ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS GELAS SERTA ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS ARANG BRIKET Naskah Publikasi untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Sipil Iqbal Fahmi Amrulloh NIM : D 100 090 017 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012
ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS GELAS SERTA ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS ARANG BRIKET Abstrak : Seiring berkembangnya era yang lebih maju, menuntut manusia untuk lebih kreatif dalam mengembangkan teknologi yang telah ada. Salah satu dari perkembangan teknologi khususnya di bidang konstruksi bangunan adalah teknologi beton. Untuk meningkatkan mutu beton dapat dilakukan dengan menambah campuran proporsi beton normal dengan bahan tambah (Admixture). Akhir-akhir ini penggunaan limbah/benda padat buangan sering dibicarakan sebagai bahan tambah pada campuran beton. Berbagai jenis limbah padat yang sering digunakan sebagai bahan tambah campuran beton misalnya serbuk arang briket, gelas, serat, dan lain-lain. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui peningkatan kuat tekan maksimal beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas dan serbuk halus arang briket dengan nilai fas 0,5 pada umur 28 hari. Dalam penelitian ini terdapat dua jenis riset, yaitu analisis kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas serta analisis kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket. Adapun variasi penambahan serbuk halus gelas sebesar 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% dari berat semen. Sedangkan variasi penambahan serbuk halus arang briket sebesar 0%, 5%, 10%, dan 12,5% dari berat semen. Tinjauan analisis penelitian ini adalah nilai kuat tekan beton, dengan sampel benda uji berupa silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Metode pencampuran yang digunakan adalah metode American Concrete Institute (ACI). Setelah dilakukan penelitian dan penguian terhadap sampel beton, maka didapatkan hasil Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,933 MPa dengan penambahan serbuk halus gelas sebesar 20% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 31,55% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,596 MPa. Kadar penambahan serbuk halus gelas yang paling optimum sebesar 19,5% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,300 MPa. Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,593 MPa dengan penambahan serbuk halus arang briket sebesar 5% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 30,40% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,596 MPa. Kadar penambahan serbuk halus arang briket yang paling optimum sebesar 3% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,300 MPa. Fungsi serbuk halus gelas dominan sebagai filler yang mengisi rongga-rongga dalam campuran beton, meskipun memiliki kandungan silika cukup tinggi. Sedangkan serbuk halus arang briket mampu bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. Kata kunci: serbuk halus gelas, serbuk halus arang briket, kuat tekan beton, filler.
LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS GELAS SERTA ANALISIS KUAT TEKAN BETON DENGAN BAHAN TAMBAH SERBUK HALUS ARANG BRIKET Tugas Akhir diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji Pada tanggal 31 Oktober 2012 diajukan oleh : Iqbal Fahmi Amrulloh NIM : D 100 090 017 Susunan Dewan Penguji : Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T. Yenny Nurchasanah, S.T., M.T. NIK. 732 NIK. 921 Anggota Basuki, S.T., M.T. NIK. 783 Tugas Akhir ini diterima sebagai salah satu persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil Surakarta,. Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi Teknik Sipil Ir. Agus Riyanto, M.T. Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T. NIK. 483 NIK. 732
PENDAHULUAN Semakin berkembangnya teknologi beton di Era sekarang ini, maka semakin banyak pula inovasi untuk meningkatkan mutu beton dan untuk penyesuaian pekerjaan di Lapangan. Salah satu inovasi tersebut adalah dengan menambah campuran proporsi beton normal dengan bahan tambah (Admixture). Admixture merupakan bahan-bahan yang ditambahkan pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Fungsi dari Admixture ini adalah untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton misalnya untuk meningkatkan workability, penghematan biaya, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energi. Akhirakhir ini penggunaan limbah/benda padat buangan sering dibicarakan sebagai bahan tambah pada campuran beton. berbagai jenis limbah padat yang sering digunakan sebagai bahan tambah campuran beton misalnya serbuk arang briket, gelas, serat, dan lain-lain. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat diambil beberapa perumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut: 1. Berapakah prosentase optimum penambahan serbuk halus gelas agar didapatkan kuat tekan beton yang maksimal. 2. Berapakah prosentase optimum penambahan serbuk halus arang briket agar didapatkan kuat tekan beton yang maksimal. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui prosentase optimal penambahan serbuk halus gelas sehingga didapatkan hasil kuat tekan beton yang maksimal dengan nilai fas 0,5 pada umur 28 hari. 2. Untuk mengetahui prosentase optimal penambahan serbuk halus arang briket sehingga didapatkan hasil kuat tekan beton yang maksimal dengan nilai fas 0,5 pada umur 28 hari. Mengingat banyaknya permasalahan yang berhubungan dengan beton, maka dalam penelitian ini diberikan batasan masalah yang bertujuan untuk membatasi pembahasan agar tidak meluas dan batasannya menjadi jelas. Adapun yang menjadi batasan masalah sebagai berikut :
1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan Bangunan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Perancangan campuran adukan beton dengan metode American Concrete Institute (ACI). 3. Kuat tekan rencana beton adalah f c = 20 MPa. 4. Ketentuan bahan penelitian yang digunakan, antara lain : a. Semen yang digunakan adalah semen Portland jenis I dengan merk Tiga Roda Indocement. b. Agregat kasar (batu pecah) berasal dari Wonogiri. c. Agregat halus (pasir) berasal dari Merapi. d. Air yang digunakan dari Laboratorium Bahan Bangunan, Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. e. Serbuk gelas diperoleh dengan menumbuk limbah gelas dari pengempul. f. Serbuk arang briket yang digunakan berasal dari PT. Tyfountex Indonesia. g. Serbuk gelas dan serbuk arang briket yang digunakan lolos saringan No. 200. 5. Prosentase bahan tambah serbuk halus gelas: 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% dari berat semen. 6. Prosentase bahan tambah serbuk halus arang briket: 0%, 5%, 12,5% dari berat semen. 7. Benda uji berupa silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 8. Tiap variasi penambahan serbuk halus gelas ataupun serbuk halus arang briket dibuat 5 sampel. 9. Nilai faktor air semen 0,5. 10. Tinjauan analisis penelitian adalah kuat tekan beton. 11. Umur beton yang diuji adalah 28 hari. 12. Data-data pengujian menggunakan data lomba Indocement Product Aplication yang diadakan oleh PT. Indocement, dimana pembuatan benda uji pada tanggal 2 Juni 2012 dam pengujian kuat tekan beton pada tanggal 30 Juni 2012.
Dalam pembuatan dan pengujian yang dilakukan mengacu pada kosep penelitian tugas akhir yang diarahkan oleh pembimbing lomba dan sekaligus sebagai pembimbing tugas akhir. TINJAUAN PUSTAKA Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunannya yang terdiri dari bahan semen hidrolik (Portland cement), agregat kasar, agregat halus, air dan bahan tambah (admixture atau additive). Untuk mengetahui dan mempelajari perilaku elemen gabungan (bahan-bahan penyusun beton), diperlukan pengetahuan mengenai karakteristik masing-masing komponen. Pemilihan material yang layak komposisinya akan diperoleh beton yang efisien, memenuhi kekuatan batas yang disyaratkan dan memenuhi persyaratan serviceability yang dapat diartikan juga sebagai pelayanan yang handal dengan memenuhi kriteria ekonomi (Mulyono, 2004). Secara umum sifat beton digolongkan menjadi dua yaitu sifat yang berhubungan dengan kelebihan beton dan sifat yang berhubungan dengan kekurangan beton (Mulyono, 2004). Adapun kelebihan beton antara lain : 1. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi 2. Mampu memikul beban berat 3. Tahan terhadap temperatur yang tinggi 4. Biaya pemeliharaan yang kecil. Kekurangan beton antara lain : 1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah 2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi 3. Berat 4. Daya pantul suara yang besar.
LANDASAN TEORI Bahan tambah adalah bahan yang selain unsur pokok beton (air, semen, dan agregat) yang ditambahkan pada adukan beton, sebelum, segera, atau selama pengadukan beton. Tujuannya untuk mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam keadaan segara atau setelah mengeras. Bahan tambah dibagi menjadi dua yaitu Chemical Admixture (bahan-bahan admixture yang dapat larut dalam air) dan Mineral Admixture (bahan-bahan yang tidak dapat larut dalam air). Dalam penelitian ini akan digunakan bahan tambah mineral berupa serbuk halus gelas dan serbuk halus arang briket. 1. Bahan tambah serbuk halus gelas Serbuk halus gelas yang digunakan dalam penelitian ini berasal bari limbah botol gelas yang tidak digunakan lagi. Gelas adalah salah satu alat rumah tangga yang bahan utama penyusunnya adalah SiO 2 dengan suhu 2000 C. Gelas termasuk kelompok vitroida atau termogel, yang merupakan senyawa kimia dengan susunan yang kompleks. Komposisi bahan-bahan penyusun gelas adalah sebagai berikut: Tabel 1. komposisi bahan penyusun gelas Komposisi Kimia Rumus Kimia Persentase (terhadap bobot) Silika SiO 2 73 Soda Abu Na 2 O 13 Potasium Oksida K 2 O 0,44 Batu Kapur CaO 11,7 Magnesium Oksida MgO 0,19 Alumunium Oksida Al 2 O 3 1,43 Besi Oksida Fe 2 O 3 0,049 Belerang Tri Oksida SO 3 0,19 (sumber: Julianti dan Nurminah, 2006) 2. Bahan tambah serbuk halus arang briket Serbuk halus arang briket merupakan mineral admixture (additive). Serbuk arang briket didefinisikan sebagai butiran halus hasil residu pembakaran batu bara atau bubuk batu bara. Dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh serbuk halus arang briket akan bereaksi secara
kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. METODE PENELITIAN Penelitian yang akan dilakukan yaitu dengan menggunakan metode eksperimental laboratorium yaitu dengan melakukan berbagai macam pengujian sehubungan dengan data-data yang direncanakan sebelumnya. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bahan Bangunan, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Penelitian yang dilaksanakan terbagi atas empat tahapan sebagai berikut: 1) Tahap I : Sebelum dilakukan pembuatan campuran beton maka pada tahap ini dilakukan uji bahan dasar beton yang berupa agregat kasar dan halus. Pemeriksaan ini meliputi pemeriksaan zat organik dalam pasir, pemeriksaan kadar lumpur pada pasir dan batu pecah, pemeriksaan specific gravity dan absorbtion pasir dan batu pecah, pengujian SSD pasir, pengujian gradasi batu pecah, pemeriksaan berat satuan volume, pemeriksaan kadar keausan batu pecah. 2) Tahap II : Tahap ini merupakan tahap perencanaan campuran beton, pembuatan benda uji dan perawatan beton. Perbandingan jumlah proporsi bahan campuran beton dihitung dengan menggunakan Metode American Concrete Institute. 3) Tahap III : Dilakukan pengujian kuat tekan dan kuat sampel beton yang dilakukan setelah beton berumur 28 hari. 4) Tahap IV : Dari hasil pengujian yang dilakukan pada tahap III dilakukan analisis data. Analisis data merupakan pembahasan hasil penelitian, kemudian dari langkah tersebut dapat diambil kesimpulan penelitian.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk gelas Tabel 2. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk gelas Prosentase penambahan 0 (Beton Normal) 5 10 15 20 25 No. Berat jenis P max f c f c rata-rata Prosentase perubahan f c beton additive Sampel (gr/cm 3 ) (N) (MPa) (MPa) terhadap beton normal (%) 1 2,34 515000 29,14 2 2,37 530000 29,99 3 2,26 510000 28,86 4 2,26 520000 29,43 5 2,40 540000 30,56 1 2,31 680000 38,48 2 2,38 650000 36,78 3 2,28 580000 32,82 4 2,44 650000 36,78 5 2,35 630000 35,65 1 2,42 680000 38,48 2 2,43 660000 37,35 3 2,28 610000 34,52 4 2,41 650000 36,78 5 2,31 600000 33,95 1 2,38 580000 32,82 2 2,42 780000 44,14 3 2,28 520000 29,43 4 2,40 680000 38,48 5 2,41 660000 37,35 1 2,41 710000 40,18 2 2,44 790000 44,70 3 2,41 580000 32,82 4 2,38 650000 36,78 5 2,27 710000 40,18 1 2,34 680000 38,48 2 2,28 710000 40,18 3 2,33 650000 36,78 4 2,34 550000 31,12 5 2,35 750000 42,44 29,60 0 36,10 (+) 21,99 36,22 (+) 22,37 36,44 (+) 23,14 38,93 (+) 31,55 37,80 (+) 27,72
Gambar 1. Hubungan kuat tekan beton dengan prosentase serbuk halus gelas pada fas 0,5 umur 28 hari Gambar 2. Grafik polynomial kadar optimum penambahan serbuk halus gelas pada fas 0,5 umur 28 hari
Dari hasil pengujian kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas (Table 2 dan Gambar 1) terlihat bahwa kuat tekan maksimum yang tercapai sebesar 38,93 MPa dengan prosentase penambahan 20%. Secara keseluruhan beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas mampu mempertahankan nilai kat tekan normal dan bahkan mampu selalu berada di atas nilai kuat tekan normalnya pada prosentase penambahan 5% sampai 25%. Sedangkan dari Gambar 2 terlihat kuat tekan maksimum yang dihasilkan sebesar 38,30 MPa dengan prosentase penambahan optimum sebesar 19,5%. 2. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk arang briket Tabel 3. Hasil pengujian kuat tekan beton dengan additive serbuk arang briket Prosentase penambahan 0 (Beton Normal) 5 10 12,5 No. Sampel Berat jenis (gr/cm 3 ) P max (N) f c (MPa) f c rata-rata (MPa) Prosentase perubahan f c beton additive terhadap beton normal (%) 1 2,34 515000 29,14 2 2,37 530000 29,99 3 2,26 510000 28,86 4 2,26 520000 29,43 5 2,40 540000 30,56 1 2,42 790000 44,70 2 2,40 750000 42,44 3 2,36 620000 35,08 4 2,35 630000 35,65 5 2,37 620000 35,08 1 2,07 120000 6,79 2 2,03 90000 5,09 3 2,04 129000 7,30 4 2,00 80000 4,53 5 2,00 90000 5,09 1 2,12 105000 5,94 2 1,91 60000 3,40 3 1,81 50000 2,83 4 2,17 60000 3,40 5 2,11 90000 5,09 29,60 0 38,59 (+) 30,40 5,76 (-) 80,54 4,13 (-) 86,04
Gambar 3. Hubungan kuat tekan beton dengan prosentase serbuk halus arang briket pada fas 0,5 umur 28 hari Gambar 4. Grafik polynomial kadar optimum penambahan serbuk halus arang briket pada fas 0,5 umur 28 hari
Dari hasil pengujian kuat tekan beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket (Tabel 3 dan Gambar 3) terlihat bahwa kuat tekan maksimum yang terjadi sebesar 38,59 MPa dengan prosentase penambahan 5%. Sedangkan pada penambahan serbuk halus arang briket 10% terjadi penurunan nilai kuat tekan yang sangat jauh yaitu dengan nilai kuat tekan sebesar 5,76 MPa. Sedangkan dari Gambar 4 didapatkan kuat tekan maksimum yang dihasilkan sebesar 34,30 MPa dengan prosentase penambahan optimum sebesar 3%. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus gelas, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,93 MPa dengan penambahan serbuk halus gelas sebesar 20% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 31,55% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,60 MPa. 2. Berdasarkan grafik kadar optimum penambahan serbuk halus gelas pada fas 0,5 umur 28 hari didapatkan kadar penambahan serbuk halus gelas yang paling optimum sebesar 19,5% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,30 MPa. 3. Untuk beton dengan bahan tambah serbuk halus arang briket, nilai kuat tekan rata-rata tertinggi sebesar 38,59 MPa dengan penambahan serbuk halus arang briket sebesar 5% terhadap berat semen. Peningkatan kuat tekan sebesar 30,40% bila dibandingkan dengan beton normal dengan kuat tekan sebesar 29,60 MPa. 4. Berdasarkan grafik kadar optimum penambahan serbuk halus arang briket pada fas 0,5 umur 28 hari didapatkan kadar penambahan serbuk halus arang briket yang paling optimum sebesar 3% terhadap berat semen dengan kuat tekan maksimum sebesar 38,30 MPa. 5. Fungsi serbuk halus gelas dominan sebagai filler yang mengisi rongga-rongga dalam campuran beton, meskipun memiliki kandungan silika cukup tinggi.
Sedangkan serbuk halus arang briket mampu bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. Saran Berdasarkan kesimpulan di atas dapat dibuat saran-saran yang bisa digunakan sebagai pertimbangan penelitian-penelitian selanjutnya: 1. Untuk menghasilkan campuran beton yang baik dan sesuai rencana, maka diperlukan pengetahuan yang cukup mengenai spesifikasi-spesifikasi dan sifatsifat bahan yang digunakan dalam campuran beton. 2. Bahan-bahan dasar yang akan digunakan dalam campuran beton harus baik dan memenuhi syarat. 3. Dalam pembacaan Compression Tension Machine diperlukan ketelitian dan kecermatan agar nilai kuat tekan beton yang didapat memiliki akurasi yang tinggi. 4. Pada penelitisn selanjutnya, bisa juga dicoba dengan mencampur bahan tambah serbuk halus gelas dan serbuk halus arang briket terhadap berat semen. Sehingga peran secara fisik dan kimia dapat dipadukan. DAFTAR PUSTAKA ASTM. 1996. Concrete and Aggregates. Vol. 04.02. Easton, MID. USA. Departemen Perindustrian Republik Indoneisa. 1980. Standar Industri Indonesia: Mutu dan Cara Uji Agregat Beton. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta. Elra. 2005. Pemakaian Variasi Bahan Tambah Gula Murni dan Abu Arang Briket Pada Campuran Beton Mutu Tinggi. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Julianti, E., Nurminah, M. 2006. Teknologi Pengemasan. Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan. Kuncoro, A.B. Tinjauan Kuat Tekan Beton Non Pasir Dengan Variasi Merk Semen. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Mulyono, T. 2004. Teknologi Beton. Penerbit ANDI, Yogyakarta. Murdock, L.J., Brook, K.M., Hindarko, S. 1986. Bahan dan Praktek Beton. Penerbit Erlangga, Jakarta. Nugroho, R. 2006. Kapasitas Tekan dan Tarik Beton Dengan Bahan Tambah Filler Abu Ampas Tebu dan Abu Arang Briket Dengan Fas 0.45. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Rahayu, T. 2004. Karakteristik Air Sumur Dangkal Di Wilayah Kartasura dan Upaya Penjernihannya. Penelitian Sains dan Teknologi, Vol. 5 : 104-124. Sriyadi, E. 2010. Analisis Kuat Tekan Dan Kuat Tarik Belah Beton Dengan Bahan Tambah Abu Sekam Padi Dan Bestmittel. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Tjokrodimuljo, K. 1996. Teknologi Beton. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Triharyanto, H. 2012.Analisis Kuat Tekan dan Kuat Tarik Belah Beton Dengan Bahan Tanbah Serbuk Arang Briket dan Besmitel. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. BIBLIOGRAFI Departemen Pekerjaan Umum. 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia. Departemen Pekerjaan Umum, Bandung. Departemen Pekerjaan Umum. 1989. Spesifikasi Bahan Bangunan Bagian A. Yayasan LPMB, Bandung. Departemen Pekerjaan Umum. 1990. Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik, Bandung. Departemen Pekerjaan Umum. 1991. Spesifikasi Bahan Tambahan untuk Beton. Departemen Pekerjaan Umum, Bandung.