KAJIAN SIFAT MEKANIS BETON POLIMER DENGAN AGREGAT TERAK BAJA YANG DICOR DALAM AIR TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Bandung Disusun Oleh : SUSANDY NUGRAHA ANDI FAKUSPATI 150 94 113 150 94127 Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Djuanda Suraatmadja Co. Pembimbing : Ir. Budi Lationo MT. JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 1999
ABSTRAK Telah dibuat suatu campuran beton polimer terdiri dari 80% agregat terak baja dan 20% filler terak baja dengan bahan pengikat yang terdiri dari : unsaturated polyester based on recycled polyethylene therephtalate(pet) sebagai resin utama dengan variasi sebanyak 7.5%, 9%, 10.5% dan 12% terhadap berat total inklusi penyusun beton (agregat terak baja + filler terak baja), 30% styrene monomer (terhadap berat resin utama) sebagai viscosity reducer, 0.1% cobalt naphtenate sebagai promotor dan 1% methyl ethyl ketone peroxide (terhadap beret resin utama) sebagai initiator. Baik agregat terak baja maupun fillemya adalah limbah industri ex. PT. Krakatau Steel, Cilegon, Jawa Barat. Campuran beton dicor di dalam air kemudian diberi beban tekan uniaksial pada saat pengujian yang bervariasi pada umur 1, 3, 7, dan 14 hari. Pengujian ditekankan pada usaha untuk mendapatkan gambaran perilaku mekanis baton polimer yang dicor di dalam air ini. Sebagai bahan komparasi, telah dilakukan pengecoran campuran beton yang sama di udara terbuka dengan 2 ragam proses pemadatan yang berbeda (mesin getar, gaya gravitasi saja). Kuat tekan umur 14 hari tertinggi dihasilkan oleh variasi jumlah UP 9% sebesar 53.069 MPa, sedangkan kuat tarik umur 14 hari tertinggi dihasilkan oleh variasi jumlah UP 10.5% sebesar 9.009 MPa. Modulus elastisitas terbesar untuk umur 14 hari dihasilkan oleh variasi jumlah UP 9% sebesar 8505 MPa dengan nilai nisbah Poisson's 0.229 dan ketahanan terhadap abrasi 99.98%. Berat volume rata=rata adalah 2779.847 Kg/m 3. Pengujian telah menghasilkan kuat tekan rata-rata pada umur 14 hari sebesar 49.02 MPa untuk pengecoran di dalam air dan 64.884 MPa untuk pengecoran di udara terbuka. Hasil visualisasi pola retak benda uji secara umum menunjukkan pola retak "geser" Hubungan tegangan regangan pada awalnya berbentuk ekor (pada regangan 0-0.003 mm) kemudian setelah ±12%fc' berubah arah menjadi linier yang terus berlangsung sampai ± 80%fc'. Setelah itu kurva berubah menjadi melengkung dengan cepat sampai beban puncak tercapai dengan regangan puncak 0.01-0.023. Pasca beban puncak kurva bergerak turun melandai dengan rasio daktilitas bemilai 0.975-2.024 Pengamatan secara mikro struktur menunjukkan retak umumnya dimulai dari pori-pori dan atau void. Retak umumnya menjalar melewati perimeter agregat. Jarang sekali ditemui retak pada agregat. Secara umum di beberapa tempat masih ditemui adanya retak pada zona interface. Dari hasil test disimpulkan penggunaan terak baja di dalam air direkomendasikan untuk digunakan pada konstruksi bangunan air dikarenakan perilaku spesial yang dimilikinya yaitu "seff compacting". Beton polimer dengan agregat terak baja dapat menjawab masalah yang disimbulkan oleh limbah plastik dan limbah industri pengolahan baja. Kata-kata kunci : baton polimer, terak baja, resin utama, inklusi, viscosity reducer, promotor, initiator, uniaksial, perilaku mekanis, modulus elastisitas, Poisson's ratio, abrasi, pola retak, rasio daktilitas, perimeter agregat, zona interface, seff compacting, limbah.
ABSTRACT The polymer concrete was prepared using 80% steel slag as aggregates and 20% steel slag as fillers mixed with binding materials made of. unsaturated polyester based on recycled polyethylene therephtalate (PET) as a main resin (varied 7.5%, 9%, 10.5%, and 12% as weight fraction of the total sum inclusion of concrete (aggregates + fillers made of steel slag), 30% styrene monomer (as weight fraction of main resin) as viscosity reducer, 0.1% cobalt napthtenate as a promoter, and 1% methyl ethyl ketone peroxide as a initiator. The aggregates and fillers are taken from PT. Krakatau Steel, Cilegon, West Java as a waste industrial material. The fresh concrete was placed underwater and tested on 1, 3, 7, and 14 days after curing condition with a given uniaxial loading rate. Mechanical properties of polymer concrete that placed underwater are presented and discussed. Placing fresh concrete on the open air has been done as comparison with those that placed underwater with two different methods of compaction (vibration machine, gravitation force only). The highest compression strength at 14 days age produced by variation UP 9% gave 53.069 MPa, while the highest tensile strength at 14 days age produced by variation UP 10.5% gave 9.009 MPa. The highest elastic modulus at 14 days age produced still by variation UP 9% gave 8505 MPa with the Poisson's ratio 0.229 and the abrasion resistance 99.98%. The average concrete density gave 2779.847 Kg/m 3. The test produced the average of compression strength at 14 days age gave 49.02 MPa for the specimen that placed under water while gave 64.884 MPa for those that placed in the open air. The fracture style visualization commonly shown the " shear" style. The curve of stress and strain correlation shown a tail shape (at 0-0.003 magnitude of strain) and then changes its shape to become a linear shape after ± 12%fc'. It continues until reached ±80%fc'. After that, the curve shape turns parabolicaly and moves fast to reached the peak stress level at the magnitude of strain 0.01-0.023. On the region after the peak stress level the curve goes down unsharply with the ductility ratio 0.975-2.024. The microstructure visualization shown that crack propagation commonly started from the pore and or the void. Commonly it moves on the aggregates perimetric. It was hard to find a crack that happened on the aggregates. But generally crack occur on the interface zone at random places in microstructure of concrete. It is conclude from the test result that the use of steel slag in underwater is recommended for practical underwater construction work because of its special behavior "self compacting" Polymer concrete with steel slag as aggregates can solve the problem of overcoming the steel industrial and plastic waste product. Key words: polymer concrete, steel slag, main resin, inclusion, viscosity reducer, promoter, initiator, uniaxsial, mechanical properties, elastic modulus, Poisson's ratio, abrasion, fracture style, ductility ratio, aggregates perimetric, interface zone, self compacting, waste product.