PENGARUH PENGGUNAAN PASIR PANTAI SEBAGAI PENGGANTI AGREGAT HALUS PADA BALOK BETON BERTULANG Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil TUGAS AKHIR EKSPERIMENTAL Disusun oleh : ISKANDAR 080404072 SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
ABSTRAK Dalam peraturan SNI 03-6861.1-2002, disebutkan bahwa agregat halus yang digunakan pada struktur beton bertulang sebaiknya menggunakan pasir biasa ( pasir sungai ). Akan tetapi, apabila terjadi situasi darurat seperti pada daerah pasca gempabumi dan Tsunami, sangat sulit untuk menemukan agregat halus sebagai bahan pengisi beton. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggunaan pasir pantai sebagai alternatif agregat halus pada beton bertulang dibandingkan dengan pasir biasa, terutama pada pelaksanaan pembangunan yang berada pada daerah pantai apabila pada suatu hari terjadi situasi darurat seperti bencana alam gempa bumi dan Tsunami di daerah Perbaungan, Pantai Cermin, Sumatera Utara, dimana pasir yang paling banyak tersedia di daerah pantai adalah berasal dari pantai itu sendiri. Percobaan ini terinspirasi dari bencana alam yang terjadi di Pulau Nias, Sumatera Utara dan Pulau Simeulue, Nanggroe Aceh Darussalam pada tanggal 28 Maret 2005 yang pusat gempanya berada pada 2 04 35 U 97 00 58 T, 30 km di bawah permukaan Samudra Hindia, 200 km sebelah barat Sibolga, Sumatera Utara dan berkekuatan 8,7 Skala Richter ( SR ). Berhubung lokasi Pantai Cermin dan Pulau Nias sama sama berada pada wilayah rawan terhadap bencana gempa bumi dan Tsunami, maka dalam eksperimen ini akan dilakukan pengujian pada benda uji silinder dan balok dengan menggunakan pasir pantai sebagai agregat halus. Pada percobaan ini, penulis akan membandingkan kandungan kimiawi, kuat tekan, elastisitas, kuat tarik belah silinder beton, lendutan, regangan, dan pola retak pada beton. Untuk pengujian kuat tekan, elastisitas, dan kuat tarik belah, penulis menggunakan sampel silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dengan mutu beton f c = 20 MPa. Sedangan untuk pengujian lendutan, regangan, dan pola retak, penulis menggunakan sampel balok bertulangan tarik 3 D 10 saja dengan ukuran 20 cm x 30 cm x 320 cm dengan mutu beton f c = 20 Mpa juga. Penurunan kuat tekan rata rata pada beton dengan agregat halus pasir pantai dibandingkan dengan beton dengan agregat halus pasir biasa adalah 13,583 %. Dalam pengujian flexure beton, balok beton dengan agregat halus pasir biasa dapat menahan beban lebih tinggi daripada balok beton dengan agregat halus pasir pantai. Dan panjang retak balok dengan agregat halus pasir pantai lebih besar daripada panjang retak balok dengan agregat halus den gan agregat halus pasir biasa. Kata Kunci : Pasir pantai, alternatif agregat halus, balok tulangan tarik, alternatif agregat.
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis karena telah memberi kekuatan dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu ( S1 ) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Pengaruh Penggunaan Pasir Pantai sebagai Pengganti Agregat Halus pada Balok Beton Bertulang Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ibu Rahmi Karolina, ST. MT. selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc., Bapak Ir. Robert Panjaitan., IbuNursyamsi, ST. MT. selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Bapak Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc. selaku Kepala Lab Laboratorium Bahan Rekayasa Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil USU yang telah banyak memberikan bimbingan agar Tugas Akhir ini terlaksana dengan baik. 7. Ibunda Kitty Joe dan ayahanda Johan Tandiono tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 10. Seluruh asisten Laboratorium Bahan Rekayasa Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil USU yang telah banyak berjasa dalam membantu terlaksananya Tugas Akhir ini. 11. Teman - temanseangkatan 2008, terutama Rosiva, Ayu Sri Rezeki, Dini Fitria Annur, Hendry Tanadi, Handiman, M. Arthur Bangun, Vivi Anggraini, Putri Juwita Simamora, Bram Simatupang, Jevri Lumbanbatu, Frengky Alexander
Silaban, Hermanto Sibagariang, Deyva Anggita Marpaung, Christina Romauli Siregar, serta seluruh teman-teman angkatan 2008 serta abang abang dan adik adik yang tidak dapat disebutkan satu - persatu, terima kasih atas bantuannya dalam segala hal, terutama dalam pembuatan benda uji dan pemindahan benda uji ke laboratorium dimana pengujian dilaksanakan. 12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan - keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Desember 2012 Penulis, ISKANDAR 08 0404 072
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...v DAFTAR TABEL...ix DAFTAR GAMBAR...x DAFTAR GRAFIK...xii DAFTAR NOTASI...xiii DAFTAR RUMUS...xv DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB 1 PENDAHULUAN...1 1.1. Latar Belakang...1 1.2.Perumusan Masalah...3 1.3.Tujuan Penelitian...3 1.4.Batasan Masalah...4 1.5.Metodologi Penelitian...5 1.6. Teknis Percobaan...7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...9 2.1. Umum...9
2.2. Bahan Penyusun Beton...11 2.2.1. Semen...11 2.2.1.1. Umum...11 2.2.1.2. Semen Portland...13 2.2.1.3. Jenis Semen Portland...13 2.2.2. Agregat...15 2.2.2.1. Umum...15 2.2.2.2. Jenis Agregat...16 2.2.2.2.1. Agregat Halus...17 2.2.2.2.2. Agregat Kasar...20 2.2.3. Air...23 2.3. Beton Segar ( Fresh Concrete )...24 2.3.1. Workability ( Kemudahan Pengerjaan / Kelecakan )...24 2.3.2. Pemisahan Kerikil ( Segregation )...26 2.3.3. Pemisahan Air ( Bleeding )...26 2.4. Beton Keras...27 2.4.1. Kekuatan Tekan Beton ( f c )...27 2.4.2. Kuat Lentur...31 2.4.3. Faktor Air Semen...32 2.4.4. Pengaruh Porositas...33 2.4.5. Faktor Faktor Intrinsik...33 2.4.6. Modulus Elastisitas...34
2.4.7. Rasio Poisson...35 2.4.8. Susut ( Deformasi Non Elastis )...36 2.4.9. Retak...37 2.5. Penelitian Penelitian Terdahulu...38 BAB III METODOLOGI PENILITIAN...41 3.1. Umum...41 3.2. Analisa Bahan Penyusun Beton...43 3.2.1. Analisa Ayakan Pasir ( ASTM C 136 84a )...43 3.2.2. Pencucian Pasir Lewat Ayakan No. 200 ( ASTM C 117 90 )...43 3.2.3. Pemeriksaan Kandungan Organik...44 3.2.4. Pemeriksaan Berat Isi Pasir ( ASTM C 29 / C 29 M 90 )...45 3.2.5. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Pasir ( ASTM C 128 88 )... 46 3.2.6. Analisa Ayakan Batu Kerikil ( ASTM C 136 84 a & ASTM D 448 86 )...47 3.2.7. Pemeriksaan Kadar Lumpur ( Ayakan No. 200 ) ( ASTM C 117 90 )...48 3.2.8. Pemeriksaan Berat Isi Batu Kerikil ( ASTM C 29 / C 29 M - 90 )...48 3.2.9. Pemeriksaan Berat Jenis dan Absorbsi Batu Kerikil ( ASTM C 127 88 )...49
3.3. Perencanaan Campuran Beton ( Concrete Mix Design )...50 3.4. Penyediaan Bahan Penyusun Beton...50 3.5. Pembuatan Benda Uji...51 3.6. Pengujian Sampel...52 3.6.1. Pengujian Kuat Tekan Beton...52 3.6.2. Pengujian Elastisitas Beton...53 3.6.3. Pengujian Kuat Tarik Belah Beton...56 3.6.4. Kuat Lentur...56 3.6.5. Peninjauan Pola Retak...58 3.6.6. Pengukuran Regangan Balok ( Strain Test )...60 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...62 4.1. Pendahuluan...62 4.2. Pengujian Kelecakan Beton...62 4.2.1. Slump...57 4.3. Kuat Tekan Silinder Beton...65 4.4. Kuat Tarik Belah Beton...70 4.5. Elastisitas Beton...74 4.6. Pengujian Lendutan Balok...78 4.6.1. Panjang Retak...83 4.7. Pola Retak Balok...84 4.8. Pengujian Regangan Balok...87
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...91 5.1. Kesimpulan...91 5.2. Saran...92 DAFTAR PUSTAKA...93
DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Faktor Air Semen, Jumlah dan Ukuran Benda Uji...4 Tabel 1.2. Distribusi Pengujian Benda Uji Silinder dan Balok...8 Tabel 2.1. Pengaruh Sifat Agregat pada Sifat Beton...16 Tabel 2.2.Batasan Gradasi untuk Agregat Halus...18 Tabel 2.3. Daftar Kandungan Zat Kimia pada Sampel Pasir Pantai dan Sampel Pasir Biasa...20 Tabel 2.4.Susunan Besar Butiran Agregat Kasar (ASTM, 1991)...21 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Nilai Slump...63 Tabel 4.2. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan Agregat Halus Pasir Biasa...66 Tabel 4.3. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan Agregat Halus Pasir Pantai...66 Tabel 4.4. Tabel Persen Penurunan Kuat Tekan Beton...67 Tabel 4.5. Tabel Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton dengan Pasir Biasa...71 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah Beton dengan Pasir Pantai...71 Tabel 4.7. Tabel Hasil Pengujian Elastisitas Beton dengan Pasir Biasa...75 Tabel 4.8. Tabel Hasil Pengujian Elastisitas Beton dengan Pasir Pantai...75 Tabel 4.9. Tabel Hasil Pengujian Lendutan Balok dengan Agregat Halus Pasir Biasa...79
Tabel 4.10. Tabel Hasil Pengujian Lendutan Balok dengan Agregat Halus Pasir Pantai...81 Tabel 4.11. Tabel Hasil Pengujian Panjang Retak Balok Beton Bertulang...83 Tabel 4.12. Hasil Pengujian Regangan Balok dengan Agregat Halus Pasir Biasa...87 Tabel 4.13. Hasil Pengujian Regangan Balok dengan Agregat Halus Pasir Pantai...89
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar untuk Berbagai Tipe Portland Cement...12 Gambar 2.2. Hubungan Antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton Selama Masa Perkembangannya...28 Gambar 2.3. Hubungan Antara Umur Beton dan Kuat Tekan Beton...29 Gambar 2.4. Pengaruh Jumlah Semen terhadap Kuat Tekan Beton pada Faktor Air Semen Sama...30 Gambar 2.5. Pengaruh Jenis Agregat terhadap Kuat Tekan Beton...31 Gambar 2.6. Kurva Stress Strain Tipikal untuk Agregat, Pasta Semen Keras dan Beton...34 Gambar 2.7. Kurva Tegangan Regangan pada Beton Tipikal yang Mendapat Beban Tekan Uni Aksial...36 Gambar 3.1. Diagram Alir Pembuatan Benda Uji Silinder dan Balok Beton Bertulang...42 Gambar 3.2. Pengujian Colorimetric Pasir Pantai...44 Gambar 3.3. Pengujian Colorimetric Pasir Biasa...45 Gambar 3.4.Sketsa Uji Tekan Beton...53 Gambar 3.5.Gambar Alat Pengujian Elastisitas Beton dengan Agregat Halus Pasir Pantai Cermin dan Pasir Biasa...54 Gambar 3.6. Pengujian Modulus Elastisitas Beton...54
Gambar 3.7. Pengujian Kuat Tarik Belah Silinder Beton dengan Agregat Halus Pasir Pantai Cermin dan Pasir Biasa...56 Gambar 3.8. Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Agregat Halus Pasir Pantai Cermin dan Pasir Biasa...57 Gambar 3.9. Sketsa Pengujian Kuat Lentur Balok...58 Gambar 3.10. Sketsa Segmen Pola Retak Balok Beton Bertulang...59 Gambar 3.11. Peninjauan Pola Retak Balok Beton Bertulang dengan Agregat Halus Pasir Pantai Cermin dan Pasir Biasa...60 Gambar 3.12. Pengujian Regangan ( Strain ) Balok dengan Agregat Halus Pasir Pantai Cermin dan Pasir Biasa...60 Gambar 3.13. Sketsa Pembacaan Strain Meter...61 Gambar 4.1. Pengujian Nilai Slump Beton Segar...63 Gambar 4.2. Pengujian Kuat Tekan Silinder Beton...66 Gambar 4.3. Pengujian Kuat Tarik Belah Silinder Beton...70 Gambar 4.4. Pengujian Elastisitas Silinder Beton...74
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1. Grafik Perbandingan Nilai Slump Beton dengan Pasir Biasa dan Beton dengan Pasir Pantai...64 Grafik 4.2. Grafik Nilai Kuat Tekan Beton dengan Agregat Halus Pasir Biasa...68 Grafik 4.3. Grafik Nilai Kuat Tekan Beton dengan Agregat Halus Pasir Pantai...69 Grafik 4.4. Grafik Kuat Tarik Belah Beton dengan Agregat Halus Pasir Biasa...72 Grafik 4.5. Grafik Kuat Tarik Belah Beton dengan Agregat Halus Pasir Pantai...73 Grafik 4.6. Grafik Nilai Elastisitas Beton dengan Agregat Halus Pasir Biasa...76 Grafik 4.7. Grafik Nilai Elastisitas Beton dengan Agregat Halus pasir Pantai...77 Grafik 4.8. Grafik Lendutan Balok dengan Beban P yang Diberikan untuk Balok Dengan Pasir Biasa...80 Grafik 4.9. Grafik Lendutan Balok dengan Beban P yang Diberikan untuk Balok Dengan Pasir Pantai...85 Grafik 4.10. Grafik Regangan Balok dengan Agregat Halus Pasir Biasa...88 Grafik 4.11. Grafik Regangan Balok dengan Agregat Halus Pasir Pantai...90
DAFTAR NOTASI SSD = Saturated Surface Dry d = Diameter ( cm ) h = Tinggi ( cm ) n FM = Jumlah sampel = Fineness Modulus Fc = Kekuatan tekan ( Mpa ) W / c A B = Faktor air semen = Konstanta empiris = Konstanta tergantung sifat semen E = Modulus elastisitas ( kg/cm 2 ) Ec = Modulus elastisitas beton ( kg/cm 2 ) Ep dan Ea = Modulus elastisitas pasta matriks dan agregat ( kg/cm 2 ) Vp dan Va = Fraksi volume pasta daan agregat Ɛc = Regangan ultimit ( 0,003 ) Ɛb = Regangan beton tekan maksimum pada serat tepi tekan terluar B = Lebar balok ( cm ) H = Tinggi balok ( cm ) L = Panjang balok ( cm ) d = Jarak selimut beton ke as tulangan ( cm ) P = Beban tekan ( kg ) A = Luas permukaan ( cm 2 ) σ = Tegangan ( kg/cm 2 ) Ɛ = Regangan
k = Faktor pembaca dial (mm ) ΔL = Perubahan panjang sampel ( cm ) M = Momen maksimum pada saat benda uji runtuh ( kgcm ) Fr = Kuat lentur beton bila dihubungkan dengan kuat tekannya
DAFTAR RUMUS Rumus 2.1. Rumus Faktor Air Semen...32 Rumus 2.2. Rumus Rasio Ruang Kosong Semen...33 Rumus 2.3. Rumus Modulus Elastisitas Model Paralel...34 Rumus 2.4. Rumus Modulus Elastisitas Model Seri...35 Rumus 3.1. Rumus Fineness Modulus Agregat Halus...43 Rumus 3.2. Rumus Fineness Modulus Agregat Kasar...47 Rumus 3.3. Rumus Kuat Tekan Beton...52 Rumus 3.4. Rumus Besar Elastisitas Beton...55 Rumus 3.5. Rumus Pertambahan Panjang...55 Rumus 3.6. Rumus Nilai Regangan...55 Rumus 3.7. Rumus Nilai Tegangan...55 Rumus 3.8. Rumus Nilai Kuat Lentur Beton... 57
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B : Analisa Bahan Penyusun Beton : Dokumentasi Pelaksanaan Pengujian