PENGARUH SUBSTITUSI AGREGAT HALUS DENGAN KERAK BOILER TERHADAP BETON TUGAS AKHIR Disusun oleh : JEFFRY NIM: 12 0404 042 DOSEN PEMBIMBING : NURSYAMSI, ST. MT DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016
ABSTRAK Dewasa ini pembangunan mengalami kemajuan yang pesat, hal ini dapat terlihat dari banyaknya infrastruktur yang sedang dibangun sekarang ini yang mengakibatkan kebutuhan akan bahan konstruksi menjadi semakin meningkat, sehingga Para ahli melakukan penelitian dalam pembuatan bahan konstruksi dengan menggunakan benda yang tak habis pakai (limbah) sebagai alternative pengganti bahan-bahan konstruksi maupun sebagai bahan tambahan yang dapat meningkatkan mutu dari bahan konstruksi. Salah satu limbah yang bisa dimanfaatkan pada campuran beton adalah kerak boiler. Pada penelitian ini akan terlihat pengaruh substitusi kerak boiler terhadap agregat halus terhadap kuat tekan beton, nilai slump, absorbsi, berat satuan beton pada sampel silinder dan pengujian lendutan terhadap benda uji balok dengan ukuran (3,2x0,15x0,25) m. Komposisi substitusi kerak boiler terhadap agregat halus yaitu 5%, 10% dan 15%.jumlah sampel sebanyak 24 buah untuk silinder, setiap variasi 6 buah. Dan 2 buah sampel untuk balok yaitu balok normal dan balok substitusi kerak boiler dengan kuat tekan maksimum pada umur beton 28 hari. Dari hasil penelitian didapat bahwa kuat tekan beton mengalami kenaikan sampai 10% substitusi kerak boiler dan mengalami penurunan pada 15% substitusi kerak boiler. Absorbsi mengalami kenaikan setiap penambahan jumlah substitusi kerak boiler terhadap agregat halus. Nilai slump berkurang seiring dengan penambahan jumlah substitusi kerak boiler terhadap agregat halus. Kata kunci : kerak boiler, kuat tekan, nilai slump, absorbsi, lendutan
KATA PENGANTAR Puji dan syukur peneliti panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas rahmat dan berkat-nya peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Pengaruh Substitusi Agregat Halus dengan Kerak Boiler Terhadap Beton Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan bantuan, bimbingan, arahan dan dukungan yang berharga dari berbagai pihak. Untuk semua itu, peneliti menyampaikan pernghargaan yang setinggi-tingginya dan ucapan terima kasih yang tulus kepada : 1. Ibu Nursyamsi ST MT, selaku Dosen Pembimbing yang telah memberi bimbingan, arahan, saran serta motivasi kepada peneliti untuk 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 Universitas Sumatera Utara. 4. Ibu Rahmi Carolina selaku Ketua Laboratorium Bahan Rekayasa yang telah memberikan izin untuk pelaksanaan Tugas Akhir ini. 5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU yang telah memberikan bimbingan dan pengajaran selama menempuh masa studi. 6. Kepada pegawai administrasi dan pegawai-pegawai Departemen Teknik Sipil USU lainnya. 7. Orang tua terkasih dan saudara yang telah banyak memberi kasih saying, doa, semangat, perhatian, waktu dan materi yang tiada hentinya sehingga peneliti termotivasi untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Bang Ivandy Yoman yang telah meluangkan waktunya untuk berdiskusi seputar masalah Tugas Akhir ini.
9. Seluruh Angkatan 2012 Departemen Teknik Sipil USU, khususnya Harry Chandra, Michael Tanaka, Winston Chennady, Danan Anwa Salim, Hendrik, Juvianto, Benny Wirawan, Thompson Kwan, Michael, Dicky Yongko, Michael Keilson, Larry Djono, Randy Tandiono, Wahyu Tanady, Victor, Prayogo Liuputra, Sarah Hutabarat, Prasetyo Ramadhan dan yang lainnya yang tidak disebutkan. 10. Asisten Laboratorium Struktur, yang telah banyak membantu penelitian ini 11. Abang dan Kakak senior yang memberi dukungan, tenaga dan semangat yang luar biasa 12. Adik-adik junior Angkatan 2013 yang telah membantu dalam penelitian Tugas Akhir ini Seluruh pihak yang telah mendukung dan membantu peneliti dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Peneliti menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan-rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata peneliti mengucapkan banyak terima kasih. Peneliti berharap semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca. Medan, 2016 Peneliti, jeffry 120404042
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR.. ii DAFTAR ISI.. iv DAFTAR TABEL. vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR NOTASI ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah 3 1.3 Tujuan Penelitian. 3 1.4 Manfaat Penelitian.... 4 1.5 Batasan Masalah... 4 1.6 Metode Penelitian. 6 1.7 Sistematika Penulisan 8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian beton.... 9 2.2 Material Penyusun Beton.... 25 2.2.1 Semen. 25 2.2.2 Agregat 32 2.2.3 Air.. 37 2.2.4 Bahan Tambah (Admixture).. 38 2.2.5 Kerak Boiler Pabrik Kelapa Sawit 42 2.3 Beton segar 11 2.3.1 Kemudahan Pengerjaan (Workability)...... 11 2.3.2 Pemisahan Kerikil (Segregation)....... 14 iv
2.3.3 Pemisahan Air ( Bleeding).... 15 2.4 Beton Keras.... 16 2.4.1 Kuat Tekan Beton 16 2.4.2 Kuat Lentur. 23 2.4.3 Absorbsi Beton 24 2.5 Klasifikasi Retak... 48 2.5.1 Rangkap (Creep) Dan Susut (Shrinkage)...... 49 2.5.2 Plastic Shrinkage Crack... 50 2.5.3 Drying Shrinkage Beton... 51 2.5.4 Lebar Retak.. 52 2.6 Balok Beton.. 46 2.6.1 Balok Beton Tanpa Tulangan... 46 2.6.2 Balok Beton Dengan Tulangan 47 2.7 Perawatan Beton... 48 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum.. 54 3.2 Diagram Alir Penelitian.... 55 3.3 Bahan Penyusun Beton..... 56 3.3.1 Semen..... 56 3.3.2 Agregat Halus... 56 3.3.4 Agregat Kasar... 60 3.3.5 Kerak Boiler 64 3.3.6 Air. 68 3.4 Perencanaan Campuran Beton (Mix Design).... 68 3.5 Tulangan baja...... 70 3.6 Persiapan Pembuatan Benda Uji..... 70 v
3.7 Pengecoran Benda Uji... 71 3.8 Perawatan Benda Uji... 3.8 Pengujian Benda Uji.... 72 3.8.1 Pengujian Kuat Tekan Beton... 72 3.8.2 Pengujian Kuat Retak Pada Beton.. 72 BAB IV ANALISA DATA IV.1 Slump Test... 74 IV.2 Berat Satuan Beton.. 75 IV.3 Daya Serap (Absorbsi) Air.75 4.4 Kuat Tekan...77 4.5 Lendutan Balok Teoritis.79 4.5.1 Analisa Kapasitas Penampang Teoritis......79 4.5.2 Lendutan Yang Terjadi Pada Balok Normal... 85 4.5.3 Lendutan Yang Terjadi Pada Balok Substitusi.... 89 4.5.4 Kapasitas Berdasarkan Penampang. 93 4.6 Pengujian Balok Beton Bertulang... 95 4.6.1 Balok Beton Normal.... 95 4.6.2 Balok Beton Substitusi 96 4.7 Pola Retak... 98 4.8 Pembahasan Hasil Pengujian.99 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 101 5.2 Saran.. 102 DAFTAR PUSTAKA. xii vi
DAFTAR GAMBAR BAB I Gambar 1.1 Benda uji silinder...6 Gambar 1.2 Benda uji balok.. 6 BAB II Gambar 2.1 Unsur-unsur pembuat beton.. 10 Gambar 2.2 Proses kerak boiler 13 Gambar 2.3 Kerak boiler. 14 Gambar 2.4 kerak boiler lolos ayakan 4.75 mm 18 Gambar 2.5 Kerucut abrams. 19 Gambar 2.6 Jenis- jenis slump adukan beton 20 Gambar 2.7 Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan beton selama masa perkembangannya. 21 Gambar 2.8 Hubungan antara umur beton dan kuat tekan beton. 22 Gambar 2.9 Perkembangan kekuatan tekan mortar untuk berbagai tipe semen Portland.... 43 Gambar 2.10 Pengaruh jumlah semen terhadap kuat tekan beton pada faktor air semen sama. 45 Gambar 2.11 Pengaruh jenis agregat terhadap kuat tekan beton. 45 Gambar 2.12 Balok dengan beban P dan Q. 46 Gambar 2.13 Elemen balok beton bertulang.. 47 BAB III Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Diagram alir metodologi penelitian. komposisi penyusun beton pada variasi I komposisi penyusun beton pada variasi II. komposisi penyusun beton pada variasi III viii
Gambar 3.5 Gambar 3.6 komposisi penyusun beton pada variasi IV.. Letak dial pada balok... BAB IV Gambar 4.1 Grafik hubungan variasi beton dengan nilai berat satuan beton. 75 Gambar 4.2 Grafik hubungan variasi beton dengan absorbsi..... 76 Gambar 4.3 Grafik hubungan variasi beton dengan kuat tekan beton..... 78 Gambar 4.4 Balok normal 79 Gambar 4.5 Bidang Momen Pada Balok Akibat Beban Terpusat Dan Berat Sendiri.. 93 Gambar 4.6 Bidang Momen Pada Balok Akibat Beban Terpusat Dan Berat Sendiri.. 94 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Grafik Lendutan Analisa Teoritis dan Eksperimen Balok Normal 97 Grafik Lendutan Analisa Teoritis dan Eksperimen Balok Substitusi...97 Grafik Lendutan Eksperimen Balok Normal dan Eksperimen Balok Substitusi..98 Gambar 4.10 Retak lentur balok normal... 99 Gambar 4.11 Retak lentur balok substitusi... 99 BAB V Tidak terdapat gambar viii
DAFTAR TABEL BAB I Tabel 1.1 Jumlah benda uji silinder 5 Tabel 1.2 Jumlah benda uji balok 5 BAB II Tabel 2.1 Persentase komposisi semen Portland.... 19 Tabel 2.2 Presentasi dari komposisi dan kadar senyawa kimia semen... 28 Tabel 2.3 Komposisi senyawa utama semen portland.. 29 Tabel 2.4 Susunan gradasi untuk agregat halus. 33 Tabel 2.5 Susunan gradasi untuk agregat kasar. 36 Tabel 2.6 Komposisi kimia Kerak Boiler... 45 Tabel 2.7 Perkiraan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur. Tabel 2.8 Lebar maksimum yang di izinkan.. 53 BAB III Tabel 3.1 Komposisi kebutuhan bahan campuran beton untuk 1 m 3. 70 BAB IV Tabel 4.1 Hasil pengujian nilai slump. 74 Tabel 4.2 Hasil pengujian berat satuan beton.. 75 Tabel 4.3 Hasil pengujian absorbsi.. 76 Tabel 4.4 Hasil pengujian kuat tekan beton... 78 Tabel 4.5 Analisa teoritis penurunan balok normal... 93 Tabel 4.6 Analisa teoritis penurunan balok dengan substitusi kerak boiler... 94 Tabel 4.7 Hasil pengujian penurunan balok normal.. 95 Tabel 4.8 Hasil pengujian penurunan balok substitusi kerak boiler.. 96 Tabel 4.9 Pengamatan pola retak sewaktu pengujian. BAB V vii
Tidak terdapat tabel viii
DAFTAR NOTASI A s A s a a min a max b B β 1 d d P qbs total f c f s f y f y E c E s H I cr I e I g luas tulangan tarik luas tulangan tekan tinggi blok tekan tinggi minimal blok tekan tinggi maksimum blok tekan jarak antar perletakan lebar penampang balok konstanta fungsi dari kuat tekan jarak serat terluar ke tulangan tarik jarak serat terluar ke tulangan tekan lendutan akibat beban terpusat lendutan akibat berat sendiri lendutan total tegangan tekan beton tegangan yang terjadi pada tulangan tarik tegangan leleh baja tulangan tarik tegangan leleh baja tulangan tekan modulus elastisitas beton modulus elastisitas baja tinggi penampang balok inersia penampang retak inersia penampang efektif inersia penampang gross ix
L M a M cr M nc M ns M u P q ρ ρ b ρ s ρ min ρ max S y y dasar γ beton panjang balok momen akibat beban luar momen retak momen nominal beton momen nominal baja momen ultimate beban terpusat berat sendiri balok rasio tulangan tarik rasio tulangan dalam keadaaan seimbang rasio tulangan tarik rasio tulangan minimum rasio tulangan maksimum diameter sengkang titik penampang transformasi titik penampang transformasi dari dasar diameter tulangan berat jenis beton x