BAB Istaffnew.uny.ac.id/upload/130681045/penelitian/LAPORAN... · Web viewSerat-serat logam, seperti serat baja karbon atau serat baja tahan karat Serat-serat polymerik (acrylic,

BAB IPENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Teknologi dalam bidang konstruksi berkembang dengan pesat, baik

dari segi desain maupun metode-metode konstruksi yang dilakukan.

Dalam pekerjaan konstruksi beton, pemadatan atau vibrasi beton adalah

pekerjaan yang mutlak harus dilakukan untuk suatu pekerjaan struktur

beton bertulang konvensional. Tujuan dari pemadatan itu sendiri adalah

meminimalkan udara yang terjebak dalam beton segar sehingga diperoleh

beton yang homogen dan tidak terjadi rongga-rongga di dalam beton

(honey-comb). Pengecoran beton konvensional pada beam column joint

yang padat tulangan dengan alat vibrator belum menjamin tercapainya

kepadatan secara optimal. Selain itu, penggunaan vibrator pada daerah

yang padat bangunan dapat menimbulkan polusi berupa suara, yang

mengganggu lingkungan sekitarnya. Pengecoran beton pada pelaksanaan

konstruksi di bawah air juga tidak memungkinkan penggunaan alat

vibrator pada tahap pemadatan, sehingga hanya mengandalkan sifat self-

compactibility beton segar yang digunakan.

Penemuan superplasticizer yang berbasis polycarboxylate telah

memungkinkan untuk mendapatkan beton segar yang bersifat high-

flowable dan self-compactable, di mana beton segar mampu mengalir dan

memadat dengan memanfaatkan berat sendiri sehingga menghasilkan

beton keras yang benar-benar padat atau kompak tanpa dilakukan proses

pemadatan atau vibrasi. Beton segar yang termasuk golongan self-

compacting concrete (SCC) memiliki nilai slump yang sangat tinggi (lebih

dari 20 cm), sehingga pengukuran dengan kerucut abrams tidak efektif

lagi. Pengukuran sifat beton segar jenis self-compacting concrete harus

dilakukan secara menyeluruh terhadap empat karakteristik utamanya,

yang meliputi: flowability/filling ability, viscosity, passing ability, dan

1

segregation resistance, dengan menggunakan beberapa alat ukur standar

seperti: Slump-Flow Test, J-Ring Test, dan GTM screen stability test

(EFNARC, 2005).

SCC yang telah mengeras tetap merupakan beton yang bersifat

getas. Oleh karena itu, perlu dilakukan modifikasi dengan penambahan

serat (fibers) dengan tujuan meningkatkan kekuatan tarik matrik beton dan

ketahanan terhadap beban kejut. Serat juga dapat difungsikan sebagai

media penghubung antar retakan (cracks), yang sekaligus dapat

menghambat penjalaran retak-retak dalam beton.

Efek samping dari penambahan serat ke dalam adukan beton adalah

terjadinya perubahan sifat beton segar menjadi beton yang lebih sulit

untuk dikerjakan (Mindess dkk., 2003). Perubahan sifat beton segar ini

dapat menyebabkan hilangnya kestabilan (robustness) self-compacting

concrete. Dengan demikian, perlu dilakukan penelitian secara

komprehensif terhadap keempat karakteristik utama beton segar SCC,

agar penambahan serat yang ditujukan untuk memperbaiki karakteristik

beton yang telah mengeras tidak merusak kestabilan SCC. Setelah

dilakukan pengujian kestabilan SCC dalam kondisi segar, perlu dilakukan

evaluasi terhadap beberapa parameter utama dari sifat mekanik beton

segar, yang meliputi: kuat tekan, kuat tarik belah, ketahanan kejut, dan

kuat lentur beton. Selain itu, untuk memprediksi durabilitas SCFRC yang

dapat pula digunakan pada kostruksi beton di bawah air ataupun struktur

lepas pantai perlu diketahui beberapa parameter penting terkait

karakteristik transpor zat cair dalam beton, yang meliputi: porositas semu

dan koefisien sorptivitas yang digunakan untuk memprediksi laju

penyerapan kapiler dalam beton.

B. IDENTIFIKASI MASALAH

Komposisi agregat, filler, superplasticizer dan penambahan serat

merupakan faktor kunci untuk mendapatkan beton segar yang bersifat

self-compactable, di mana beton segar mampu mengalir dengan

2

viskositas yang baik dan memadat dengan memanfaatkan berat sendiri

sehingga menghasilkan beton keras yang benar-benar padat atau kompak

tanpa dilakukan proses pemadatan atau vibrasi.

Permasalahan yang terjadi pada saat ini berkaitan dengan teknologi

self compacting fiber reinforced concrete meliputi;

1. Optimalisasi cara mix design,

2. Sifat beton segar (rheological properties),

3. Sifat mekanis beton keras,

4. Durabilitas SCFRC,

5. Aplikasi SCFRC untuk elemen struktural,

6. Teknologi pelaksanaan dalam aplikasinya untuk berbagai

pekerjaan konstruksi, dan

7. Optimasi biaya konstruksi.

C. BATASAN MASALAH

Penelitian ini difokuskan untuk mengetahui pengaruh penambahan

serat polipropylene ke dalam beton jenis self-compacting concrete

terhadap sifat beton segar, sifat mekanis, maupun durabilitas self-

compacting fiber reinforced concrete.

Batasan-batasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Ukuran agregat maksimum yang digunakan adalah 19 mm.

2. Jenis semen yang digunakan adalah semen portland type I.

3. Superplasticizer yang digunakan berupa sika viscocrete-10, yang

berbasis kimiawi polycarboxylatether, dengan takaran 0,9% dari

berat binder yang digunakan.

4. Filler yang digunakan berupa silica fume, menggantikan sebagian

semen dengan takaran 10% berat binder yang diperlukan.

5. Serat yang digunakan adalah serat polypropylene monofilament.

6. Faktor air semen (water perbinder ratio) ditetapkan sebesar 0,44.

7. Tata cara pengujian sifat beton segar mengacu pada standar

EFNARC tahun 2002 dan 2005. Pengujian yang dilakukan meliputi:

3

flowability/ filling ability dengan metode slump-flow test, viscosity

dengan metode T500 Slump-flow, passing ability dengan metode J-

Ring Test, dan ketahanan segregasi dengan metode GTM screen

stability test.

8. Parameter sifat mekanis beton keras yang diteliti meliputi: kuat

tekan, kuat tarik belah, ketahanan kejut, dan kuat lentur beton.

9. Parameter karakteristik penyerapan zat cair dalam beton yang

diteliti meliputi: nilai porositas semu dan koefisien sorptivitas beton.

D. RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah yang akan

diselesaikan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh penambahan serat polipropylene

terhadap flowability/ filling ability SCC?


terhadap viscosity SCC?


terhadap passing ability SCC?


terhadap ketahanan segregasi SCC?


terhadap kuat tekan self-compacting concrete?


terhadap kuat tarik belah self-compacting concrete?


terhadap ketahanan kejut self-compacting concrete?


terhadap kuat lentur self-compacting concrete?


terhadap porositas semu self-compacting concrete?

4


terhadap sorptivitas self-compacting concrete?

E. TUJUAN PENELITIAN

Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah yang akan

diselesaikan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui kestabilan sifat beton segar (robustness) beton

segar SCC, ditinjau dari keempat karakteristik utamanya yang

terdiri dari: flowability/filling ability, viscosity, passing ability dan

ketahanan segregasi self-compacting concrete.

2. Mengetahui pengaruh penambahan serat polipropylene

terhadap sifat mekanis beton, yang diukur berdasarkan kuat

tekan, kuat tarik belah, ketahanan kejut, dan kuat lentur self-

compacting concrete.

3. Mengetahui pengaruh penambahan serat polipropylene

terhadap karakteristik penyerapan zat cair dalam beton, yang

diukur berdasarkan nilai porositas semu dan koefisien

sorptivitas SCC.

F. MANFAAT

Manfaat yang diharapkan untuk diperoleh melalui penelitian ini

adalah:

1. Manfaat teoritis :

Mempelajari perkembangan teknologi beton modern, berkaitan

dengan tata cara perancangan campuran material, pengujian sifat

beton segar, sifat mekanis, maupun durabilitas self-compacting

fiber reinforced concrete.

2. Manfaat praktis:

a. Dapat diketahui pengaruh penambahan serat polipropylene ke

dalam beton jenis self-compacting concrete, ditinjau dari sifat

5

beton segar, sifat mekanis, maupun durabilitas self-compacting

fiber reinforced concrete, yang selanjutnya dapat digunakan

sebagai acuan awal dalam berbagai pekerjaan konstruksi.

b. Mendapatkan gambaran dan alasan teknis penerapan SCFRC

untuk berbagai pekerjaan konstruksi, seperti: konstruksi

bangunan gedung, infrastruktur transportasi, bangunan keairan

dan lepas pantai, maupun pemanfaatan SCFRC sebagai

material untuk perbaikan dan perkuatan existing structures.

6

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A. Beton

Beton merupakan campuran antara bahan agregat halus dan kasar

dengan pasta semen (kadang-kadang juga ditambahkan admixtures),

campuran tersebut apabila dituangkan ke dalam cetakan kemudian

didiamkan akan menjadi keras seperti batuan. Proses pengerasan terjadi

karena adanya reaksi kimiawi antara air dengan semen yang terus

berlangsung dari waktu ke waktu, hal ini menyebabkan kekerasan beton

terus bertambah sejalan dengan waktu. Beton dapat juga dipandang

sebagai batuan buatan di mana adanya rongga pada partikel yang besar

(agregat kasar) diisi oleh agregat halus dan rongga yang ada di antara

agregat halus akan diisi oleh pasta (campuran air dengan semen) yang

juga berfungsi sebagai bahan perekat sehingga semua bahan penyusun

dapat menyatu menjadi massa yang padat.

Bahan penyusun beton meliputi air, semen portland, agregat kasar

dan halus serta bahan tambah, di mana setiap bahan penyusun

mempunyai fungsi dan pengaruh yang berbeda-beda. Sifat yang penting

pada beton adalah kuat tekan, bila kuat tekan tinggi maka sifat-sifat yang

lain pada umumnya juga baik. Faktor-faktor yang mempengaruhi kuat

tekan beton terdiri dari kualitas bahan penyusun, nilai faktor air-semen,

gradasi agregat, ukuran maksimum agregat, cara pengerjaan

(pencampuran, pengangkutan, pemadatan dan perawatan) serta umur

beton (Tjokrodimuljo, 1996).

B. Bahan Penyusun Beton

1. Semen. Semen portland adalah semen hidraulis yang dihasilkan

dengan cara menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat

kalsium yang bersifat hidraulis dengan gips sebagai bahan tambahan.

7

Unsur utama yang terkandung dalam semen dapat digolongkan ke dalam

empat bagian yaitu : trikalsium silikat (C3S), dikalsium silikat (C2S),

trikalsium aluminat (C3A) dan tetrakalsium aluminoferit (C4AF), selain itu

pada semen juga terdapat unsur-unsur lainnya dalam jumlah kecil

misalnya : MgO, TiO2, Mn2O3, K2O dan Na2O. Soda atau potasium (Na2O

dan K2O) merupakan komponen minor dari unsur-unsur penyusun semen

yang harus diperhatikan, karena keduanya merupakan alkalis yang dapat

bereaksi dengan silika aktif dalam agregat sehingga menimbulkan

disintegrasi beton (Neville dan Brooks, 1987).

Unsur C3S dan C2S merupakan bagian terbesar (70% - 80%) dan

paling dominan dalam memberikan sifat semen (Tjokrodimuljo, 1996), bila

semen terkena air maka C3S akan segera berhidrasi dan memberikan

pengaruh yang besar dalam proses pengerasan semen terutama sebelum

mencapai umur 14 hari. Unsur C2S bereaksi dengan air lebih lambat

sehingga hanya berpengaruh setelah beton berumur 7 hari. Unsur C3A

bereaksi sangat cepat dan memberikan kekuatan setelah 24 jam, semen

yang megandung unsur C3A lebih dari 10% akan berakibat kurang tahan

terhadap sulfat. Unsur yang paling sedikit dalam semen adalah C3AF

sehingga tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kekerasan

pasta semen atau beton.

Perubahan komposisi kimia semen yang dilakukan dengan cara

mengubah persentase 4 komponen utama semen dapat menghasilkan

beberapa jenis semen sesuai dengan tujuan pemakaiannya. Standar

industri di Amerika (ASTM) maupun di Indonesia (SII) mengenal 5 jenis

semen, yaitu :

1. Jenis I, yaitu semen portland untuk penggunaan umum yang

tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus.

2. Jenis II, yaitu semen portland yang dalam penggunaannya

memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi

sedang.

8

3. Jenis III, yaitu semen portland yang dalam penggunaannnya

menuntut persyaratan Kekuatan awal yang tinggi setelah

pengikatan terjadi.

4. Jenis IV, yaitu semen portland yang dalam penggunaannya

menuntut panas hidrasi yang rendah.

5. Jenis V, yaitu semen portland yang dalam penggunaannya

memerlukan ketahanan terhadap sulfat yang sangat baik.

Tabel 1. Komposisi Penyusun Semen Menurut ASTM C 180-84 (Neville dan Brooks, 1987)

Semen

Persentase Komponen Penyusun

C3S C2S C3A C4AF CaSO4 CaO

Bebas

MgO Hilang

Pijar

Jenis I 59 15 12 8 2,9 0,8 2,4 1,2

Jenis II 46 29 6( 8)

12 2,8 0,6 3,0 1,0

Jenis III 60 12 12( 15)

8 3,9 1,3 2,6 1,9

Jenis IV 30

( 35)

46

( 40)

5

( 7)

13 2,9 0,3 2,7 1,0

Jenis V 43 36 4( 5)

12 2,7 0,4 1,6 1,0

Proses hidrasi yang terjadi pada semen portland dapat dinyatakan

dalam persamaan kimia sebagai berikut :

2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3.CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3.CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

Hasil utama dari proses hidrasi semen adalah C3S2H3 (tobermorite)

yang berbentuk gel dan panas hidrasi selama reaksi berlangsung. Hasil

yang lain berupa kapur bebas Ca(OH)2 yang merupakan sisa dari reaksi

antara C3S dan C2S dengan air, kapur bebas ini dalam jangka panjang

9

cenderung melemahkan beton karena dapat bereaksi dengan zat asam

maupun sulfat yang ada di lingkungan sekitar sehingga menimbulkan

proses korosi pada beton.

2. Air. Air merupakan bahan penyusun beton yang diperlukan untuk

bereaksi dengan semen, yang juga berfungsi sebagai pelumas antara

butiran-butiran agregat agar dapat dikerjakan dan dipadatkan. Proses

hidrasi dalam beton segar membutuhkan air kurang lebih 25% dari berat

semen yang digunakan, tetapi dalam kenyataan jika nilai faktor air semen

kurang dari 35% beton segar menjadi tidak dapat dikerjakan dengan

sempurna sehingga setelah mengeras beton yang dihasilkan menjadi

keropos dan memiliki kekuatan yang rendah. Kelebihan air dari proses

hidrasi diperlukan untuk syarat-syarat kekentalan (consistency) agar dapat

dicapai suatu kelecakan (workability) yang baik. Kelebihan air ini

selanjutnya akan menguap atau tertinggal di dalam beton sehingga

menimbulkan pori-pori (capillary poreous) di dalam beton yang sudah

mengeras.

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada air yang akan digunakan

sebagai bahan pencampur beton meliputi kandungan lumpur maksimal 2

gr/lt, kandungan garam-garam yang dapat merusak beton maksimal 15

gr/lt, tidak mengandung khlorida lebih dari 0,5 gr/lt serta kandungan

senyawa sulfat maksimal 1 gr/lt. Secara umum air dinyatakan memenuhi

syarat untuk dipakai sebagai bahan pencampur beton, apabila dapat

menghasilkan beton dengan kekuatan lebih dari 90% kekuatan beton

yang menggunakan air suling (Tjokrodimuljo, 1996).

3. Agregat. Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi

sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini

kira-kira menempati sebanyak 70% dari volume mortar atau beton.

Pemilihan agregat merupakan bagian yang sangat penting karena

karakteristik agregat akan sangat mempengaruhi sifat-sifat mortar atau

beton (Tjokrodimuljo, 1996).

10

Faktor lain yang perlu diperhatikan adalah gradasi atau distribusi

ukuran butir agregat, karena bila butir-butir agregat mempunyai ukuran

yang seragam akan menghasilkan volume pori yang besar tetapi bila

ukuran butir-butirnya bervariasi maka volume pori menjadi kecil. Hal ini

disebabkan butir yang lebih kecil akan mengisi pori di antara butiran yang

lebih besar. Agregat sebagai bahan penyusun beton diinginkan

mempunyai kemampatan yang tinggi, sehingga volume pori dan bahan

pengikat yang dibutuhkan lebih sedikit.

Menurut British Standard 882:1973 (Gambhir, 1986), distribusi

ukuran butiran agregat halus dibagi menjadi empat daerah atau zone

yaitu: zone I (kasar), zone II (agak kasar), zone III (agak halus) dan zone

IV (halus) sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2 dan distribusi agregat

kasar yang ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2.2 Batas-Batas Gradasi Agregat Halus (Gambhir, 1986)

Ukuran

Saringan

(BS)

Persentase Berat yang Lolos Saringan

Gradasi

Zone I

Gradasi

Zone II

Gradasi

Zone III

Gradasi

Zone IV

10,00 mm 100 100 100 100

5, 00 mm 90-100 90-100 90-100 95-100

2,36 mm 60-95 75-100 85-100 95-100

1,18 mm 30-70 55-90 75-100 90-100

0,60 mm 15-34 35-59 60-79 80-100

0,30 mm 5-20 8-30 12-40 15-50

0,15 mm 0-10 0-10 0-10 0-15

11

Tabel 3. Batas-Batas Gradasi Agregat Kasar (Gambhir, 1986)

Ukuran Saringan

(BS)

Persentase Berat yang Lolos Saringan

5 mm sampai 40 mm 5 mm sampai 20 mm

37,5 mm 90-100 100

20,0 mm 35-70 90-100

10,0 mm 10-40 50-85

5,0 mm 0-5 0-10

Ukuran agregat dalam prakteknya secara umum digolongkan ke dalam 3

kelompok yaitu :

a. Batu, jika ukuran butiran lebih dari 40 mm.

b. Kerikil, jika ukuran butiran antara 5 mm sampai 40 mm.

c. Pasir, jika ukuran butiran antara 0,15 mm sampai 5 mm.

Butiran yang lebih kecil dari 0,15 mm dinamakan “silt” atau tanah

(Tjokrodimuljo, 1996).

Agregat kasar menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan di

Indonesia perlu diuji ketahanannya terhadap keausan (dengan mesin Los

Angeles). Persyaratan mengenai ketahanan agregat kasar beton terhadap

keausan ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4. Persyaratan Kekerasan Agregat Kasar Beton (Tjokrodimuljo, 1996)

Kekuatan

Beton

Maksimum bagian yang hancur dengan

Mesin Los Angeles, Lolos Ayakan 1,7 mm (%)

Kelas I (sampai 10 MPa) 50

Kelas II (10MPa-20MPa) 40

Kelas III (di atas 20 MPa) 27

12

4. Bahan Tambah. Bahan tambah yaitu bahan selain unsur pokok

pada beton (air, semen dan agregat) yang ditambahkan pada adukan

beton, baik sebelum, segera atau selama pengadukan beton dengan

tujuan mengubah satu atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam

keadaaan segar atau setelah mengeras. Fungsi-fungsi bahan tambah

antara lain: mempercepat pengerasan, menambah kelecakan (workability)

beton segar, menambah kuat tekan beton, meningkatkan daktilitas atau

mengurangi sifat getas beton, mengurangi retak-retak pengerasan dan

sebagainya. Bahan tambah diberikan dalam jumlah yang relatif sedikit

dengan pengawasan yang ketat agar tidak berlebihan yang berakibat

memperburuk sifat beton (Tjokodimuljo, 1996). Bahan tambah menurut

maksud penggunaannnya dibagi menjadi dua golongan yaitu admixtures

dan additives.

Admixtures ialah semua bahan penyusun beton selain air, semen

hidrolik dan agregat yang ditambahkan sebelum, segera atau selama

proses pencampuran adukan di dalam batching, untuk merubah sifat

beton baik dalam keadaan segar atau setelah mengeras. Definisi additive

lebih mengarah pada semua bahan yang ditambahkan dan digiling

bersamaan pada saat proses produksi semen (Taylor, 1997).

Menurut Tjokrodimuljo (1996), bahan tambah dapat dibedakan

menjadi 3 golongan, yaitu :

1. Chemical Admixtures merupakan bahan tambah bersifat kimiawi

yang dicampurkan pada adukan beton dengan maksud agar diperoleh

sifat-sifat yang berbeda pada beton dalam keadaan segar maupun

setelah mengeras, misalnya sifat pengerjaannya yang lebih mudah

dan waktu pengikatan yang lebih lambat atau lebih cepat.

Superplasticizer merupakan salah satu jenis chemical admixure yang

sering ditambahkan pada beton segar. Pada dasarnya penambahan

superplasticizer dimaksudkan untuk meningkatkan kelecakan,

mengurangi jumlah air yang diperlukan dalam pencampuran (faktor air

semen), mengurangi slump loss, mencegah timbulnya bleeding dan

13

segregasi, menambah kadar udara (air content) serta memperlambat

waktu pengikatan (setting time).

2. Pozolan (pozzolan) merupakan bahan tambah yang berasal dari

alam atau buatan yang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur silikat

dan aluminat yang reaktif. Pozolan sendiri tidak mempunyai sifat

semen, tetapi dalam keadaan halus bereaksi dengan kapur bebas dan

air menjadi suatu massa padat yang tidak larut dalam air. Pozolan

dapat ditambahkan pada campuran adukan beton atau mortar (sampai

batas tertentu dapat menggantikan semen), untuk memperbaiki

kelecakan (workability), membuat beton menjadi lebih kedap air

(mengurangi permeabilitas) dan menambah ketahanan beton atau

mortar terhadap serangan bahan kimia yang bersifat agresif.

Penambahan pozolan juga dapat meningkatkan kuat tekan beton

karena adanya reaksi pengikatan kapur bebas (Ca(OH)2) oleh silikat

atau aluminat menjadi tobermorite (3.CaO.2SiO2.3H2O). Pozolan yang

saat ini telah banyak diteliti dan digunakan antara lain silIca fume (SF),

fly ash (FA), Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS), tras alam

dan abu sekam padi (Rice Husk Ash).

3. Serat (fibre) merupakan bahan tambah yang berupa serat gelas

/kaca, plastik, baja atau serat tumbuh-tumbuhan (rami, ijuk).

Penambahan serat ini dimaksudkan untuk meningkatkan kuat tarik,

menambah ketahanan terhadap retak, meningkatkan daktilitas dan

ketahanan beton terhadap beban kejut (impact load) sehingga dapat

meningkatkan keawetan/durabilitas beton, misalnya pada perkerasan

jalan raya atau lapangan udara, spillway serta pada bagian struktur

beton yang tipis untuk mencegah timbulnya keretakan.

C Self-Compacting Concrete

Self-compacting Concrete (SCC) dapat didefinisikan sebagai suatu

jenis beton yang dapat dituang, mengalir dan menjadi padat dengan

memanfaatkan berat sendiri, tanpa memerlukan proses pemadatan

14

dengan getaran atau metode lainnya, selain itu beton segar jenis self-

compacting concrete bersifat kohesif dan dapat dikerjakan tanpa terjadi

segregasi atau bleeding. Beton jenis ini lazim digunakan untuk pekerjaan

beton pada bagian struktur yang sulit dijangkau dan dapat menghasilkan

struktur dengan kualitas yang baik.

Prototype dari self compacting concrete mulai dikembangkan di

Jepang pada akhir dekade 1980-an dengan tujuan mendapatkan struktur

beton yang memiliki tingkat kepadatan yang tinggi untuk daerah rawan

gempa. Berbagai penelitian telah dilakukan dengan hasil yang

memuaskan, sehingga saat ini self compacting concrete telah digunakan

secara luas di berbagai negara dengan aplikasi yang disesuaikan dengan

kondisi serta konfigurasi struktur beton yang dibutuhkan.

Keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan self

compacting concrete antara lain :

1. Mengurangi lamanya konstruksi dan besarnya upah pekerja.

2. Pemadatan dan penggetaran beton yang dimaksudkan untuk

memperoleh tingkat kepadatan optimum dapat dieliminir.

3. Mengurangi kebisingan yang dapat mengganggu lingkungan

sekitarnya.

4. Meningkatkan kepadatan elemen struktur beton pada bagian

yang sulit dijangkau dengan alat pemadat, seperti vibrator.

5. Meningkatkan kualitas struktur beton secara keseluruhan.

High range water reducer diperlukan untuk menghasilkan self

compacting concrete dengan workability dan flowability yang tinggi. Untuk

meningkatkan homogenitas dan viskositas beton segar yang dibutuhkan

dalam pelaksanaan underwater concreting, perlu ditambahkan filler yang

berupa fly ash, silica fume ataupun limestone (Persson, 2000). Self

Compacting Concrete mensyaratkan kemampuan mengalir yang cukup

baik pada beton segar tanpa terjadi segregasi, sehingga viskositas beton

juga harus diperhatikan untuk mencegah terjadinya segregasi (Okamura

15

dan Ozawa, 1994). Hubungan antara penggunaan superplasticizer dan

sifat beton segar pada proses produksi self-compacting concrete dapat

ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Prinsip Dasar Proses Produksi Self-Compacting Concrete

(Dehn dkk, 2000)

Menurut Dehn dan kawan-kawan (2000), perkembangan kuat tekan

beton yang tergolong self-compacting concrete lebih cepat dibandingkan

dengan beton normal yang menggunakan fly ash sebagai pozolan tetapi

lebih lambat jika dibandingkan dengan beton normal yang tidak

menggunakan pozolan, sehingga disarankan untuk menggunakan kuat

tekan pada umur 56 hari sebagai tolok ukur pengujian. Hasil penelitian

tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.

16

Self Compactibility

Ketahanan TerhadapSegregasi

Kemampuan Mengalir

(Flowability)

Pembatasan Fraksi Agregat Kasar

Penggunaan Superplasticizer

Pengurangan NilaiWater-Binder Ratio

Gambar 2. Perkembangan Kuat Tekan SCC (Dehn dkk, 2000)

D. Beton Berserat

1. Definisi beton berserat

Beton bertulang berserat (fibre reinforced concrete) didefinisikan

sebagai bahan beton yang dibuat dari bahan campuran semen,

agregat halus, agregat kasar, air dan sejumlah serat (fibre) yang

tersebar secara acak dalam matriks campuran beton segar (Syafei

Amri, 2005:231).

2. Jenis-jenis serat (fibre type) (Syafei Amri, 2005:236).

a. Serat-serat logam, seperti serat baja karbon atau serat baja

tahan karat

b. Serat-serat polymerik (acrylic, aramid, nylon, polyester,

polypropylene)

c. Serat-serat karbon

d. Serat-serat gelas (glass fibre)

e. Serat-serat alami (serat akwara, bambu, rami, ampas kayu,

jerami, sisal, sabut kelapa)

3. Perilaku beton berserat

Perilaku beton berserat ditentukan oleh beberapa faktor (Syafei

Amri, 2005:231), antara lain sifat fisik matrik dan serat dan perlekatan

antara serat dan matriknya.

17

a. Sifat-sifat fisik serat dan matrix

Hannant menyatakan bahwa faktor utama yang

menentukan kemampuan bahan serat adalah sifat fisik serat dan

matrik seperti yang diberikan pada Tabel 5 dan 6 dan kekuatan

lekatan diantara keduanya. Tampak dari kedua tabel tersebut

bahwa tegangan rata-rata serat adalah dua sampai tiga kali lebih

besar dari tegangan runtuh matrix, hal ini akan menyebabkan

beton retak sebelum kuat tarik maksimum serat tercapai.

Tabel 5. Tipikal sifat-sifat berbagai macam serat (dari ACI 544.1R-82 dalam Amri, S, 2005 : 237)

Tipe Serat Kuat Tarik (MPa)

Young modulus,MPa

Perpanjanganbatas,%

SpesificGravity

Acrylic 207-414 2.07 25-45 1.1Asbestos 552-966 82.8-138 0.6 3.2Cotton 414-690 4.83 3.10 1.5Glass 1035-3795 69 1.5-3.5 2.5Nylon (Ht)* 759-828 4.14 16-20 1.1Polyester (Ht)* 724.5-862.5 8.28 11-13 1.4Polyetylene 690 0.138-0.414 10 0.95Polypropylene 552-759 3.45 25 0.90Rayon (Ht)* 414-621 6.9 10-25 1.5ROCK wool 483-759 69-117.3 0.6 2.7Steel 276-2760 200.1 0.5-35 7.8

Ket (Ht)*: High tenacity

Tabel 6. Tipikal sifat-sifat berbagai matrik (Amri, S, 2005 : 237)

MatrikKepadatan

(kg/m3)

Young modulus

(GPa)

Kuat TarikMPa

Regangan Putus X 10-6

Semen PC NormalPasta semen alumina kadar tinggiMortar OPCBeton OPC

2.000-3.0002.100-2.300

2.200-2.3002.200-2.450

10-2510-25

25-3530-40

3-63-7

2-41-4

100-500100-500

50-15050-150

b. Pengaruh panjang dan diameter serat.

18

Serat panjang dan tipis dengan rasio l/d > 100 mempunyai

lekatan dengan beton yang lebih besar dibandingkan dengan serat

yang pendek dengan rasio l/d < 50. hal ini berdasarkan penelitian

oleh Hannant D.J, sedangkan hasil percobaan untuk l/d < 50

menunjukan hasil yang mudah untuk dicabut dari beton.

Pengaruh perbandingan panjang dan diameter serat (aspek

ratio) akan mempengaruhi lekatan antara serat dengan matrik.

Pengaruh panjang dan diameter serat akan lebih dominan

terhadap lentur bila dibandingkan dengan volume serat.

c. Ukuran maksimum matrik

Ukuran maksimum matrik akan mempengaruhi distribusi dan

kuantitas serat yang dapat masuk ke dalam komposit. Hannant D.J

memberikan rata-rata ukuran agregat partikel ±10-30 mikron,

sedangkan ukuran agregat maksimum agregat untuk adukan 5

mm. Agregat dalam komposit tidak boleh lebih besar dari 20 mm

dan disarankan lebih kecil dari 10 mm, yang bertujuan agar serat

dapat tersebar dengan merata. Untuk menghindarkan terjadinya

rongga, pada benda uji disarankan untuk memakai bahan pengisi

(agregat campura) paling sedikit 50 % dari volume beton.

d. Perilaku sifat mekanik beton berserat

Parameter yang diperoleh dari pengujian tekan terhadap

beton berserat antara lain : modulus elastisitas, beban hancur

maksimum. Dari hasil pencatatan defleksi diperoleh nilai regangan

yang terjadi pada saat beban maksimum dan perilaku kurva beban

(P) dengan defleksi (δ) atau perilaku kurva tegangan-regangan.

Perubahan modulus elastisitas akibat penambahan serat sangat

kecil. Penambahan serat pada beton normal dapat meningkatkan

tegangan pada beban puncak. Beton berserat menyerap energi

yang lebih besar daipada beton normal sebelum hancur (failure).

19

Peningkatan terhadap daktilitas dengan penambahan serat pada

beton normal tergantung pada beberapa faktor seperti : geometri

serat, volume fraksi serat dan komposisi bahan penyusun matrik

sendiri. Peningkatan volume serat dapat meningkatkan kapasitas

peningkatan energi. Peningkatan penyerapan energi ini terjadi

hanya pada batasan 0 – 0,7 % volume fraksi, apabila kandungan

serat dinaikkan lagi sehingga fraksinya menjadi lebih besar dari 0,7

%, maka kenaikan energi yang terjadi tidak terlalu besar. Beton

bermutu tinggi lebih getas (brittle) dibandingkan dengan beton

normal, dan dengan penambahan serat dihasilkan beton yang lebih

daktail.

Hannant (1978:6) memberikan persamaan hubungan antara

volume fraksi dengan perbandingan serat dalam matriks sebagai

berikut:

W’f = ....................................(1)

W’f = ..................................................(2)

dimana:

W’f = presentase berat serat terhadap matrik beton, %

Vf = presentase volume fraksi serat terhadap matrik

beton, %

Vm = presentase matriks beton , %

Df = density dari serat, kg/m3

Dm = density dari matrik beton, kg/m3

e. Mekanisme kontribusi serat terhadap beban lentur

Dalam aplikasinya, beton berserat lebih banyak digunakan

sebagai elemen penahan beban lentur dibandingkan penahan

akibat beban lainnnya. Hasil percobaan menunjukan peningkatan

kuat lentur lebih tinggi daripada kuat tekan atau kuat tarik belah.

20

Peningkatan kuat lentur sangat dipengaruhi oleh faktor volume

fraksi dan aspek rasio serat. Dengan terjadinya peningkatan nilai

volume fraksi maka kuat lentur akan meningkat, demikian pula

dengan aspek rasio yang tinggi juga meningkatkan kuat lentur.

f. Daktilitas (flexural toughness)

Salah satu alasan penambahan serat pada beton adalah

untuk menaikkan kapasitas penyerapan energi dari matrik

campuran, yang berarti meningkatkan daktilitas beton.

Penambahan daktilitas juga berarti penambahan perilaku beton

terhadap lelah (fatigue) dan kejut (impact).

E. Kerangka Pikir

Beton merupakan material yang bersifat getas, dengan kekuatan

tekan yang baik, tetapi sangat lemah dalam menahan gaya tarik. Untuk

memperbaiki sifat mekanik beton di atas, maka salah satu cara yang bisa

dilakukan adalah dengan menambahkan serat ke dalam beton. Selain

meningkatkan daktilitas beton, penambahan serat juga akan

mempengaruhi sifat beton yang lain, seperti sifat beton segar, ketahanan

kejut, ketahanan terhadap peningkatan temperatur saat terjadi kebakaran,

maupun laju penyerapan zat cair ke dalam beton, yang akan sangat

berpengaruh terhadap tingkat keawetan (durabilitas) beton.

Dalam penelitian ini, ditambahkan serat non-logam berupa, serat

polipropylene berbentuk monofilament ke dalam campuran adukan beton.

Dengan demikian, diharapkan beton segar yang dihasilkan tetap bersifat

self-compactable, memiliki kemampuan mengalir dan memadat dengan

memanfaatkan berat sendirinya secara baik. Dengan penambahan serat

ini, lekatan antar komponen dalam matriks beton dapat ditingkatkan,

sebagian rongga-rongga dalam beton dapat diisi oleh serat yang

berdiameter kecil (18 mikron), selanjutnya rambatan retakan dalam beton

dapat dihambat, sehingga kekuatan tekan, tarik, dan ketahanan beton

21

terhadap beban kejut, diharapkan dapat ditingkatkan. Hal lain yang perlu

diperhatikan adalah keberadaan serat yang akan menyebabkan

berkurangnya kandungan air bebas, dan meningkatkan gesekan antar

komponen beton sehingga terdapat kemungkinan menurunnya rheology

properties beton segar SCC dan meningkatnya laju penyerapan zat cair

ke dalam beton.

BAB IIIMETODE PENELITIAN

22

Sesuai dengan tujuan, maka penelitian ini termasuk penelitian

eksperimental.

A. Material

Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk melaksanakan berbagai

pengujian dalam penelitian ini, meliputi :

1. Semen portland type I dengan merk dagang Semen Gresik.

2. Agregat yang digunakan berupa agregat alami dengan diameter

maksimum 19 mm yang berasal dari wilayah Kabupaten Sleman.

3. Air diperoleh dari Laboratorium Bahan Bangunan FT UNY.

4. Serat polipropylene.

5. Silica fume dengan merk Sika-Fume.

6. Hyperplasticizer jenis polycarboxylate dengan merk Sika Viscocrete.

B. Peralatan

Peralatan yang diperlukan untuk melaksanakan berbagai pengujian

dalam penelitian ini terdiri dari :

1. Ayakan/saringan dan penggetar siever

2. Cetakan Beton

3. Compression Testing Machine

4. Universal Testing Machine

5. Slump Flow Test

6. L-Shape Box

7. J-Ring Test

8. Concrete mixer

9. Gelas ukur dan piknometer

10.Penggaris

11.Oven

23

12.Timbangan

C. Rancangan Pengujian

Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui persentase optimum

dalam penambahan serat polypropylene ditinaju dari kestabilan beton

segar SCC, sifat mekanik dan karakteristik transpor massa di dalam self-

compacting concrete.

Penambahan serat polypropylene akan dilaksanakan dengan

persentase volume sebesar 0%, 0,05%, 0,1%, dan 0,15%, yang dihitung

berdasarkan volume beton. Dalam penelitian ini, akan dilakukan pengujian

beton segar yang meliputi: flowability/filling ability, viscosity, passing ability

dan ketahanan segregasi. Selanjutnya, dilakukan pengujian kuat tekan,

kuat tarik belah, ketahanan kejut, kuat lentur, porositas semu, dan

sorptivitas beton pada umur 28 hari untuk setiap varian. Setiap data

diperoleh dari pengujian 3 benda uji standar.

Penelitian ini dilakukan dalam 6 (enam) tahapan yaitu :

Tahap I : Pemeriksaan sifat bahan agregat kasar dan agregat halus.

Tahap II : Perhitungan rencana campuran (mix design).

Tahap III : Pengujian sifat beton segar flowability/filling ability, viscosity,

passing ability dan ketahanan segregasi.

Tahap IV : Pengujian sifat mekanik beton, yang meliputi: kuat tekan, kuat

tarik belah, ketahanan kejut dan kuat lentur SCFRC.

Tahap V : Pengujian karakteristik penyerapan zat cair dalam beton, yang

meliputi: nilai porositas semu dan koefisien sorptivitas SCFRC.

Tahap VI : Analisis dan interprestasi data hasil penelitian dengan metode

deskriptif kuantitatif.

D. Pengujian Sifat Beton Segar

24

Kualitas dan durabilitas SCFRC sangat ditentukan oleh sifat beton

segar yang digunakan. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan

dilakukan pengujian empat sifat beton segar yang utama SCC

berdasarkan standar Uni Eropa (EFNARC 2002 dan 2005), yang meliputi:

a. Flowability/ filling ability dengan cara pengujian slump-flow Test

b. Viscosity dengan metode T500 Slump-flow test.

c. Passing ablitity dengan metode J-Ring Test.

d. Ketahanan segregasi dengan GTM screen stability test method.

E. Pengujian Kuat Tekan Beton

Kuat tekan beton adalah besarnya beban persatuan luas yang

menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan

tertentu, yang dihasilkan oleh mesin tekan. Peralatan yang digunakan

meliputi cetakan silinder diameter 152 mm dan tinggi 305 mm, tongkat

pemadat, dan mesin tekan.

Prosedur pengujian dilaksanakan berdasarkan SNI : 03-1974-1990,

benda uji diletakkan pada mesin tekan secara sentris, dan mesin tekan

dijalankan dengan penambahan beban antara 2 sampai 4 kg/cm2

perdetik. Pembebanan dilakukan sampai benda uji menjadi hancur dan

beban maksimum yang terjadi selama pemeriksaan benda uji dicatat.

Kuat tekan beton dihitung berdasarkan besarnya beban persatuan luas,

menurut persamaan 1.

Kuat Tekan = (1)

di mana ; P = beban maksimum (N)

A = luas penampang benda uji (mm2)

F. Pengujian Kuat Tarik Belah

25

Metode yang diguinakan adalah metode uji tarik belah yang

mengacu pada ASTM C496-90, besaran kuat tarik belah benda uji

dihitung dengan Persamaan 2.

Kuat tarik = (2)

di mana; P = beban maksimum (kN)

l = panjang benda uji (mm)

d = diameter benda uji (mm)

Benda uji yang digunakan berupa silinder dengan diameter 150 mm

dengan tinggi 300 mm sebanyak 3 buah benda uji untuk setiap data yang

diperlukan.

G. Pengujian Ketahanan Kejut Beton

Uji ketahanan kejut beton dilakukan berdasarkan rekomendasi ACI

544 committee, dengan benda uji berbentuk cakaram dengan diameter 15

cm, tebal 6 cm, diperoleh dengan menggergaji silinder beton berdiameter

15 cm dengan tinggi 30 cm menjadi lima potongan.

Pengujian dilaksanakan dengan metode drop-weight, di mana benda

uji diletakkan di atas plat landasan, kemudian di atas benda uji dipasang

bola besi berdiameter 6,35 cm. Selanjutnya dilakukan pemukulan secara

berulang dengan menggunakan palu dengan berat 4,45 kg dengan tinggi

jatuh 45,7 cm. Jumlah pukulan yang menyebabkab retak pertama dan

hancurnya benda uji dicatat sebagai ketahanan kejut saat retak dan

hancur (Song dkk., 2005).

H. Pengujian Kuat Lentur Beton

Cara pengujian yang digunakan adalah metode dua titik

pembebanan yang mengacu pada standar SNI 03-4431-1997, besaran

tegangan tarik (modulus of rupture) yang terjadi pada benda uji dihitung

dengan Persamaan 3.

26

Gambar 3. Metode Pengujian Three Point Bending

R = (3)

di mana; R = modulus rupture

P = beban maksimum (kN)

L = panjang benda uji (mm)

b = lebar penampang benda uji (mm)

h = tinggi penampang benda uji (mm)

Benda uji yang digunakan berupa balok dengan ukuran 150 mm x

150 mm x 750 mm sebanyak 3 buah benda uji untuk setiap data yang

diperlukan.

I. Pengujian Karakeristik Penyerapan Air (Porositas Semu dan Sorptivitas)

Pengujian porositas semu dan sorptivitas dilakukan dengan

benda uji kubus berukuran 15x15x15 cm3. Untuk pengujian porositas

semu, setelah beton diangkat dari dalam air kemudian ditiriskan dan

permukaan beton dibersihkan sampai mencapai keadaan jenuh kering

muka lalu benda uji tersebut ditimbang, selanjutnya beton dimasukkan ke

dalam oven dengan temperatur 105o celcius selama minimal 24 jam

kemudian dikeluarkan, diangin-anginkan dan ditimbang lagi. Pengujian

yang dilaksanakan mengacu pada standar SNI 03-2914-1990 tentang

27

L

P

h

L/3

spesifikasi beton bertulang kedap air, selanjutnya porositas semu beton

dihitung dengan Persamaan 4.

(4)

di mana; P = Porositas semu

Wjkm = Berat jenuh kering muka

Wk = Berat kering

Pengujian sorptivitas dilakukan untuk mengukur laju penyerapan zat

cair ke dalam beton, yang dilaksanakan berdasarkan ASTM C1585 tahun

2004 , sebagaimana ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.

Gambar 4. Metode Pengujian Sorptivitas

Nilai sorptivitas dihitung dengan Persamaan berikut:

(5)

dengan;

i : kumulatif serapan air per satuan luas dalam arah aliran

atau berat air yang diserap dibagi luas penampang (Q/A)

s : sorptivitas

t : waktu pengujian

Pengujian dilakukan pada 1, 4, 9, 16 25, 36, 49, dan 64 menit.

J. Analisis Data

28

Data-data yang diperoleh dalam penelitian ini meliputi :

a) Sifat beton segar (flowability/filling ability, viscosity, passing ability,

dan ketahanan segregasi).

b) Sifat mekanik beton dalam kondisi normal (kuat tekan, tarik belah,

ketahanan kejut dan kuat lentur).

c) Karakteristik penyerapan zat cair (sorptivitas dan porositas semu)

Kemudian data tersebut dianalisis dan disajikan secara deskriptif

kuantitatif dalam bentuk grafik dan tabel untuk mengetahui nilai volume

fraction optimum dalam produksi SCFRC dengan serat polipropylene.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

29

A. Pengujian Bahan

1. Agregat Halus

Untuk hasil pengujian agregat halus dapat dilihat pada Tabel 7

dibawah ini :

Tabel 7. Hasil Pengujian Agregat Halus

No. Jenis Pengujian Hasil Pengujian1 Kadar Lumpur 3,89 %

2 Kadar Zat Organik No 2

3 Berat Jenis SSD 2,65

4 Berat Jenis Alami 2,50

5 Modulus Kehalusan Butir 4,858

6 Gradasi Zone 1

7 Kadar Air Alami 3,77 %

8 Kadar Air SSD 2,99 %

9 Bobot Isi Gembur 1400 gr/liter

2. Agregat Kasar

Untuk hasil pengujian agregat kasar dapat dilihat pada Tabel 8

dibawah ini :

Tabel 8. Hasil Pengujian Agregat Kasar

No. Jenis Pengujian Hasil Pengujian

1 Berat Jenis SSD 2,48

2 Berat Jenis Alami 2,51

3 Modulus Kehalusan Butir 7,65

4 Kadar Air Alami 0,49 %

5 Kadar Air SSD 1,33 %

6 Berat Satuan Padat 1300 gr/literBerdasarkan hasil pengujian bahan di atas, dapat dilakukan

rancang campur adukan SCC, dengan hasil sebagai berikut:

30

Tabel 9. Komposisi Campuran Adukan Beton SCFRC

Material Persentase Penambahan Serat Polipropylene

0,0% 0,05% 0,1% 0,15%

Polycarboxylate (lt/m3) 4,80 4,80 4,80 4,80

Air (lt/m3) 212,00 212,00 212,00 212,00

Semen (kg/m3) 435,00 435,00 435,00 435,00

Silica fume (kg/m3) 48,00 48,00 48,00 48,00

Agregat Kasar (kg/m3) 648,00 648,00 648,00 648,00

Agregat Halus (kg/m3) 926,00 926,00 926,00 926,00

Serat Polipropylene (kg/m3)

0,00 0,45 0,90 1,35

Berat total (kg/m3) 2273,4 2273,85 2274,30 2274,75

B. Pengujian Beton Segar

Pengujian beton segar dilakukan untuk mengukur empat karakteristik

utama yang harus dipenuji dalam memproduksi self-compacting concrete,

yang meliputi: flowability/filling ability,viscosity, passing ability dan

ketahanan segregasi (EFNARC, 2005). Untuk mengetahui keempat

karakteristik SCC tersebut, dapat digunakan beberapa alat uji, yaitu:

Slump-flow Test untuk mengukur flowability/filling ability, T500 Slump-flow

untuk mengukur viskositas, J-Ring Test untuk mengukur passing ability,

dan GTM Screen Stability test untuk mengukur ketahanan segregasi SCC.

Tabel 10. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Sifat Beton Segar SCC

Volume fraction serat polypropylene

(%)

Flowability/Slump flow

(mm)

Viskositas/T500 time

(sec)

Passing ability/J-Ring Test

(mm)

Ketahanan Segregasi/ GTM Screen Stability

(%)

31

0,00 748,33 1,03 4,00 4,24

0,05 686,67 1,13 7,00 1,16

0,10 556,67 1,40 7,92 0,82

0,15 428,33 Tak terukur 10,58 0,76

Gambar 5. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Flowability/ Filling Ability (Slump-Flow)

Hasil pengujian Slump-flow pada beton segar SCC yang

ditunjukkan pada Tabel 10 dan Gambar 5 menunjukkan semakin

bertambahnya persentase serat polypropylene di dalam campuran beton,

maka besarnya nilai slump-flow menjadi semakin kecil. Nilai slump-flow

beton segar SCC tanpa penambahan serat dapat mencapai 74,8 cm,

sedangkan pada penambahan serat polypropylene sebesar 0,15% nilai

slump-flow hanya mencapai 42,8 cm, lebih kecil dari syarat minimal

slump-flow SCC sebesar 55 cm (EFNARC, 2005).

Nilai T500 slump-flow yang ditunjukkan pada Tabel 10 dan Gambar

6, menunjukkan bahwa nilai T500 slump-flow berbanding lurus dengan

volume fraction serat, bahkan tidak mampu mencapai diameter 500 mm

pada volume serat 0,15% sehingga nilai T500 tidak terukur. Menurut

EFNARC (2005), beton segar SCC dipersyaratkan memiliki nilai maksimal

32

T500 slump-flow selama 5 detik. Berdasarkan hasil pengujian slump-flow

test dapat diketahui bahwa penambahan serat polypropylene dengan

persentase volume sampai dengan 0,10% masih memenuhi persyaratan

SCC ditinjau berdasarkan flowability/ filling ability dan viscosity-nya.

Gambar 6. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Viscosity (T500 Slump-Flow)

Gambar 7. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap

Passing Ability (J-Ring Test)

Hasil pengujian passing ability dengan alat J-Ring Test pada beton

segar yang ditunjukkan pada Tabel 10 dan Gambar 7, memperlihatkan

bahwa semakin bertambahnya persentase volume serat polypropylene di

33

dalam campuran beton, maka nilai h semakin besar hingga dapat

mengakibatkan blocking pada saat volume serat sebesar 0,15% yaitu 10,6

mm, atau lebih besar dari batas atas nilai blocking yang ditetapkan

sebesar 10 mm (EFNARC, 2005). Hal ini dapat mengakibatkan beton

tidak mampu melewati celah-celah antar tulangan, sehingga dapat

dikatakan passing ability beton segar menurun. Meskipun demikian, dapat

diketahui bahwa penambahan serat polypropylene sampai dengan 0,10%

dari volume beton masih memenuhi syarat passing ability SCC.

Gambar 8. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Ketahanan Segregasi (GTM Screen Stability Test)

Sedangkan hasil pengujian GTM Screen Stability pada beton segar

yang ditunjukkan pada Tabel 3 dan Gambar 8, memperlihatkan bahwa

semakin bertambahnya persentase serat polypropylene di dalam

campuran beton, maka nilai rasio segregasi semakin rendah yaitu 0,76%.

Nilai rasio segregasi tersebut memenuhi syarat SCC yang ditetapkan

maksimum 20% (EFNARC, 2005).

Berdasarkan pengujian keempat karakteristik utama beton segar

SCC yang telah diuraikan di atas, dapat diketahui bahwa penambahan

serat polypropylene dapat menyebabkan berkurangnya kemampuan SCC

untuk mengalir, menerobos celah tulangan, dan mengisi rongga dalam

34

bekisting yang ditunjukkan melalui hasil pengujian slump-flow, dan J-Ring

test. Hal ini diperkuat dengan hasil pengujian yang menunjukkan bahwa

kekentalan (viscosity) dan ketahanan segregasi beton meningkat, yang

diukur dengan T500 dan GTM screen stability. Fenomena ini disebabkan

karena semakin bertambahnya persentase serat polypropylene dalam

campuran mengakibatkan luas permukaan yang dibasahi oleh air semakin

besar, sehingga kadar air bebas dalam campuran beton menjadi

berkurang. Keberadaan serat dalam adukan beton segar juga dapat

menyebabkan gesekan permukaan antara serat dengan agregat,

sehingga dapat mengurangi energi potensial yang diperlukan beton segar

SCC untuk mengalir dengan memanfaatkan berat sendirinya. Selain itu,

juga terjadi efek kombinasi dengan penambahan bahan tambah mineral

berupa silica fume yang bersifat menyerap air, dan diperlukan untuk

menjamin viskositas dalam campuran SCC. Berdasarkan, hasil pengujian

ini, maka dimungkinkan pengurangan kandungan silica fume dalam

produksi SCC, apabila akan ditambahkan serat ke dalam adukan beton.

Sedangkan untuk mengurangi blocking effect dapat dipertimbangkan

untuk menggunakan agregat kasar dengan ukuran yang lebih kecil,

ataupun menggunakan agregat alami yang permukaannya lebih halus.

C. Pengujian Sifat Mekanik

Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat polypropylene

terhadap sifat mekanik beton yang telah mengeras, juga dilakukan

pengujian terhadap beberapa parameter utama kinerja beton, yang

meliputi: kuat tekan, kuat tarik belah, ketahanan kejut, dan kuat lentur

beton.

Tabel 11. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Beberapa Sifat Mekanik SCC

Volume fraction serat

polypropylene (%)

Kuat Tekan 28 hari (MPa)

Kuat Tarik Belah 28 hari (MPa)

Ketahanan Kejut(Pukulan)

Kuat Lentur (MPa)

Retak Hancur

0,00 40,71 4,106 71,83 76,67 4,04

35

0,05 42,93 4,264 111,17 121,50 3,99

0,10 42,78 4,374 196,83 200,00 4,03

0,15 37,99 3,938 31,17 35,00 4,46

Gambar 9. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Kuat Tekan SCC

Hasil pengujian kuat tekan menunjukkan bahwa penambahan

serat polypropylene dapat meningkatkan kuat tekan beton sampai dengan

penambahan 0,10% dari volume beton. Pada penambahan sebesar

0,15% mulai terjadi penurunan kuat tekan beton. Berdasarkan hasil

penelitian ini, nilai optimum penambahan serat polypropylene diperoleh

pada volume fraction sebesar 0,05% dengan peningkatan kuat tekan

sebesar 5,09%.

36

Gambar 10. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Kuat Tarik Belah SCC

Hasil pengujian kuat tarik belah menunjukkan bahwa penambahan

serat polypropylene dapat meningkatkan kuat tarik belah beton sampai

dengan penambahan 0,10% dari volume beton. Pada penambahan

sebesar 0,15% mulai terjadi penurunan kuat tarik belah beton.

Berdasarkan hasil penelitian ini, nilai optimum penambahan serat

polypropylene diperoleh pada volume fraction sebesar 0,10% dengan

peningkatan kuat tarik belah sebesar 6,53%.

Hasil pengujian ketahanan kejut beton menunjukkan bahwa

penambahan serat polypropylene dapat meningkatkan ketahanan kejut

beton sampai dengan penambahan 0,10% dari volume beton. Pada

penambahan sebesar 0,15% mulai terjadi penurunan ketahanan kejut

beton. Berdasarkan hasil penelitian ini, nilai optimum penambahan serat

polypropylene diperoleh pada volume fraction sebesar 0,10% dengan

peningkatan ketahanan kejut sebesar 174% pada saat retak dan 161%

saat hancur.

37

Gambar 11. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Ketahanan Kejut SCC

Gambar 12. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Kuat Lentur SCC

Hasil pengujian kuat tarik lentur menunjukkan bahwa penambahan

serat polypropylene dapat meningkatkan kuat tarik lentur beton sampai

dengan penambahan 0,15% dari volume beton. Berdasarkan hasil

penelitian ini, nilai optimum penambahan serat polypropylene diperoleh

pada volume fraction sebesar 0,15% dengan peningkatan kuat tarik belah

sebesar 10,39%.

38

Berdasarkan pengujian keempat sifat mekanik SCC yang telah

diuraikan di atas, dapat diketahui bahwa penambahan serat polypropylene

dapat meningkatkan kinerja SCC yang telah mengeras. Peningkatan kuat

tekan dimungkinkan dapat terjadi karena dengan penambahan serat

polypropylene dengan diameter 18 µm ke dalam adukan beton maka serat

tersebut dapat mengisi sebagian rongga dalam beton, dengan kondisi ini

maka kuat tekan beton dapat ditingkatkan. Peningkatan kuat tarik belah,

ketahanan kejut dan kuat lentur beton dimungkinkan terjadi karena serat

memiliki kuat tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada

matrix beton. Selain itu, serat juga dapat berfungsi untuk menghubungkan

celah-celah yang ada di dalam beton. Dengan demikian, penambahan

serat dapat dapat meningkatkan kekuatan beton dalam menahan tarik dan

dapat pula menghambat laju perambatan retak yang terjadi selama

pembebanan.

D. Pengujian Karakteristik Penyerapan Zat Cair

Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat polypropylene

terhadap karakteristik penyerapan zat cair dalam beton yang telah

mengeras, dilakukan pengujian terhadap porositas semu beton dan

koefisien sorptivitas beton.

Tabel 12. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Beberapa Parameter Karkteristik Penyerapan Zat Cair dalam SCCVolume fraction

serat polypropylene (%)Porositas Semu Beton

(%)Koefisien Sorptivitas

k x 10-3 cm/det1/2

0,00 1,025 1,559

0,05 1,337 1,818

0,10 1,857 1,881

0,15 2,024 2,130

39

Gambar 13. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Porositas Semu SCC

Hasil pengujian porositas semu beton menunjukkan bahwa

penambahan serat polypropylene akan mengakibatkan bertambahnya

volume rongga dalam beton. Pada pengujian SCC tanpa penambahan

serat diperoleh nilai porositas semu terkecil sebesar 1,025%. Sedangkan

nilai porositas semu terbesar diperoleh pada penambahan serat

polypropylene sebesar 0,15% dari volume beton, dengan nilai porositas

semu 2,024%. Meskipun terjadi peningkatan nilai porositas semu, namun

nilai porositas semu yang diperoleh masih lebih kecil dari batas

maksimum sebesar 6,5%, yang ditetapkan untuk beton kedap air menurut

SNI 03-2914-1990. Dengan demikian SCFRC dapat digunakan untuk

keperluan konstruksi beton di lingkungan agresif.

Hasil pengujian di atas sejalan dengan hasil pengujian laju

penyerapan kapiler dalam beton yang diukur berdasarkan nilai koefisien

sroptivitas. Hasil pengujian sorptivitas menunjukkan bahwa penambahan

serat polypropylene akan mengakibatkan laju penyerapan kapiler dalam

beton. Pada pengujian SCC tanpa penambahan serat diperoleh koefisen

sorptivitas terendah sebesar 1,559x10-3 cm/det1/2. Sedangkan nilai

koefisen sorptivitas terbesar diperoleh pada penambahan serat

40

polypropylene sebesar 0,15% dari volume beton, dengan koefisen

sorptivitas 2,130x10-3 cm/det1/2.

Gambar 14. Pengaruh Penambahan Serat Polypropylene Terhadap Koefisien Sorptivitas SCC

Berdasarkan pengujian porositas semu dan koefisien sorptivitas

beton dapat diketahui bahwa bertambahnya porositas semu dan laju

penyerapan kapiler dalam beton dimungkinkan dapat terjadi karena

dengan penambahan serat polypropylene ke dalam campuran

mengakibatkan luas permukaan yang dibasahi oleh air semakin besar,

sehingga kadar air bebas dalam campuran beton menjadi berkurang.

Keberadaan serat dalam adukan beton segar juga dapat menyebabkan

gesekan permukaan antara serat dengan agregat, sehingga dapat

mengurangi energi potensial yang diperlukan beton segar SCC untuk

mengalir dengan memanfaatkan berat sendirinya. Dengan berkurangnya

kemampuan beton segar untuk mengalir, mengisi rongga, dan menerobos

tulangan maka akan berakibat bertambahnya rongga dalam beton. Selain

itu permukaan serat yang licin akan berakibat adanya celah antara serat

dengan pasta di sekelilingnya, hal ini berakibat meningkatnya laju

penyerapan kapiler dalam beton.

41

Kondisi di atas sedikit terkurangi dengan adanya penambahan

bahan tambah mineral berupa silica fume yang dapat bereaksi dengan

kapur bebas, yang merupakan sisa hidrasi semen untuk membentuk

Calsium Silicat Hidrat (tobermorite) tambahan sehingga dapat

meningkatkan massa padat beton. Dengan bertambahnya massa padat

beton, maka peningkatan porositas semu dan sorptivitas beton akibat

keberadaan serat dapat dikurangi.

42

BAB IVKESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil

beberapa kesimpulan berikut:

1. Penambahan serat polipropylene menyebabkan berkurangnya

flowability/ filling ability SCC, kondisi SCC masih dapat dicapai saat

serat polypropylene ditambahkan dari 0% sampai dengan 0,10%

dari volume beton. Pada penambahan 0,15% beton segar tidak

dapat memenuhi syarat minimal flowability/ filling ability SCC.

2. Penambahan serat polipropylene menyebabkan meningkatnya

viskositas SCC, kondisi SCC masih dapat dicapai saat serat

polypropylene ditambahkan dari 0% sampai dengan 0,10% dari

volume beton. Pada penambahan 0,15% beton segar melampaui

batas maksimal viskositas SCC.

3. Penambahan serat polipropylene menyebabkan berkurangnya

passing ability SCC, kondisi SCC masih dapat dicapai saat serat

polypropylene ditambahkan dari 0% sampai dengan 0,10% dari

volume beton. Pada penambahan 0,15% beton segar tidak dapat

memenuhi syarat minimal passing ability SCC.

4. Penambahan serat polipropylene menyebabkan berkurangnya rasio

segregasi SCC. Semua varian dalam penelitian ini memiliki rasio

segregasi lebih kecil dari batas maksimum rasio segregasi SCC.

5. Penambahan serat polypropylene dapat meningkatkan kuat tekan

beton sampai dengan penambahan 0,10% dari volume beton.

Pada penambahan sebesar 0,15% mulai terjadi penurunan kuat

tekan beton. Nilai optimum penambahan serat polypropylene

diperoleh pada volume fraction sebesar 0,05% dengan

peningkatan kuat tekan sebesar 5,09%.

43

6. Penambahan serat polypropylene dapat meningkatkan kuat tarik

belah beton sampai dengan penambahan 0,10% dari volume

beton. Pada penambahan sebesar 0,15% mulai terjadi penurunan

kuat tarik belah beton. Nilai optimum penambahan serat

polypropylene diperoleh pada volume fraction sebesar 0,10%

dengan peningkatan kuat tarik belah sebesar 6,53%.

7. Penambahan serat polypropylene dapat meningkatkan ketahanan kejut

beton sampai dengan penambahan 0,10% dari volume beton. Pada

penambahan sebesar 0,15% mulai terjadi penurunan ketahanan kejut

beton. Nilai optimum penambahan serat polypropylene diperoleh pada

volume fraction sebesar 0,10% dengan peningkatan ketahanan kejut

sebesar 174% pada saat retak dan 161% saat hancur.

8. Penambahan serat polypropylene dapat meningkatkan kuat tarik

lentur beton. Nilai optimum penambahan serat polypropylene

diperoleh pada volume fraction sebesar 0,15% dengan

peningkatan kuat tarik belah sebesar 10,39%.

9. Penambahan serat polypropylene berakibat meningkatnya porositas

semu beton. Meskipun demikian, semua varian dalam penelitian ini

masih tergolong beton kedap air menurut SNI 03-2914-1990.

10. Penambahan serat polypropylene berakibat meningkatnya koefisien

sorptivitas beton.

DAFTAR PUSTAKA

Dehn, F., Holschemacher, K. and Weie, D., 2000, Self-Compacting Concrete (SCC) Time Development of the Material Properties and the Bond Behaviour, LACER No.5., Leipzig.

44

EFNARC, 2002, Specification & guidelines for self-compacting concrete, English ed., Norfolk UK: European Federation for Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems.

EFNARC, 2005, The European Guidelines for Self-Compacting Concrete Specification, Production and Use, Norfolk UK: European Federation for Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems.

Ferraris, C.F., Lynn, B., Celik, O. and Daczko, J., 2000, Workability of Self-Compacting Concrete, International Simposium of High Performance Concrete, Orlando.

Grunewald, S., 2004, Performace Design of Self Compacting Fiber Reinforced Concrete, Doctoral Thesis, Delft: Technische Universiteit Delft.

Hannant, D.J., 1978, Fiber Cements and Fiber Concretes, Chicester: John Wiley & Sons.

Mindess, S., Young, J.F., and Darwin, D., 2003, Concrete second edition, New Jersey: Prentice Hall

Okamura, H. and Ozawa, K., 1994, Self-Compacting High-Performance Concrete in Japan, ACI SP-159 : International Workshop on High Performance Concrete, Michigan.

Ouchi, M., 2001, Self-Compacting Concrete Development, Applications and Investigations, Kochi University of Technology.

Persson, B., 2000, A Comparison Between Mechanical Properties of Self-Compacting Concrete and the Corresponding Properties of Normal Concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 31, Pergamon.

Slamet Widodo, 2002, Pengaruh Sika Viscocrete-5 Terhadap Kuat Tekan, Serapan Air dan Kuat Lekat Tulangan Self-Compacting Concrete di Bawah Air, Thesis Program Pascasarjana, Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada.

Sjafei Amri, 2005, Teknologi Beton A-Z, Jakarta: Penerbit Yayasan John Hi-Tech Idetama.

Song, P.S., Wu, J.C., Hwang, S. and Sheu, B.C., 2005, “Statistical analysis of impact strength and strength reliability of steel–polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete”, Construction and Building Materials, Vol. 19, Elsevier.

Tasdemir, C., 2003, Combined effects of mineral admixtures and curing conditions on the sorptivity coefficient of concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 33, Pergamon.

Yamada, K., Takahashi, T., Hanehara, S. and Matsuhisa, M., 2000, Effects of Chemical Structures on the Properties of

45

Polycarboxylate-Type Superplasticizer, Cement and Concrete Research, Vol. 30, Pergamon.

46

BAB Istaffnew.uny.ac.id/upload/130681045/penelitian/LAPORAN... · Web viewSerat-serat logam, seperti serat baja karbon atau serat baja tahan karat Serat-serat polymerik (acrylic,

Documents