PERBANDINGAN KAPASITAS BALOK BETON BERTULANG ANTARA YANG MENGGUNAKAN SEMEN PORTLAND POZZOLAN DENGAN SEMEN PORTLAND TIPE I ( Kajian Eksperimental) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: MIZANUDDIN SITOMPUL 050404051 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK Seiring dengan perkembangan teknologi dan untuk mengatasi permasalahan lingkungan, dewasa ini telah diproduksi semen portland pozzolan (PPC). Semen portland pozzolan mempunyai ketahanan terhadap serangan asam dan sulfat jauh lebih besar dari semen portland tipe I. Harga dari kedua jenis semen ini pun tidak jauh berbeda. Dengan seringnya terjadi hujan asam dan semakin tidak terelakkannya struktur berhubungan dengan asam pemakaian semen portland pozzolan perlu dipertimbangkan. Dalam penelitian ini, akan diteliti seberapa besar pengaruh semen yang berbeda terhadap kapasitas balok beton bertulang. Dalam hal ini, semen yang akan diteliti adalah semen portland pozzolan yang akan dibandingkan dengan semen portland tipe I. Metode penelitian yang digunakan dengan melakukan pemeriksaan material, pengujian nilai slump, kuat tekan beton dan pengujian kapasitas beton bertulang dengan dua variasi yaitu beton dengan menggunakan semen portland pozzolan dan beton yang menggunakan semen portland tipe I. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder diameter 15 cm tinggi 30 cm dan balok dengan lebar 15 cm, tinggi 25 cm dan panjang 300 cm. Dari hasil penelitian diperoleh nilai properti yang berbeda di antara kedua semen tersebut. Dimana nilai slump beton dengan semen portland pozzolan adalah sebesar 7,5 cm, sedangkan nilai slump beton dengan semen portland tipe I adalah 6 cm. Dari hasil pengujian kuat tekan diketahui bahwa beton yang menggunakan semen portland pozzolan (PPC) pada awalnya menghasilkan kuat tekan lebih rendah dibandingkan dengan yang menggunakan semen portland tipe I (PCI), namun setelah ±20 hari beton yang menggunakan PPC mampu memberikan kinerja yang relatif lebih baik dibandingkan dengan yang menggunakan PCI. Dan dari hasil pengujian balok diperoleh hasil bahwa pada umur beton 3 hari balok beton bertulang yang menggunakan semen portland pozzolan lebih dahulu hancur daripada balok beton bertulang yang menggunakan semen portland tipe I.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Perbandingan Kapasitas Balok Beton Bertulang antara Beton yang Menggunakan Semen Portland Pozzolan dengan Beton yang Menggunakan Semen Portland Tipe I. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan program sarjana (S1) di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil (USU). Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga dalamnya kepada : 1. Allah SWT Tuhan Semesta Alam, Yang Maha Pengasih dan Penyayang yang memberikan ide-ide, pokok pikiran, dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Buat kedua orangtuaku tercinta, Ayahanda Nasyaruddin Sitompul, Ibunda Ernawati Harahap dan kelima adikku serta saudari Yuni Sartika Dewi D yang begitu sabar dan ikhlas terus memberikan semangat, do a, kritikan, dan dukungan moril maupun materil. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johanes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil. 5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 6. Bapak / ibu staf pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh staf pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian administrasi. 8. Asisten Laboratorium Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil. 9. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2005 dan 2008 Departemen Teknik Sipil, yang tidak mungkin disebutkan satu per satu namanya, yang telah banyak memberikan bantuan dan motivasi hingga selesainya tugas akhir ini. Penulis menyadari manusia tidak luput dari salah dan kekurangan, demikian juga dengan tugas akhir ini yang masih memiliki banyak kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal mungkin. Oleh sebab itu, dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis akan menerima segala saran dan kritik demi perbaikan tugas akhir ini. Harapan penulis, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Juni 2010 Mizanuddin Sitompul 05 0404 051
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Permasalahan... 2 I.3 Tujuan... 3 I.4 Pembatasan Masalah... 4 I.5 Metodologi Penelitian... 6 I.6 Sistematika Penulisan... 7 BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA... 8 II.1 Beton... 8 II.2 Baja Tulangan... 10 II.3 Workabilitas... 12 II.4 Bahan Penyusun Beton... 14 II.4.1 Agregat Halus... 14
II.4.2 Agregat Kasar... 16 II.5 Semen II.5.1 Uraian umum... 18 II.5.2 Portland Cement... 30 II.5.2.1 Hidrasi semen... 30 II.5.2.2 Setting (Pengikatan) dan Hardening (Pengerasan)... 32 II.5.2.2.1 Mekanisme Terjadinya Setting Dan Hardening32 II.5.2.2.2 Setting (Pengikatan)... 35 II.5.3 Portland Pozzolan Cement... 37 II.6 Pengaruh Kualitas Semen Terhadap Kekuatan Tekan Beton... 40 II.6.1 Kehalusan Semen... 40 II.6.2 Komposisi Kimia... 40 II.7 Panas Hidrasi... 41 II.8 Ketahanan Beton... 42 II.8.1 Beton Pada Pengaruh Asam Dari Sekitarnya... 42 II.8.2 Beton Pada Pengaruh Sulfat Dari Sekitarnya... 43 II.8.2.1 Mekanisme Serangan Sulfat Terhadap Beton... 43 II.8.2.2 Intensitas Serangan Sulfat... 44 II.8.2.3 Sifat Semen yang Mempengaruhi Ketahanannya Terhadap Serangan Sulfat... 45
II.9 Air... 45 BAB III METODE PENELITIAN... 47 III.1 Pelaksanaan Penelitian... 47 III.1.1 Pemeriksaan Bahan Penyusun Beton... 47 III.1.1.1 Agergat Halus... 47 Analisa Ayakan Pasir... 47 Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir... 53 Pemeriksaan kandungan Organik... 56 Pemeriksaan Clay Lump pada Pasir... 60 Pemeriksaan Berat Isi Pasir... 62 Pemeriksaan BJ & Absorbsi Pasir... 70 III.1.1.2 Agregat Kasar... 75 Analisa Ayakan Agregat Kasar... 75 Pemeriksaan Keausan dengan Mesin Los Angeles... 80 Pemeriksaan Kadar Lumpur Agregat Kasar... 83 Pemeriksaan Berat Isi Agregat Kasar... 86 Pemeriksaan BJ & Absorbsi Agregat Kasar... 92 III.2 Perencanaan Balok Over Reinforced... 97 III.3 Penyediaan Bahan Penyusun Beton... 100 III.4 Pembuatan Benda Uji... 101
III.5 Pengujian Sampel... 102 III.5.1 Pengujian Kuat Tekan Beton... 102 III.5.2 Pengujian Balok... 103 BAB IV PEMBAHASAN... 104 IV.1 Nilai Slump... 104 IV.2 Kokoh Tekan Silinder Beton (f c)... 106 IV.3 Kapasitas Balok Beton Bertulang... 111 IV.3.1 Pengujian Balok... 111 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 113 V.1 Kesimpulan... 113 V.2 Saran... 114 DAFTAR PUSTAKA... 115 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 : Benda Uji... 5 Tabel 2.1 : Jenis dan Kelas Baja Tulangan Sesuai SII 0136-80... 12 Tabel 2.2 : Jumlah Semen Minimum dan Nilai Faktor Air Semen Maksimum... 13 Tabel 2.3:. Nilai-Nilai Slump Untuk Berbagai Pekerjaan Beton... 14 Tabel 2.4 :. Persentase Lolos Agregat Halus... 16 Tabel 2.5 : Susunan Besar Butiran Agregat Kasar... 18 Tabel 2.6 : Kandungan Utama Portland Cement... 31 Tabel 2.7 : Syarat Kimia Jenis IP-U, IP-K, P-U, P-K... 39 Tabel 2.8 : Syarat Fisik IP-U, IP-K, P-U, P-K... 39 Tabel 2.9 : Panas Hidrasi Dari Komponen-Komponen Semen Dalam J/G... 41 Tabel 3.1 : Batas Persen Lolos Gradasi Agregat Halus... 49 Tabel 3.2 : Persentase Lolos Agregat Halus... 50 Tabel 3.3 : Hasil Percobaan Analisa Ayakan Pasir... 51 Tabel 3.4 : Hasil Perhitungan... 52 Tabel 3.5 : Hasil Percobaan Pemeriksaan Kadar Lumpur Pasir... 55 Tabel 3.6 : Hasil Percobaan Colorimetric Test... 59 Tabel 3.7 : Hasil Percobaan Clay Lump... 61 Tabel 3.8 : Hasil Percobaan Pemeriksaan Berat Isi Pasir... 65
Tabel 3.9 : Hasil Percobaan BJ & Absorbsi Pasir... 72 Tabel 3.10 : Gradasi butiran kerikil berdasarkan A.S.T.M... 77 Tabel 3.11 : Hasil Percobaan Analisa Ayakan Kerikil... 78 Tabel 3.12 : Hasil Perhitungan... 79 Tabel 3.13 : Hasil Percobaan Los Angeles... 82 Tabel 3.14 : Hasil Percobaan Pemeriksaan Kadar Lumpur Kerikil... 84 Tabel 3.15 : Hasil Percobaan Pemeriksaan Berat Isi Kerikil... 89 Tabel 3.16 : Hasil Percobaan Pemeriksaan BJ & Absorbsi Kerikil... 95 Tabel 4.1 : Nilai Slump Beton... 105 Tabel 4.2 : Perbandingan Kekuatan Tekan Beton pada Berbagai Benda Uji... 107 Tabel 4.3 : Perbandingan Kekuatan Tekan Beton pada Berbagai Umur... 107 Tabel 4.4 : Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton... 108 Tabel 4.5 : Beban dan Lendutan... 111
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 : Penampang dan Skema Pembebanan... 5 Gambar 2.1 : Reaksi Hidrasi Portland Cement... 32 Gambar 2.2 : Mekanisme Proses Pengikatan dan Pengerasan... 34 Gambar 3.1 : Keadaan Seimbang Regangan... 98 Gambar 3.2 : Skema Regangan, Tegangan, dan Kopel Momen Dalam... 99 Gambar 4.1 : Kuat Tekan Beton Yang Menggunakan PPC atau PCI pada Berbagai Umur... 108 Gambar 3.2 : Grafik Lendutan vs Pembebanan... 112
DAFTAR NOTASI a = Tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen A = Luas permukaan benda uji, cm 2 Ab = Luas penampang satu batang tulangan, mm 2 Asb = Luas tulangan tarik dalam keadaan seimbang, mm 2 As = Luas tulangan tarik non prategangan, mm 2 b Cb d Ec Es fc fs fy h l = Lebar penampang balok, mm = Jarak dari serat tekan terluar ke garis netral, mm = Jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik, mm = Modulus elastisitas beton, Mpa = Modulus elastisitas baja tulangan, Mpa = Kuat tekan beton, Mpa = Tegangan dalam tulangan pada beban kerja, Mpa = Tegangan luluh baja tulanganyang disyaratkan, MPa = Tebal atau tinggi total komponen struktur, mm = Panjang bentang, mm M maks = momen terfaktor maksimum pada penempangakibat beban luar, knm Mn = Kuat momen nominal suatu penampang, knm N db = Gaya dalam, N
N Tb = Gaya dalam, N n P = Jumlah benda uji = Beban aksial, kg 1 = Faktor reduksi tinggi blok tegangan tekan ekivalen beton c = Regangan beton y = Regangan baja tulangan ρ = Rasio penulangan tarik non prategang ρ b = Rasio penulangan pada keadaan seimbang regangan σ b = Kekuatan tekan beton yang didapat dari tiap-tiap benda uji, kg/cm 2 σ bm = Kekuatan tekan beton rata-rata, kg/cm 2 σ bk = Kekuatan beton karakteristik, kg/cm 2 = Faktor reduksi kekuatan