PENGARUH PEMANFAATAN SERAT KELAPA TERHADAP KINERJA BETON MUTU TINGGI

Transkripsi

1 Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4) Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010 PENGARUH PEMANFAATAN SERAT KELAPA TERHADAP KINERJA BETON MUTU TINGGI Diena Muliasari 1 dan Bernardinus Herbudiman 2 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional (Itenas), Bandung, Jl. PHH Mustofa 23 Bandung diena.muliasari@yahoo.com; itsmetazblue_girl89@yahoo.co.id 2 Kepala Laboratorium Struktur dan Bahan, Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional (Itenas), Bandung, Jl. PHH. Mustofa 23, Bandung 40124, herbudiman@itenas.ac.id ABSTRAK Penggunaan serat kelapa pada campuran beton merupakan suatu upaya untuk pemanfaatan limbah serat kelapa yang banyak dijumpai. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pemanfaatan serat kelapa terhadap kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat tarik lentur pada beton mutu tinggi. Metoda SNI digunakan untuk menghitung komposisi campuran beton dengan kuat tekan rencana 50. Batasan penelitian ini adalah sebagai berikut 1) faktor air semen (w/c), yang digunakan dalam perencanaan adalah 0,52; 2) ukuran agregat maksimum sebesar 20 mm; 3) penambahan kadar serabut 0, 0,01, 0,1, 0,2, 0,5 dan 1%; 4) ukuran panjang serabut kelapa divariasi sepanjang 0,2, 0,5, 1, 1,5 dan 2 cm; 5) penambahan superplasticizer Structuro 335 sebesar 0, 0,5, 0,7 dan 1%, untuk mempermudah tingkat kelacakan beton; dan 6) variasi nilai slump 0-10, 10-30, dan mm. Benda uji yang digunakan pada penelitian ini adalah silinder 10x20cm dan balok 15cmx15cmx60cm. Pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah dilakukan pada seluruh variasi campuran. Sedangkan pengujian kuat tarik lentur hanya untuk mengetahui pengaruh panjang serat dan kadar serat. Benda uji yang dibuat diuji pada saat umur beton berumur 28 hari. Pada beton normal tanpa serat kelapa diperoleh kuat tekan dan tarik belah beton rata-rata sebesar 51,14 dan 4,47. Pada panjang serat 1 cm, penambahan kadar serat yang optimum adalah 0,5% dengan kuat tekan dan tarik belah rata-rata sebesar 44,46 dan 4,37. Pada kadar serat 0,1%, panjang serat optimum yang dihasilkan adalah 1,5 cm dengan nilai kuat tekan dan tarik belah rata-rata sebesar 52,40 dan 5,27. Pada kadar serat 0,1% dan panjang serat 1 cm, kadar superplasticizer yang optimum adalah 0,7 % yang menghasilkan kuat tekan dan kuat tarik belah rata-rata sebesar 44,37 dan 4,30. Pada variasi slump, slump yang paling optimum adalah pada slump mm dengan nilai kuat tekan dan tarik belah rata-rata sebesar 54,68 dan 5,06. Pada variasi panjang serat, perolehan kuat tarik lentur balok tertinggi dihasilkan pada kadar serat 0,5% sebesar 5,57 dan pada variasi panjang serabut, kuat tarik lentur tertinggi yang dihasilkan didapat pada panjang serat 2 cm sebesar 5,53. Kata kunci: serat kelapa, kuat tekan, kuat tarik dan kuat tarik-lentur balok 1. PENDAHULUAN Beton mempunyai beberapa sifat menguntungkan apabila dibandingkan dengan jenis bahan bangunan lainnya yaitu, memiliki ketahanan yang lebih baik, memiliki kuat tekan yang tinggi, tidak memerlukan perawatan khusus, bahan campuran beton mudah didapat dari alam sekitar, dan lebih awet dibandingkan bahan bangunan lain. Akan tetapi, beton juga memiliki kelemahan yakni tidak mampu menahan kuat tarik dikarenakan tegangan tariknya yang relatif kecil, tidak mampu menahan lentur, bersifat getas dan berat sendirinya yang sangat besar. Semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi maka semakin banyak pula penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki kelemahan dari sifat-sifat beton mulai dari segi kekuatannya, daya tahan, keawetan, kemudahan pengerjaannya bahkan sampai pada upaya untuk membuat beton yang lebih ringan tetapi mempunyai kekuatan yang tinggi. Salah satu usaha untuk melakukan peningkatan mutu dan kekuatan beton diantaranya dengan menambahkan zat aditif atau dengan menambahkan serat alam ke dalam campuran beton. Penelitian ini mencoba mengaplikasikan serat alam yakni serat kelapa dalam pembuatan beton. Serat kelapa yang digunakan diperoleh dari sabut buah kelapa yang banyak dijumpai melalui pengolahan manual. Alasan pemilihan serat alam ini karena bahan tersebut mudah didapatkan, tidak beracun, mempunyai berat jenis yang kecil, dan secara visual mempunyai kuat tarik yang tinggi. Dengan demikian, melalui penambahan serat kelapa tersebut diharapkan dapat meningkatkan kekuatan beton, baik kuat tekan maupun kuat tariknya. Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 157

2 Diena Muliasari dan Bernardinus Herbudiman 2. PENGGUNAAN SERAT PADA BETON Menurut Amri, S. (2005), serat merupakan bahan tambahan yang akan digunakan sebagai bahan campuran dalam beton untuk memperbaiki sifat beton yang getas menjadi lebih daktail. Beberapa studi tentang sifat-sifat mekanika dan aplikasi dalam praktek pemakaian beton serat telah banyak dilaporkan dalam ACI (American Concrete Institute). Serat kelapa yang digunakan pada penelitian ini dibedakan berdasarkan ukuran panjang. Panjang serat yang digunakan pada penelitian ini dimulai dari serat dengan ukuran paling kecil yakni 0,2 cm, 0,5 cm, 1 cm, 1,5 cm, dan maksimum di 2 cm dengan tujuan untuk mengetahui dimulai dari ukuran berapakah serat mampu memberikan kekuatan terhadap beton, jika dibandingkan dengan penelitian lain yang menggunakan ukuran serat yang lebih besar dari 5 cm. Adanya perbedaan ukuran yang dilakukan pada penelitian ini adalah untuk mencegah terjadinya penggumpalan (bailing effect) pada saat pencampuran beton dikarenakan semakin panjang ukuran serat yang digunakan. Penggunaan serat kelapa pada penelitian ini hanya digunakan sebagai bahan tambahan saja. Hannant D.J. (1978), menyatakan bahwa faktor utama yang menentukan kemampuan bahan serat adalah sifat fisik serat dan kekuatan lekatan serta keduanya. Pada hal ini regangan rata-rata serat adalah dua sampai tiga kali lebih besar dari tegangan runtuh. Sehingga akan meyebabkan beton retak sebelum kuat tarik maksimum serat tercapai. 3. METODOLOGI PENELITIAN Benda uji yang digunakan untuk kuat tekan dan kuat tarik belah adalah silinder dengan diameter 100 mm dan tinggi 200 mm, sedangkan untuk kuat tarik lentur menggunakan balok dengan ukuran 150 mm x 150 mm x 600 mm. Jumlah benda uji 6 buah untuk setiap pengujian, sehingga jumlah benda uji silinder sebanyak 108 buah dan untuk balok sebanyak 10 buah benda uji. Pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui apakah beton yang dihasilkan memiliki kuat tekan yang sesuai dengan kuat tekan yang direncanakan. Menurut Mulyono, T. (2003), nilai kuat tekan beton dengan kuat tariknya tidak berbanding lurus. Pengujian kuat tarik belah dilakukan dengan memberikan suatu beban tegak lurus terhadap sumbu longitudinal yang ditempatkan secara horisontal diatas pelat baja dan pengujian kuat tarik lentur dilakukan dengan sistem pembebanan tiga titik (Third Point Loading), yaitu satu titik terpusat ditengah bentang kemudian disalurkan melalui pelat baja menjadi dua titik beban pada jarak 1/3 bentang. Belah Lentur Gambar 1. Macam-macam Pengujian Benda Uji Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metoda Standar Nasional Indonesia (SNI ) untuk kuat tekan rencana 50, komposisi campuran yang digunakan berdasarkan slump rencana terdiri dari kebutuhan semen sebanyak 515,15 kg/m 3, air 170 kg/m 3, agregat kasar 1075,104 kg/m 3, agregat halus 604,746 kg/m 3, kadar serat 0,1 %, panjang serat 1 cm, dan superplasticizer Structuro 335 0,7 %. Sedangkan variasi campuran dalam pembuatan campuran beton ini, meliputi 1) penggunaan ukuran agregat dan 2 cm; 2) Penambahan kadar serat 0, 0,01, 0,1, 0,2, 0,5 dan 1%; 3) Panjang serat 0,2, 0,5, 1, 1,5, dan 2 cm; 4) superplasticizer Structuro 335 sebesar 0, 0,5, 0,7, dan 1%; 5) Variasi slump rencana 0-10, 10-30, 30-60, dan mm. Perawatan beton yang dilakukan pada penelitian ini yakni dengan proses perendaman dengan tujuan agar reaksi hidrasi tetap berlangsung sehingga kekuatan beton umur 28 hari dapat tercapai. S Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta

3 Pengaruh Pemanfaatan Serat Kelapa Terhadap Kinerja Beton Mutu Tinggi 4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Pengaruh kadar serat kelapa terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Pengaruh kadar serat kelapa terhadap kuat tekan dan tarik belah beton ditujukkan pada Tabel 1. Variasi komposisi ini dilakukan pada panjang serat 1 cm, superplasticizer Structuro 335 0,7% dan slump mm. Tabel 1. Pengaruh kadar serat kelapa terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Kadar serabut % rata-rata belah * * * * * * * rata-rata Gambar 1. Pengaruh kadar serat terhadap kuat tekan Gambar 2. Pengaruh kadar serat terhadap kuat tarik belah beton Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian diatas, tampak bahwa kadar serat optimum yang dihasilkan terletak pada penambahan serat dengan kadar 0,5 %. Nilai kuat tekan dan tarik yang dihasilkan sebesar 44,46 dan 4,37. Penurunan yang terjadi pada penambahan serat dengan kadar kurang dari 0,5% dapat dimungkinkan karena beberapa faktor, misalnya terlalu sedikitnya jumlah serat yang dimasukkan sehingga tidak sesuai dengan perbandingan volume campuran betonnya, sehingga ketika benda di uji tidak ada pengaruh yang diberikan dari oleh serat kelapa yang ada didalam campuran beton dikarenakan terlalu sedikitnya atau bahkan tidak adanya serat dikarenakan penyebaran yang tidak merata pada setiap silinder. Sedangkan penggunaan kadar yang terlalu banyak pula akan mengurangi kelecakan beton dengan sangat drastis, sehingga beton akan sulit dipadatkan dan banyak rongga udara yang terjebak didalamnya. Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 159

4 Diena Muliasari dan Bernardinus Herbudiman Pengaruh panjang serat kelapa terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Pengaruh panjang serat kelapa terhadap kuat tekan dan tarik belah beton ditujukkan pada Tabel 2. Variasi komposisi ini dilakukan pada kadar serat 0,1 %, superplasticizer Structuro 335 0,7% dan slump mm. Tabel 2. Pengaruh panjang serat kelapa terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Panjang Serabut cm () () Belah () * 32.55* 3.91* * 3.61* * * * () Gambar 3. Pengaruh perbedaan panjang serat terhadap kuat tekan Gambar 4. Pengaruh perbedaan panjang serat kuat tarik belah Berdasarkan hasil yang diperoleh, tampak bahwa hasil kuat tekan dan tarik yang paling optimum diperoleh pada panjang serat 1,5 cm dengan kuat tekan rata-rata 52,40. Terjadinya penurunan nilai kuat tekan dan kuat tarik pada panjang serat 0,2 cm, 0,5 cm dan 1 cm diakibatkan oleh faktor terlalu kecilnya ukuran serat yang digunakan yang menyebabkan ikatan antara campuran beton dan seratnya kurang sehingga menghasilkan kuat tekan dan tarik yang kecil dan kemungkinan terlepasnya serat dari campuran beton yang cukup besar apabila ukuran seratnya terlalu kecil. Sedangkan penurunan yang terjadi pada panjang serat 2 cm disebabkan karena penyebaran yang tidak merata dalam setiap silinder, sehingga mengakibatkan naik turunnya perolehan data hasil kuat tekan maupun kuat tarik. Selain itu, posisi serat yang berada didalam masing-masing silinder sebagian tertekuk karena terlalu panjangnya ukuran serat sehingga tidak mampu menahan kekuatan yang diharapkan. Pengaruh superplasticizer Structuro 335 terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Pengaruh superplasticizer Structuro 335 terhadap kuat tekan dan tarik belah beton ditujukkan pada Tabel 3. Variasi komposisi ini dilakukan pada kadar serat 0,1 %, panjang serat 1 cm dan slump mm. S Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta

5 Pengaruh Pemanfaatan Serat Kelapa Terhadap Kinerja Beton Mutu Tinggi Tabel 3. Pengaruh superplasticizer Structuro 335 terhadap kuat tekan dan tarik belah beton superplasticizer % * * 3.61* * Gambar 5. Pengaruh superplastisicer Structuro 335 Gambar 6. Pengaruh superplastisicer Structuro terhadap kuat tekan 335 terhadap kuat tarik belah Pada dasarnya, penurunan nilai kuat tekan beton terutama untuk penambahan superplasticizer Structuro 335 dengan kadar dibawah 0,7%, diakibatkan karena terdapat banyak rongga udara sehingga beton tidak mencapai kepadatan yang baik. Hal ini disebabkan kecilnya nilai faktor air semen, sehingga pada penambahan superplasticizer dibawah 0,7% mengalami tingkat pengerjaan beton yang cukup sulit untuk dikerjakan. Lain halnya pada penambahan superplasticizer diatas 0,7%, dalam hal ini beton mengalami penurunan yang diakibatkan terjadinya bleeding (kecenderungan air untuk naik ke permukaan) dan segregation (kecenderungan butir kasar untuk lepas dari campuran beton). Pengaruh slump terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Pengaruh slump terhadap dan Tarik Belah Beton ditujukkan pada Tabel 4. Variasi komposisi ini dilakukan pada kadar serat 0,1 %, panjang serat 1 cm dan superplasticizer Structuro 335 0,7%. Tabel 4. Pengaruh slump terhadap kuat tekan dan tarik belah beton Slump Belah cm () () () () 34.86* 3.91* * * * Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 161

6 Diena Muliasari dan Bernardinus Herbudiman 40.16* 2.91* Gambar 7. Pengaruh slump rencana terhadap kuat tekan beton Gambar 8. Pengaruh slump rencana terhadap kuat tarik belah beton Tingkat kelacakan slump rencana mm baik untuk digunakan karena memiliki nilai kuat tekan dan tarik yang sangat tinggi. Pada slump mm ini, beton lebih mudah untuk dikerjakan sehingga beton dapat mencapai kepadatan yang baik dan dimungkinkan tidak terdapat rongga udara saat pengerjaan, akan tetapi pada slump mm penggunaan semen yang digunakan relative banyak sehingga mengurangi nilai ekonomisnya. Sedangkan pada beton dengan nilai slump rencana 0-10 mm, mm dan mm beton tidak mencapai nilai kelacakan yang direncanakan sehingga beton tidak mencapai kepadatan yang baik dikarenakan sulitnya pekerjaan pengecoran akibat terlalu kentalnya adukan. slump 0-10 mm, mm dan mm penggunaan tidak terlalu banyak sehingga nilai ekonomisnya tercapai. Perbandingan nilai kuat tekan beton normal terhadap panjang serat optimum dan slump optimum Perbandingan nilai kuat tekan beton normal terhadap panjang serat optimum dan slump optimum ditujukkan pada Tabel 5. Tabel 5. Perandingan nilai kuat tekan beton bormal terhadap panjang serat optimum dan slump optimum Variasi Beton Normal Panjang serabut 1.5 cm Kadar serabut 0,1% + sp 0,7% 42.63* slump * Panjang serabut 1 cm Kadar serabut 0,1% + sp 0,7% slump * 2.91* Gambar 9. Perbandingan nilai kuat tekan beton normal terhadap panjang serat optimum dan Gambar 10. Perbandingan nilai kuat tarik beton terhadap panjang serat optimum dan S Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta

7 Pengaruh Pemanfaatan Serat Kelapa Terhadap Kinerja Beton Mutu Tinggi slump optimum slump optimum Dari hasil perolehan data perbandingan nilai kuat tekan dan tarik beton normal terhadap panjang serat optimum dan slump optimum diatas tampak bahwa dengan adanya penambahan suatu variasi pada beton normal, maka perubahan yang terjadi adalah adanya lonjakan kenaikan kekuatan baik untuk kuat tekan maupun kuat tarik belah betonnya Pengaruh kadar dan panjang serat terhadap kuat tarik lentur balok beton Pengaruh kadar dan panjang serat terhadap kuat tarik lentur balok beton ditujukkan pada Tabel 6. Variasi komposisi ini dilakukan pada kadar superplasticizer Structuro 335 0,7% dan slump mm. Tabel 6. Pengaruh kadar serat terhadap kuat tarik lentur balok beton Kadar Serabut % Lentur Lentur Panjang Serabut cm Lentur Lentur () y = -3.75x x R² = Kadar Serabut (%) Gambar 11. Pengaruh kadar serat terhadap kuat tarik lentur balok beton Gambar 12. Pengaruh kadar serat terhadap kuat tarik belah beton Perolehan hasil percobaan menunjukkan bahwa adanya peningkatan terhadap kuat tarik lentur sebesar 5,57 pada penambahan serat kelapa dengan kadar 0,5%. Dan Perolehan hasil percobaan pada penelitian ini menunjukkan bahwa adanya peningkatan terhadap kuat tarik lentur sebesar 5,53 pada penggunaan serat kelapa dengan panjang 2 cm. Perbandingan pengujian kuat tekan, tarik belah dan kuat tarik lentur dengan variasi panjang serat Perbandingan pengujian kuat tekan, tarik belah dan kuat tarik lentur dengan variasi panjang serat ditunjukkan pada Tabel 7. Variasi komposisi ini dilakukan pada kadar superplasticizer Structuro 335 0,7%, kadar serat 0,7% dan slump mm. Tabel 7. Perbandingan pengujian kuat tekan, tarik belah dan kuat tarik lentur dengan variasi panjang serat Panjang KuatTekan Belah Lentur cm 0, Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta S - 163

8 Diena Muliasari dan Bernardinus Herbudiman panjang 2 cm memiliki nilai kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat tarik lentur yang paling tinggi dibandingkan dengan panjang 0,2 cm dan 1 cm. Perbandingan pengujian kuat tekan dan tarik lentur dengan variasi kadar serat Perbandingan Pengujian dan Tarik Lentur dengan variasi Kadar serat ditujukkan pada Tabel 8. Variasi komposisi ini dilakukan pada kadar superplasticizer Structuro 335 0,7%, panjang serat 1 cm dan slump mm. Tabel 8. Perbandingan pengujian kuat tekan dan tariklentur dengan variasi kadar serat Kadar Serabut % Belah Lentur Kadar 0,5% memiliki nilai kuat tekan, kuat tarik belah dan kuat tarik lentur yang paling tinggi dibandingkan perolehan nilai tanpa kadar serat dan dengan penambahan kadar 0,1%. 5. KESIMPULAN Dari hasil pengujian serta analisis yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Pada beton normal tanpa serat kelapa diperoleh kuat tekan dan tarik belah beton rata-rata sebesar 51,14 dan 4, Pada panjang serat 1 cm, penambahan kadar serat yang optimum adalah 0,5% dengan kuat tekan dan tarik belah rata-rata sebesar 44,46 dan 4, Pada kadar serat 0,1%, panjang serat optimum yang dihasilkan adalah 1,5 cm dengan nilai kuat tekan dan tarik belah rata-rata sebesar 52,40 dan 5, Pada kadar serat 0,1% dan panjang serat 1 cm, kadar superplasticizer yang optimum adalah 0,7 % yang menghasilkan kuat tekan dan kuat tarik belah rata-rata sebesar 44,37 dan 4, Pada variasi slump, slump yang paling optimum adalah pada slump mm dengan nilai kuat tekan dan tarik belah rata-rata sebesar 54,68 dan 5, Pada variasi panjang serat, perolehan kuat tarik lentur balok tertinggi dihasilkan pada kadar serat 0,5% sebesar 5,57 dan pada variasi panjang serabut, kuat tarik lentur tertinggi yang dihasilkan didapat pada panjang serat 2 cm sebesar 5, DAFTAR PUSTAKA Amri, Sjafei., 2005, Teknologi Beton, Universitas Indonesia, Jakarta. Hannant, D.J.1978, Fibre Cements and Fibre Concretes, John Wiley & Sons, New York. Mulyono, T., 2003, Teknologi Beton, Andi, Jakarta. SNI , 2000, Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal, Badan Litbang PU. S Universitas Udayana Universitas Pelita Harapan Jakarta Universitas Atma Jaya Yogyakarta