BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Beton banyak dipakai secara luas untuk bahan bangunan. Bahan tersebut dapat diperoleh dengan cara mencampurkan semen portland, air dan agregat serta kadang-kadang bahan tambah, yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia tambahan, serat, sampai bahan buangan non-kimia dengan perbandingan tertentu. Untuk itu bahan konstruksi ini dianggap penting untuk terus dikembangkan. Salah satu usaha pengembangannya ialah dengan menggunakan cara memperbaiki sifat dari kelemahan beton yaitu tidak mampu menahan gaya tarik. Nilai kuat tarik beton berkisar antara 9% - 15% dari kuat tekannya. Dalam penelitian yang dilakukan oleh Suhendro (1991), telah menemukan bahan lokal yang harganya lebih murah dibandingkan dengan fiber baja yaitu berupa potongan kawat bendrat ukuran 1 mm, panjang 60 mm (aspek rasio 1/d = 60). Hasilnya beton menjadi sangat liat atau daktail, kuat tekan, kuat tarik, dan ketahanan terhadap kejut juga dapat meningkat. Meningkatnya perkembangan pembangunan infrastruktur, khususnya pada bidang konstruksi sipil memacu para rekayasawan struktur melakukan inovasi dalam bidang teknologi bahan konstruksi. Dengan tujuan menghasilkan material struktur yang memiliki sifat-sifat yang baik dengan metode dan biaya yang ekonomis. Salah satu bahan konstruksi yang banyak digunakan adalah beton. Untuk negara-negara yang sedang berkembang seperti Indonesia, beton merupakan bahan struktur yang paling populer dikarenakan bahan baku beton yang tersedia cukup melimpah dengan harga yang sangat murah dan mudah didapat dengan tidak perlu mengimpor dari luar negeri sehingga dapat menghemat cadangan devisa negara. 1
Kemudahan dalam pelaksanaan, baik kemudahan dalam pengangkutan, pengkonstruksian maupun kontrol kualitas, juga menjadi pertimbangan dalam pemilihan struktur beton. Ketahanan terhadap kondisi lingkungan, kebakaran dan kemudahan perawatan juga memberi nilai tambah terhadap bahan struktur ini. Dengan suatu perancangan khusus, kuat tekan, kuat tarik, dan kuat lentur beton ini dapat ditingkatkan sehingga mampu menahan tegangan kuat tekan, kuat tarik,dan kuat lentur yang cukup besar tanpa mengalami retakan. Usaha-usaha yang dilakukan untuk meningkatkan kualitas beton ini ditempuh baik secara kimiawi maupun fisik. Usaha secara kimiawi dilakukan dengan penambahan bahan-bahan kimia untuk mempertinggi kekuatan-kekuatan tersebut diatas, sedang usaha secara fisik ditempuh antara lain dengan penambahan serat-serat ke dalam adukan beton sehingga retak-retak yang mungkin terjadi akibat tegangan tarik akan ditahan oleh serat-serat tambahan ini. Penambahan dimensional serat-serat dengan akan mengurangi memberikan kestabilan tegangan-tegangan secara multi- non-struktural tanpa mengalami keretakan. Selain itu juga mempertinggi permeabilitas serta memberi kekuatan awal yang lebih tinggi. Beberapa hal yang perlu mendapat perhatian khusus pada beton serat ini adalah (a) masalah fiber dispersion atau teknik pencampuran adukan agar serat yang ditambahkan dapat tersebar merata dengan orientasi yang random dalam beton, dan (b) masalah kelecakan (workability) adukan. Secara umum dapat dijelaskan bahwa dengan memodifikasi proporsi adukan (misalnya dengan menambahkan superplasticizer ataupun memperkecil diameter maksimum agregat), dan memodifikasi teknik pencampuran adukan (mixing technique), maka masalah fiber dispersion dapat diatasi. Beberapa sifat-sifat dasar dari berbagai serat diatas disampaikan oleh penelitian yang dilakukan Soroushian dan Bayashi (1987) seperti tercantum pada Tabel 1.1. 2
Tabel 1.1 Sifat dasar berbagai tipe serat (Shoroushian dan Bayashi, 1987) Dari Tabel 1.1 terlihat bahwa serat baja memiliki kuat tarik tertinggi yaitu 100 300 KSi, sehingga pemakaian serat baja sebagai bahan tambahan pada adukan ditempuh dengan memberi kuat lekat yang tinggi agar serat baja dapat bekerja secara optimal, dalam arti energi-energi yang timbul akibat beban dari luar akan ditahan oleh ketahanan tarik serat dan lekatan antara serat dan beton. Daya lekat yang tinggi ini ditempuh dengan memberi bentuk muka serat yang kasar seperti pemberian takik, bentuk spiral, ulir, dan sebagainya. Glass fibers kekuatannya sedikit dibawah serat baja, tetapi dengan berat satuan glass fibers yang kecil menghasilkan serat ini sangat sesuai untuk konstruksi-konstruksi yang ringan. Serat Polypropylene dapat mempertinggi kuat impak beton, tetapi modulus elastis yang rendah, lekatan yang jelek dengan adukan beton dan titik nyala yang rendah menghalangi pemakaian serat polimer. Carbon fibers dapat digunakan untuk meningkatkan kekakuan lawan retak, regangan retak serta kuat batas pasta semen atau mortar, tetapi kelemahan serat karbon adalah dalam hal keliatan sehingga dalam pemakaiannya memerlukan pertimbangan khusus. Steel fibers dan Bronze fibers dipakai untuk meningkatkan kuat tarik dan kuat lentur beton, tetapi dalam pelaksanaan pencampuran, serat-serat ini akan menimbulkan balling effect sehingga perlu ada penanganan maupun usaha tambahan khusus dalam pelaksanaannya. Demikian juga konsentrasi serat dalam adukan dapat bermacam-macam yang keseluruhannya akan membawa akibat perubahan sifat-sifat beton, baik sifat reologi adukan maupun sifat-sifat struktural beton. 3
Jika serat yang digunakan mempunyai modulus elastisitas lebih tinggi daripada beton biasa, misalnya kawat baja, maka beton serat akan mempunyai kuat tekan, kuat tarik maupun modulus elastis yang lebih tinggi daripada beton biasa. Beton serat bersifat lebih tahan benturan dan lenturan, maka cocok dipakai pada landasan pesawat udara, jalan raya, ataupun lantai jembatan. Beberapa peneliti terdahulu telah melakukan penelitian untuk melihat pengaruh penambahan serat-serat ini dan prospek pemakaian struktur beton serat untuk masa yang akan datang, dan terbukti bahwa penambahan serat-serat ke dalam adukan beton akan mempertinggi sifat-sifat struktural beton, diantaranya adalah kuat tarik dan daktilitas beton. Berdasarkan pemikiran diatas, maka dilakukan penelitian tugas akhir dengan judul Pengaruh Penambahan Serat Kawat Bendrat Terhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Kuat Lentur pada Beton. Sehingga dapat mengetahui perilaku sifat mekanik beton dengan penambahan serat kawat bendrat dan optimasi penambahan serat untuk meningkatkan kekuatan beton dalam menahan laju perkembangan retak akibat bekerjanya beban. B. Tujuan Penelitian Adapun tujuan awal dari penelitian beton dengan campuran serat kawat bendrat ini adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kawat bendrat terhadap berat jenis beton. 2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kawat bendrat terhadap serapan air beton. 3. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kawat bendrat terhadap kuat tekan beton dengan benda uji silinder. 4. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kawat bendrat terhadap kuat tarik belah beton dengan benda uji silinder. 5. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kawat bendrat terhadap kuat lentur beton dengan benda uji balok. 4
C. Batasan Masalah Dalam pembuatan tugas akhir ini dibatasi permasalahan pada hal- hal berikut ini : 1. Memperoleh mix design yang tepat agar dapat menghasilkan beton dengan kuat tekan = 20 MPa 2. Metode perancangan mix design menggunakan metode Standar Nasional Indonesia (SNIT-15-1990-03) 3. Benda uji dengan campuran semen, agregat, dan serat kawat bendrat dengan presentase 0% (beton normal); 0,5 %; 0,75 %; 1 %; 1,25 % dari berat pasir dengan metode substitusi. 4. Semen yang digunakan adalah semen PPC merek Semen Gresik 40 kg. 5. Serat yang digunakan adalah serat kawat bendrat diameter 1 mm dan panjang 60 mm berbentuk lurus. 6. Faktor air semen yang digunakan 0,6 7. Metode perawatan beton menggunakan metode curing. 8. Umur benda uji adalah 28 hari. 9. Pengujian meliputi berat jenis, serapan air, kuat tekan, kuat tarik belah, dan kuat lentur beton pada umur 28 hari. 10. Benda uji untuk pengujian kuat tekan dan kuat tarik belah berupa silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. 11. Benda uji untuk pengujian kuat lentur berupa balok dengan lebar 10 cm, tinggi 10 cm, dan panjang 50 cm. D. Rumusan Masalah Penelitian berkeinginan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh penggunaan serat kawat bendrat sebagai campuran beton serat dengan identifikasi sebagai berikut : 1. Menentukan mix design yang tepat untuk menghasilkan beton serat dengan kuat tekan yang memadai untuk komponen struktural. 2. Mengetahui bagaimana pengaruh penambahan serat kawat bendrat terhadap kuat tekan, kuat tarik belah, dan kuat lentur. 5
3. Mengetahui berapa kadar optimal serat kawat bendrat agar dapat menghasilkan beton serat dengan kekuatan optimal. 4. Mengetahui perbedaan kualitas beton normal dengan beton yang memakai bahan tambah serat kawat bendrat. E. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian beton serat dengan serat dari kawat bendrat sebagai bahan tambahnya sebagai berikut : 1. Mengetahui cara pembuatan beton serat dengan campuran semen, pasir, agregat, dan serat kawat bendrat sebagai bahan tambahnya dengan perbandingan campuran yang baik; 2. Beton serat kawat bendrat dapat diaplikasikan pada suatu bahan alternatif bahan bangunan; 3. Memperdalam pengetahuan mengenai beton dan mengaitkannya dengan pengetahuan teori yang diperoleh; 4. Mengetahui tentang berapa persen perubahan kuat tekan, kuat tarik belah, kuat lentur dan daktilitas beton akibat penambahan serat kawat bendrat ke dalam beton. F. Keaslian Penelitian Penelitian ini dilakukan atas ide dan pemikiran dari peneliti sendiri dengan masukan yang berasal dari berbagai pihak. 1. Penelitian Suhardiman (2011) Penelitian yang dilakukan Suhardiman (2011) nilai rata-rata kuat tekan beton normal dan beton serat kawat bendrat konsentrasi 1%, 1,5%, dan 2% diperoleh berturut-turut sebesar 20,67 MPa, 24,36 MPa, 24,07 MPa, dan 21,32 MPa. Penambahan serat pada campuran beton terbukti menambah kekuatan beton dibandingkan beton normal. Penambahan 1% dan 1,5% jumlah serat pada campuran beton normal meningkatkan kekuatan cukup tinggi, karena beton masih cukup mudah dikerjakan sehingga dihasilkan beton dengan 6
kepadatan cukup baik, sedang beton dengan tambahan serat 2% masih mampu meningkatkan kuat tekan beton pada beton normal walaupun prosentase kenaikan relatif kecil. Hal tersebut terjadi karena adukan beton sudah mulai sulit dikerjakan, akibat kelecakan yang terlalu rendah. Sementara untuk hasil pengujian kuat tarik belah yang dilakukan Suhardiman (2011) penambahan serat mampu meningkatkan kuat tarik beton normal, dengan peningkatan kuat tarik beton tertinggi pada penambahan serat 1,5% dari beban semennya. Pada penambahan serat sebanyak 2%, peningkatan kekuatan mulai menurun karena beton semakin sulit dikerjakan akibat kelecakan yang menurun. 2. Penelitian Foermansyah (2013) Foermansyah (2013), melakukan penelitian beton serat dengan serat kawat bendrat berbentuk Z dengan variasi panjang serat yaitu 4 cm, 6 cm, dan 8 cm, dan variasi presentase serat kawat bendrat 0 % (normal), 0,25 %, 0,5 %, 0,75 %, dan 1,0 % dari berat beton. Kuat tekan beton dengan bahan tambah serat kawat bendrat berbentuk Z pada variasi panjang 4 cm didapat hasil maksimal pada variasi jumlah presentase serat kawat bendrat sebesar 0,5 %, dengan hasil 24,522 MPa, mengalami peningkatan sebesar 24,397 % dari beton normal dengan kuat tekan 19,712 MPa. Penambahan serat kawat bendrat berbentuk Z yang melebihi 0,5 % sampai dengan presentase 1,0 %, karena presentase yang melebihi 0,5 % sampai dengan presentase 1,0 % terlalu banyak jumlah kawat bendrat yang berada di dalam adukan beton sehingga campuran sulit untuk homogen. Jadi kuat tekan maksimum pada variasi panjang 4 cm ini terjadi pada presentase 0,5 %. Sementara pada variasi panjang 6 cm hasil maksimal didapat pada variasi presentase serat kawat bendrat sebesar 0,75 %, dengan hasil 25,465 MPa, mengalami peningkatan sebesar 29,18 % dari beton normal dengan kuat tekan sebesar 19,712 MPa. Untuk variasi panjang 8 cm, kuat tekan maksimal terjadi pada presentase 0,75 %. Hasil uji tekan pada variasi presentase ini mengalami kenaikan kuat tekan 20,568 % dari beton normal. 7
Untuk kuat tarik belah variasi panjang 4 cm menghasilkan uji tarik belah maksimal pada presentase 0,5 %. Hasil uji tarik belah pada variasi ini mengalami kenaikan sebesar 59,05 % dari beton normal yakni sebesar 7,778 MPa. Penambahan serat yang melebihi 0,5 % sampai 1,0 % mengalami penurunan kuat tarik belah, karena serat cenderung menggumpal sehingga campuran beton tidak maksimal. Untuk variasi panjang 6 cm menghasilkan kuat tarik belah maksimal pada presentase 0,75 % yakni sebesar 61,61 % dari beton normal. Untuk variasi panjang 8 cm menghasilkan kuat tarik belah maksimum terjadi pada presentase 0,75 %. Hasil uji ini mengalami kenaikan kuat tarik belah sebesar 58,27 % dari beton normal. 3. Penelitian Eka (2014) Eka (2014), melakukan penelitian beton serat dengan bahan tambah serat aren dengan alkali treatment dengan variasi presentase serat 0 % (normal), 1 %, 2 %. Hasil pengujian kuat tekan pada beton serat aren dengan penambahan alkali treatment pada serat aren menghasilkan beton yang memiliki kuat tekan hingga 19,39 % lebih kuat dari beton serat aren yang tidak melalui proses alkali treatment. Molaritas optimal larutan NaOH yang digunakan dalam alkali treatment adalah 0.5 M. Penambahan alkali treatment pada beton serat aren mampu sedikit memperbaiki kuat tarik belah beton yaitu penurunan 1,89 % sehingga mampu mendekati nilai kuat tarik beton normal. Beton serat yang memiliki kuat lentur lebih tinggi dibandingkan dengan beton normal yaitu dengan kenaikan hingga 16,86 % (4,33 MPa-3,71 MPa). Penambahan serat meningkatkan nilai daktilitas tegangan beton hingga 8 % (1,08-1) dan tegangan lengkungan hingga 10 % (1,10-1). Sedangkan penambahan NaOH tidak berpengaruh secara signifikan pada perubahan kuat lentur beton serat. 8
Sepanjang yang telah ditelusuri dan diketahui di lingkungan Departemen Teknik Sipil Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada, penelitian tentang PENGARUH PENAMBAHAN SERAT KAWAT BENDRAT TERHADAP KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH, DAN KUAT LENTUR BETON, belum pernah diteliti oleh peneliti sebelumnya. Dengan demikian jika dilihat kepada permasalahan yang ada dalam penelitian ini, maka dapat dikatakan bahwa penelitian ini merupakan karya ilmiah yang asli, apabila ternyata dikemudian hari ditemukan judul yang sama maka dapat dipertanggungjawabkan sepenuhnya. G. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini dibahas mengenai latar belakang, tujuan penelitian, pembatasan masalah, rumusan masalah, manfaat penelitian, keaslian penelitian, dan sistematika penulisan laporan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Dalam bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang akan digunakan dalam menyelesaikan masalah-masalah yang ada. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Dalam bab ini akan membahas kerangka pikir dan prosedur dari penelitian. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Dalam bab ini akan dibahas hasil pengujian dan analisa data hasil pengujian beton normal dan beton serat. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Dalam bab ini akan diambil kesimpulan mengenai hasil pengolahan data dan analisa. 9