1 Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash sebagai Bahan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement) Compressive Strength and Flexural Strength of Concrete with Added Material of Fly Ash as Material of Rigid Pavement SKRIPSI Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : ALVE YUNUS NIM. I 0106003 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
87
Embed
Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash/Kuat... · Alve Yunus, 2010. Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash sebagai Bahan Perkerasan Kaku
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash
sebagai Bahan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)
Compressive Strength and Flexural Strength of Concrete with Added Material
of Fly Ash as Material of Rigid Pavement
SKRIPSI
Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
ALVE YUNUS NIM. I 0106003
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
2
LEMBAR PERSETUJUAN
Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash
sebagai Bahan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)
Compressive Strength and Flexural Strength of Concrete with Added Material of
Fly Ash as Material of Rigid Pavement
Disusun Oleh :
ALVE YUNUS NIM. I 0106003
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari Kamis 22 Juli
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME atas segala berkat-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul
“Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash sebagai
Bahan Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)” guna memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Banyak hambatan dan rintangan yang penyusun temui dalam penyusunan laporan
ini. Akan tetapi, bantuan, dukungan, semangat dan kerja sama dari berbagai pihak,
semua rintangan tersebut dapat teratasi. Penyusun ingin mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta semua
staf dan karyawan.
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta beserta semua staf dan karyawan.
3. Ir. Agus Hari Wahyudi, M.Sc. selaku Pembimbing Akademik yang selalu
memberikan masukan dan arahan kepada penyusun.
4. Ir. Ary Setyawan, M.Sc(Eng), Ph.D selaku Dosen Pembimbing I dan Kusno
Adi Sambowo, S.T, M.Sc, Ph.D selaku Dosen Pembimbing II yang selalu
memberikan arahan dan bimbingan kepada penyusun dalam penyelesaian
laporan ini.
5. Dosen Penguji Tugas Akhir atas segala saran yang telah diberikan demi
kesempurnaan penelitian ini
6. Semua staf Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
7. Semua staf pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
7
8. Rekan-rekan tim durabilitas beton fly ash, terima kasih atas kerja sama dan
bantuannya.
9. Keluarga tercinta dan Vivi Delima yang selalu memberikan semangat,
perhatian dan dukungan penuh.
10. Teman-teman angkatan 2006 terima kasih atas dukungannya.
11. Semua pihak yang telah membantu selama pelaksanaan tugas akhir hingga
selesai.
Penyusun menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kesalahan.
Kritik dan saran yang bersifat membangun selalau penyusun terima. Meskipun
demikian, semoga laporan ini mampu menjadi tambahan kekayaan ilmu dan
wacana bagi penyususn pada khususnya dan bagi keluarga besar Teknik Sipil
UNS pada umumnya serta pihak lain yang membutuhkan.
Surakarta, Juni 2010
Penyusun
8
ABSTRAK
Alve Yunus, 2010. Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton dengan Bahan Tambah Fly Ash sebagai Bahan Perkerasan Kaku ( Rigid Pavement ). Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Beton merupakan bahan yang penting dan banyak digunakan dalam dunia konstruksi. Salah satu penggunaan beton yaitu perkerasan kaku (rigid pavement) yang terdiri dari plat beton semen portland dan lapis pondasi diatas tanah dasar. Bagian terbesar dari kapasitas struktur perkerasan kaku diperoleh dari slab beton itu sendiri. Oleh sebab itu faktor yang paling diperhatikan dalam perkerasan kaku adalah kekuatan beton itu sendiri. Bahan tambah mineral saat ini banyak ditambahkan ke dalam campuran beton dengan berbagai tujuan salah satunya bisa menambah kekuatan beton. Untuk itu perlu adanya penelitian mengenai mengetahui hal tersebut. Dalam penelitian ini digunakan salah satu bahan tambah mineral berupa abu terbang (fly ash). Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan total benda uji 72 buah. Sebanyak 36 buah untuk benda uji kuat tekan berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dengan variasi kadar fly ash 0% (beton normal), 15%, 20%, 25%. Sebanyak 36 buah lagi untuk benda uji kuat lentur berbentuk balok dengan ukuran 100x100x500 mm dengan variasi kadar fly ash 0%, 15%, 20%, 25% yang di uji pada umur 7, 28, dan 54 hari dengan fas sebesar 0.38. Masing-masing variasi berjumlah 3 benda uji. Terjadi peningkatan kuat tekan pada beton dengan campuran fly ash 15%, 20%, 25% saat umur 7, 28 dan 54 hari, namun selalu masih dibawah daripada kuat tekan beton normal. Kuat lentur beton dengan campuran fly ash 15% dan 20% masih lebih rendah daripada beton normal pada umur 7 hari, dan 28 hari. Pada umur 54 hari, beton dengan campuran fly ash 15%, 20%, 25% mempunyai kuat lentur yang lebih tinggi daripada beton normal. Penentuan komposisi fly ash yang tepat untuk mendapatkan kuat tekan dan kuat lentur optimum belum tercapai. Kata kunci: Perkerasan kaku, rigid pavement, fly ash, kuat desak, kuat lentur.
9
ABSTRACT Alve Yunus, 2010. Compressive Strength and Flexural Strength of Concrete with added material of fly ash as material of Rigid Pavement. Department of Civil Engineering, University of Sebelas Maret, Surakarta Concrete is an important material and widely used in world construction. One example of the use of concrete is rigid pavement which composed of portland cement concrete plate and the layer above the subgrade foundation. The biggest part of the capacity of rigid pavement structure was obtained from the concrete slab itself. Therefore, the most noted factor in the strength of concrete pavement is itself. Mineral additive is added into the mix a lot of concrete with different goals, one of which could add to the strength of concrete. For that we need to know there is no research about it. This study used a mineral additive in the form of fly ash. This study uses the experimental method with a total of 72 specimens. A total of 36 units for compressive strength test specimen is a cylinder with diameter of 15 cm and 30 cm high with a variation of fly ash content 0% (normal concrete), 15%, 20%, 25%. A total of 36 unit again for flexural strength of specimens with the size of the beam shape 100x100x500 mm with a variation of fly ash content 0%, 15%, 20%, 25% that in tests at age 7, 28, and 54 days with w/c ratio 0,38. Each has 3 variations of the specimens. There have been increasing the compressive strength of concrete with fly ash mixture 15%, 20%, 25% at the age of 7, 28 and 54 days, but always still below than normal concrete. Flexural strength of concrete with fly ash mixture of 15% and 20% is still lower than normal concrete at the age of 7 days and 28 days. At the age of 54 days, concrete with fly ash mixture 15%, 20%, 25% have a higher flexural strength than normal concrete. Determination of the proper composition of fly ash to obtain the compressive strength and flexural strength optimum is not reached. Key word: rigid pavement, fly ash, compressive strength, flexural strength.
10
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dengan kemajuan teknologi konstruksi dewasa ini, penggunaan beton sebagai
salah satu pilihan konstruksi bangunan sipil lebih dikenal luas dibandingkan
dengan bahan konstruksi lain seperti kayu dan baja. Pilihan penggunaan beton
sebagai bahan konstruksi ini dikarenakan beton mempunyai beberapa kelebihan
yang tidak dimiliki oleh bahan lain, diantaranya beton relatif murah karena bahan
penyusunnya didapat dari bahan lokal, mudah dalam pengerjaan dan
perawatannya, mudah dibentuk sesuai kebutuhan, tahan terhadap perubahan
cuaca, lebih tahan terhadap api dan korosi (Krisbiyantoro, 2005). Selain itu
kelebihan beton yang menonjol dibandingkan bahan lain adalah beton memiliki
kuat desak tinggi yang dapat diperoleh dengan cara pemilihan, perencanaan dan
pengawasan yang teliti terhadap bahan penyusunnya.
Salah satu penggunaan beton pada bangunan teknik sipil yaitu perkerasan jalan
beton atau yang biasa disebut perkerasan kaku (rigid pavement) yang terdiri dari
plat beton semen portland dan lapis pondasi diatas tanah dasar. Perkerasan beton
yang kaku dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi, akan mendistribusikan
beban terhadap bidang area tanah yang cukup luas, sehingga bagian terbesar dari
kapasitas struktur perkerasan diperoleh dari slab beton sendiri. Hal ini berbeda
dengan perkerasan lentur dimana kekuatan perkerasan diperoleh dari lapisan tebal
pondasi bawah, pondasi dan lapisan permukaan. Karena yang paling penting
adalah mengetahui kapasitas struktur yang menanggung beban, maka faktor yang
paling diperhatikan dalam perancangan perkerasan kaku (rigid pavement) adalah
11
kekuatan beton itu sendiri, sedangkan kekuatan tanah dasar atau pondasi hanya
berpengaruh kecil terhadap kapasitas struktural perkerasannya (tanah dasar)
6
6
Kondisi Indonesia yang berada di daerah khatulistiwa yang beriklim tropis
menyebabkan curah hujan, kelembaban, serta intensitas cahaya matahari yang
tinggi. Kondisi ekstrim tersebut dapat menyebabkan potensi korosi pada tulangan
baja pada beton sehingga mengakibatkan berkurangnya ikatan antara baja dan
beton, yang dapat mengakibatkan berkurangnya kekuatan struktur beton
(Kolokium Pustitbang Jalan dan Jembatan).
Pasta semen yang mengeras memiliki struktur yang berpori (Kardiyono, 1996).
Dengan adanya pori-pori tersebut masih ada celah-celah kecil yang belum terisi
oleh agregat dan semen yang berpengaruh terhadap kekuatan dan ketahanan beton
tersebut. Saat celah-celah tersebut terisi akan diperoleh kekedapan dan kepadatan
yang tinggi, yang memiliki koefisien permeabilitas yang kecil. Kondisi tersebut
bisa menambah kekuatan beton tersebut karena kekedapan beton itu akan
melindungi tulangan yang ada pada beton dari reaksi perkaratan karena rembesan
senyawa kimia yang terkandung dalam air dan komponen beton akan terhindar
dari kerusakan karena bereaksi dengan garam maupun sulfat yang ada dalam air.
Untuk itu perlu adanya penelitian mengenai mengetahui hal tersebut, salah
satunya dengan menggunakan bahan tambah yang dapat menambah kekuatan
beton tersebut.
Bahan tambah mineral pembantu saat ini banyak ditambahkan ke dalam campuran
beton dengan berbagai tujuan, antara lain untuk mengurangi pemakaian semen,
mengurangi temperatur akibat reaksi hidrasi, mengurangi bleeding atau
menambah kelecakan pada beton. Mineral pembantu yang digunakan umumnya
mempunyai sifat pozzolanik, yaitu dapat bereaksi dengan kapur bebas yang
dilepaskan semen pada proses hidrasi dan membentuk senyawa yang bersifat
mengikat pada temperatur normal dengan adanya air. Material pozzolan dapat
berupa material alam ataupun yang didapat dari sisa industri.
Dalam penelitian ini digunakan salah satu bahan mineral tambahan pozzolan
berupa abu terbang (fly ash). Peneliti ingin mengetahui pengaruh tambahan abu
7
7
terbang (fly ash) terhadap kuat tekan dan kuat lentur beton sebagai bahan
perkerasan kaku (rigid pavement).
1.2. Rumusan Masalah
Dari latar balakang yang disebutkan di atas dapat diambil rumusan masalah
sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh penambahan fly ash pada campuran beton terhadap
kekuatan (kuat tekan dan kuat lentur) beton pada perkerasan kaku (rigid
pavement)?
2. Berapa komposisi campuran beton dengan abu terbang fly ash yang tepat
untuk mendapatkan kekuatan (kuat tekan dan kuat lentur) beton yang optimum
pada perkerasan kaku (rigid pavement)?
1.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini, maka diperlukan batasan-batasan
masalah sebagai berikut:
1. Semen yang digunakan adalah semen portland tipe 1.
2. Fly ash yang digunakan adalah fly ash tipe F berasal dari sisa hasil sisa bakar
batu bara pada PLTU Tanjung Jati, Jepara, Indonesia yang diperoleh dari PT.
Jaya Readymix Solo Plant.
3. Kadar Fly ash yang digunakan 0%, 15%, 20%, dan 25%.
4. Penelitian ini meninjau kekuatan (kuat tekan dan kuat lentur) untuk
perkerasan kaku (rigid pavement) dengan bahan tambah fly ash.
5. Agregat halus yang digunakan berupa pasir dan agregat kasar berupa batu
pecah.
6. Pengujian kuat tekan dan kuat lentur dilakukan pada umur 7, 28, dan 54 hari.
7. Pencampuran bahan dengan molen dan pembuatan sampel menggunakan
cetakan dengan Ø 15 cm dan tinggi 30 cm untuk benda uji kuat tekan dan
cetakan ukuran 100x100x500 mm untuk benda uji kuat lentur.
8
8
8. Jumlah benda uji yang digunakan 72 buah terdiri dari 36 buah untuk uji kuat
tekan dan 36 buah untuk uji kuat lentur.
9. Pengujian kuat tekan menggunakan alat uji kuat tekan yang berupa mesin
hidrolik yang ada pada Laboratorium Bahan Teknik Jurusan Teknik Sipil
UNS.
10. Pengujian kuat lentur menggunakan alat uji kuat lentur yang berupa mesin
hidrolik yang ada pada Laboratorium Bahan Teknik Jurusan Teknik Sipil
UNS.
11. Tidak dibahas reaksi kimia yang terjadi pada campuran tehadap bahan-bahan
yang digunakan.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengaruh penambahan fly ash pada campuran beton
terhadap kuat tekan pada perkerasan kaku (rigid pavement).
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan fly ash pada campuran beton
terhadap kuat lentur pada perkerasan kaku (rigid pavement).
3. Untuk mengetahui berapa persentase penambahan fly ash pada campuran
beton yang memiliki kuat tekan dan kuat lentur yang optimum pada
perkerasan kaku (rigid pavement).
9
9
1.5. Manfaat Penelitian
1.5.1. Manfaat Teoritis
Manfaat teoritis yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan wawasan pada masyarakat pada umumnya dan dunia teknik sipil
pada khususnya tentang penambahan bahan tambah fly ash dalam campuran
beton sebagai bahan perkerasan kaku (rigid pavement).
1.5.2. Manfaat Praktis
Manfaat praktis yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat mengetahui kuat tekan dan kuat lentur beton dengan bahan tambah fly
ash sebagai bahan perkerasan kaku (rigid pavement).
2. Dapat memberikan alternatif proporsi dan komposisi campuran beton fly ash
sebagai bahan perkerasan kaku (rigid pavement) yang tepat untuk
mendapatkan kuat tekan dan kuat lentur optimum.
10
10
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Perkerasan jalan beton semen portland atau lebih sering disebut perkerasan kaku
atau juga disebut rigid pavement, terdiri dari pelat beton semen portland dan
lapisan pondasi (bisa juga tidak ada) diatas tanah dasar (Suryawan, 2005).
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau
agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari
semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Kadang, satu atau lebih
bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan karakteristik tertentu,
seperti kemudahan pengerjaan (workability), durabilitas, dan waktu pengerasan.
(Mc Cormac, 2003).
Beton banyak dipakai secara luas sebagai bahan bangunan. Dalam adukan beton,
air, dan semen membentuk pasta yang disebut pasta semen. Pasta semen ini selain
mengisi pori-pori diantara butiran-butiran agregat halus juga bersifat sebagai
perekat/pengikat dalam proses pengerasan, sehingga butiran-butiran agregat saling
terekat dengan kuat dan terbentuklah suatu massa yang kompak/padat
(Tjokrodimuljo, 1996).
Nilai banding berat air dan semen untuk suatu adukan beton dinamakan faktor air semen. Agar terjadi proses hidrasi yang sempurna dalam adukan beton, pada umumnya dipakai nilai faktor air semen (f.a.s) 0,4-0,6 tergantung mutu beton dan hendak dicapai. Semakin tinggi mutu beton yang ingin dicapai umumnya menggunakan nilai f.a.s rendah, sedangkan dilain pihak, untuk menambah daya workability (kelecakan, sifat mudah dikerjakan) diperlukan nilai f.a.s yang lebih tinggi (Istimawan, 1990).
11
11
Kekuatan semen yang telah mengeras tergantung pada jumlah air yang diperlukan
waktu proses hidrasi berlangsung. Pada dasarnya jumlah air yang diperlukan
untuk proses hidrasi hanya kira-kira 25 persen dari berat semennya, penambahan
jumlah air akan mengurangi kekuatan setelah mengeras. Kelebihan air dari yang
diperlukan untuk proses hidrasi pada umumnya memang diperlukan pada
pembuatan beton, agar adukan beton dapat dicampur dengan baik, diangkut
dengan mudah dan dapat dicetak tanpa rongga-rongga yang besar (tidak keropos).
Akan tetapi hendaknya selalu diusahakan jumlah air sesedikit mungkin, agar
kekuatan beton tidak terlalu rendah. Kuat tekan beton sangat dipengaruhi oleh
besarnya pori-pori pada beton. Kelebihan air akan mengakibatkan beton berpori
banyak, sehingga hasilnya kurang kuat dan juga lebih berpori (porous)
(Tjokrodimuljo, 1996).
Bahan campuran tambahan (admixtures) adalah bahan yang bukan air, agregat
maupun semen yang ditambahkan ke dalam campuran sesaat atau selama
pencampuran. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mengubah sifat-sifat beton atau
pasta semen agar menjadi cocok untuk pekerjaan tertentu, atau ekonomis untuk
tujuan lain seperti menghemat energi (Nawi, 1996).
Menurut Kardiyono Tjokrodimulyo (1996) bahan tambah adalah bahan selain
unsur pokok beton (air, semen, agregat) yang ditambahkan pada adukan beton,
sebelum, segera atau selama pengadukan beton. Tujuannya ialah mengubah satu
atau lebih sifat-sifat beton sewaktu masih dalam keadaan segar atau setelah
mengeras, misalnya mempercepat pengerasan, menambah encer adukan,
menambah kuat tekan, menambah daktilitas, mengurangi sifat getas, mengurangi
retak-retak pengerasan dan sebagainya.
Pozzolan adalah bahan alam buatan yang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur
silikat dan aluminat yang reaktif (Persyaratan Umum Bahan Bangunan di
Indonesia PUBI, 1982). Pozzolan sendiri tidak memiliki sifat semen, tetapi dalam
keadaan halus (lolos ayakan 0,21 mm) bereaksi dengan air kapur pada suhu
12
12
normal (24o-27oC) menjadi suatu massa padat yang tidak larut dalam air. Jumlah
pemakaian bahan pozzolan sebagai pengganti semen umumnya berkisar antara
10% sampai dengan 35% berat semen (Tjokrodimuljo, 1996).
Fly ash sebagai material silika adalah material pozzolan yang paling banyak
digunakan sebagai bahan tambah material semen. Dalam industri konstruksi
pengembangan dan penggunaan semen campuran semakin meningkat dan fly ash
mendapat perhatian lebih karena penggunaannya dapat meningkatkan properti
dari semen, menghemat biaya, dan mengurangi dampak negatif pada lingkungan.
(Sumrerng R dan Prinya C, 2008).
Menurut ASTM C616-86, terdapat dua jenis abu terbang (fly ash), kelas F dan C.
Kelas F dihasilkan dari pembakaran batu bara jenis antrasit dan bituminous,
sedangkan kelas C dari batu bara jenis lignite dan subituminous. Kelas C memiliki
kadar kapur tinggi. Dalam campuran beton, untuk fly ash tipe C digunakan
sebanyak 15 %- 35 % dari total berat semen, sedangkan untuk fly ash tipe F
digunakan sebanyak 15% - 25% dari total berat semen. (Antoni, Paul Nugraha,
2007)
Fly ash biasanya digunakan dalam beton dalam penggantian berkisar antara 0 %
sampai 30 % dari massa total semen. Namun, dalam berbagai penelitian telah
menunjukkan bahwa penggunaan fly ash 50 persen atau lebih dapat memiliki
berbagai manfaat. Fly ash merupakan limbah, karena itu lebih murah dari semen
portland, namun juga dikenal bisa meningkatkan workability dan menurunkan
temperatur reaksi pada beton.
( Mindness Sidney, Young J dan Darwin David, 2002)
HVFA ( High Volume Fly Ash) atau penggunaan fly ash volume tinggi baru-baru
ini mendapatkan popularitas yang tinggi sebagai sumber daya yang efisien, tahan
lama, hemat biaya, berkelanjutan untuk berbagai jenis berbagai jenis aplikasi
beton semen portland. Setiap beton berisi konten fly ash yang lebih dari 50 persen
dari total massa semen dianggap sebagai beton HVFA.
13
13
(Mehta, P. dan Monteiro, P, 2006)
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)
Peruntukan prasarana jalan atau jalan raya adalah melayani lalu-lintas kendaraan
baik bermotor maupun tidak bermotor dengan beban lalu-lintas mulai dari yang
ringan sampai yang berat, tentunya ini tergantung pada hirarki fungsional jalan
tersebut yang berada baik di luar maupun di dalam kota. Secara umum konstruksi
perkerasan jalan terdiri atas dua jenis, yaitu perkerasan lentur yang bahan
pengikatnya adalah aspal dan perkerasan kaku dengan semen sebagai bahan
pengikatnya yang jalannya biasa juga disebut jalan beton.
Jalan beton biasanya digunakan untuk ruas jalan dengan hirarki fungsional arteri
yang berada di kawasan baik luar maupun dalam kota untuk melayani beban lalu-
lintas yang berat dan padat. Selain itu karena biaya pemeliharaan jalan beton
dapat dikatakan nihil walaupun biaya awalnya lebih tinggi dibandingkan dengan
jalan aspal yang selalu memerlukan pemeliharaan rutin, pemeliharaan berkala,
dan peningkatan jalan (tentunya ini akan memakan biaya yang tidak sedikit pula),
maka sangatlah tepat jika jalan beton digunakan pada ruas-ruas jalan yang sangat
sibuk karena sesedikit apapun, perbaikan jalan yang dilakukan akan mengundang
kemacetan (kasus bottle neck) yang tentunya akan berdampak sangat luas.
(Peter L. Barnabas, 2005)
Pada awal mula teknik jalan raya, pelat perkerasan kaku dibangun langsung di
atas tanah dasar tanpa memperhatikan sama sekali jenis tanah dasar dan kondisi
drainasenya. Pada umumnya dibangun slab setebal 6-7 inchi. Dengan
bertambahnya beban lalu lintas, mulai diperhatikan bahwa jenis tanah dasar
berperan penting terhadap perkerasan, terutama terjadinya pengaruh pumping
pada perkerasan. Pumping adalah proses keluarnya air dan butiran-butiran tanah
dasar atau pondasi bawah melalui sambungan dan retakan atau pada bagian
pinggir perkerasan, akibat lendutan atau gerakan vertikal pelat karena beban lalu
14
14
lintas, setelah adanya air bebas yang terakumulasi di bawah plat (Suryawan,
2005). Oleh karena itu perancangan untuk mengatasi pumping adalah faktor yang
sangat penting untuk diperhatikan.
Lapis perkerasan beton dapat diklasifikasikan atas 2 tipe sebagai berikut:
1. Perkerasan beton dengan tulangan dowel dan tie bar. Jika diperlukan untuk
kendali retak dapat digunakan wire mesh, penggunaannya independent
terhadap adanya tulangan dowel.
2. Perkerasan beton bertulang menerus terdiri dari prosentase besi yang relatif
cukup banyak dan tidak ada siar kecuali untuk keperluan pelaksanaan
konstruksi dan beberapa siar murni.
Nilai tegangan yang dapat dihitung berdasarkan teori adalah untuk beban statis.
Untuk perencanaan, nilai tegangan harus di-modifikasi terhadap perhitungan
repetisi beban lalu-lintas. Jika beton dapat tahan terhadap perubahan berulang,
yaitu sebanyak repetisi beban, maka akan dapat bertahan, tergantung besaran
beban (Suryawan, 2005).
Metode perencanaan perkerasan kaku yang umum digunakan di Indonesia adalah :
1. PCA (Portland CementAssociation)
PCA menawarkan metode perencanaan perkerasan kaku berdasarkan teknik
analisa tegangan yang dikembangkan oleh WESTERGAARD. Dalam metode
rancangan ini, ketebalan tergantung pada besaran dan jumlah beban berulang,
modulus of rupture dan modulus reaksi tanah dasar. Modulus of rupture pada
hari ke 28 digunakan untuk perencanaan. Ketebalan perkerasan beton relatif
tidak sensitif terhadap modulus tanah dasar, kecuali jika membandingkan
antara tanah dasar yang sangat lunak dengan yang sangat kuat.
Untuk perhitungan fatigue digunakan rasio antara tegangan aktual pada
perkerasan dengan modulus of rupture. Jika rasio bernilai < 0.51 uji dan
peformance di lapangan menunjukkan bahwa beton akan tahan tanpa menjadi
rusak terhadap repetisi tegangan tidak terbatas.
15
15
Pada metode ini beban kendaraan aktual diaplikasikan pada perancangan
perkerasan beton sebesar 20% lebih besar sebagai faktor keamanan.
2. AASHTO ( American Association of State Highway and Transportation
Officials )
Cara AASHTO dalam perencanaan tebal perkerasan kaku dikembangkan
berdasarkan hasil dari jalan uji AASHO (American Association of State
Highway Officials) seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya. Persamaan
yang digunakan untuk menghitung data AASHO dengan memperhitungkan
beban pada ujung pelat. Kemudian Poisson’s ratio diasumsikan 0,2 dan dari
jarak ujung ke pusat beban diambil 10 inchi. Campuran jenis kendaraan dapat
dikonversikan dalam bentuk beban ekivalen satu sumbu. Cara ini
menunjukkan bahwa ketebalan pelat beton relatif sensitif terhadap beban
lalu-lintas. Dan agak sensitif terhadap tegangan yang terjadi pada pelat beton.
Namun modulus yang terjadi akibat reaksi tanah dasar pengaruhnya amat
3.4.) 4. Air Spesifikasi standar PBI 1971 Bab 3.6.
xxviii
xxviii
3.7. Tahapan dan Prosedur Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitian ini dilakukan beberapa tahap penelitian mulai dari
pemilihan material beton, pengujian material, pembuatan benda uji, pengujian
benda uji, analisis data dan penarikan kesimpulan dari hasil penelitian.
Sebagai penelitian ilmiah, maka penelitian ini harus dilaksanakan dalam
sistematika dan urutan yang jelas dan teratur sehingga nantinya diperoleh hasil
yang memuaskan dan dapat dipertanggungjawabkan. Oleh karena itu, pelaksanaan
penelitian dibagi dalam bebarapa tahap, yaitu:
1. Tahap I
Disebut tahap persiapan. Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang
dibutuhkan dalam penelitian dipersiapkan terlebih dahulu agar penelitian
dapat berjalan dengan lancar.
2. Tahap II
Disebut tahap uji bahan. Pada tahap ini dilakukan penelitian terhadap material
penyusun beton. Hal ini dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik
bahan tersebut. Selain itu untuk mengetahui apakah material tersebut
memenuhi persyaratan atau tidak.
3. Tahap III
Disebut tahap pembuatan benda uji. Pada tahap ini dilakukan pekerjaan
sebagai berikut:
a. Penetapan rancang campur (mix design) adukan beton.
b. Pembuatan adukan beton.
c. Pemeriksaan nilai slump.
d. Pembuatan benda uji.
4. Tahap IV
Disebut tahap perawatan (curing). Pada tahap ini dilakukan perawatan
terhadap benda uji yang telah dibuat pada tahap III. Perawatan dilakukan
dengan merandam benda uji setelah dilepas dari cetakannya.
5. Tahap V
xxix
xxix
Disebut tahap pengujian. Pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tekan dan
kuat lentur. Pengujian kuat lentur dilakukan terhadap sampel balok beton
berukuran 100x100x500 mm, sedangkan pengujian kuat tekan dilakukan
dengan sampel silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm.
6. Tahap VI
Disebut tahap analisa data. Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil
pengujian dianalisa untuk mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara
variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian.
7. Tahap VII
Disebut tahap pengambilan kesimpulan. Pada tahap ini, data yang telah
dianalisis dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan
penelitian.
xxx
xxx
TAHAP I
TAHAP II
TAHAP III
TAHAP IV
TAHAP V
TAHAP VI
TAHAP VII Kesimpulan
Perawatan (curing)
Aplikasi pada Perkerasan Jalan
Persiapan Bahan
Semen Agregat kasar dan
Agregat Halus
Fly Ash Air
Uji Bahan: · Kandungan Zat Organik · Kadar Lumpur Pasir · Gradasi Pasir dan Split · Keausan Split · Specific Gravity Pasir dan Split · Absorbsi Pasir dan Kerikil
Dari Tabel 4.11. diperoleh grafik yang menggambarkan pendekatan hubungan
kuat tekan dan kuat lentur yang dapat dilihat pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11. Pendekatan Hubungan Kuat Tekan dan Kuat Lentur Beton
Dari Gambar 4.11 didapat persamaan hubungan dari kuat tekan dan kuat lentur
sebagai berikut:
a. Beton normal : fr = 0.357f’c ; R2 = 0.977
b. Beton fly ash : fr = 0.203f’c ; R2 = 0.890
lviii
lviii
Dari Gambar 4.11 menunjukkan bahwa garis persamaan dari beton normal, FA
15%, FA 20%, FA 25% berada diatas dan mempunyai kemiringan yang lebih
besar dari garis persamaan menurut SNI 1991 dan ACI 318 . Hal ini dikarenakan
pada penelitian fly ash berpengaruh lebih efektif meningkatkan kuat lentur
daripada kuat tekan beton. Gambar 4.11 juga menunjukkan persamaan menurut
SNI 1991 lebih mendekati garis regresi dari beton normal dan beton dengan fly
ash.
4.7. Aplikasi pada Perkerasan Kaku (Rigid Pavement)
Faktor yang paling diperhatikan dalam perancangan perkerasan kaku (rigid
pavement) adalah kekuatan beton itu sendiri, karena kekuatan tanah dasar atau
pondasi hanya berpengaruh kecil terhadap kapasitas struktural perkerasannya
((tebal pelat betonnya). Oleh karena itu Kuat tekan dan kuat lentur (flexural
strength) merupakan parameter fisik yang sangat penting dan tidak boleh
diabaikan dalam perencanaan perkerasan kaku (rigid pavement ).
Di Indonesia parameter yang sering dipakai dalam mengidentifikasi mutu atau
kualitas beton untuk perkerasan kaku (rigid pavement ) adalah flexural strength
(modulus of rupture) yaitu sebesar : fr = 45 kg/cm2 (menurut SNI 1991 sebesar
3,78 Mpa), sedangkan kuat tekan beton dibutuhkan untuk mendapatkan modulus
elastisitas beton yang diperlukan dalam penentuan tebal pelat beton perkerasan
kaku (rigid pavement). Oleh sebab itu dalam industri beton siap pakai (readymix
concrete), biasanya mutu produk beton untuk perkerasan kaku dibedakan
berdasarkan kuat lenturnya, contohnya beton FS 45 yang artinya beton yang
mempunyai flexural strength sebesar 45 kg/cm2.
Pada penelitian ini, penggunaan fly ash terbukti mampu meningkatkan kuat lentur
beton dibanding dengan beton normal seperti yang terlihat pada Tabel 4.10 dan
Gambar 4.9 diatas dimana kuat lentur maksimum dicapai oleh beton dengan
campuran fly ash 25% pada umur 54 hari dengan kuat lentur mencapai 9.17 Mpa.
Penggunaan fly ash juga menguntungkan bisa menghemat penggunaan semen
lix
lix
sehingga bisa meningkatkan efiensi biaya karena fly ash merupakan limbah yang
sangat murah harganya dibanding semen.
Namun demikian penggunaan fly ash juga mempunyai kekurangan, yaitu fly ash
mengalami pengikatan yang lambat dan baru dapat mencapai kekuatan optimal
pada sekitar umur 90 hari. Hal ini terjadi karena Calsium Silicat Hidrat
(CSH) yang dihasilkan melalui reaksi Pozzolanik akan bertambah keras dan
kuat seiring berjalannya waktu (Tjokrodimulyo, 1996). Sementara itu dalam
proyek jalan, dibutuhkan waktu yang singkat karena pembangunan jalan harus
secepatnya bisa selesai agar bisa langsung digunakan. Oleh karena itu diperlukan
penelitian lebih lanjut untuk mempercepat aktifasi fly ash agar bisa mencapai
kekuatan maksimum dalam waktu yang lebih cepat.
lx
lx
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu :
1. Kuat tekan beton yang memakai campuran fly ash masih lebih rendah
daripada beton normal yang tidak memakai fly ash pada saat umur 7, 28 dan
54 hari. Terjadi penambahan kekuatan pada beton dengan campuran fly ash
15%, 20%, 25% saat umur 7, 28 dan 54 hari, namun kuat tekannya selalu
masih dibawah daripada beton normal pada umur 7, 28 , dan 54 hari. Pengaruh
penggunaan fly ash terlihat dari garis strength development, garis strength
development yang menunjukkan beton dengan bahan tambah fly ash 15%,
20%, 25% memiliki kemiringan yang lebih besar dari pada garis strength
development yang menunjukkan beton normal ( fly ash 0% ). Dengan
demikan, di perkirakan pada umur tertentu beton dengan kuat tekan bahan
tambah fly ash 15%, 20%, 25% akan melebihi kuat tekan beton normal ( fly
ash 0% ).
2. Kuat lentur beton yang memakai campuran fly ash 15% dan 20% masih
lebih rendah daripada beton normal yang tidak memakai bahan tambah fly ash
pada umur 7, dan 28 hari. Namun pada umur 54 hari, beton dengan campuran
fly ash 15%, 20%, 25% mempunyai kuat lentur yang lebih tinggi daripada
beton normal tanpa campuran fly ash dengan kuat lentur tertinggi 9.17 MPa
pada beton dengan kandungan fly ash 25 %. Pengaruh penggunaan fly ash
terlihat dari persamaan garis regresinya, garis regresi yang menunjukkan beton
dengan bahan tambah fly ash 15%, 20%, 25% memiliki kemiringan yang lebih
besar dari pada garis regresi yang menunjukkan beton normal ( fly ash 0% ).
Berikut ini adalah persamaan garis regresi dan R2 yang didapat dari hasil
analisis :
lxi
lxi
a. Beton normal (fly ash 0%): y = 3.308 ln(x) +3.523 ; R2 =0.943
b. Beton fly ash 15%: y = 4.178 ln(x) +2.893 ; R2 =0.988
c. Beton fly ash 20%: y = 4.584 ln(x) +3.317 ; R2 =0.971
d. Beton fly ash 25%: y = 4.691 ln(x) +3.781 ; R2 =0.985
3. Beton yang memakai fly ash 25% yang memiliki kuat tekan dan kuat lentur
tertinggi daripada beton dengan kandungan fly ash 15% dan 20% baik pada
umur 7, 28, dan 54 hari. Namun penentuan komposisi fly ash yang tepat untuk
mendapatkan kuat tekan dan kuat lentur optimum belum tercapai.
5.2. Saran
Untuk menindaklanjuti penelitian ini kiranya perlu dilakukan beberapa koreksi
agar penelitian-penelitian selanjutnya dapat lebih baik. Adapun saran-saran untuk
penelitian selanjutnya antara lain :
1. Perlu dilakukan penelitian tentang kadar penambahan fly ash yang optimum
pada berbagai variasi fas baik dengan atau tanpa penambahan zat kimia
tambahan
2. Perlu dilakukan perlakuan yang lebih teliti pada saat perawatan (curing) benda
uji.
3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk bahan aktifasi fly ash agar fly ash
dapat beraksi dalam waktu yang lebih singkat.
lxii
lxii
DAFTAR PUSTAKA
AASHTO, 1993, American Association of State Highway and Transportation Officials, Guide for Design of Pavement Structures
ACI 318, 2005, Building Code Requirements for Structural Concrete and
Commentary. American Concrete Institute. Ch. 9, pp. 112
Andoyo. 2006. Pengaruh Penggunaan Abu Terbang ( Fly Ash) Terhadap Kuat Tekan dan serapan Air pada Mortar. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Anonim. 1971. Peraturan Beton Bertulang Indonesia. Bandung : Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik Direktorat Jendral Ciptakarya Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.
Anonim. 1982. Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia (PUBI 1982). Bandung: Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Badan Penelitian dan Pengembangan PU.
Anonim . 2002. Annual Book of ASTM Standarts 2002. Volume 04.03. USA : ASTM Internasional.
Aydin, E. 2009. Sulphate resistance of high volume fly ash cement paste
composites. Cyprus International University, North Cyprus Barnabas, Peter L. 2005. Pelaksanaan Pembangunan Jalan Beton Semen (Rigid
Pavement) Di Palu – Sulawesi Tengah. http://www.hpji.or.id/ majalah/mjt_0701.pdf. (19 Oktober 2009)
Dipohusodo, Istimawan. 1990. Struktur Beton Bertulang. Jakarta: PT Gramedia Krisbiyantoro, Bambang. 2005. Tinjauan Permeabilitas dan Shrinkage Beton
Mutu Tinggi dengan Bahan Tambah Mineral Metakaolin dan Superplasticizer. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
lxiii
lxiii
Lepech, Michael D dkk. 2008. Design of Green Engineered Cementitious Composite for Improved Sustainability. ACI Materials Journal/November-December 2008 Title no.105-M64.
L.J. Murdock dan K.M. Brook (Alih bahasa Stepanus Hendarko). 1991. Bahan dan Praktek Beton. Jakarta: Erlangga
Mc. Cormac, J.C. 2003. Design of Reinforced Concrete (Fifth edition)
(terjemahan). Jakarta: Erlangga
Mehta, P., Monteiro, P. Concrete: Microstructure, Properties, and Materials, 3rd
edition. 2006. The McGraw Hill Companies, Inc. pp. 485-491.
Mindess, S., Young, J., Darwin, D. Concrete, 2nd
Ed. 2002. Pearson Education,
Inc., Upper Saddle River, NJ. Ch.5, pp. 106-111
Nawy, E.G. 1996. Reinforcement Concrete a Fundamental Approach (Third
Edition). Preintice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
Neville, A.M. dan Brooks, J.J. 1987. Concrete Technology. New York: Longman Scientific & Technical.
Neville, A.M. 1995. Properties of Concrete. London: the English Language Book Society and Pitman Publishing
Paul Nugraha, Antoni. 2007. Teknologi Beton, dari material, Pembuatan, ke
Beton Kinerja Tinggi. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Rukzon, Sumrerng and Prinya Chindaprasirt. 2008. Development of Clasified Fly Ash as a Pozzolanic Material. Journal of Applied Sciences 8 (6): 1097-1102, 2008 Asian Network for Scientific Information. ISSN 1812-5654
SK SNI T-15-1990-03, Tata cara Perhitungan Struktur Beton Suryawan, A. 2005. Perkerasan Jalan Beton Semen Portland. Yogyakarta: Beta
Offset.
Ratmaya Urip. 2003. Teknologi Semen dan Beton: Fly Ash, Mengapa Seharusnya Dipakai pada Beton. Gresik: PT. Semen Gresik Indonesia dan PT. Varia
Usaha Beton
lxiv
lxiv
Rooseno .1954. Beton Tulang. PT Pembangunan Jakarta
Tjokrodimuljo, Kardiyono. 1996. Teknologi Beton. Yogyakarta: Biro Penerbit Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada.
Wicaksono, Imam Agung. 2005. Tinjauan Permeabilitas Beton Kedap Air Sistem Integral dengan Bahan Tambah Cebex-031 dan Conplast-X421M. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.