kekuatan tekan tekan beton meningkat dengan bertambahnya umur. tekan rerata BN adalah 25,44 MPa, BS1 26,50 MPa (naik 4,1% dari BN), BS2 27,81 MPa (naik 9,3% dari BN), dan BS3 27,95 MPa (naik 9,9% dari BN) Penambahan serat akan menaikkan kuat tekan, tetapi tidak signifikan, yaitu hanya menaikkan 9,9% pada BS3 Karena jumlah benda uji tiap variasi hanya 9 buah, maka untuk menentukan kuat tekan digunakan standar deviasi, sesuai SNI Hasil perhitungan standar deviasi didapat kuat tekan BN adalah 25,44 MPa, BS1 26,50 MPa, BS2 27,8 MPa, dan BS3 27,95 MPa. 5 Kekuatan tarik tarik rerata BN adalah 1,88 MPa, BS1 2,27 MPa (naik 20,7% dari BN), BS2 2,46 MPa (naik 30,5% dari BN), dan BS3 2,43 MPa (naik 28,9% dari BN) Penambahan serat menaikkan kuat tarik yang cukup signifikan, yaitu sebesar 30,5% pada BS2. DAFTAR PUSTAKA 1 ACI Committee 318, Building Code Requirement for Concrete (ACI ) and Commentary (ACI 318R-95), American Concrete Institute, Detroit, ASTM, Concrete and Aggregates, Annual Book of ASTM Standards vol , American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cara Rencana Pembuatan Campuran Beton Ringan dengan Agregat Ringan (SK SIN T ), Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung, 1993 KAJIAN KUAT TARIK BETON SERAT BAMBU - Rusyanto 10