OLEH : Dwiputro Raharjo PEMBIMBING : I Aman Ir. A S b kti MS Subakti, Tavio, ST., MT., Ph.D
LATAR BELAKANG Perlu adanya suatu alternatif bahan yang bisa mengurangi kadar semen, tetapi tidak mengurangi kekuatan (strength) beton itu sendiri dan sifat-sifat fisik dan mekanik beton lainnya. Penghematan tenaga dalam proses pemadatan beton Penelitian mengenai Self Compacting Concrete (SCC) sangat sedikit dilakukan di Indonesia. Oleh sebab itu penulis merasa perlu untuk melaksanakan penelitian ini.
PERUMUSAN MASALAH Dari penelitian ini, bagaimanakah proses mix design yang tepat pada pencampuran SCC. Dari penelitian ini diharapkan didapat hasil mix design yang optimal. Dari penelitian ini didapatkan pula harga yang Dari penelitian ini didapatkan pula harga yang efisien dengan kuat tekan yang optimal.
BATASAN MASALAH Metoda pencampuran yang digunakan adalah metoda DOE (Departement of Environment) SK SNI T-15-1990-03 dengan judul Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Dengan menambahkan syarat-syarat dari beton self compacting dari The European Guidelines For SCC, 2005. Admixture dan additive yang dipakai ada 4 macam, yaitu Hyperplasticizer p Viscocrete 10 dari Sika Indonesia, Silika Fume yaitu Sikafume dari Sika Indonesia, Fly ash dari PLTU Paiton dan Iron slag dari PT. Ispat Indo. Perbandingan penggunaan fly ash yaitu 0%, 10%, 30% dan 50% Silika fume yang dipakai adalah komposisi 0%, 10% dan 20% dari berat pozzolan fly ash Water Cement Ratio yang dipakai W/C 0,3, 0,5 dan 0,7, dimana kekuatan beton bervariasi dengan tetap mengacu kepada W/C 0,3, 0,5 dan 0,7. Kerikil dengan ukuran maksimum 20 mm, pasir yang digunakan adalah pasir Lumajang, dan semen yang dipakai adalah semen tiga roda tipe PCC (Portland Composite Cement). ) Dalam penelitian ini, optimasi mix desain menggunakan program statistik SPSS dengan menggunakan regresi multilinear komposisi mix design material terhadap kuat tekan beton. Slump rencana mix desain awal 60 s.d180 mm, dipakai 120 mm. Kuat tekan pada beton keras pada umur beton 3, 7, 14, 28 dan 56 hari. Dianggap Suhu udara dalam laboratorium tetap yaitu ± 31 0 C
Tujuan dan Manfaat Penelitian Mengetahui proses pelaksanaan mix design yang tepat pada pencampuran SCC dengan bahan tersebut diatas. Mengetahui hasil mix design yang optimal dari fly ash, iron slag, silika fume dan hyperplasticizer dengan program optimasi yaitu program statistik SPSS. Mendapatkan harga yang efisien dari Mix desain tersebut
SISTEMATIKA PENULISAN BAB 1 : PENDAHULUAN Bab ini berisi suatu konsep atau hipotesa untuk sebuah tujuan tertentu. Dalam bab ini menjelaskan latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, serta sistematika penulisan. BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Bab ini membahas teori, temuan, bahan penelitian lain yang digunakan sebagai referensi yang dijadikandik landasan untuk melakukan k penelitian. i Uraian dalam tinjauan pustaka diarahkan untuk menyusun kerangka pendekatan atau konsep yang akan diterapkan dalam penelitian. BAB 3 : METODE PENELITIAN Bab ini menguraikan secara rinci mengenai sumber data, studi literatur, analisa material, penentuan komposisi awal tiap bahan, trial mix desain, proses produksi beton SCC, pemeliharaan beton SCC, pengetesan beton SCC, serta analisa data trial mix desain yang dilakukan dalam menjawab permasalahan penelitian untuk mencapai tujuan penelitian. BAB 4 : ANALISA DAN DESAIN Bab ini berisi hasil analisa material, mix desain, hasil pengujian kuat tekan beton SCC serta didapatkanlah hasil yang optimal dari mix desain tersebut dengan menggunakan program optimasi yaitu program statistik SPSS. BAB 5 : SIMPULAN DAN SARAN Bagian terahir dari penelitian ini berisi kesimpulan yang diperoleh selama proses pembuatan tesis yang mengacu pada tujuan penelitian yang diharapkan serta saran untuk pengembangan penelitian tentang topik tersebut
2.1 Beton dan Asal Usulnya 2.2 Keuntungan dan Kerugian Beton 2.3 Keterbatasan Beton 2.4 Self Compacting Concrete (SCC) 2.4.5.1. Slump Cone Pengujian slump cone ini digunakan untuk mengetahui fillingability campuran beton. 2452 2.4.5.2. L-Shaped Box Pengujian dengan menggunakan alat ini bertujuan untuk mengetahui tingkat passingability dari campuran beton. 2.4.5.3. V-Funnel Test Alat V-Funnel ini digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dan representatif untuk pengujian fillingability campuran beton. Selain itu alat V-Funnel juga digunakan untuk tes segregasi
2.5 Fly Ash Fly ash merupakan limbah dari sisa pembakaran batu bara yang tidak terpakai dan terbuang sehingga diharapkan melalui Self Compacting Concrete (SCC), limbah tersebut dapat dimanfaatkan secara maksimal 2.6.Hyperplasticizer Superplasticizer dapat menambah workability beton tanpa mengakibatkan beton mengalami segregasi yang umumnya terjadi pada beton yang masih basah. Selain itu superplasticizer i juga dapat mengurangi kadar air atau untuk meningkatkan kekuatan beton tanpa menambah kadar semen 2.7.Silica Fume Silica fume, juga dikenal sebagai microsilica, adalah hasil dari pengurangan kuarsa kemurnian tinggi dengan kokas pada tungku listrik dalam produksi silikon dan paduan ferrosilicon 2.8. Iron Slag Industri peleburan logam baja menghasilkan limbah slag atau kerak. Slag adalah limbah besi dan baja yang berbentuk bongkahan-bongkahan kecil yang diperoleh dari hasil samping pembuatan baja dengan tanur tinggi. Iron slag gyang gpeneliti ambil adalah agregat halusnya. 2.9. Semen PCC Semen PCC (Portland Composite Cement) merupakan jenis semen varian baru yang mempunyai karakteristik mirip dengan semen Portland pada umumnya tetapi semen jenis ini mempunyai kualitas yang lebih baik, ramah lingkungan dan mempunyai harga yang lebih ekonomis. 2.10. Metode Mix Design
MULAI Studi Literatur Persiapan bahan : Viscocrete -10, Fly Ash, Silika Fume, Iron Slag, Semen PCC, Agregat kasar, pasir Lumajang dan air Analisa / pengetesan material Komposisi Tiap Bahan Pelaksanaan Mix Design B Pengadukan komposisi bahan SCC dengan 0% Fly Ash dari total volume binder, komposisi Agregat A dan B, serta komposisi 3% dan 10% Silika Fume SCC dengan 15% Fly Ash dari total volume binder, komposisi Agregat A dan B, serta komposisi 3% dan 10% Silika Fume SCC dengan 40% Fly Ash dari total volume binder, komposisi Agregat A dan B, serta komposisi 3% dan 10% Silika Fume Pengetesan beton kondisi segar A
B A Pengetesan beton kondisi i segar Slump Flow Test L-Box test atau U-Flow test V-Funnel test Persyaratan SCC Desain Ulang tidak Memen uhi ya Setting Time Dicetak dalam silinder 10/20 Pengetesan beton kondisi keras Test Kuat Tekan 3, 7, 14, 21, dan 28 hari Analisa Optimasi Regresi Multilinier komposisi bahan material SSC dengan program SPSS Kesimpulan SELESAI
Analisa Optimasi Setelah SCC dicetak dan dites, maka data hasil penelitian tersebut dilakukan analisa optimasinya dengan menggunakan program statistik yaitu program SPSS 19, sehingga dapat diketahui komposisi yang optimal untuk mendapatkan beton SCC dengan hasil yang maksimal pula.
Kebutuhan Benda Uji dapat dilihat pada Tabel Berikut sehingga mendapatkan 33 buah Benda Uji Komposisi Perbandingan agregat kasar dengan agregat halus adalah 45 : 55. Agregat halus pada tabel diatas dapat dijelaskan sebagai berikut: Type N : Normal yaitu tidak memakai Iron Slag TypeS:MemakaiIronSlagdenganperbandingan 15% iron slag : 85% pasir lumajang.
Pengambilan komposisi disini penulis berdasarkan peraturan the european guidelines for SCC, 2005 dan dari penelitian-penelitian sebelumnya. Prosentase antara agregat halus dengan agregat kasar adalah 55 : 45 sesuai dengan batasan dari the european guidelines for SCC, 2005 Prosentase fly ash menurut penelitian sebelumnya akan mendapatkan hasil kuat tekan yang optimal bila posentase fly ash berada pada 50% dari berat semen (Hamka, A,2008), sehingga peneliti disini menggunakan maksimal fly ash 50% dari berat semen. Prosentase silika fume menurut PT. Sika Indonesia adalah 3-10% berat semen, tetapi disini peneliti memakai sampai dengan 20% tetapi diprosentasekan dari berat fly ash, sehingga tidak mencapai batas 10% dari standar PT.Sika Indonesia Prosentase iron slag disini peneliti membatasi 15% dari total agregat halus, dikarenakan berat jenisnya yang besar, yaitu dua kali dari pasir Lumajang. Iron slag ini digunakan sebagai pengisi / filler.
Analisa Material: Analisa Agregat Halus (Pasir) Analisa Iron Slag Analisa Agregat Kasar (Batu Pecah) Analisa Semen PCC Analisa Fly Ash Perencanaan Campuran Beton Self Compacting Didapatkan Berat Material Tiap Komposisi
Hasil Penelitian : Test SCC ( Slump Test, V-Funnel, dan L-Box Test) W/C Terkoreksi Hasil Kuat Tekan Beton Self Compacting Hasil Analisa Data dengan Program SPSS Analisa Regresi Utama dan Perbedaan Analisa SPSS dengan Hasil Uji Lab Hasil Uji Rumus Dengan Uji Lab Analisa Biaya
Optimasi Biaya untuk W/C 0,3 Pada Tabel dibawah dapat disimpulkan bahwa kuat tekan dibagi dengan harga aga yang terbesar adalah komposisi s 1 yaitu sebesar 0,0000666 dimana komposisinya adalah dengan agregat normal dengan W/C 0,3, fly ash 0% dan silika fume 0 %, dimana itu adalah harga yang optimal dengan menghasilkan kuat tekan yang signifikan pula, walaupun secara kuat tekan yang terbesar adalah pada komposisi 22, tetapi harga yang didapatkan untuk mendapatkan kuat tekan tersebut cukup besar pula, sehingga komposisi 22 bukanlah yang optimal.
Optimasi Biaya untuk W/C 0,5 Pada Tabel dibawah ini dapat disimpulkan bahwa kuat tekan dibagi dengan harga yang terbesar adalah komposisi 8 yaitu sebesar 0,00006399 dimana komposisinya adalah dengan agregat iron slag dengan W/C 0,5, fly ash 10% dan silika fume 0 %, dimana itu adalah harga yang optimal dengan menghasilkan kuat tekan yang signifikan pula, walaupun secara kuat tekan yang terbesar adalah pada komposisi 14, tetapi harga yang didapatkan untuk mendapatkan kuat tekan tersebut cukup besar pula, sehingga komposisi 14 bukanlah yang optimal.
Optimasi Biaya untuk W/C 0,7 Pada Tabel dibawah ini dapat disimpulkan bahwa kuat tekan dibagi dengan harga yang terbesar adalah komposisi 9 yaitu sebesar 0,0000641 dimana komposisinya adalah dengan agregat iron slag dengan W/C 0,7, fly ash 10% dan silika fume 0 %, dimana itu adalah harga yang optimal dengan menghasilkan kuat tekan yang signifikan pula, walaupun secara kuat tekan yang terbesar adalah pada komposisi 27, tetapi harga yang didapatkan untuk mendapatkan kuat tekan tersebut cukup besar pula, sehingga komposisi 27 bukanlah yang optimal.
Kesimpulan Penelitian ini mendapatkan hasil kuat tekan terbesar pada umur 28 hari adalah komposisi 22 yaitu sebesar 65,33 Mpa, begitu pula kuat tekan pada umur 56 hari yang terbesar berasal dari komposisi 22 yaitu sebesar 77,191 Mpa, komposisi 22 merupakan variasi campuran dimana terdapat material iron slag, water cement ratio (W/C) 0,3, fly ash 30% dan silika fume 20%. Sedangkan kuat tekan terkecil pada umur 28 hari adalah sebesar 17,012 Mpa terdapat pada komposisi 3, dan kuat tekan terkecil pada umur beton 56 hari juga pada komposisi 3 yaitu sebesar 18,412 Mpa, komposisi 3 merupakan variasi vampuran beton self compacting dimana tidak ada material iron slag, water cement ratio (W/C) 0,7, fly ash 0% dan silika fume 0%.
Didapatkan perumusan untuk mendapatkan kuat tekan pada umur beton 28 hari yaitu dengan rumusan sebagai berikut: Kuat Tekan 28 hari = 40.848 + 3.100395 semen -0.587366 air -2.69854 pasir -3.19724 batupecah +0.544276 silika fume + 0.830342 fly ash -1.93886 iron slag + 1.724703 viscocrete (dalam satuan kg) Didapatkan Analisa harga bahwa komposisi harga terbesar berasal dari komposisi 31 yaitu sebesar Rp1.991.050,61 dimana komposisi 31 adalah campuran material dengan W/C 0,3, iron slag, 50% fly ash, dan 20% silika fume, sedangkan harga yang terendah adalah komposisi 9 yaitu sebesar Rp529.747,75 yaitu campuran material dengan W/C 0,7, iron slag, 10%fly ash, dan 0% silika fume, tetapi dengan kuat tekan yang terbesar yaitu 65,33 Mpa kita mendapatkan harga Rp1.460.042,66, dimana harga tersebut t masih dibawah harga tertinggiti i untuk semua komposisi yang sebesar Rp1.991.050,61, sedangkan untuk kuat tekan yang terkecil yaitu sebesar 17,012 Mpa kita mendapatkan harga senilai Rp537.005,00.
Pada optimasi untuk W/C 0,3 dapat disimpulkan bahwa kuat tekan dibagi dengan harga yang terbesar adalah komposisi 1 yaitu sebesar 0,0000666 dimana komposisinya adalah dengan agregat normal dengan W/C 0,3, fly ash 0% dan silika fume 0 %, dimana itu adalah harga yang optimal dengan menghasilkan kuat tekan yang signifikan pula Pada optimasi untuk W/C 0,5 dapat disimpulkan bahwa kuat tekan dibagi dengan harga yang terbesar adalah komposisi 8 yaitu sebesar 0,00006399 dimana komposisinya adalah dengan agregat iron slag dengan W/C 0,5, fly fy ash 10% dan silika fume 0 %, dimanaituadalahhargayangoptimaldenganmenghasilkankuat tekan yang signifikan pula Pada optimasi untuk W/C 0,7 dapat disimpulkan bahwa kuat tekan dibagi dengan harga yang terbesar adalah komposisi 9 yaitu sebesar 0,00006410000641 dimana komposisinya i adalah dengan agregat iron slag dengan W/C 0,7, fly ash 10% dan silika fume 0 %, dimanaituadalahhargayangoptimaldenganmenghasilkankuat tekan yang signifikan pula
Pengaruh bahan fly ash pada beton self compacting adalah menambah meningkatkan workability, mengurangi bleeding, memperlambat waktu pengikatan awal (setting time), meningkatkan kuat tekan, meningkatkan modulus elastisitas, menurunkan reaksi alkali-silika, dan meningkatkan ketahanan terhadap serangan sulfat, sedangkan reaksi fly fyash yang peneliti pakai disini adalah untuk mengurangi bahan material semen yang mahal dengan meningkatkan kuat tekannya. Disini peranan fly ash sebagai pozzolan. Pengaruh bahan hyperplasticizer p yaitu viscocrete-10 untuk beton Self Compacting adalah beton SCC yang diproduksi selain lebih flowable, setting time atau waktu pengerasan dari SCC tersebut dapat diatur, dan homogenitas dari beton dapat terjaga sehingga menghasilkan beton dengan bentuk fisik yang lebih baik. Superplasticizer tidak hanya dapat menyebabkan pengurangan kebutuhan air dan kemudahannya mengalir, tetapi juga dapat menjaga efek dispersi dari campuran agregat SCC pada saat waktu pengangkutan pasta dan pelaksanaan, cara kerja superplaticizer p ini terdiri dari 2 reaksi yaitu ionisasi dan steric hindrance effect.
Pengaruh bahan silika fume bersamaan dengan superplasticizer adalah penggunaan air pada bahan beton dan adanya bahan silika fume yang mengisi pori-pori serta bersifat pozzolan ini, maka mengakibatkan beton menjadi kedap, awet, dan berkekuatan tinggi. Bila beton dianggap terdiri dari batu pecah sebagai frame atau rangka dan pasta semen sebagi matriks pengisinya. Mengenai pasta semen dibagi menjadi dua daerah yaitu daerah tengah dan daerah transisi (transition zone), yaitu batas antara agregat dengan pasta. Daerah tengah biasanya cukup kuat, tetapi daerah transisi sering terjadi bleeding atau kebanyakan air sehingga kadang-kadang lemah dibanding dengan daerah tengah. Dengan adanya silika fume daerah agregat matriks transisi lebih padat dan kuat sehingga hubungan antara semen pasta dan agregat menjadi lebih kompak, agregat dan pasta merupakan kesatuan struktur komposit yang cukup solid dan kuat. Keuntungan-keuntungan penggunaan silica fume dan superplatisticizer pada campuran beton menurut beberapa hasil penelitian terdahulu antara lain seperti kekuatan tekan hancurnya lebih tinggi, kekuatan tarik lebih tinggi, rangkaknya lebih kecil, regangan yang terjadi kecil, susutnya kecil, modulus elastisitasnya tinggi, ketahanan terhadap serangan klorida tinggi, ketahanan terhadap keausan tinggi dan permeabilitas lebih kecil Pengaruh bahan iron slag disini mempengaruhi kuat tekan beton, hal ini dapat terlihat pada kuat tekan terbesar beton tidak pada komposisi agregat normal, tetapi pada agregat dengan komposisi dimana terdapat iron slag, yaitu komposisi 22 dengan kuat tekan terbesar 65,33 Mpa (umur 28 hari). Peranan iron slag disini sebagai filler atau pengisi dan pengganti sebagian agregat halus
Dari hasil penelitian dapat diketahui bahwa pada kuat tekan umur 56 hari terdapat peningkatan yang cukup signifikan, sehingga untuk penelitian i selanjutnya dapat diteliti i lagi untuk kuat tekan umur 91 hari Untuk mendapatkan regresi yang lebih sempurna diharapkan penelitian selanjutnya agar lebih banyak komposisi yang dibuat mix designnya termasuk dengan persentase tiap komposisi agar lebih variatif.