PENGARUH PENGGUNAAN BAMBU SEBAGAI AGREGAT KASAR TERHADAP SIFAT MEKANIK BETON RINGAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : RUMANTO 080404153 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Pemakaian bambu sebagai pengganti agregat adalah salah satu usaha untuk mereduksi berat jenis dari beton terutama pada produksi beton ringan. Bambu adalah jenis material organik yang terdiri dari glukosa dan serat (sellulosa) seperti layaknya kayu pada umumnya. Serat dapat memberikan manfaat lebih dalam beton. Namun material bambu memberikan konsekuensi berupa menurunnya kuat tekan dan kuat tarik pada beton. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya pengaruh pengunaan substitusi bambu pada beton terhadap nilai kuat tekan, kuat tarik, elastisitas, absorbsi dan berat jenis beton. Material bambu yang digunakan berukuran antara 15-20 mm. Jenis bambu yang digunakan adalah bambu betung (Dendrocalamus asper). Adapun variasi penambahan bambu betung yang digunakan adalah 0%, 20%, 40%, 60%, 80% dari berat agregat kasar. Sampel penelitian berupa benda uji silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Dari hasil pengujian terjadi penurunan nilai slump adukan beton seiring penambahan persentase substitusi. Beton bersifat menyerap air yang ditunjukkan dengan peningkatan absorbsi air pada benda uji beton yang mencapai 1,66%. Penurunan juga terjadi pada berat jenis, kuat tekan, kuat tarik serta elastisitas. Nilai minimum berat jenis beton rata-rata dengan substitusi bambu untuk berbagai variasi diperoleh sebesar 2086,18 kg/m 3 (80%), dan maksimum sebesar 2307,46 kg/m 3 (20%). Besarnya nilai kuat tekan maksimum adalah 17,08 MPa untuk substitusi 20% dan minimum 5,81 MPa untuk variasi 80%. Tegangan tarik maksimum yang terjadi sebesar 1,48 MPa (20%) dan minimum 0,75 MPa (80%). Modulus elastisitas rata-rata beton normal sebesar 63046 MPa, sedangkan untuk substitusi bambu 80%, modulus elastisitas rata-ratanya sebesar 9812 MPa. Hal ini sesuai dengan perolehan kuat tekan beton, dimana kuat tekan beton akan menurun seiring pemakaian substitusi bambu pada beton. Beton dengan kuat tekan rendah akan menghasilkan regangan longitudinal yang besar sehingga modulus elastisitas menjadi rendah dan sebaliknya. Kata kunci : Bambu, beton ringan, berat jenis, kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas. i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul PENGARUH PENGGUNAAN BAMBU SEBAGAI AGREGAT KASAR TERHADAP SIFAT MEKANIK BETON RINGAN Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ibu Nursyamsi, ST, MT selaku pembimbing, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Seluruh asisten Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. ii
6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 7. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Paiman dan Ibunda Musinem, yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat yang luar biasa kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do a yang tiada batas untuk saya. Kepada adik saya Amas Gunarko, yang telah banyak membantu dan mendukung saya selama ini, terima kasih atas doanya. Kepada semua keluarga yang ikut membantu saya dalam mengerjakan tugas akhir ini. 8. Teristimewa untuk teman seperjuangan dalam tugas akhir M.Hafiz dan Berry Kurniawan yang telah ikut memberikan doa, motivasi, dan semangat. 9. Kepada teman-teman seperjuangan : Denny Adrian, Ratih Dewanti, Raissa Muharrisa, Ade Sri Rezeki, Tofandi Yumahira, M. Harry Yusuf, Fachrurrozi, Ibnu Syifa, Samuel Pakpahan, Muazzi, Aris Munandar, Andy Kurniawan, Dedial, Alfrendi Indra Prima Siregar, Dewi Lestari Siregar, Futri Fajarni, Baby Purba serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2008 lainnya. Kepada Rissa, Ari, Iwan, Eky, Barly, Rendra, Wahyu, Raedian, Hilman, Arif, Dian, Dika, Phillip, Risky, Yogi, Subar, dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 10. Kepada teman-teman surveyor, Kak Arin, Bg Rachmat, Silvia, Bg Ozi terima kasih atas motivasi dan semangatnya. 11. Seluruh rekan-rekan yang tidak bisa saya tuliskan satu-persatu, terima kasih atas dukungannya yang sangat baik. iii
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, 12 September 2014 Penulis ( Rumanto ) iv
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR GRAFIK... xi DAFTAR NOTASI... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 4 1.3. Batasan Masalah... 5 1.4. Maksud dan Tujuan Penelitian... 5 1.5. Metodologi... 6 1.6. Tempat Penelitian... 7 1.7. Sistematika Penulisan... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 9 2.1. Bambu... 9 2.1.1. Bambu Betung... 11 2.2. Semen... 15 2.2.1. Semen Portland... 16 2.3. Agregat... 18 2.3.1. Jenis Agregat Berdasarkan Berat... 19 2.3.2. Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Normal... 22 2.4. Air... 26 2.5. Bahan Tambahan (Admixture)... 27 2.5.1. Bahan Tambahan Kimia (chemical admixture)... 27 v
2.5.2. Bahan Tambahan Mineral (Additive)... 29 2.6. Beton... 30 2.6.1. Sifat-sifat Beton Segar (fresh concrete)... 31 2.6.1.1. Kemudahan Pengerjaan (workability)... 32 2.6.1.2. Pemisahan Kerikil (segregation)... 33 2.6.1.3. Pemisahan Air (bleeding)... 34 2.6.2. Sifat-sifat Beton Keras... 34 2.6.2.1. Kuat Tekan Beton... 35 2.6.2.2. Kuat Tarik Beton... 36 2.6.2.3. Modulus Elastisitas Beton... 37 2.6.2.4. Penyerapan Air (Absorbsi)... 39 2.6.3. Beton Ringan (Lightweight Concrete)... 39 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 43 3.1. Metode... 43 3.2. Bahan Penyusun Beton... 44 3.2.1. Semen Portland... 44 3.2.2. Agregat Halus... 44 3.2.3. Agregat Kasar... 48 3.2.4. Bambu Betung (Dendrocalamus asper)... 51 3.2.5. Air... 54 3.3. Pembuatan Benda Uji... 54 3.3.1. Perencanaan Campuran Beton... 55 3.3.2. Persiapan Alat dan Bahan... 63 3.3.3. Pengecoran Benda Uji... 64 3.3.4. Pemeriksaan Nilai Slump... 65 3.3.5. Perawatan Benda Uji (Curing)... 66 3.4. Pengujian Benda Uji... 66 3.4.1. Pengujian Kuat Tekan Benda Uji Silinder... 66 3.4.2. Pengujian Kuat Tarik Belah Benda Uji Silinder... 68 3.4.3. Pengujian Modulus Elastisitas Beton... 69 3.4.4. Pengujian Penyerapan Air (Absorbsi) Benda Uji... 70 vi
3.4.5. Pengujian Berat Jenis Beton... 70 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 71 4.1. Nilai Slump... 71 4.2. Pengujian Benda Uji Silinder... 72 4.2.1. Absorbsi... 72 4.2.2. Kuat Tekan... 74 4.2.3. Kuat Tarik Belah... 77 4.2.4. Elastisitas... 79 4.2.5. Berat Jenis... 82 4.3. Analisis dan Diskusi... 85 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 92 5.1. Kesimpulan... 92 5.2. Saran... 93 DAFTAR PUSTAKA... 95 vii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Variasi penambahan potongan bambu... 7 Tabel 2.1 Sifat fisik dan mekanik bambu betung (Dendrocalamus Asper)... 14 Tabel 2.2 Persyaratan susunan besar butir agregat ringan untuk beton ringan struktural... 21 Tabel 2.3 Persyaratan sifat fisis agregat ringan untuk beton ringan struktural... 22 Tabel 2.4 Batasan gradasi untuk agregat halus... 23 Tabel 2.5 Susunan besar butiran agregat kasar... 25 Tabel 2.6 Perkembangan kuat tekan beton berdasarkan umur beton... 36 Tabel 2.7 Persyaratan kuat tekan dan tarik belah rata-rata untuk beton ringan struktural... 42 Tabel 3.1 Kesimpulan pemeriksaan agregat halus... 47 Tabel 3.2 Kesimpulan pemeriksaan agregat kasar... 50 Tabel 3.3 Kesimpulan pemeriksaan potongan bambu betung... 54 Tabel 3.4 Faktor modifikasi untuk jumlah pengujian kurang dari 30 contoh... 56 Tabel 3.5 Komposisi agregat campuran yang digunakan untuk beton normal... 56 Tabel 3.6 Komposisi campuran benda uji silinder beton normal... 57 Tabel 3.7 Komposisi agregat campuran yang digunakan untuk beton substitusi bambu 20%... 59 Tabel 3.8 Komposisi agregat campuran yang digunakan untuk beton substitusi bambu 40%... 60 Tabel 3.9 Komposisi agregat campuran yang digunakan untuk beton substitusi bambu 60%... 61 viii
Tabel 3.10 Komposisi agregat campuran yang digunakan untuk beton substitusi bambu 80%... 62 Tabel 3.11 Komposisi campuran benda uji silinder beton substitusi bambu... 63 Tabel 4.1 Nilai slump dari campuran beton dengan substitusi bambu... 71 Tabel 4.2 Hasil pengujian absorbsi beton dengan atau tanpa substitusi bambu... 73 Tabel 4.3 Hasil pengujian kuat tekan beton dengan atau tanpa substitusi bambu pada umur 28 hari... 75 Tabel 4.4 Kuat tekan rata-rata untuk tiap variasi substitusi bambu dan persentasenya... 76 Tabel 4.5 Hasil pengujian kuat tarik belah beton dengan atau tanpa substitusi bambu umur 28 hari... 78 Tabel 4.6 Hasil perhitungan modulus elastisitas beton dengan atau tanpa substitusi bambu umur 28 hari... 80 Tabel 4.7 Hasil perhitungan berat jenis beton dengan atau tanpa substitusi bambu umur 28 hari... 82 Tabel 4.8 Berat jenis rata-rata untuk tiap variasi substitusi bambu dan persentasenya... 84 Tabel 4.9 Estimasi perkembangan kuat tekan beton dengan dan atau tanpa substitusi potongan bambu betung pada pengujian beton umur 3, 7, 14, 21 dan 28 hari... 88 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Karakteristik batang bambu betung (Dendrocalamus asper)... 11 Gambar 2.2 (a) Rumpun bambu; (b) Bambu betung (Dendrocalamus asper)... 12 Gambar 2.3 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe semen portland (Tri Mulyono, 2004)... 18 Gambar 2.4 Kerucut Abrams... 33 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian... 43 Gambar 3.2 Potongan bambu betung... 51 Gambar 3.3 Cetakan silinder... 64 Gambar 3.4 Mesin molen... 64 Gambar 3.5 Pemeriksaan Slump dengan kerucut Abrams-Harder... 65 Gambar 3.6 Perawatan benda uji (curing)... 66 Gambar 3.7 Pembebanan benda uji pada uji kuat tekan... 67 Gambar 3.8 Compressor Machine... 67 Gambar 4.1 Penampakan potongan bambu betung pada benda uji beton... 86 x
DAFTAR GRAFIK Grafik 3.1 Hasil pengujian gradasi pasir... 47 Grafik 3.2 Gradasi agregat campuran beton normal (substitusi 0%)... 56 Grafik 3.3 Gradasi agregat campuran beton substitusi bambu 20%... 59 Grafik 3.4 Gradasi agregat campuran beton substitusi bambu 40%... 60 Grafik 3.5 Gradasi agregat campuran beton substitusi bambu 60%... 61 Grafik 3.6 Gradasi agregat campuran beton substitusi bambu 80%... 62 Grafik 4.1 Hubungan antara persentase substitusi bambu dengan nilai slump... 72 Grafik 4.2 Hubungan persentase substitusi bambu dengan absorbsi silinder beton... 74 Grafik 4.3 Hubungan persentase substitusi bambu terhadap kuat tekan beton... 76 Grafik 4.4 Persentase kuat tekan rata-rata beton dengan atau tanpa substitusi bambu... 77 Grafik 4.5 Hubungan persentase substitusi bambu terhadap kuat tarik belah beton... 79 Grafik 4.6 Hubungan persentase substitusi bambu terhadap modulus elastisitas ratarata beton... 81 Grafik 4.7 Hubungan persentase substitusi bambu dengan berat jenis beton... 84 Grafik 4.8 Persentase berat jenis rata-rata beton dengan atau tanpa penambahan substitusi bambu... 85 Grafik 4.9 Pengaruh persentase agregat bambu terhadap kuat tekan beton (M.R. Endarto, dkk. 2010)... 87 Grafik 4.10 Pengaruh persentase agregat bambu terhadap berat jenis beton (M.R. Endarto, dkk. 2010)... 88 xi
Grafik 4.11 Perbandingan kuat tekan beton umur 14 hari... 89 Grafik 4.12 Perbandingan berat jenis beton umur 14 hari... 90 xii
DAFTAR NOTASI A : luas penampang benda uji silinder beton (mm 2 ) Ec Fct FM : modulus elastisitas (MPa) : kuat tarik belah (MPa) : modulus kehalusan f c, σ : tegangan/kuat tekan (MPa) k : faktor pembacaan dial regangan (=0,01) l,l P S2 : panjang benda uji silinder beton (mm) : beban uji tekan (N) : tegangan sebesar 0,4 f c (MPa) S1 : tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar 0,00005 (MPa) V : volume silinder beton (m 3 ) W ε : berat beton kering (kg) : perubahan panjang silinder (mm) : regangan ε1 : regangan longitudinal sebesar 0,00005 ε2 : regangan longitudinal akibat tegangan S2 ρ : berat jenis beton (kg/m 3 ) xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Lampiran II Lampiran III Lampiran IV Concrete Mix Design Pemeriksaan Bahan Data Pengujian Dokumentasi xiv