BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil dari penelitian ini dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu hasil

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari penelitian ini dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu hasil pemeriksaan material (bahan-bahan) pembentuk beton dan hasil pengujian beton tersebut. Tujuan dari pemeriksaan material beton untuk mengetahui karakteristik dari material tersebut yang nantinya dibutuhkan dalam merancang kebutuhan beton. Pengujian beton dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik beton yang meliputi kuat tekan dan modulus elastisitas. 4.1 Pemeriksaan Material Beton Dari hasil pemeriksaan di laboratorium didapatkan data mengenai karakteristik penyusun beton yang hasilnya digunakan sebagai rancangan untuk pembuatan beton. Untuk pengujian kandungan kimia dilakukan di Lab. TAKI ITS-Surabaya, sedangkan untuk pengujian perlakuan mekanik dilakukan di Lab. Teknologi Bahan Universitas Udayana-Bali Semen Dalam penelitian ini digunakan semen tipe 1 merk Gresik yang didapatkan dari toko bangunan di Denpasar-Bali. Pemeriksaan terhadap semen meliputi berat volume dan kandungan kimia. Dari pemeriksaan didapatkan berat isi semen adalah 1,334 gr/cm 3 dan kandungan kimianya dipaparkan dalam Tabel 4.1

2 Tabel 4.1 Kandungan kimia semen Portland tipe 1 Parameter SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 3 CaO Hasil Analisa 26,19 % 4,32 % 3,75 % 1,77 % 59,92 % Agregat Halus Pasir yang digunakan sebagai agregat halus berasal dari Karangasem yang diperoleh melalui supplier di Pemogan-Denpasar. Hasil pemeriksaan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran. 1. Berat jenis dan penyerapan air. Berat jenis bulk = 2,154 Berat jenis SSD = 2,273 Berat jenis semu = 2, Penyerapan air = 5,530% 3. Berat isi pasir = 1,618 gr/cm 3 4. Kadar lumpur pasir pada penelitian ini sebesar 2,85% yang berarti pasir memenuhi syarat untuk campuran beton sesuai SNI , bahwa agregat halus untuk campuran beton tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% terhadap berat kering.

3 5. Dalam penelitian ini susunan butir pasir berada pada kategori pasir zone 1, dengan nilai modulus kehalusan sebesar 3,217. Gradasi butir pasir tersebut diberikan pada Gambar Persentase butir lolos (%) Batas Atas Pasir yang digunakan Batas Bawah. 0 0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 10 Ukuran lubang ayakan (mm) Gambar 4.1 Gambar gradasi butir pasir Agregat Kasar Agregat kasar yang digunakan dalam penelitian ini berupa batu apung yang berasal dari Lombok Timur-NTB. Hasil pemeriksaan batu apung dapat dilihat pada lampiran. 1. Berat jenis dan penyerapan air Berat jenis bulk = 0,848 Berat jenis SSD = 1,112 Berat jenis semu = 1,152 Penyerapan air = 31,072% 2. Berat isi batu apung = 520 kg/m 3

4 3. Susunan butir agregat kasar dirancang menurut SNI agar gradasinya berada dalam wilayah gradasi batu apung dengan diameter butir maksimum 12,5 mm, dengan nilai modulus kehalusan butir sebesar 6,411. Gradasi batu apung tersebut diberikan pada Gambar Persentase butir lolos (%) Batas Bawah Batu apung yang digunakan Batas Atas 4,76 9,52 12,5 19,0 Ukuran lubang ayakan (mm) Gambar 4.2 Gradasi batu apung 4. Pengujian terhadap keausan dengan mesin Los Angeles menunjukkan bahwa angka keausan batu apung sebesar 40,77 % Abu Terbang (fly ash) Dalam penelitian ini digunakan abu terbang yang didapatkan dari PLTU Muara Enim Palembang-Sumatera Selatan. Pemeriksaan terhadap abu terbang meliputi berat volume, diperoleh sebesar 1,406 gr/cm 3 dan kandungan kimia yang hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.2.

5 Tabel 4.2 Kandungan kimia abu terbang Parameter Hasil Analisa SiO 2 61,94 % Al 2 O 3 5,64 % Fe 2 O 3 6,88 % SO 3 1,77 % CaO 9,55 % Jika dilihat dari hasil pemeriksaan kandungan kimia, abu terbang yang digunakan dalam penelitian ini dapat diklasifikasikan ke dalam abu terbang kelas F. Hal ini disebabkan karena abu terbang pada penelitian ini memiliki kadar (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) sebesar 74,46% > 70% dan CaO < 10%, sehingga digolongkan ke dalam abu terbang kelas F (ASTM C a). 4.2 Pengerjaan Beton Proses pengerjaan beton dimulai dengan mempersiapkan bahan-bahan meliputi semen Portland, abu terbang, batu apung, superplasticizer, dan air. Bahan-bahan yang telah siap kemudian ditimbang sesuai porsi masing-masing. Concrete mixer dibasahi terlebih dahulu dengan tujuan agar kondisi pencampuran pertama dan selanjutnya tetap sama (menjaga kelembaban dalam concrete mixer). Pencampuran adukan beton dilakukan dengan menggunakan concrete mixer dengan urutan penuangan material dimulai dari batu apung, pasir, semen, dan abu terbang. Setelah semua bahan ini tercampur dengan baik dilakukan penuangan air dan superplasticizer yang telah ditakar sesuai kebutuhan secara bertahap hingga

6 seluruh adukan beton tercampur secara homogen. Selanjutnya dilakukan pengukuran nilai slump. Lalu campuran beton dituangkan kedalam cetakan secara bertahap sampai tiga lapis, dimana tiap lapis digetarkan dengan alat penggetar. 4.3 Perawatan Benda Uji Pada penelitian ini benda uji silinder dirawat dengan cara ditutupi karung goni basah. Lalu dilakukan penyiraman dengan tujuan untuk menjaga keadaan beton tetap lembab sehingga penguapan air yang cepat pada beton dapat dihindari mengingat beton menggunakan semen Portland sehingga memiliki panas hidrasi yang cukup tinggi. 4.4 Pengujian Slump Beton Segar Pengujian nilai slump dimaksudkan untuk mengetahui tingkat kekentalan dari adukan beton yang selanjutnya dapat menggambarkan workabilitas dari campuran beton. Hasil pengujiannya dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan Gambar 4.3. Tabel 4.3 Slump beton Penggantian abu terbang 0,4% SP 0,8% SP 0% FA 100 mm 118 mm 10% FA 103 mm 120 mm 20% FA 109 mm 124 mm 30% FA 112 mm 128 mm 40% FA 115 mm 132 mm

7 150 Slump beton (mm) 100 0,4 SP 0,8 SP 50 0% FA 10% FA 20% FA 30% FA 40% FA Penggantian semen Portland dengan abu terbang Gambar 4.3 Slump beton dengan penggantian abu terbang dan superplasticizer Dari Tabel 4.3 dan Gambar 4.3, terlihat bahwa semakin besar penggantian semen Portland dengan abu terbang, maka slump beton segar yang dihasilkan juga meningkat. Peningkatan yang terjadi cenderung relatif sama, sehingga jika digambar dalam bentuk grafik akan membentuk garis linier seperti pada Gambar 4.3. Penggantian 10%, 20%, 30%, dan 40% (0,4%SP) semen dengan abu terbang meningkatkan nilai slump sebesar 3%, 9%, 12%, dan 15% terhadap beton tanpa penggantian abu terbang. Sedangkan, penggantian 10%, 20%, 30%, dan 40% (0,8%SP) meningkatkan nilai slump sebesar 1,69%, 5,08%, 8,47%, dan 11,86% terhadap beton tanpa penggantian abu terbang. Nilai slump beton mengalami peningkatan dari penambahan 0,4% superplasticizer ke 0,8% superplasticizer. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar penggunaan superplatiscizer, maka slump yang dihasilkanpun akan semakin meningkat, namun dengan peningkatan nilai slump yang kurang lebih sama untuk setiap penambahan abu terbang.

8 Pada persentase 0% abu terbang hingga 40% abu terbang dengan 0,4% superplatiscizer, slump mengalami peningkatan dari 100 mm ke 115 mm. Demikian juga pada persentase 0% abu terbang hingga 40% abu terbang dengan 0,8 superplatiscizer, slump meningkat dari 118 mm ke 132 mm. 4.5 Berat Isi Beton Ringan Pengujian berat isi beton ringan dilakukan pada saat beton berumur 28 hari dan 56 hari. Berat isi rata-rata dari 6 benda uji diperlihatkan dalam Tabel 4.4. Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran B. Tabel 4.4 Berat Isi Beton Ringan. Perlakuan Beton Berat Isi Beton Ringan (kg/m 3 ) Umur 28 hari Umur 56 hari 0% FA + 0,4% SP 1827, ,22 10% FA + 0,4% SP 1824, ,31 20% FA + 0,4% SP 1816, ,59 30% FA + 0,4% SP 1815, ,72 40% FA + 0,4% SP 1812, ,22 0% FA + 0,8% SP 1835, ,01 10% FA + 0,8% SP 1833, ,28 20% FA + 0,8% SP 1827, ,57 30% FA + 0,8% SP 1826, ,35 40% FA + 0,8% SP 1826, ,17

9 Berat Isi Beton Ringan (kg/m3) ,4% SP (28 hari) 0,4% SP (56 hari) 0,8% SP (28 hari) 0,8% SP (56 hari) 0% FA 10% FA 20% FA 30% FA 40% FA Penggantian semen Portland dengan abu terbang Gambar 4.4 Berat isi beton ringan dengan penggantian semen Portland dengan abu terbang Dari Tabel 4.4 dan Gambar 4.4 terlihat bahwa beton menghasilkan berat isi rata-rata kurang dari 1900 kg/m 3, sehingga berat isi yang diperoleh dalam penelitian ini dapat dikategorikan sebagai berat isi untuk beton ringan. Berat isi beton ringan dengan umur 56 hari memiliki berat isi yang lebih rendah dibandingkan dengan berat isi beton ringan dengan umur 28 hari. Hal ini terjadi akibat kehilangan air yang disebabkan oleh adanya pengupan pada beton. Beton ringan dengan penggunaan 100% semen Portland memiliki berat isi yang lebih tinggi dibandingkan beton dengan penggantian semen Portland dengan abu terbang. Terlihat bahwa semakin besar penggantian semen Portland dengan abu terbang, maka berat isi beton ringan semakin kecil. Dengan meningkatnya penggunaan superplasticizer, berat isi beton menjadi berkurang.

10 4.6 Pengujian Sifat Mekanik Beton Pengujian ini dilakukan pada umur beton 28 hari dan 56 hari dengan masingmasing perlakuan sebanyak 3 benda uji yang meliputi : a. Pengujian Kuat Tekan Beton b. Pengujian Modulus Elastisitas Beton Untuk mengetahui perilaku mekanik pada beton ringan dengan adanya variasi penggantian sebagian semen Portland dengan abu terbang dan superplasticizer, maka data hasil pengujian dibuat dalam bentuk grafik yang menghubungkan antara nilai rata-rata hasil pengujian dan persentase penggantian sebagian semen dengan abu terbang. a. Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian kuat tekan beton ringan dilakukan terhadap benda uji yang berbentuk silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Perhitungan kuat tekan menggunakan persamaan (2.1). Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran B. Kuat tekan rata-rata dari 6 benda uji pada umur 28 hari dan 56 hari dapat dilihat pada Tabel 4.4 dan Gambar 4.4.

11 Perlakuan Beton Tabel 4.4 Kuat tekan beton rata - rata Kuat tekan 28 hari (MPa) Peningkatan kuat tekan terhadap 0% FA Kuat tekan 56 hari (MPa) Peningkatan kuat tekan terhadap 0% FA Peningkatan dari umur 28 ke umur 56 hari 0% FA + 0,4 % SP 12, , ,89% 10 % FA + 0,4 % SP 13,77 8,93% 17,36 8,22% 26,07% 20% FA + 0,4 % SP 14,34 13,45% 18,12 11,97% 26,35% 30% FA + 0,4 % SP 14,15 11,94% 17,18 7,10% 21,41% 40% FA + 0,4 % SP 13,40 6,01% 16,42 2,36% 22,53% 0% FA + 0,8 % SP 12, , ,38% 10 % FA + 0,8 % SP 13,21 9,44% 16,04 10,39% 21,42% 20% FA + 0,8 % SP 13,97 15,74% 16,23 11,70% 16,17% 30% FA + 0,8 % SP 12,64 4,72% 15,47 6,46% 22,38% 40% FA + 0,8 % SP 12,27 1,65% 15,09 3,85% 22,18% 20 Kuat tekan beton (MPa) ,4 SP (28 hari) 0,8 SP (28 hari) 0,4 SP (56 hari) 0,8 SP (56 hari) 0% FA 10% FA 20% FA 30% FA 40% FA Penggantian semen Portland dengan abu terbang Gambar 4.4 Kuat tekan beton ringan dengan penggantian semen Portland dengan abu terbang Dari Tabel 4.4 dan Gambar 4.4 terlihat bahwa, kuat tekan beton ringan mengalami peningkatan dengan bertambahnya penggantian semen Portland dengan abu terbang. Peningkatan terjadi hingga penggantian 20% semen Portland

12 dengan abu terbang. Penggantian semen Portland dengan abu terbang di atas 20%, menyebabkan kuat tekan beton ringan mengalami penurunan terhadap kuat tekan dengan penggantian 20% semen Portland dengan abu terbang. Namun demikian kuat tekan yang dihasilkan pada penggantian abu terbang dengan semen Portland di atas 20% masih lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa abu terbang, baik pada umur 28 hari dan 56 hari. Pada umur 28 hari kuat tekan beton dengan 20% abu terbang mengalami peningkatan sebesar 13,45% (0,4%SP) dan 15,74% (0,8%SP) terhadap beton dengan tanpa abu terbang. Sedangkan untuk umur 56 hari kuat tekan beton dengan 20% abu terbang mengalami peningkatan sebesar 11,97% (0,4%SP) dan 11,70% (0,8%SP) terhadap beton dengan tanpa abu terbang. Kuat tekan beton ringan cenderung mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya umur beton, baik yang menggunakan abu terbang maupun tanpa abu terbang. Beton dengan umur 56 hari lebih tinggi nilai kuat tekannya dibandingkan dengan beton umur 28 hari. Dari umur 28 hari ke 56 hari beton mengalami peningkatan dari 21,41% - 26,89% pada 0,4% SP dan 16,17% - 22,38% pada 0,8%, namun tidak tergantung dari jumlah abu terbang. Beton ringan dengan persentase penggunaan 0,4% superplasticizer memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan dengan persentase 0,8% superplasticizer. Hal ini terjadi baik pada beton ringan umur 28 hari maupun 56 hari. Kuat tekan yang dihasilkan pada penggantian 20% semen Portland dengan abu terbang dengan 0,4% dan 0,8% superplasticizer adalah 14,34 MPa dan 13,97 MPa pada umur 28 hari. Pada umur 56 hari, kuat tekan yang dihasilkan pada

13 penggantian 20% semen Portland dengan abu terbang dengan 0,4% dan 0,8% superplasticizer adalah 18,12 MPa dan 16,23 MPa. b. Pengujian Modulus Elastisitas Beton Pengujian modulus elastisitas beton dilakukan secara simultan dengan pengujian kuat tekan beton yaitu, dengan cara mengukur perpendekan beton pada beban tertentu. Dari data perpendekan beton dapat dihitung regangan beton yang terjadi pada suatu tegangan tertentu. Dalam penelitian ini perpendekan beton diukur sampai beban maksimum untuk benda uji umur 28 hari dan 56 hari. Nilai modulus elastisitas masing-masing benda uji dihitung dengan persamaan (1.2). Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran C, sedangkan nilai modulus elastisitas rata-rata dari 6 benda uji dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan Gambar 4.5 Tabel 4.5 Modulus elastisitas beton rata-rata Perlakuan Beton Modulus elastisitas 28 hari (MPa) Peningkatan modulus elastisitas terhadap 0% FA Modulus elastisitas 56 hari (MPa) Peningkatan modulus elastisitas terhadap 0% FA Peningkatan modulus elastisitas dari umur 28 ke umur 56 hari 0% FA + 0,4 % SP 9549, ,55 0 9,53% 10 % FA + 0,4 % SP 10408,96 9,00% 10865,96 3,88% 4,39% 20% FA + 0,4 % SP 10766,71 12,74% 11006,56 5,22% 2,22% 30% FA + 0,4 % SP 10332,82 8,20% 10774,60 3,01% 4,27% 40% FA + 0,4 % SP 9886,53 3,53% 10651,36 1,83% 7,73% 0% FA + 0,8 % SP 9303, , ,95% 10 % FA + 0,8 % SP 10177,13 9,38% 10640,36 2,15% 4,55% 20% FA + 0,8 % SP 10338,00 11,11% 10756,44 3,26% 4,04% 30% FA + 0,8 % SP 10099,23 8,55% 10506,75 0,87% 4,03% 40% FA + 0,8 % SP 9877,70 6,16% 10482,07 0,63% 6,11%

14 11500 Modulus elastisitas (MPa) ,4% SP (28 hari) 0,8% SP (28 hari) 0,4% SP (56 hari) 0,8% SP (56 hari) 0% FA 10% FA 20% FA 30% FA 40% FA Penggantian semen Portland dengan abu terbang Gambar 4.5 Modulus elastisitas beton ringan dengan penggantian semen Portland dengan abu terbang Dari Tabel 4.5 dan Gambar 4.5, terlihat bahwa modulus elastisitas meningkat dengan bertambahnya penggantian semen Portland dengan abu terbang. Peningkatan terjadi hingga 20% penggantian semen Portland dengan abu terbang. Penggantian di atas 20% abu terbang, menyebabkan modulus elastisitas menurun terhadap kuat tekan dengan penggantian 20% semen Portland dengan abu terbang, namun masih lebih tinggi dibandingkan dengan beton tanpa abu terbang. Pada umur 28 hari modulus elastisitas beton dengan 20% abu terbang mengalami peningkatan sebesar 12,74% (0,4%SP) dan 11,11% (0,8%SP) dibandingkan dengan tanpa abu terbang. Sedangkan untuk umur 56 hari kuat tekan beton dengan 20% abu terbang mengalami peningkatan sebesar 5,22% (0,4%SP) dan 3,26% (0,8%SP) dibandingkan dengan tanpa abu terbang.

15 Modulus elastisitas mengalami peningkatan dengan bertambahnya umur beton. Modulus elastisitas beton pada umur 56 hari lebih tinggi dibandingkan dengan modulus elastisitas beton pada umur 28 hari. Modulus elastisitas beton dari umur 28 ke 56 hari mengalami peningkatan dari 2,22% - 9,53% pada 0,4% SP dan 4,03% - 11,95% pada 0,8% SP. Beton ringan dengan persentase penggunaan 0,4% superplasticizer memilki modulus elastisitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan persentase 0,8% superplasticizer. Hal ini terjadi baik pada beton ringan umur 28 hari maupun 56 hari. Modulus elastisitas yang dihasilkan pada penggantian 20% semen Portland dengan abu terbang dengan 0,4% dan 0,8% superplasticizer adalah 10766,71 MPa dan 10338,00 MPa pada umur 28 hari. Pada umur 56 hari, modulus elastisitas yang dihasilkan pada penggantian 20% semen Portland dengan abu terbang dengan 0,4% dan 0,8% superplasticizer adalah 11006,56 MPa dan 10756,44 MPa. 4.7 Pembahasan Nilai Slump Beton Ringan Pada penelitsian ini menunjukkan bahwa, semakin besar persentase penggantian abu terbang dengan semen Portland untuk beton ringan, maka semakin besar pula nilai slump yang didapat. Menurut Murdock (1991), peningkatan nilai slump pada beton ringan akibat penggantian abu terbang dengan semen Portland disebabkan karena abu terbang memiliki butiran yang berbentuk bulat serta tekstur yang halus. Butiran halus ini menyebabkan friksi yang terjadi pada adukan menjadi kecil. Pada saat abu terbang

16 dicampurkan ke dalam adukan, abu terbang belum bereaksi dengan air sehingga air hanya bersifat sebagai pelumas. Selebihnya, air akan bercampur dengan semen Portland. Mengingat faktor air semen yang tetap, maka kelebihan yang tidak dipakai oleh bagian semen yang digantikan oleh abu terbang akan menyebabkan adukan menjadi lebih encer dan meningkatnya nilai slump. Superplasticizer juga memiliki pengaruh terhadap peningkatan nilai slump pada beton ringan. Hal tersebut karena superplasticizer berbentuk cair sehingga jika dicampurkan dalam adukan beton akan menyebabkan semen menjadi terdispersi lebih merata dan menghasilkan nilai slump yang tinggi. Hal ini terlihat dari penelitian, dimana nilai slump meningkat dari persentase 0,4% hingga 0,8% superplasticizer, yang berarti workabilitas beton menjadi meningkat seiring dengan penambahan persentase superplasticizer Sifat Mekanik Beton Ringan Abu terbang yang digunakan dalam penelitian ini, mampu meningkatkan kuat tekan dan modulus elastisitas beton ringan dengan tanpa abu terbang. Hal ini dapat terjadi sebagai akibat dari alumina dan silica aktif (kandungan senyawa kimia dalam abu terbang) yang bereaksi dengan kapur bebas hasil hidrasi semen membentuk Calsium Silikat Hidrat (C-S-H) dan Calsium Aluminat Hidrat (C-A- H) (Reaksi pozzolanik). Dengan terbentuknya C-S-H dan C-A-H tambahan dari reaksi pozzolanik meningkatkan properti mekanik pada beton itu sendiri (Salain, 2007). Penurunan kuat tekan dan modulus elastisitas beton ringan dengan penggantian di atas 20% semen Portland dengan abu terbang, disebabkan karena

17 jumlah alumina dan silica aktif dalam abu terbang telah melampaui jumlah kapur bebas yang tersedia. Kuat tekan dan modulus elastisitas beton ringan meningkat dari umur 28 hari ke umur 56 hari, pada beton dengan maupun tanpa penggantian abu terbang (0% abu terbang). Hal ini terjadi karena semen maupun abu terbang dan air yang saling bereaksi memerlukan waktu lebih lama untuk menghasilkan produk hidrasi semen. Penggunaan superplasticizer sebesar 0,4% menunjukkan nilai kuat tekan dan modulus elastisitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan superplasticizer sebesar 0,8%. Dalam penelitian ini, penggunaan 0,8% superplasticizer hanya memberikan peningkatan terhadap nilai slump, tetapi tidak diikuti dengan peningkatan kuat tekan dan modulus elastisitas. Penggunaan superplasticizer pada persentase yang besar hanya akan memberikan workabilitas yang baik. Superplasticizer akan memberikan peningkatan kuat tekan dan modulus elastisitas pada beton, jika digunakan dengan kadar tertentu. Berdasarkan data uji di laboratorium, superplasticizer mengandung kurang lebih 70% air, sehingga jika digunakan dalam kadar berlebih akan meningkatkan workabilitas namun menurunkan kuat tekan dan modulus elastisitas beton ringan. Nilai kuat tekan dan modulus elastisitas maksimal terdapat pada beton dengan penggantian 20% abu terbang serta 0,4% superplasticizer yaitu, 14,34 MPa, 10766,71 MPa pada umur 28 hari dan 18,12 MPa, 11006,56 MPa pada umur 56 hari.

18