KAPASITAS LENTUR DAN TARIK BETON SERAT MENGGUNAKAN BAHAN TAMBAH FLY ASH Naskah Publikasi untuk memenuhi sebagianpersyaratan mencapai derajat Sarjana S 1 Teknik Sipil disusun oleh : SULARTO NIM : D 100 030 093 NIRM : 03.6.106.03010.50093 kepada : PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i
LEMBAR PENGESAHAN KAPASITAS LENTUR DAN TARIK BETON SERAT MENGGUNAKAN BAHAN TAMBAH FLY ASH Naskah Publikasi Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji Pada tanggal : 26 September 2012 diajukan oleh : Sularto NIM : D 100 030 093 NIRM : 03.6.106.03010.5.0093 Susunan Dewan Penguji: Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Ir. H. Henry Hartono, M.T NIP :1956.05.27.1986.03.1.002 Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T. NIK : 732 Anggota Ir. H. Aliem Sudjatmiko, M.T. NIP : 131.683.033 Tugas Akhir ini diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil Surakarta, 26 September 2012 Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi Teknik Sipil Ir. Agus Riyanto, M.T. NIP : 542 Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T. NIK : 732 ii
KAPASITAS LENTUR DAN TARIK BETON SERAT MENGGUNAKAN BAHAN TAMBAH FLY ASH Sularto ( D 100 030 093 ) Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta ABSTRAKSI Perkembangan rekayasa teknologi beton saat ini mengalami perkembangan yang cepat terutama beton dengan penambahan serat,yaitu beton serat. Penelitian penambahan serat dan fly ash pada campuran beton bertujuan untuk meningkatkan kuat lentur, kuat tarik, daktilitas, ketahanan terhadap benturan dan kuat geser beton. Perencanaan beton serat dengan berdasarkan perbandingan antara semen, pasir, kerikil, serat dan fly ash. Benda uji yang digunakan untuk uji kuat lentur berupa balok dengan ukuran 55 cm x 10 xm x 15 cm, sedangkan untuk uji kuat tarik belah berupa silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. variasi campuran beton serat yaitu 0 %,5 %,10 %,15 % serat dan 12,5 % fly ash.hasil Pengujian Kuat Lentur balok beton serat 0 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 10,020 MPa, serat 5 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 7,110 MPa,serat 10 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 7,920 MPa,serat 15 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 7,380 MPa. Untuk Pengujian Kuat Lentur balok beton serat 0 % dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 10,410 MPa, serat 5% dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 6,870 MPa,serat 10 % dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 8,910 MPa,serat 15% dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat lentur rata-rata 7,740 MPa. Hasil Pengujian Kuat tarik belah beton serat 0 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,802 MPa, serat 5 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,788 MPa,serat 10 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,774 MPa,serat 15 % didapat nilai kuat tarik belah ratarata 2,745 MPa. Untuk Pengujian kuat tarik belah beton serat 0 % dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,760 MPa, serat 5% dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,732 MPa,serat 10 % dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,491 MPa,serat 15% dan fly ash 12,5 % didapat nilai kuat tarik belah rata-rata 2,463 MPa. Penambahan Serat pada balok menurunkan kuat lentur sebesar 29,04 %, dengan penambahan fly ash menurunkan kuat tarik belah sebesar 11,09 %. Pada pengujian silinder menurunkan kuat tarik belah sebesar 2,03 %,dengan penambahan fly ash menurunkan kuat lentur sebesar 31,43 %. Kata kunci : kuat lentur, kuat tarik belah dan fly ash
PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan rekayasa teknologi beton saat ini telah mengalami perkembangan yang cepat. Beton merupakan salah satu bahan konstruksi yang paling banyak dijumpai dalam kehidupan. Mengingat fungsinya sebagai salah satu elemen pembentuk struktur yang paling banyak digunakan. Perkembangan beton dibidang beton serat memang sudah lama digalakkan. Beton serat merupakan beton yang ditambahkan serat (fiber) kedalam campurannya. Serat tersebut dapat berupa serat kayu, kelapa, tebu, baja, dan zat-zat tambahan lainnya yang dapat menambah mutu beton. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan mutu beton yang semakin hari semakin tinggi kebutuhannya. Beton serat ini sangat berguna untuk memperbaiki atau menaikkan sifat mekanik beton. Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian ini adalah untuk mengetahui peningkatan kuat lentur dan tarik belah beton dengan bahan tambah serat ( limbah serutan mesin bubut ) dan fly ash. LANDASAN TEORI Menurut Tjokrodimuljo (1996), Beton serat (fiber concrete) adalah bahan komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lain yang berupa serat. Serat pada umumnya berupa batang-batang dengan diameter 5 sampai 500μm (micrometer) dan panjang sekitar 25-100 mm. bahan serat dapat berupa serat asbestos, serat tumbuh-tumbuhan (rami, bambu, ijuk), serat plastik, serat gelas/ kaca atau potongan-potongan kawat baja. METODE PENELITIAN Bahan Penelitian Bahan pokok yang dipakai dalam penelitian ini seperti Semen Portland ( Holcim), Pasir, Batu pecah/split, air, Serat (Limbah serutan mesin bubut), dan fly ash. Peralatan Peralatan pokok yang dipakai selama penelitian berlangsung adalah alat pencampur beton (beton mollen), timbangan, cetakan balok beton, cetakan silinder beton, alat uji lentur dan alat uji kuat tarik belah, dan alat bantu.
HASIL PENELITIAN Pengujian Bahan Penyusun Beton Tabel 1. Pengujian Ikatan Awal Semen Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Waktu (Menit) 0 15 30 45 60 75 90 100 120 Penurunan (mm) 37 37 36 35 34 33 32 31 31 40.0 Penurunan ( mm ) 30.0 20.0 10.0 0.0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Waktu ( menit ) Grafik 1. Hubungan waktu dengan penurunan Ikatan Awal semen Ikatan awal semen total yaitu (30 + 100) menit = 130 menit, untuk ikatan awal lebih dari 60 menit yaitu 130 menit, maka adukan sudah dapat digunakan sebagai perekat beton. Tabel 2. Pengujian Agregat Kasar Jenis Pemeriksaan Standart Hasil Pemeriksaan Berat Jenis Bulk 2,526 gr/cm 3 Nilai Saturated Surface Dry (SSD) 2,603 gr/cm 3 Penyerapan (Absorption) < 5% 3,601 % Modulus Halus Butir 5-8 7,84 Abrasi Mesin Los Angeles < 40% 26,4 % Tabel 3. Pengujian Agregat Kasar Jenis Pemeriksaan Standart Hasil Pemeriksaan Berat Jenis Bulk Nilai Saturated Surface Dry (SSD) Penyerapan (Absorption) Batas Gradasi Pasir Modulus Halus Butir Kadar lumpur Kotoran organik 2,5-2,7 gr/ cm 3 > ½ tinggi kerucut <5% - 1,5-3,8 < 5% - 2,579 gr/cm 3 3,63 2,041 % Daerah II 3,73 2,04 % Kuning kecoklatan
Pengujian Kuat Lentur Balok Beton Tabel 4. Hasil pengujian kuat lentur balok beton tanpa fly ash umur 14 hari Benda uji BBN BBS-5 BBS-10 BBS-15 Serat (%) Panjang (l) cm Lebar (b) Cm Tinggi (d) cm Tekanan (kn) Kuat Lentur 0 % 45 10 15 34 10,200 0 % 45 10 15 31,5 9,450 0 % 45 10 15 35,5 10,650 0 % 45 10 15 33 9,900 0 % 45 10 15 33 9,900 5 % 45 10 15 24 7,200 5 % 45 10 15 23 6,900 5 % 45 10 15 23,5 7,050 5 % 45 10 15 25 7,500 5 % 45 10 15 23 6,900 10 % 45 10 15 28 8,400 10 % 45 10 15 24 7,200 10 % 45 10 15 28 8,400 10 % 45 10 15 25 7,500 10 % 45 10 15 27 8,100 15 % 45 10 15 19 5,700 15 % 45 10 15 26 7,800 15 % 45 10 15 27 8,100 15 % 45 10 15 25 7,500 15 % 45 10 15 26 7,800 Kuat Lentur maks. Rata-rata 10,020 7,110 7,920 7,380 Kuat lentur balok beton 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 10.020 7.920 7.110 7.380 0 5 10 15 persentase serat Grafik 2. Hubungan kuat lentur balok beton dengan persentase serat umur 14 hari
Benda uji Tabel 3. Hasil pengujian kuat lentur balok beton serat dengan fly ash umur 14 hari Fly Ash (%) BBFA 12,5 BBSF-5 12,5 BBSF-10 12,5 BBSF-15 12,5 Serat (%) Panjang (l) cm Lebar (b) cm Tinggi (d) cm Tekanan (kn) Kuat Lentur 0 % 45 10 15 30 9,000 0 % 45 10 15 38 11,400 0 % 45 10 15 36 10,800 0 % 45 10 15 34 10,200 0 % 45 10 15 35,5 10,650 5 % 45 10 15 23 6,900 5 % 45 10 15 23 6,900 5 % 45 10 15 22,5 6,750 5 % 45 10 15 24 7,200 5 % 45 10 15 22 6,600 10 % 45 10 15 28 8,400 10 % 45 10 15 31 9,300 10 % 45 10 15 31 9,300 10 % 45 10 15 30 9,000 10 % 45 10 15 28,5 8,550 15 % 45 10 15 28 8,400 15 % 45 10 15 24 7,200 15 % 45 10 15 26 7,800 15 % 45 10 15 25 7,500 15 % 45 10 15 26 7,800 Kuat Lentur maks. Rata-rata 10,410 6,870 8,910 7,740 Kuat lentur balok beton 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 10.410 8.910 7.740 6.870 0 5 10 15 Persentase penambahan serat dan fly ash Grafik 3. Hubungan kuat lentur balok beton dengan penambahan serat dan fly ash
Pengujian Kuat Tarik Belah Beton Tabel 4. Hasil pengujian kuat tarik belah beton serat tanpa fly ash umur 14 hari Benda Uji Serat (%) Diameter a/b (cm) Luas (A) cm 2 Tekanan (kn) Kuat Tarik Kuat Tarik Rata-rata BN BS-5 BS-10 BS-15 0 % 15/15 176,715 200 2,830 0 % 15/15 176,715 200 2,830 0 % 15/15 176,715 195 2,760 0 % 15/15 176,715 210 2,972 0 % 15/15 176,715 185 2,618 5 % 15/15 176,715 230 3,255 5 % 15/15 176,715 185 2,618 5 % 15/15 176,715 180 2,547 5 % 15/15 176,715 200 2,830 5 % 15/15 176,715 190 2,689 10 % 15/15 176,715 200 2,830 10 % 15/15 176,715 220 3,113 10 % 15/15 176,715 205 2,901 10 % 15/15 176,715 185 2,618 10 % 15/15 176,715 170 2,406 15 % 15/15 176,715 210 2,972 15 % 15/15 176,715 190 2,689 15 % 15/15 176,715 180 2,547 15 % 15/15 176,715 200 2,830 15 % 15/15 176,715 190 2,689 2,802 2,788 2,774 2,745 Kuat tarik belah beton 2.810 2.800 2.790 2.780 2.770 2.760 2.750 2.740 2.730 2.720 2.710 2.802 2.788 2.774 0 5 10 15 2.745 Persentase penambahan serat Grafik 4. Hubungan kuat tarik belah silinder beton dengan penambahan serat
Tabel 5. Hasil pengujian kuat tarik belah beton serat dengan fly ash umur 14 hari Benda Uji Fly Ash (%) BFA 12,5 BSF-5 12,5 BSF- 10 BSF- 15 12,5 12,5 Serat (%) Diameter a/b (cm) Luas (A) cm 2 Tekanan (kn) Kuat Tarik 0 % 15/15 176,715 195 2,760 0 % 15/15 176,715 180 2,547 0 % 15/15 176,715 210 2,972 0 % 15/15 176,715 210 2,972 0 % 15/15 176,715 180 2,547 5 % 15/15 176,715 185 2,619 5 % 15/15 176,715 210 2,972 5 % 15/15 176,715 190 2,689 5 % 15/15 176,715 180 2,548 5 % 15/15 176,715 200 2,477 10 % 15/15 176,715 175 2,477 10 % 15/15 176,715 180 2,548 10 % 15/15 176,715 165 2,335 10 % 15/15 176,715 190 2,689 10 % 15/15 176,715 170 2,406 15 % 15/15 176,715 170 2,406 15 % 15/15 176,715 160 2,265 15 % 15/15 176,715 200 2,831 15 % 15/15 176,715 180 2,548 15 % 15/15 176,715 160 2,265 Kuat Tarik maks Rata-rata 2,760 2,732 2,491 2,463 Kuat tarik belah beton 2.800 2.750 2.700 2.650 2.600 2.550 2.500 2.450 2.400 2.760 2.732 2.491 2.463 2.350 2.300 0 5 10 15 Persentase penambahan serat dan fly ash Grafik 5. Hubungan kuat tarik belah beton dengan persentase serat dan fly ash
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Dari pengujian kuat lentur balok beton diperoleh kuat lentur balok beton normal sebesar 10,020 MPa, sedangkan untuk kuat lentur balok beton dengan penambahan serat 5 % sebesar 7,110 MPa, untuk penambahan serat 10 % sebesar 7,920 MPa, dan pada penambahan serat 15 % sebesar 7,380 MPa. Dengan demikian, lentur balok beton sebesar 29,04 %. pengaruh penambahan serat adalah menurunkan kuat 2. Dari pengujian kuat lentur balok beton dengan fly ash diperoleh kuat lentur balok beton sebesar 10,410 MPa, pada persentase penambahan serat 5 % dan fly ash 12,5 % menghasilkan kuat lentur rata-rata sebesar 6,870 MPa, pada persentase penambahan serat 10 % dan fly ash 12,5 % menghasilkan kuat lentur rata-rata sebesar 8,910 MPa, pada persentase penambahan serat 15 % dan fly ash 12,5 % menghasilkan kuat lentur rata-rata sebesar 7,740 MPa. Berarti, bahwa pengaruh penambahan serat adalah menurunkan kuat lentur balok beton sebesar 31,43 %. 3. Dari pengujian kuat tarik belah silinder beton normal diperoleh kuat tarik belah beton normal sebesar 2,802 MPa, pada persentase penambahan serat 5 % menghasilkan kuat tarik belah rata-rata sebesar 2,788 MPa, pada persentase penambahan serat 10 % menghasilkan kuat tarik belah rata-rata sebesar 2,774 MPa, pada persentase penambahan serat 15 % menghasilkan kuat tarik belah rata-rata sebesar 2,745 MPa. Dengan demikian, bahwa pengaruh penambahan serat adalah menurunkan kuat tarik belah beton sebesar 2,03 %. 4. Dari pengujian kuat tarik belah silinder beton fly ash diperoleh kuat tarik belah sebesar 2,760 MPa, pada persentase penambahan serat 5 % dan fly ash 12,5 % menghasilkan kuat tarik belah rata-rata sebesar 2,732 MPa, pada persentase penambahan serat 5 % dan fly ash 12,5 % menghasilkan kuat tarik belah rata-rata sebesar 2,491 MPa, pada persentase penambahan serat 5 % dan fly ash 12,5 % menghasilkan kuat tarik belah rata-rata sebesar 2,463 MPa. Berarti, bahwa pengaruh penambahan serat dan menurunkan kuat tarik belah beton sebesar 11,09 %. fly ash adalah
5. Penambahan Serat 5%, 10% dan 15% mengakibatkan penurunan kuat lentur dan kuat tarik belah dari beton normal. 6. Dengan penambahan fly ash sebanyak 12,5% dari jumlah semen mengakibatkan kenaikan kuat lentur balok beton dari beton normal. Kuat tarik belah mengakibatkan penurunan dari beton normal. 7. Penambahan Serat limbah serutan besi dengan bentuk seperti per tidak layak digunakan pada campuran beton karena akan mengurangi kekuatan beton tersebut. Saran 1) Panjang Serat dan persentase serat yang digunakan lebih bervariasi untuk mendapatkan penambahan serat yang optimal. 2) Dapat digunakan bentuk dan ukuran serat limbah serutan besi yang lain mengingat serat limbah serutan besi bentuknya bermacam-macam. 3) Penggunaan Agregat harus memenuhi standart aturan yang berlaku untuk mendapatkan hasil beton yang maksimal. 4) Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya ditentukan fas dan umur beton yang lebih bervariasi agar didapatkan hasil pengujian yang optimal. 5) Sebelum dilaksanakan penelitian harus ada Hipotesa awal mengenai bahanbahan yang digunakan. DAFTAR PUSTAKA Departemen Pekerjaan Umum, 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, 1989. LPMB. Tata cara Rencana Pembuatan Campuran Beton Normal, SK SNI T-15-1990-3, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung. Departemen Pekerjaan Umum, 1996. Metode Pengujian Kuat Lentur Beton Dengan Balok Uji Sederhana Yang Dibebani Terpusat Langsung, SNI 03-4154-1996, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, 2002. Metode Pengujan Kuat Tarik Belah Beton, SNI 03-2491-2002, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung.
Haricipto, A., 2005. Pemanfaatan Limbah Briket Batu bara Sebagai Bahan Tambah Terhadap Kuat Tekan beton Dengan Perendaman Air Laut, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Hidayat, S. Y. 1986. Penelitian pendahuluan pemanfaatan abu terbang (Fly Ash) untuk campuran beton di Indonesia. Jakarta: Jurnal Litbang Vol. III No. 4-5 April dan Mei 1986. Nugroho, R. S., 2002. Kuat Lentur Balok Beton Serat Dengan Menggunakan Chip Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Suhendro, B., 1991, Pengaruh Pemakaian Kawat Lokal Pada Sifat sifat Beton, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian UGM, Yogyakarta. Suhendro, B., 1991, Pengaruh Pemakaian Fiber Secara Parsial Pada Balok Beton Bertulang, Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian UGM, Yogyakarta. Tjokrodimuljo, K, 1995. Bahan Bangunan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Tjokrodimuljo, K, 1996. Teknologi Beton, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.