Penggunaan serat bambu pada campuran beton untuk meningkatkan daktalitas pada keruntuhan beton R. JUNNAIDY 1, *, A.D. MASDAR 2, R. MARTA 3 and A. MASDAR 4 1,2,3,4 Civil engineering, Sekolah Tinggi Teknologi Payakumbuh Jln. Khatib Sulaiman, Payakumbuh, 26227, Indonesia * Corresponding author: ronnyjunnaidy@yahoo.co.id Abstrak: Perilaku keruntuhan beton yang bersifat getas menjadikan keruntuhan mendadak apabila melampaui kekuatan ultimit. Perilaku ini merupakan kelemahan dari beton karena apabila terkena beban yang besar pada kurun waktu yang singkat seperti gempa, akan runtuh secara tiba-tiba. Hal ini dapat menimbulkan banyak korban, untuk mengatasi hal tersebut perlu di tingkatkan perilaku keruntuhan beton tersebut menjadi lebih daktail. Dalam hal ini di gunakan material bambu yang dibuat berupa serat, mengingat bambu merupakan material yang mempunyai kelebihan terhadap kekuatan tariknya. Dengan mencampurkan serat bambu, kedalam adukan beton diharapkan dapat meningkatkan daktalitas beton tersebut. Penelitian ini di lakukan secara ekspermental di laboratorium. Pengujian mengikat standar ASTM C150M. Benda uji dengan variasi serat 4%,6% dan 8% pada umur 28 hari didapat data tekan rata-rata adalah 17,386 MPa, 19,242 MPa dan 16,925 MPa. Terjadi penurunan kekuatan tekan seiring dengan penambahan serat. Sementara itu perilaku keruntuhan beton berserat menunjukkan bahwa tingkat daktalitas beton mengikat seiring dengan meningkatnya rasio serat terhadap berat semen. Berdasarkan tinjauan terhadap perilaku keruntuhannya dapat disimpulkan pemakaian serat bambu pada campuran beton dapat meningkatkan perilaku keruntuhan menjadi lebih daktail atau liat. Kata kunci: beton, serat, serat bambu, daktalitas, keruntuhan 1. PENDAHULUAN Beton mempunyai kelebihan memiliki kuat tekan yang tinggi, dapat dibentuk sesuai apa yang diinginkan, mudah dalam perawatannya dan dapat digunakan untuk konstruksi ringan maupun berat. Selain kelebihan beton juga mempunyai kelemahan yaitu kekuatan tarik beton yang kecil membuat beton memiliki sifat getas, yang dapat mengakibatkan kegagalan secara tibatiba. Durasi kerutuhan yang singkat ini sangat berbahaya karena akan menimbulkan korban. Tingkat daktalitas yang rendah menyebabkan bangunan yang ambruk secara tiba-tiba. Kondisi daerah seperti wilayah Sumatera Barat yang merupakan daerah yang rawan akan gempa membutuhkan tingkat daktalitas yang tinggi pada material konstruksinya untuk meminimalisir jumlah korban akibat gempa bumi. Penggunaan serat pada beton dapat meningkatkan perilaku keruntuhan beton. Perilaku keruntuhan beton yang bersifat getas dapat meningkat menjadi lebih daktail. Serat yang biasa digunakan diantaranya adalah serat yang terbuat dari besi dan serat yang terbuat dari bahan fiber plastik (FRP). Serat dari besi ataupun FRP relatif lebih mahal sehingga total biaya yang dikeluarkan per meter kubik (m 3 ) beton pun menjadi lebih mahal. Penambahan serat alami pada beton segar dapat meningkatkan daktalitas dari beton tersebut [1]. Penggunaan serat dari bahan bambu merupakan bahan alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti serat dari besi atau FRP karena bambu mempunyai keunggulan selain kekuatan tariknya tinggi dalam hal ketersediaan dan harganya juga lebih murah. Penelitian untuk meningkatkan kekutan tarik beton dengan menggunakan serat bambu telah dilakukan oleh beberapa peneliti 2017 ITP. All right reserved 131 DOI 10.21063/SPI3.1017.131-135
diantaranya oleh Suhardiman [2] dan Wayuni, dkk [1]. Pada penelitian ini digunakan serat bambu untuk meningkatkan daktalitas bambu mengingat bambu mempunyai perilaku yang sama dengan bahan baja dalam hal kuat tariknya. Dengan penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan tingkat daktalitas beton sehingga dapat mengurangi resiko terjadinya bencana. 2. SERAT BAMBU Penggunaan bambu sebagai material struktur sangat tepat karena bambu cukup ringan dan lentur sehingga bangunan dari struktur bambu mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap gempa [3]. Selain ringan dan lentur bambu mempunyai kuat tarik yang cukup besar bahkan untuk beberapa jenis bambu kuat tariknya melebihi kuat tarik baja serta memiliki elastisitas yang cukup tinggi. Serat alami seperti halnya serat alami dari bambu memiliki kerapatan rendah, harga relatif murah dan konsumsi energi rendah, serta dapat menetralkan CO2 dan memproduksi O 2 tiga kali lebih banyak dari tanaman lainnya. Hal paling istemawa serat bambu mempunyai daktalitas yang tinggi selain kekuatan yang dapat dipertandingkan dengan material lain seperti baja [4,5]. Kharakteristik mekanik bambu ini menjadikan bambu pempunyai peluang untuk digunakan sebagai serat pada beton. Selama ini banyak digunakan serat yang terbuat dari serat besi/baja sebagai serat pada campuran betn. Selain serat besi, jenis serat lain juga banyak digunakan adalah serat plastik dan serat yang terbuat dari bahan alami lainnya. Mekanisme kerja serat dalam memperbaiki sifat beton menurut yaitu dengan cara mendekatkan jarak antar serat dalam campuran beton akan membuat beton lebih mampu membatasi ukuran retak dan mencegah berkembangnya retak. Kerja serat akan lebih efektif bila diletakkan berjajar dan seragam, tidak tumpang tindih sehingga dapat meningkatkan perilaku keruntuhan dari beton. 3. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan secara eksperimental yang di laboratorium Teknologi Bahan Sekolah Tinggi Teknologi Payakumbuh. Selain itu juga dilakukan survey untuk mengetahui sumber dan ketersediaan dari bahanbahan pembentuk beton, terutama serat yang berasal dari bambu. Secara garis besar penelitian terdiri dari dua tahap pengujian. Pada tahap awal penelitian dilakukan pengujian pendahuluan pada material yang terkait dengan bahan pembentuk beton. Pada Tahap kedua dilakukan pengujian untuk mengetahui kekuatan dan perilaku keruntuhan beton berserat. Jenis bambu yang digunakan sebagai serat beton dalam penelitian ini adalah bambu Petung (dendrocolamus asper) yang berasal dari daerah Situjuh, Kabupaten Lima Puluh Kota, Propinsi Sumatera Barat disajikan pada Gambar 1. Persentase serat bambu yang digunakan pada campuran beton berserat adalah 4%, 6% dan 8% terhadap berat semen. Semen yang di gunakan adalah Semen portland type I dari PT. Semen Padang yang telah memenuhi syarat SNI. 0013. Agregat kasar yang digunakan untuk beton berupa split dengan ukuran 1-2, sedangkan aggregat halus yang digunakan adalah pasir yang berasal dari sungai Batang Sinamar. Bahan campuran beton yang terdiri dari aggregat kasar (batu split), aggregat halus (pasir), semen, air dan serat (serat 2017 ITP. All right reserved 132 DOI 10.21063/SPI3.1017.131-135
bambu) yang digunakan pada campuran beton disajikan pada Gambar 2. Pengujian dilakukan secara statik menggunakan compression Testing Machine berdasarkan SNI 03-2491- 2002 [6], tentang metode pengujian Tarik belah sebagaimana disajikan pada Gambar 3. Pengujian dilakukan pada masing-masing benda uji yaitu pada beton normal (sebagai pembanding) dan pada masing-masing benda uji dengan variasi serat bambu terhadap berat semen. Gambar 3. Pengujian tekan pada benda uji silinder beton Gambar 1. Bambu Petung sebagai bahan serat bambu (a) (b) Gambar 2. Bahan campuran beton berserat (a) Batu spilt, pasi dan serat bambu (b) semen dan air Setelah melakukan pengujian pendahuluan terhadap material pembentuk beton, dibuat job mix beton untuk masing-masing variasi yaitu untuk beton normal dan 3 variasi persentase serat bambu terhadao berat semen. Selain pengujian untuk mengetahui kekuatan beton, perilaku keruntuhan selama pengujian menjadi perhatian khusus dalam penelitian ini. 4. HASIL PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian Pendahuluan Sifat Bahan Hasil pengujian pendahuluan pada material pembentuk campuran beton berserat diperlukan dalam rancangan beton. Pengujian pendahuluan tersebut diantaranya kadar air dan berat jenis material, kadar lumpur, penyerapan air, bobot isi dan bobot isi aggreagat. Hasil pengujian pendahuluan material disajikan pada Tabel 1. Berdasarkan hasil pengujian pendahuluan yang disajikan pada Tabel 1, rancangan campuran beton dibuat sesuai dengan kekuatan beton yang direncanaan. 2017 ITP. All right reserved 133 DOI 10.21063/SPI3.1017.131-135
Tabel 1: Hasil Pendahuluan pada Agregat Pengujian Jenis Aggregat Kasar Halus Kadar Air 0,4 1,6 (%) Kadar 1,61 3,45 Lumpur (%) Berat Jenis 2,38 2,42 SSD Berat Jenis 2,55 2,70 Kering Penyerapan 2,8 4,4 (%) Berat isi 2,44 0,002 gembur (gr/cm 3 ) Berat isi padat (gr/cm 3 ) 2,70 2,50 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian tekan beton dilakukan pada masing-masing benda uji dengan hasil sebagai mana disajikan pada Gambar 4. Pengujian kuat tekan beton normal dan beton serat pada umur 7 hari,14 hari dan 28 hari dengan variasi serat pada beton masing-masing adalah 0% (beton normal), 4%, 6% dan 28% (untuk beton serat) dengan menggunakan alat kuat tekan (compression testing machine ) Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan rata-rata antara beton normal 0% dan beton serat 4%, 6% dan 8% yang disajikan pada Tabel 1 diketahui beton normal umur 7 hari lebih tinggi dari umur 14 hari dan 28 hari karena terjadi penurunan kuat tekan pada hari 14 dan 28 hari berikutnya. Sedangkan di beton serat 8% terjadi kenaikan pada umur 14 hari dan lebih tinggi kekuatannya di bandingkan beton normal tetapi terjadi penurunan dratis diumur 28 hari sedangkan beton serat 4% antara umur 14 hari dan 28 hari stabil. Komposisi serat bambu yang menghasilkan kekuatan tekan yang optimal ada pada persentase berat serat bambu terhadap berat semen adalah sebesar 6%. 4.3 Perilaku keruntuhan Beton Perilaku keruntuhan beton tanpa serat dan beton serat ditunjukkan pada Gambar 5. 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 kekuatan tekan rata-rata ( MPa) 33.883 34776 29.249 29249 26.871 21.938 Beton Normal 17.389 19.242 17.386 Beton Se rat 4% 12.893 Beton Serat 6 % Beton Serat 8 % 16,925 7 Hari 14 Hari 28 hari Gambar 4. Perbandingan kuat tekan pada masing-masing variasi benda uji Gambar 5. Bentuk keruntuhan pada benda uji (a) Beton normal (b) Beton dengan serat bambu 2017 ITP. All right reserved 134 DOI 10.21063/SPI3.1017.131-135
Berdasarkan Gambar 5(a) benda uji beton silinder untuk beton normal atau beton tanpa serat terlihat bahwa keruntuhan terjadi pada benda uji dalam waktu yang singkat dan pada beton terlihat mengalami kehancuran yang cukup parah. Bongkahan-bongkahan pada beton terlempat disekitar alat uji tekan. Pada saat benda uji diangkat dari alat uji tekan, bentuk silinder tidak utuh lagi (remuk). Sedangkan pada Gambar 5(b) benda uji beton dengan serat bambu terlihat bahwa pada benda uji hanya terjadi retak-retak. Peristiwa keruntuhan juga dalam jangka waktu yang relatif lama dibandingkan dengan beton tanpa serat. Hal ini menunjukkan peningkatan perilaku dari beton berserat dimana beton menjadi lebih daktail. 5. KESIMPULAN 1. Kuat tekan rata-rata pada benda uji beton normal (0%), beton berserat 4%, 6% dan 8% terhadap berat semen masing-masing adalah 21,938 MPa, 17,386 MPa, 19,242 MPa, dan 16,925 MPa. 2. Dari hasil pengujian diketahui bahwa penambahan serat menurunkan kekuatan tekan beton untuk 4%, 6% dan 8% masingmasing adalah 26%, 14%, dan 29,6% dimana pesentase serat 6% adalah persentase yang menghasilkan kekuatan yang optimal. 3. Meskipun kekuatan tekan beton berkurang, perilaku keruntuhan beton menunjukkan gejala yang baik yaitu menjadi lebih daktail daripada beton normal (tanpa serat). 6. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih atas pendanaan penelitian ini oleh Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi (Kemenristekdikti) melalui Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan Nomor Kontrak 050/Kontrak-Penelitian/K 10/KM/2017. dan juga semua pihak-pihak yang telah membantu terlaksananya penelitian ini. 7. DAFTAR PUSTAKA 1. Wahyuni, A. S., Supriyani, F., Elhusna dan Gunawan, A., 2014, The performance of concrete with rice husk ash, sea shell ash and bamboo fibre addition, Proceedia Engineering 95, 473-478 2. Suhardiman, M., 2011, Kajian Penambahan Serat Bambu Ori terhadap Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton, Jurnal Teknik, Volume 1. No. 2, 88-95. 3. Masdar. (2014), Determinant of Critical Distance of Bolt on Bamboo Connection, Jurnal Teknologi (Sciences Engineering) 6 (5), 111 115 4. Rill, E, Lowry, D.R., Kriven, W.M., (2010), Properties of basalt fiber reinforced geopolymer composites, in: W.M. Kriven, Y. Zhou, M. Radovic (Eds.), Strategic Materials and Computational Design, Cer Engr Sci Proc, 31(10), 2010, pp. 57 69. 5. Musil, S.S., Kutyla, G, Kriven, W.M., (2013), The effect of basalt chopped fiber reinforcement on the mechanical properties of potassium based geopolymer, in: W.M. Kriven, J. Wang, Y. Zhou, A.L. Gyekenyesi (Eds.), Developments in Strategic Materials and Computational Design III, Cer Engr Sci Proc, 33(10), 2013, pp. 31 42. 6. SNI 03-2491-2002, Metode pengujian Tarik belah, Jakarta. 2017 ITP. All right reserved 135 DOI 10.21063/SPI3.1017.131-135