KAJIAN KUAT LENTUR DAN KUAT TEKAN BETON DALAM KONDISI COLD JOINT PADA BETON DENGAN BAHAN TAMBAH FLY ASH TESIS Diajukan Kepada Program Magister Teknik Sipil Sekolah Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Magister dalam Ilmu Teknik Sipil Oleh : ARI GUNAWAN S100130039 SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
ii ii
iii
iv
v
PRAKATA Assalamu alaikum wr. wb. Alhamdulillah, segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufiq dan hidayah-nya sehingga dapat menyelesaikan Tesis dengan judul Kajian Kuat Lentur dan Kuat Tekan Beton dalam Kondisi Cold Joint Pada Beton Dengan Bahan Tambah Fly Ash ini dengan baik. Tesis ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana S-2, Magister Teknik Sipil Program Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta. Penulis menyadari, bahwa tesis ini tidak mungkin terwujud tanpa bantuan, dukungan, bimbingan, serta pengarahan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Dr. Nurul Hidayati, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Dr. Mochamad Solikin, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus sebagai Ketua Dewan Penguji yang telah memberikan pengarahan dan bimbingannya. 3. Bapak Ir. H. Ali Asroni, M.T., selaku Pembimbing pendamping sekaligus sebagai Sekretaris Dewan Penguji yang telah memberikan pengarahan dan masukannya. 4. Bapak Ir Sri Sunarjono, M.T., Ph.D, selaku dewan penguji. 5. Segenap Bapak dan Ibu Dosen, TU dan Karyawan Program Studi Magister Teknik Sipil, Sekolah Pascasarjana, Universitas Muhammadiyah Surakarta. 6. Jajaran pengurus Laboratorium Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Ayah dan ibu tersayang yang selalu memberikan doa, nasehat, motivasi serta pengorbanan yang tiada pernah henti. vi
8. Kakak-kakak dan adik-adikku terimakasih atas harapan, doa dan dorongannya. 9. Ike sambung sari yang telah memberikan dorongan yang tak ada henti,doa dan cinta kasih sayangnya. Semoga Allah SWT mempersatukan kita. 10. Rekan-rekan Mahasiswa Program Studi Magister Teknik Sipil dan temanteman semua yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terima kasih atas bantuan dan dukungannya. Walaupun penulis telah berusaha sebaik mungkin dalam menyusun Tesis ini, penulis yakin masih ada kekurangan, baik pada isi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca. Semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi kita. Amin.. Wassalamu alaikum wr. wb. Surakarta, Juni 2016 Penulis vii
DAFTAR ISI halaman LEMBAR PENGESAHAN... ii NOTA PEMBIMBING... iii KEASLIAN TESIS... v PRAKATA... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR RUMUS... xiv DAFTAR NOTASI... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi ABSTRACT... xvii ABSTRAK... xviii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 3 C. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 3 1. Tujuan penelitian... 3 2. Manfaat penelitian... 3 D. Batasan Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Penelitian Sejenis... 5 B. Analisa Terhadap Penelitian Sebelumnya... 6 BAB III LANDASAN TEORI A. Bahan Susun Beton... 8 1. Semen portland... 8 2. Agregat halus (pasir)... 9 3. Air... 10 4. Agregat kasar... 11 5. Fly ash... 11 viii
B. Kuat Tekan Beton... 12 C. Kuat Lentur Balok Beton... 13 BAB IV METODE PENELITIAN A. Bahan Penelitian... 16 B. Alat yang Digunakan... 19 C. Tahapan Penelitian... 28 1. Tahap I : Persiapan alat dan bahan... 28 2. Tahap II : Pemeriksaan bahan... 28 3. Tahap III : Penyediaan benda uji... 28 4. Tahap IV : Pelaksanaan pengujian... 28 5. Tahap V : Analisis data dan kesimpulan... 28 D. Pelaksanaan Penelitian... 30 1. Pemeriksaan bahan... 30 1a). Pemeriksaan agregat halus... 30 1b). Pemeriksaan agregat kasar... 33 2. Perhitungan rencana campuran beton... 36 3. Faktor air semen (FAS)... 39 4. Pengujian slump... 39 5. Pembuatan benda uji... 40 6. Perawatan (perendaman) benda uji... 42 7. Pengujian kuat tekan beton... 42 8. Pengujian kuat lentur balok beton... 42 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Bahan... 44 1. Pengujian agregat halus... 44 2. Pengujian agregat kasar... 46 B. Perencanaan Campuran Beton... 48 C. Hasil Pengujian Slump... 48 D. Pengujian Berat Volume... 49 E. Pengujian Kuat Tekan... 51 ix
F. Pengujian Kuat Lentur... 56 G. Pembahasan... 61 1. Kuat tekan... 61 2. Kuat tekan... 62 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan... 64 B. Saran... 65 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar III.1. Skema pengujian kuat tekan beton... 12 Gambar III.2. Benda uji, perletakan, dan pembebanan... 14 Gambar III.3. Garis-garis perletakan dan pembebanan.... 15 Gambar IV.1. Semen Portland... 16 Gambar IV.2. Air... 17 Gambar IV.3 Agregat halus (pasir)... 17 Gambar IV.4. Agregat kasar... 18 Gambar IV.5. Fly ash... 18 Gambar IV.6. Timbangan... 19 Gambar IV.7. Gelas ukur... 20 Gambar IV.8. Volumetrik flash... 20 Gambar IV.9. Ayakan Standart... 21 Gambar IV.10. Alat penggetar ayakan (siever)... 22 Gambar IV.11. Kerucut conus... 22 Gambar IV.12. Kerucut Abram s... 23 Gambar IV.13. Mesin uji Los Angles... 23 Gambar IV.14. Vacuum pump... 24 Gambar IV.15. Cetakan silinder beton... 24 Gambar IV.16. Bekesting balok beton... 25 Gambar IV.17. Oven... 25 Gambar IV.18. Molen... 26 Gambar IV.19. Mesin uji kuat tekan silinder beton... 26 Gambar IV.20. Mesin uji kuat lentur beton... 27 Gambar IV.21. Peralatan penunjang lain... 27 Gambar IV.22. Bagan alir tahapan penelitian... 29 Gambar V.1. Gradasi Pasir... 44 Gambar V.2. Gradasi Kerikil... 47 Gambar V.3. Proses pengujian kuat tekan beton... 51 Gambar V.4. Metode sambungan pengecoran silinder... 52 xi
Gambar V.5. Hubungan kuat tekan beton dengan waktu sambungan beton umur 28 hari yang mempunyai kadar fly ash 30% beserta persentase penurunan terhadap kuat tekan maksimum..... 53 Gambar V.6. Hubungan kuat tekan beton dengan waktu sambungan beton umur 28 hari yang mempunyai kadar fly ash 30% beserta batasan kekuatan minimum yang diizinkan...... 54 Gambar V.7. Proses pengujian kuat kuat lentur beton... 56 Gambar V.8. Metode sambungan pengecoran balok... 57 Gambar V.9. Hubungan kuat lentur dengan waktu sambungan beton pada umur 28 hari yang mempunyai kadar fly ash 30% beserta persentase penurunan terhadap kuat lentur maksimum.... 59 xii
DAFTAR TABEL Tabel III.1. Gradasi pasir... 10 Tabel III.2. Gradasi kerikil... 11 Tabel III.3. Kandungan kimia fly ash... 11 Tabel IV.1. Nilai deviasi standar... 36 Tabel IV.2. Hubungan faktor air semen dan kuat tekan rata-rata silinder beton pada umur 28 hari... 36 Tabel IV.3. Nilai slump... 37 Tabel IV.4. Ukuran maksimum agregat... 37 Tabel IV.5. Perkiraan kebutuhan air berdasarkan nilai slump dan ukuran maksimum agregat... 37 Tabel IV.6. Perkiraan kebutuhan agregat kasar per m 3 beton, berdasarkan ukuran maksimum agregat dan modulus halus pasir... 38 Tabel V.1. Hasil pengujian terhadap agregat halus... 44 Tabel V.2. Hasil pemeriksaan agregat kasar... 46 Tabel V.3. Mix design beton... 48 Tabel V.4. Hasil pengujian nilai slump dengan fas 0,5... 49 Tabel V.5. Hasil pengujian berat volume beton... 49 Tabel V.6. Hasil pengujian kuat tekan beton umur 28 hari... 52 Tabel V.7. Hasil pengujian kuat lentur beton umur 28 hari... 58 Tabel V.8. Daerah patahan dan rumus kuat lentur yang digunakan... 59 xiii
DAFTAR RUMUS III.1. Rumus kuat tekan beton... 12 III.2. Rumus kuat lentur beton dimana patahnya benda uji ada di daerah pusat pada 1/3 jarak titik kuat lentur beton... 13 III.3. Rumus kuat lentur beton dimana patahnya benda uji ada di luar pusat (luar daerah 1/3 jarak titik perletakan) dibagian tarik beton... 14 xiv
DAFTAR NOTASI a :Jarak rata-rata antara tampang lintang patah dan tumpuan luar yang terdekat, diukur pada 4 tempat pada sisi titik dari bentang (m). A : luas permukaan benda uji (cm 2 ) D : diameter benda uji (cm) f c : kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa) f cr : kuat tekan rata-rata (MPa) f ct f t L l m P sd σ 1 : kuat tarik-belah (MPa) : tegangan tarik belah (MPa) : panjang benda uji (cm) : Jarak (bentang) antara dua garis perletakan (mm) : nilai margin (MPa) : beban maksimum (kg) : deviasi standar (MPa) : Kuat lentur benda uji (MPa) xv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Data kandungan bahan organik dalam pasir... L-1 Lampiran 2 : Data berat jenis dan penyerapan (absorbsi) pasir... L-2 Lampiran 3 : Data kandungan lumpur pasir... L-3 Lampiran 4 : Data saturated Surface Dry (SSD) pasir... L-4 Lampiran 5 : Data gradasi butiran pasir... L-5 Lampiran 6 : Data pemeriksaan keausan (abration)... L-6 Lampiran 7 : Data pemeriksaan berat jenis dan penyerapan (absorbsi)... L-7 Lampiran 8 : Data pemeriksaan berat satuan kerikil... L-8 Lampiran 9 : Data pemeriksaan gradasi dan kadar lumpur... L-9 xvi
ABSTRACT STUDY OF STRONG FLEXIBLE AND STRONG PRESS CONCRETE CONDITION COLD JOINT IN CONCRETE ADDED INGREDIENTS WITH FLY ASH At work of buildings made of concrete with the workmanship that time there must be a connection concrete casting that can result from the occurrence of blocking the pipe concrete pump, damage track mixer that can slow down the process of casting, distance batching plan with a location too far, and also because the capacity Batching Plan which can not meet the demand of the foundry. Forming a non-homogeneous concrete layer due to casting with a long time span between the initial layer with a layer of concrete the next. At the opening of the formwork will be visible groove in the concrete with a condition called cold joint. Fly ash has a high content of cementitious materials and have pozzolanik properties that are expected to improve the strength of concrete in cold conditions joint. Based on this, the study aims to determine the bending strength and compressive strength of concrete in cold conditions joint with added material fly ash as well as determine the effect of time between the foundry cast the old with the new cast. The percentage of fly ash are used by 30% weight of the cement. Sample preparation with some differences when tied (Setting Time) to cold joint is 0 minutes, 45 minutes, 75 minutes, 120 minutes and 180 minutes. Overview analysis of this study is the compressive strength of concrete cylinders with a specimen diameter of 15 cm and a height of 30 cm, whereas for flexural strength of concrete beams using a specimen with a width of 15 cm, 15 cm thick and 53 cm long. Concrete mix design method using the American Concrete Institute. After testing and research, so the result is that the concrete compressive strength test results maximum is reached under conditions of normal concrete amounted to 25.616 MPa. The addition of 30% fly ash does not increase the compressive strength of concrete so that the concrete compressive strength declines as the length of time the connection. The minimum compressive strength occurred in the addition of fly ash by 30% to 180 minutes connection time of 18.636 MPa. Flexural strength of normal concrete beam on concrete produces flexural strength of 8,400 MPa. Maximum concrete beam flexural strength of the observed variation is reached on addition of 30% fly ash with a connection time of 0 minutes at 9.956 MPa, an increase of 18,52 % than normal concrete, and after the addition of fly ash variation of 30% with a connection time of more than 0 minutes strength concrete tends to decrease. Thus, the longer it will lead to decrease of grafting concrete beam flexural strength. From the test results showed that the addition of fly ash does not increase the strength of concrete but the addition of fly ash increase flexural strength of concrete. The longer the time a concrete connection will further reduce the strength of concrete. Keywords: flexural strength, compressive strength of concrete, fly ash, cold joint xvii
ABSTRAK KAJIAN KUAT LENTUR DAN KUAT TEKAN BETON DALAM KONDISI COLD JOINT PADA BETON DENGAN BAHAN TAMBAH FLY ASH Pada pekerjaan bangunan berbahan beton dengan pengerjaan yang lama tentu terdapat sambungan pengecoran beton yang bisa di akibatkan oleh terjadinya blocking pada pipa concrete pump, kerusakan jalur mixer yang dapat memperlambat proses pengecoran, jarak batching plan dengan lokasi yang terlalu jauh, dan juga karena kapasitas Batching Plan yang tidak dapat memenuhi permintaan pengecoran. Jeda waktu mengakibatkan lapisan beton yang non homogen akibat pengecoran dengan rentang waktu yang lama antara lapisan awal dengan lapisan beton berikutnya. Pada saat pembukaan bekisting akan terlihat alur pada beton tersebut yang disebut dengan kondisi cold joint. Fly ash mempunyai kadar bahan semen yang tinggi yang berupa silika dan mempunyai sifat pozzolanik sehingga diharapkan mampu meningkatkan kekuatan beton dalam kondisi cold joint. Berdasar hal tersebut, maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kuat lentur dan kuat tekan beton dalam kondisi cold joint dengan bahan tambah fly ash serta mengetahui pengaruh waktu pengecoran antara cor yang lama dengan cor yang baru. Persentase fly ash yang digunakan sebesar 30% terhadap berat semen. Pembuatan sampel dengan beberapa perbedaan waktu pengecoran untuk cold joint adalah 0 menit, 45 menit, 75 menit, 120 menit, dan 180 menit. Tinjauan analisis penelitian ini adalah kuat tekan dengan benda uji silinder beton berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm, sedangkan untuk kuat lentur menggunakan benda uji balok beton dengan ukuran lebar 15 cm, tebal 15 cm, dan panjang 53 cm. Metode perencanaan campuran beton menggunakan metode American Concrete Institute. Setelah dilakukan pengujian dan penelitian, maka didapat hasil bahwa hasil pengujian kuat tekan beton maksimum tercapai pada kondisi beton normal sebesar 25,616 MPa. Penambahan fly ash sebesar 30% menurunkan kuat tekan beton sehingga kuat tekan beton semakin menurun seiring dengan semakin lamanya waktu sambungan. Kuat tekan minimum terjadi pada penambahan fly ash sebesar 30% dengan waktu sambungan 180 menit sebesar 18,636 MPa. Kuat lentur balok beton pada beton normal menghasilkan kuat lentur sebesar 8,400 MPa. Kuat lentur balok beton maksimum dari yang diteliti tercapai pada variasi penambahan fly ash 30% dengan waktu sambungan 0 menit sebesar 9,956 MPa atau meningkat 18,52 % daripada beton normal, dan setelah variasi penambahan fly ash 30% dengan waktu sambungan lebih dari 0 menit kekuatan beton cenderung mengalami penurunan. Dengan demikian, semakin lama waktu penyambungan beton akan menyebabkan penurunan kuat lentur balok. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan fly ash tidak menambah kekuatan tekan beton tetapi penambahan fly ash meningkatkan kekuatan lentur beton. Semakin lama waktu sambungan beton akan semakin menurunkan kekuatan betonnya. Kata kunci : kuat lentur, kuat tekan beton, fly ash, cold joint xviii