perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user DERAJAT PENGEKANGAN SUSUT PADA UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR (Degree of Restraint of Shrinkage on Unsaturated Polyester Resin (UPR)- Mortar) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh: ALHADIID NIM. I0108054 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
81
Embed
UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR/Derajat... · Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran ... Alat-Alat Pengujian ... Data analysis shows that differential
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DERAJAT PENGEKANGAN SUSUT PADA UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR
(Degree of Restraint of Shrinkage on Unsaturated Polyester Resin (UPR)-
Mortar)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh:
ALHADIID NIM. I0108054
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
(Degree of Restraint of Shrinkage on Unsaturated Polyester Resin (UPR)-
Mortar)
SKRIPSI
Disusun oleh:
ALHADIID NIM. I0108054
Dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima guna memenuhi persyaratan untuk mendapatkan gelar sarjana teknik
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... xvi
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ABSTRAK
Alhadiid, 2012. “DERAJAT PENGEKANGAN SUSUT PADA UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR) MORTAR”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Unsaturated Polyester Resin (UPR)adalah sebuah senyawa kimia thermosetresinyang terbentuk dari reaksi asam organik tak jenuh dan alkohol polyhydric. UPR memiliki sifat antara lain plastisitas yang baik, daya elastis yang sempurna, daya tahan dan daya lekat yang baik sehingga UPR dipilih sebagai bahan dasar dalam patch repairing mortar. Adapun mortar yang berbahan dasar UPR lebih cenderung memiliki kuat tarik dan kuat lentur yang tinggi bila dibandingkan dengan mortar biasa. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi penambahan UPR terhadap derajat pengekangan yang terjadi dengan mengacu pada pelepasan tegangan yang terjadi pada repair material.
Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu membuat benda uji berupa balok beton induk dengan ukuran 300 x 100 x 90 mm dengan ditambah lapisan repair material diatasnya setebal 10 mm sehingga ukuran benda uji total menjadi 300 x 100 x 100 mm. Variasi kadar UPR yang digunakan adalah 0%, 50%, 55%, dan 60% dari berat binder. Hasil percobaan akan diperoleh data tentang perbedaan susut antara beton induk dan repair material. Dari data tersebut dapat dihitung pelepasan tegangan akibat slip yang terjadi pada repair material. Pelepasan tegangan tersebut kemudian akan dianalisis lagi dengan memperhitungkan modulus elastisitas pada masing-masing UPR-Mortar sehingga mendapatkan derajat pengekangan.
Analisis data menunjukkan bahwa penambahan kadar UPR pada UPR-Mortar dapat menurunkan perbedaan susut yang terjadi antara beton induk dengan repair material. Perbedaan susut terbesar terjadi pada benda uji mortar biasa dengan rata-rata pada 28 hari sebesar 327 microstrain, sedangkan untuk UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% berturut-turut sebesar 106 microstrain, -77 microstrain, dan 206 microstrain dan nilai derajat pengekangannya berturut-turut sebesar 0.848, 0.801, 0.677, dan 0.626. Pada kasus ini nilai derajat pengekangan yang semakin mendekati nilai 1 tidak semata-mata material tersebut dapat melekat lebih bagus dibandingkan benda uji variasi lainnya karena ada beberapa hal lain yang mempengaruhi daya lekat antara beton induk dengan repair material seperti modulus elastisitas.
Kata kunci :derajat pengekangan, susut, tegangan,UPR, patch repair.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ABSTRACT
Alhadiid, 2012. “DEGREE OF RESTRAINT OF SHRINKAGE ON UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR”. Thesis of Civil Engineering Department Faculty of Engineering, University of Sebelas Maret Surakarta.
Unsaturated Polyester Resin (UPR) is a thermo-set resin which is formed by reaction of unsaturated organic acid and polyhydric alcohol. Physical properties of UPR are: good plasticity, great elasticity and durability, and also has fine adhesion properties. That is why UPR is chosen as patch repair material because it can increase tensile strength and flexural strength of repair material if we compared it to an ordinary mortar. The purpose of the study is to know the influence of adding various amount of UPR into repairing mortar to restrained shrinkage and the degree of restraint refers to stress release in repair material.
The method used in this research is an experimental method, namely to make the tested object in shape of 300 x 100 x 100 mm beam. This is formed by 300 x 100 x 90 mm concrete substrate and on top of it, a layer of repair material with 300 x 100 x 10 mm. The variations of UPR used in this experiment were 0%, 50%, 55%, and 60% by weight of binder. Observed data was only from composite specimens. But then, unrestrained shrinkage data from non composite specimens were obtained from other researchers’ data. From those data, we can analyze the stress release happens on repair material because of slip factors. The stress release data then being processed with consideration of modulus elasticity of UPR Mortar, then we can get the degree of restraints.
Data analysis shows that differential shrinkage between substrate and overlay is decreasing along the addition of UPR to UPR-Mortar. Biggest value of differential shrinkage occurred in Ordinary Mortar with average of 327 microstrain on 28 days time span. While on 50%, 55%, and 60% UPR-Mortar, differential shrinkage values are 106 microstrain, -77 microstrain, and 206 microstrain, and degree of restraint values are 0.848, 0.801, 0.677, dan 0.626 respectively. On this case, degree of restraint which values up to 1 are not merely has a greatest bond between substrate and overlay among other variations because there are other factors that affect this thing such as modulus of elasticity.
Keywords: degree of restraints, shrinkage, stress, UPR, patch repair
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Beton merupakan sebuah bahan bangunan komposit yang homogen yang terbuat dari
kombinasi agregat (halus maupun kasar) dan pengikat semen dan air. Beton dengan
cepat mendapat tempat di hati para pelaku konstruksi dan menjadi bahan bangunan
yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan beton mempunyai beberapa
kelebihan dibandingkan dengan bahan-bahan struktur lain, diantaranya adalah mudah
diperoleh secara lokal (di dalam negeri), harganya relatif murah, mudah dicetak
menjadi bentuk yang sangat beragam, mudah dalam pengerjaan dan perawatan,
memiliki kuat tekan (compressive strength) yang tinggi, bersifat monolit (tidak
memerlukan sambungan seperti baja), merupakan bahan yang tahan api, serta
memiliki ketahanan (durability) yang baik terhadap cuaca yang ekstrim dan
lingkungan tanpa kehilangan kemampuan integritas strukturnya. Akan tetapi beton
juga memiliki kelemahan, diantaranya berat sendiri beton yang besar (sekitar 2400
kg/m3), nilai kuat tariknya rendah, bersifat getas (tidak daktail), adanya deformasi,
kualitas beton yang tergantung pada sifat bahan dan cara pembuatan, dan adanya
kesulitan pada saat pembongkaran.
Namun demikian beton juga dapat mengalami penurunan kekuatan yang di sebabkan
oleh berbagai sebab, diantaranya serangan asam, exposure berlebihan terhadap api,
korosi, kelebihan beban (overload) dan lain sebagainya. Kerusakan-kerusakan yang
ditimbulkan akibat degradasi dapat dilihat diantaranya terjadi retak-retak, aus, patah,
delaminasi, spalling (terlepasnya bagian beton), dan timbulnya lubang (void).
Beberapa kerusakan tersebut perlu dilakukan perbaikan konstruksi beton untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
mengembalikan daya dukung konstruksi beton tersebut sesuai kondisi yang
direncanakan sebelumnya (seperti sebelum terjadi degradasi beton).
Penentuan metode dan material untuk perbaikan umumnya tergantung pada jenis
kerusakan yang terjadi. Selain itu juga harus diperhatikan lingkungan dimana struktur
berada, peralatan yang tersedia, kemampuan tenaga kerja, keterbatasan ruang kerja,
kemudahan pelaksanaan, waktu pelaksanaan dan biaya perbaikan. Pemilihan material
repair yang akan diperlukan harus mempunyai hasil perbaikan yang tahan lama
(durable).
Spalling merupakan jenis kerusakan beton yang berupa terlepasnya bagian bagian
penyusun beton yang berbentuk kepingan atau bongkahan kecil. Spalling sering
terjadi pada struktur beton bertulang akibat dari korosi ataupun exposure berlebihan
terhadap api. salah satu metode perbaikan yang dapat digunakan adalah dengan cara
penambalan (patch repair). Pada pelaksanaan penambalan (patch repair) permukaan
beton yang akan diperbaiki atau diperkuat perlu dipersiapkan, permukaannya harus
kuat dan padat, tidak ada keropos ataupun bagian lemah lainnya (kecuali bila
menggunakan metode injeksi untuk mengisi celah keropos), serta harus bersih dari
debu dan kotoran lainnya. Hal ini bertujuan agar terjadi ikatan yang baik, sehingga
material perbaikan dengan beton lama menjadi satu kesatuan.
Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk material patch repair yaitu bahan harus
mampu menyatu ataupun melekat erat dengan beton yang akan ditambal, memiliki
kuat tekan yang setara dengan beton induknya dan memiliki rasio nilai kuat lentur
dan rasio kekakuan yang lebih tinggi daripada beton yang akan diperbaiki, dapat
menyesuaikan dengan bentuk beton yang akan di-patch repair, modulus
elastisitasnya mampu menahan overstressing, serta tidak terjadi susut. Selain itu,
berkenaan dengan kerusakan lingkungan secara global yang semakin besar, maka
syarat patch repair yang ramah lingkungan perlu ditinjau.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Derajat pengekangan merupakan sebuah besaran yang menunjukkan kekangan yang
dilakukan oleh beton induk kepada repair material. Derajat pengekangan merupakan
salah satu unsur penting yang harus diperhatikan dalam proses patch repairing, bila
nilai derajat pengekangan suatu benda uji komposit semakin mendekati 1 dengan
mengabaikan modulus elastisitas dan rangkak, maka dapat dikatakan benda uji
tersebut terkekang dengan baik.
UPR adalah sebuah senyawa kimia yang terbentuk dari reaksi asam organik tak jenuh
dan alkohol polyhydric. Pada penggunaan sehari-hari, UPR biasa digunakan sebagai
perekat rumah tangga atau industri seperti industri pesawat terbang, mobil, perahu,
alat olahraga, dan industri lainnya yang menuntut perekat dengan daya yang kuat
(high strength bonds). Waktu setting UPR dapat diatur cepat atau lambatnya menurut
temperatur. Selain itu, UPR juga mempunyai viskositas yang rendah, sifat adesif yang
baik, karakteristik mekanik yang tinggi serta keras namun tidak getas. Sifat UPR
yang kuat dan workable inilah yang mendasari saya untuk selanjutnya menjadikan
bahan ini sebagai additive untuk menambah kuat lekat pada repair material.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang yang telah disebutkan diatas, maka dapat diambil
rumusan masalah yaitu bagaimana pengaruh penambahan bahan polimer berupa
unsaturated polyester resin (UPR) pada repair material terhadap derajat
pengekangan susut yang terjadi.
1.3. Batasan Masalah
Supaya penelitian ini tidak terlalu luas tinjauannya dan tidak menyimpang dari
rumusan masalah di atas, maka perlu adanya pembatasan masalah yang ditinjau.
Batasan-batasan masalah yang diambil dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
1. Bahan tambah polimer yang dipakai yaitu Unsaturated Polyester Resin (UPR)
merk Yukalac 157® BQTN-EX Series.
2. Penelitian tidak meninjau reaksi kimia antara beton induk dengan repair
material.
3. Pada pelaksanaan penelitian ini tidak memperhitungkan kondisi lingkungan
tempat dilakukannya penelitian seperti suhu ruangan, kelembaban udara, sinar
matahari dan lainnya.
4. Tidak dilakukan curing (perawatan) pada benda uji.
5. Semen yang digunakan adalah semen bertipe Ordinary Portland Cement (OPC)
6. Pengujian susut beton induk dimulai hari ke-90 setelah beton induk dibuat
7. Lamanya pengujian susut adalah 28 hari.
8. Pengujian susut repair material dimulai jam ke-3 pada hari ke-1 setelah repair
material diaplikasikan pada beton induk, dan dimulai hari ke-1 setelah benda uji
dibuat untuk material perbaikan mortar tanpa UPR.
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan hal-hal yang telah dibahas dalam rumusan masalah tentang kinerja patch
repair dengan bahan tambah polimer yaitu UPR, maka tujuan dari penelitian ini
adalah mengetahui pengaruh variasi penambahan UPR terhadap susut terkekang dan
derajat pengekangan.
1.5. Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat Teoritis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
Penelitian ini dapat menjadi tambahan pengetahuan tentang metode perbaikan
kerusakan beton terutama dengan cara patching dengan tambahan polimer
tertentu pada mortar perbaikan.
1.5.2 Manfaat Praktis
Hasil penelitian ini dapat menjadi petunjuk untuk mengetahui hubungan
antara susut terkekang komposit dengan susut bebas mortar, selain itu untuk
mengetahui besarnya kandungan UPR yang harus ditambahkan kedalam
mortar untuk mendapatkan repair material yang memiliki kuat tarik yang lebih
besar dalam pekerjaan patch repair.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pendahuluan
Beton merupakan bahan gabungan yang terdiri dari agregat kasar (batu pecah atau
kerikil) dan agregat halus (pasir) yang dicampur semen sebagai bahan perekatnya
dan air sebagai bahan pembantu untuk keperluan reaksi kimia selama proses
pengerasan dan perawatan beton berlangsung (chemical admixture), atau bahan
pengisi tertentu bila diperlukan (Neville, 1996).
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah, atau
agregat-agregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat
dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang, satu atau
lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan karakteristik
tertentu, seperti kemudahan pengerjaan (workability), durabilitas, dan waktu
pengerasan (McCormac, 2000).
Beberapa sifat utama beton adalah kelecakan (workability), kohesifitas
(cohesiveness), daya tahan (durability) dan kekuatan (strength). Kelecakan
(workability) berarti tingkat kemudahan pengerjaan beton atau dengan kata lain
jumlah energy yang dibutuhkan untuk pemadatan beton tanpa terjadinya
segregasi. Kohesifitas (cohesiveness) adalah kemampuan suatu campuran (agregat
agregat dan pasta semen) menyatu dengan keadaan plastis. Adapun daya tahan
atau keawetan (Durability) adalah tingkat ketahanan beton terhadap pengaruh
serangan bahan dan lingkungan sekitar yang agresif selama masa penggunaannya,
antara lain pengaruh eksternal seperti pengausan (angin, air, eksposur terhadap
limbah, dan lain lain), reaksi kimia (garam unorganik dan asam), cuaca
(pembekuan dan pencairan, variasi suhu dan kelembaban) serta internal seperti
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
reaksi alkali agregat, perubahan volume. Adapun kekuatan (strength) adalah
seberapa kuat beton itu dalam menerima beban atau gaya tekan. (PT. Jaya
Readymix).
Berdasarkan sifat-sifat utama beton, orang awam pada umumnya melihat beton
secara sederhana, hanya merupakan campuran batu dan pasir yang diaduk
bersama semen dan air. Namun jika diamati secara seksama, beton sebagai
material komposit memiliki banyak permasalahan. Campuran beton tidak dapet
langsung menjadi benda yang padu dan kaku, tetapi perlu proses hidrasi air yang
memerlukan waktu. Masing-masing unsur beton terdiri dari bahan yang
kompleks. Sebagai contohnya, semen, terdiri dari banyak unsur yaitu kalsium
silikat, gipsum, sulfur, dan bahan bahan lainnya yang masing masing memiliki
peran tersendiri yang membuat semen memiliki sifat yang kita ketahui sekarang.
Agregat mempunyai ukuran, bentuk, kualitas permukaan, dan berat jenis yang
berbeda-beda. Sifat beton keras juga unik sebab dapat bersifat elastis dan non-
elastis. Pengikat beton beton adalah semen hidrolis dimana reaksi semen dengan
air sering mengakibatkan susut selama pengeringan, sehingga beton mengalami
keretakan atau justru pengelupasan (delaminasi).
(Paul Nugraha & Antoni, 2007 : 7)
2.2. Sifat Utama Beton
Macam-macam sifat utama yang dimilii beton antara lain:
A. Kelecakan (workability)
Kelecakan (workability) adalah tingkat yang mengukur seberapa mudah
beton tersebut dikerjakan, atau jumlah energi yang dibutuhkan untuk
pemadatan tanpa terjadinya segregasi. Beton yang kering dan kaku akan
semakin sulit untuk dikerjakan, dituang, dipadatkan, dan dirapikan
sehingga bila mengeras akan cenderung memiliki ketahanan dan kekuatan
yang kurang baik dibandingkan beton dengan workability yang baik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Kelecakan beton biasanya diukur dengan pengujian slump, terdapat tiga
parameter pengukuran workabilitas beton:
1) Kompaktibilitas, yaitu kemampuan campuran beton mengeluarkan
udara dalam proses pemadatan.
2) Mobilitas, yaitu seberapa mudah beton untuk mengalir ke bentuk
cetakannya mengikuti gaya gravitasi dan lalu membungkus tulangan.
3) Stabilitas, yaitu kemampuan beton untuk tetap stabil dan homogen
selama pencampuran, penggetaran tanpa terjadi pemisahan (segregasi).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelecakan antara lain:
1) Faktor Air Semen (FAS)
Peningkatan jumlah air akan meningkatkan kelecakan (workability), tetapi
disisi lain, hal ini akan mereduksi kekuatan dan menimbulkan pemisahan
(segregation) dan berair (bleeding). Air harus cukup terserap pada
permukaan partikel dan akan mengisi ruang atar partikel. Partikel halus
akan membuat beton mencapai plastisitas. Jadi FAS sangat berkaitan
dengan gradasi agregat.
2) Proporsi Agregat
Faktor yang terpenting yaitu jumlah agregat dan perbandingan proporsi
agregat kasar dan agregat halus. Bila jumlah FAS yang konstan/tetap dan
jumlah agregat/semen meningkat, maka workabilitas akan berkurang.
Kekurangan agregat halus akan meyebabkan campuran menjadi kasar,
menimbulkan pemisahan atau segregasi, sukar dikerjakan dan beton akan
menjadi tidak ekonomis.
3) Sifat-sifat Agregat
Pasir yang berbeda akan memiliki kekakuan yang berbeda, karena terdapat
perbedaan terhadap distribusi partikel. Bentuk dan tekstur serta porositas
dari agregat juga mempengaruhi workabilitas. Makin berkurangnya jumlah
sudut pada partikel maka beton akan semakin mudah dikerjakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
4) Waktu dan Suhu
Peningkatan temperatur serta waktu pengiriman yang lama akan
menurunkan workabilitas karena kehilangan slump (Slump Loss). Slump
Loss relatif berkorelasi linier dengan kenaikan temperatur dan waktu. Suhu
yang panas akan mempercepat penguapan air dalam campuran sehingga
semen akan langsung berhidrasi dan melekatkan agregat agregat dalam
campuran beton, inilah yang menyebabkan beton memiliki workabilitas
yang rendah.
B. Kohesifitas (cohesiveness)
Kohesifitas (cohesiveness) adalah kemampuan partikel partikel campuran
beton menyatu satu sama lain dalam keadaan plastis. Faktor-faktor yang
mempengaruhi kohesifitas adalah:
1) Gradasi Agregat
Gradasi agregat berarti jangkauan sebaran ukuran agregat dari batu
yang besar sampai pasir yang kecil. Gradasi agragat yang baik
memberikan adukan yang lebih kohesif karena partikel akan saling
mengisi celah satu sama lain. Terlalu banyak agregat kasar akan
menghasilkan adukan yang jelek dan akan terjadi banyak void.
2) Kadar Air
Adukan yang mengandung banyak air tidak akan menjadi kohesif
bahkan mungkin akan terpisah (terjadi segregasi) dan berair (bleeding).
C. Daya Tahan (durability)
Daya tahan beton menunjukkan ketahanan beton tersebut terhadap
serangan bahan dan lingkungan yang agresif selama masa penggunaannya,
antara lain faktor luar yang dipengaruhi oleh cuaca (pembekuan dan
pencairan, variasi suhu dan kelembaban), reaksi kimia (garam unorganik
dan asam), pengausan (angin, air, eksposur terhadap limbah, dan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
sebagainya) serta faktor yang datang dari dalam beton yang dipengaruhi
oleh reaksi alkali agregat, perubahan volume, dan lain lain.
Beton akan lebih awet bila kedap air dan tahan terhadap aus. Hal-hal yang
perlu diperhatikan guna memenuhi syarat demikian adalah:
1) Lingkungan
2) FAS
3) Jenis dan Jumlah Semen
4) Pemadatan beton
5) Curing beton
6) Pemakaian mineral dan chemical admixture
7) Bentuk dan ukuran dari elemen struktur
8) Tebal selimut tulangan beton
D. Kekuatan (strength)
Adapun beberapa jenis kekuatan beton adalah:
1) Kekuatan tekan (compressive strength) yaitu kemampuan beton untuk
menahan gaya tekan
2) Kekuatan tarik (tensile strength) merupakan kemampuan beton dalam
menerima gaya tarik.
3) Kekuatan lentur (flextural strength) yaitu kemampuaan beton menahan
kombinasi dari gaya tekan dan gaya tarik. Dengan kata lain
kemampuan beton untuk beradaptasi dan berubah bentuk sesuai
dengan gaya gaya yang ada.
Beton sangat kuat untuk menerima gaya tekan namun relative lemah
dalam menahan gaya tarik. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan
beton adalah:
· Perawatan atau curing
· Perbandingan air dan semen (FAS)
· Temperatur beton
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Beton segar dengan suhu tinggi akan cenderung mempunyai nilai kuat
tekan akhir yang lebih rendah, meskipun pada umur muda lebih tinggi
kuat tekannya. Suhu beton segar normal yang bisa diterima berkisar
antara 30º sampai 35º C.
· Berat jenis beton
Beton yang mempunyai berat jenis yang tinggi akan cenderung
memiliki kekuatan yang tinggi pula.
2.3. Kerusakan Beton
Beton sebagai material yang dibuat oleh manusia tentu mempunyai batas kekuatan
yang dapat ditanggungnya. Beton dapat rusak bila dalam masa layannya
menerima beban yang melebihi batas kekuatan, ataupun menerima gaya-gaya
perusak yang datang dari luar beton (eksternal) atau dari dalam beton (internal).
Macam-macam kerusakan yang sering terjadi pada beton antara lain:
a. Retak (crack)
Retak (crack) merupakan suatu kondisi dimana keadaan dari suatu
struktur/penampang beton tidak monolit lagi, dimana mekanisme
terjadinya retak berdasarkan kapasitas kekuatan tarik dan kapasitas
regangan tarik.
b. Spalling
Pengelupasan beton atau spalling pada struktur adalah mengelupasnya
selimut beton baik besar maupun kecil sehingga tulangan pada beton
terlihat yang disebabkan oleh campuran beton yang kurang homogennya
dan juga faktor umur beton, kebakaran juga dapat menyebabkan spalling
karena agregat yang mengandung silika pecah, sehingga timbul pemuaian
beton kemudian permukaan beton menjadi lemah dan rapuh, hal ini
apabila dibiarkan maka tulangan akan berkarat/korosi yang akhirnya patah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
c. Patah
Patah yang terjadi pada beton biasanya dikarenakan struktur beton
menahan beban yang melebihi batas yang bisa dilayani oleh struktur beton
tersebut. Kerusakan ini bisa terjadi karena pada saat pembuatan campuran
beton (mix design) kurang memperhatikan proporsi yang digunakan,
sebelum pembuatan campuran beton harus menghitung beban-beban yang
akan menimpa struktur beton tersebut agar patah pada beton tidak terjadi.
d. Keropos
Keropos merupakan jenis kerusakan yang disebabkan salah satunya karena
umur beton yang terlalu lama. Jenis kerusakan ini juga bisa timbul karena
pengerjaan beton yang kurang baik, agregat terlalu kasar, kurangnya
butiran halus yang termasuk semen, faktor air semen tidak tepat,
pemadatan yang tidak sempurna karena rapatnya tulangan, pasta semen
keluar dari cetakan yang tidak rapat. Kerusakan ini biasanya kurang
diperhatikan karena kerusakan terjadi pada bagian bangunan yang sulit
dijangkau. Misalnya pada bagian bawah jembatan. Untuk itu agar tidak
terjadi keropos dini karena reaksi kimia atau yang lain maka perlu
diperhatikan pada saat pembuatan bangunan.
e. Delaminasi
Delaminasi merupakan jenis kerusakan beton yang berbentuk
pengelupasan pada permukaan beton. Delaminasi sering terjadi pada
struktur beton bertulang akibat dari korosi. Kerusakan ini bisa terjadi pada
konstruksi bangunan karena kegagalan pada pembuatan campuran, reaksi
kimia, kelebihan beban dan sebagainya, oleh karena itu perlu
diperhitungkan agar kerusakan ini tidak terjadi pada konstruksi bangunan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
2.4. Sebab-Sebab Kerusakan Beton
a. Kebakaran
Pada seluruh struktur beton hampir selalu terjadi kebakaran tetapi bila
setiap struktur beton diperhitungkan untuk kebakaran besar maka itu
merupakan sesuatu hal yang berlebihan. Penutup beton pada tulangan
sudah cukup menahan keruntuhan struktur yang terbakar. Kebakaran dapat
menimbulkan perbedaan temperatur yang besar pada struktur. Pada
awalnya, bagian permukaan sangat panas dan memuai, semakin masuk ke
dalam beton maka pemanasan dan pemuaian akan terhalang karena
didalam struktur beton akan timbul tegangan tarik dan tegangan tekan
yang besar. Beton yang tertahan oleh tulangan akan retak sedangkan
selimut beton akan terkelupas. Pada saat kebakaran dipadamkan,
permukaan luar cepat mendingin akibar semprotan air. Perbaikan atau
perubahan struktur akan dipertimbangkan tergantung dari besar kerusakan
yang terjadi.
b. Korosi Tulangan
Korosi pada tulangan disebabkan oleh dua hal yaitu:
1) Klorida
Klorida dapat berasal dari air laut, bahan pembersih dan lain-lain.
Konsentrasi yang kritis dari klorida pada beton dapat menyebabkan
korosi tulangan dalam beton dengan pH > 9, tergantung pada
kepadatan beton, tetapi dapat juga dinyatakan sebagai 0,5% Cl-
berkaitan dengan berat semen per satuan volume beton mengeras.
Proses korosi akibat klorida berbeda dengan akibat pengkarbonatan.
Ion-ion klorida dapat mengambil ion-ion besi dari lapisan oksida
pelindung sehingga akan timbul korosi.
2) Pengkarbonatan (oksidasi beton dan karbon dioksida)
Beton mengandung kadar alkali yang sangat tinggi dengan kadar pH
(derajat keasaman) 12-13, karena pengaruh zat asam dan air awalnya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
timbul korosi tetapi lapisan oksida menjadi sangat rapat karena pH
yang tinggi di sekitar beton, sehingga proses korosi berhenti. Pada
beton dengan pH < 9 akan terbentuk lapisan oksida yang kurang rapat
pada baja, sehingga proses korosi terus berlangsung. Zat asam arang
(CO2) masuk dari udara ke dalam beton, sehingga nilai pH turun.
Kapur udara (Ca(OH)2) diikat dengan (CO2) dan membentuk kalsium
karbonat (CaCO3).
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (pengkarbonatan)
c. Pelarutan dan Penguraian Batuan Semen
Kerusakan struktur beton disebabkan oleh naiknya jumlah bahan-bahan
agresif di atmosfer yang mengakibatkan pelarutan batuan semen. Pelarutan
disebabkan oleh dua hal yaitu:
i. Pelarutan batuan semen oleh asam-asam
Asam dapat merusak beton karena bersama-sama dengan kapur udara
yang terdapat pada beton dapat membentuk penggaraman (mudah larut
dalam air) sehingga menaikkan porositas beton.
ii. Penguraian batuan semen oleh sulfat
Batuan semen dapat saling tertekan apabila beton bersinggungan
dengan air yang mengandung sulfat dan akan bereaksi dengan aluminat
(C3A) semen sehingga batuan semen akan saling menekan sampai
ikatannya terlepas.
2.5. Metode Perbaikan Beton
Pemeliharaan dan perbaikan struktur beton secara bertahap berubah dari
pemeliharan skala kecil yang memperbaiki kerusakan kerusakan non struktural
sampai ke skala besar yang meliputi pemeliharaan keseluruhan aktifitas bangunan.
Berdasarkan analisis yang akurat makan penyebab kerusakan dapat dilakukan
perbaikan. Pada struktur beton khusus dapat diterapkan pemeliharaan dan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
perbaikan yang berkaitan dengan pengamatan secara teknik perbaikan maupun
material yang dipakai.
Pemeliharaan beton yang baik sangat mempengaruhi keberhasilan dalam
perbaikan beton. Pemeliharaan beton dapat dilakukan dengan mencuci, menyikat,
menggosok atau menyinari dan diperlukan bahan pelarut untuk menghilangkan
lapisan cat lama ataupun lumut serta karat pada tulangan tak terlindung harus
dibersihkan juga. Alat yang digunakan untuk mengasarkan permukaan beton
antara lain:
a. Penyemprotan pasir
Penyemprotan pasir digunakan untuk pengasaran ringan permukaan beton
dan menghilangkan lapisan-lapisan yang lebih tebal.
b. Penyemprotan air bertekanan tinggi
Untuk proses ini dibutuhkan air yang disemprotkan dengan tekanan 25
sampai 80 MPa yang berfungsi mengurangi gangguan di sekeliling
pekerjaan.
c. Tekanan udara
Tekanan udara digunakan untuk menghilangkan bagian lepas dan bahan
karena bahan yang terlepas dan bagian-bagian beton yang berterbangan
merupakan beban dalam pekerjaan.
d. Busur nyala
Prinsip kerja busur nyala adalah dengan pemanasan tinggi dan cepat pada
permukaan beton yang dingin, sehingga muncul perbedaan suhu yang
besar dan bertekanan tinggi pada lapisan beton terluar yang berakibat
lapisan terluar beton seperti coating, cat, lumut, alga, minyak dan
sebagainya terkelupas.
e. Alat-alat dengan tangan
Alat-alat digunakan dengan tangan yang digunakan untuk mengasarkan
permukaan beton antara lain bouchardeerhamer, gigi besi dan pahat. Alat-
alat ini digunakan untuk permukaan yang kecil.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Perbaikan konstruksi beton tersedia banyak material tergantung pada kerusakan
yang diserang, kualitas lapisan dasar yang dilindungi dan lokasi lingkungan
(kering, lembab, dan agresif). Pemilihan material biasanya dilakukan untuk
mengetahui kinerja dari material yang akan diaplikasikan agar sesuai dengan yang
dibutuhkan di lapangan. Adapun syarat-syarat suatu bahan agar bisa digunakan
sebagai repair material, yaitu:
· Daya lekat yang kuat.
· Modulus elastisitas yang mampu menahan overstressing.
· Tidak mengurangi kekuatan beton.
· Tidak susut.
Macam-macam metode perbaikan beton:
a. Patching
Patching adalah metode perbaikan manual dengan melakukan penempelan
mortar secara manual pada area yang tidak terlalu luas dan tidak terlalu
dalam (kurang dari selimut beton). Pada saat pelaksanaan yang harus
diperhatikan adalah penekanan pada saat mortar ditempelkan, sehingga
benar-benar didapatkan hasil yang padat. Material yang digunakan harus
memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak susut dan tidak jatuh setelah
terpasang (lihat maksimum ketebalan yang dapat dipasang tiap lapis),
terutama untuk pekerjaan perbaikan overhead. Umumnya yang dipakai
adalah monomer mortar, polymer mortar dan epoxy mortar.
b. Grouting
Grouting adalah metode perbaikan manual (gravitasi) atau menggunakan
pompa pada daerah perbaikan yang sulit (melebihi selimut beton). Pada
saat pelaksanaan yang perlu diperhatika adalah bekisting yang terpasang
harus benar-benar kedap, agar tidak ada kebocoran spesi yang
mengakibatkan terjadinya keropos dan harus kuat agar mampu menahan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
tekanan dari bahan grouting. Material yang dipakai adalah berbahan dasar
semen dan epoxy.
c. Beton tembak (shot-crete)
Beton tembak (shot-crete) adalah metode perbaikan yang tidak
memerlukan bekisting seperti pengecoran pada umumnya yang digunakan
untuk memperbaiki kerusakan pada area yang sangat luas. Metode
shotcrete terdiri dari dry-mix dan wet-mix. Perbedaan kedua system ini
adalah pada cara dan tempat dimana air dimasukan ke dalam campuran.
Metode dry-mix adalah metode dimana percampuran antara bahan kering
(semen, pasir, agregat jika ada) dan air dilakukan sesaat sebelum beton
disemprotkan tepatnya di kepala selang penyempot. Sedangkan metode
wet-mix adalah metode dimana campuran kering dan basah telah dicampur
terlebih dahulu lalu dialirkan ke lapisan melalui selang yang bertekanan
tinggi.
Bahan tambahan digunakan untuk mempercepat pengeringan (accelerator)
dan mengurangi terjadinya banyaknya bahan yang terpantul dan jatuh
(rebound).
d. Grout Preplaced Aggregate (Beton Prepack)
Grout Preplaced Aggregate (Beton Prepack) adalah metode perbaikan
beton dengan cara menempatkan sejumlah agregat (umumnya 40% dari
volume kerusakan) ke dalam bekisting, setelah itu melakukan pemompaan
bahan grout ke dalam area bekisting. Pada umumnya digunakan untuk
memperbaiki kerusakan pada area yang cukup dalam. Material yang
digunakan adalah polymer grout dengan flow cukup tinggi dan tidak susut.
e. Coating
Coating adalah metode perbaikan beton dengan cara melapisi permukaan
beton (mengoleskan atau menyemprotkan) menggunakan bahan yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
bersifat plastik dan cair. Lapisan ini digunakan untuk menyelimuti beton
terhadap lingkungan yang merusak beton.
f. Injeksi (injection)
Injeksi (injection) adalah metode perbikan beton dengan memasukkan
bahan yang bersifat encer ke dalam celah atau retakan pada beton,
kemudaian menyuntikkannya dengan tekanan, sampai lubang atau celah
lain telah terisi atau mengalir ke luar. Metode injeksi ini merupakan
metode yang digunakan untuk perbaikan beton yang terjadi retak-retak
ringan. Material yang digunakan adalah polymer mortar atau polyurethane
sealant dan epoxy.
g. Overlay
Overlay adalah metode perbaikan kerusakan beton pada seluruh
permukaan, oleh karena itu sebelum dilakukannya metode ini perlu
persiapan-persiapan permukaan yang akan diperbaiki.
h. Jacketting
Jacketting adalah perlindungan beton terhadap kerusakan dengan
menggunakan bahan selubung yang berupa baja, karet, dan beton
komposit. Pekerjaan jacketting bisa dilaksanakan untuk permukaan beton
yang mengalami pelapukan atau disintegrasi.
Metode dan bahan yang dipakai harus disesuaikan dengan kondisi kerusakan
permukaan yang terjadi sehingga daya dukung konstruksi dapat dikembalikan
sebagaimana semula sesuai dengan yang direncanakan tanpa penambahan
kapasitas.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
2.6. Metode Patch Repair
Metode patch repair adalah metode perbaikan manual dengan melakukan
penempelan mortar secara manual dan harus memperhatikan penekanan pada saat
mortar ditempelkan, sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat.
Permukaan beton yang akan diperbaiki atau diperkuat perlu dipersiapkan dengan
tujuan agar terjadi ikatan yang baik, sehingga material perbaikan atau perkuatan
dengan beton lama menjadi satu kesatuan. Permukaan tersebut harus merupakan
permukaan yang kuat, padat, tidak keropos ataupun bagian lemah lainnya serta
harus bersih dari debu dan kotoran lainnya.
Persiapan-persiapan permukaan beton yang akan diperbaiki antara lain:
a. Erosion (pengikisan)
Erosion dilakukan untuk meratakan atau mengasarkan permukaan beton.
Pengikisan dilakukan dengan menggunakan gerinda atau sejenisnya.
b. Impact (kejut)
Impact pada permukaan beton yang akan diperbaiki dilakukan untuk
mendapatkan nilai kuat tarik dan kuat tekan beton yang lebih baik.
c. Pulverization (menghancurkan permukaan beton)
Penghancuran ini dilakukan dengan cara menabrakan partikel kecil dengan
kecepatan yang tinggi ke permukaan beton.
d. Expansive pressure
Persiapan ini bisa dilakukan dengan dua cara yaitu dengan menggunakan
uap dan air. Dengan cara uap, air dipanaskan dengan suhu yang tinggi lalu
uap yang dihasilkan di semprotkan dengan tekanan ke permukaan beton.
Sedangkan cara air dilakukan dengan menggunakan water jetting yang
bekerja dengan tekanan yang tinggi sama dengan cara uap.
Permukaan yang sudah dipersiapkan sangat tergantung pada material yang
digunakan. Untuk material berbahan dasar semen atau polymer, permukaan beton
harus dijenuhkan tterlebih dahulu, tetapi bila material yang digunakan berbahan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
dasar epoxy, maka permukaan beton harus dalam keadaan kering. Untuk
menghasilkan mutu dari material perbaikan, makan perbandingan campuran dari
material harus diikuti dengan tepat, apalagi bila menggunakan material berbahan
dasar epoxy. Bila menggunakan beton yang memadat sendiri (Self Compacting
Concrete), perlu diperhatikan jumlah air, flow dari beton serta dipastikan tidak
terjadi bleeding dan segregasi.
Syarat-syarat material patch repair, yaitu:
a. Daya lekat yang kuat
Kelekatan antara repair material dengan beton yang akan diperbaiki harus
menyatu dengan baik sehingga menjadi satu kesatuan beton yang utuh.
b. Deformable pada beton
Repair material harus menyesuaikan bentuk beton yang akan diperbaiki.
c. Tidak mengurangi kekuatan beton
Repair material yang akan digunakan untuk memperbaiki beton mampu
menahan beban yang sama pada beton yang akan diperbaiki.
d. Kuat tekan repair material harus sama atau justru lebih besar daripada
kuat tekan beton, agar kemampuan mortar dalam menahan beban setara
dengan kemampuan beton induknya sehingga tegangan yang terjadi dapat
seragam.
e. Tidak susut
Repair material tidak terjadi susut agar beton yang akan diperbaiki tidak
kehilangan kekuatan sebagian.
Ada beberapa material patch repair yang dapat digunakan, antara lain:
a. Portland Cement Mortar
b. Portland Cement Concrete
c. Microsilica-Modified Portland Cement Concrete
d. Polymer-Modified Portland Cement Conrete.
e. Polymer-Modified Portland Cement Mortar.
f. Magnesium Phosphate Cement Conrete.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
g. Preplaced Aggregate Concrete. h. Polyester Added Mortar. i. Methyl Methacrylate (MMA) Concrete. j. Shotcrete.
2.7. Repairing Material
Mortar merupakan campuran antara semen Portland atau semen hidrolis yang lain,
agregat halus, dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk massa
padat.
a. Semen Portland
Semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara
menghaluskan klinker yang terutama terdiri dari silikat-silikat kalsium
yang bersifat hidrolis ditambah dengan bahan yang mengatur waktu ikat
(PUBI 1982). Bahan utama semen adalah batu kapur yang kaya akan
kalsium karbonat dan tanah lempung yang banyak mengandung silika
(sejenis mineral berbentuk pasir), alumunium oksida (alumina) serta
oksida besi. Bahan-bahan itu kemudian dihaluskan dan dipanaskan pada
suhu tinggi (1550ºC) sampai terbentuk campuran baru. Selama proses
pemanasan, terbentukan campuran padat yang mengandung zat besi. Agar
tak mengeras seperti batu, ramuan diberi bubuk gips dan dihaluskan
hingga berbentuk partikel-partikel kecil seperti bedak.
b. Agregat halus
Agregat halus sering disebut dengan pasir, baik berupa pasir alami yang
diperoleh langsung dari sungai atau tanah galian maupun hasil pemecahan.
Pada umumnya yang dimaksudkan dengan agregat halus adalah agregat
dengan besar butir kurang dari 4,75 mm. agregat halus mempunyai peran
penting sebagai pembentuk beton dalam pengendalian workability,
kekuatan (strength), dan keawetan beton (durability) dari mortar yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
dihasilkan. Pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan
persyaratan yang telah ditentukan.
Syarat-syarat agregat halus (pasir) sebagai bahan material pembuatan
beton sesuai dengan ASTM C 33 adalah:
1. Material dari bahan alami dengan kekasaran permukaan yang optimal
sehingga kuat tekan beton besar.
2. Butiran tajam, keras, kekal (durable) dan tidak bereaksi dengan
material beton lainnya.
3. Berat jenis agregat tinggi yang berarti agregat padat sehingga beton
yang dihasilkan padat dan awet.
4. Gradasi sesuai spesifikasi dan hindari gap graded aggregate karena
akan membutuhkan semen lebih banyak untuk mengisi rongga.
5. Bentuk yang baik adalah bulat, karena akan saling mengisi rongga dan
jika ada bentuk yang pipih dan lonjong akan dibatasi maksimal 15%
berat total agregat.
6. Kadar lumpur agregat tidak lebih dari 5% terhadap berat kering karena
akan berpengaruh pada kuat tekan beton.
c. Superplasticizer/pengencer
Superplasticizer adalah bahan tambahan tambahan yang dicampurkan pada
adukan beton selama pengadukan dalam jumlah tertentu yang berfungsi
untuk menaikkan nilai slump dengan tidak menambah air. Penggunaan
superplasticizer ini harus melalui trial terlebih dahulu untuk mendapatkan
dosis yang tepat. Kecenderungan menambah air pada beton berakibat
turunnya strength beton. Superplasticizer dapat menaikkan nilai slump
tanpa menambah air dan dapat meningkatkan keplastisan beton untuk
pengecoran di tempat-tempat yang sulit (karena pengecoran tersebut
membutuhkan nilai slump tinggi sehingga bahan tambahan ini lebih dipilih
daripada menambah air).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Pada penelitian ini digunakan superplasticizer untuk menjaga workability
mortar tanpa menambah faktor air semen yang dapat menurunkan
kekuatan beton karena mortar masih ditambah dengan bahan tambah epoxy
yang pada sifat aslinya juga dapat menambah workability dari campuran
mortar. Superplasticizer dalam mortar dapat menghasilkan gaya tolak
menolak (dispersion) antarpartikel semen agar tidak terjadi penggumpalan
partikel semen (flocculate) yang dapat menyebabkan rongga udara dalam
mortar, sehingga dapat mengurangi kekuatan atau mutu mortar.
Komposisi superplasticizer terbagi atas beberapa jenis yaitu tipe
naphthalene formaldehyde condensates (SNFC) dan yang terbaru adalah
tipe polycarboxylite ethers (PCE).
d. Accelerator/pengeras
Accelerator atau pengeras adalah bahan tambahan yang dicampurkan pada
adukan beton selama pengadukan dalam jumlah tertentu yang berfungsi
untuk mempercepat pengikatan dan pengerasan awal beton, digunakan
untuk pengecoran yang berhubungan dengan air efisiensi waktu
pemakaian cetakan.
Pada penelitian ini digunakan accelerator dalam campuran mortar karena
diharapkan mortar dapat cepat mengeras dan kontribusi mortar terhadap
beton yang sedang diperbaiki dapat segera diketahui. Komposisi
accelerator adalah kalsium klorida yang dapat mempercepat hidrasi C2S
dan C3S. Pada saat yang sama memperlambat hidrasi C3A.
e. Air
Air merupakan bahan dasar penyusun mortar yang paling penting dan
paling murah. Air berfungsi sebagai bahan pengikat (bahan penghidrasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
semen) dan bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mempermudah
proses pencampuran agregat dan semen serta mempermudah pelaksanaan
pengecoran beton (workability). Proporsi air sedikit akan memberikan
kekuatan pada beton, tetapi sebagai konsekuensinya workabilitas akan
berkurang. Secara umum air yang dapat digunakan dalam campuran
mortar harus memiliki tingkat keasaman yang rendah (pH 7 atau kurang)
dan apabila dipakai akan menghasilkan mortar dnegan kekuatan lebih dari
90% dari mortar yang memakai air suling. (ACI 318-83)
Pemakaian air untuk beton, sebaiknya memenuhi syarat baku air bersih
sebagai berikut:
1. Tidak mengandung lumpur lebih dari 2 gram/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton lebih dari
15 gram/liter.
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
2.8. Unsaturated Polyester Resin
Unsaturated Polyester Resin (UPR) adalah sebuah senyawa kimia yang terbentuk
dari reaksi asam organik tak jenuh dan alkohol polyhydric. Alkohol polyhydric
yang banyak digunakan adalah ethylene glycol dan asam organik yang digunakan
biasanya adalah asam phtalic dan asam maleic. Polyester Resin konvensional
bersifat jenuh dan secara fisik kaku dan keras. Tentunya sifat sifat ini akan
mengurangi workabilitas repair material bila ditambahkan pada mortar. Maka
dari itulah polyester yang digunakan pada percobaan ini merupakan jenis
polyester resin yang tak jenuh. Sifat tak jenuh ini dapat dimungkinkan pada
proses internal karena salah satu senyawa pembentuknya yaitu asam maleic. UPR
pada dasarnya mempunyai sifat fisik lembut, fleksibel, dan elastis. Disamping itu
juga mempunyai plastisitas yang baik, daya elastis yang sempurna, daya tahan dan
daya lekat yang baik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
UPR baik digunakan sebagai bahan tambahan (additif), hal ini karena beberapa
sifat karakteristik yang menguntungkan (K. Keinanen, et al). Sifat-sifat itu antara
lain :
a. Mudah dalam pengerjaannya.
b. Tahan terhadap korosi.
c. Merupakan isolator panas yang baik.
d. Mempunyai sifat elastis dan plastis.
Penggunaan UPR sebagai bahan tambah mortar ini didasarkan pada sifat-sifatnya
itu sendiri antara lain elastis, lembut, fleksibel, daya plastisitasnya baik, daya
tahan dan daya lengket yang baik. Polyester berfungsi meningkatkan kuat tekan,
tarik dan lentur, meningkatkan daktilitas dan kemampuan menyerap energi saat
berdeformasi, mengurangi retak akibat susut, meningkatkan ketahanan fatigue
(beban berulang) dan meningkatkan ketahanan impact (beban tumbukan).
Dalam penelitian ini, jenis polyester yang digunakan adalah jenis UPR produksi
dari PT. Justus Kimia Raya. UPR yang merupakan komponen yang mempunyai
daya rekat yang sangat tinggi antara beton normal dengan repair material serta
memiliki sifat permeabilitas yang rendah.
UPR secara substansial meningkatkan kualitas mortar semen, seperti:
1. Lapisan tahan abrasi.
2. Memiliki kekuatan awal tinggi.
3. Kuat tekan, tarik, dan lentur tinggi.
4. Memiliki ketahanan kimia yang cukup baik.
5. Tahan air.
6. Dapat mengurangi terjadinya penyusutan.
Sifat mekanik unsaturated polyester resin BQTN 157-EX (Justus Kimia Raya, 2001) Berat Jenis : 1.215 Kg/m3 Modulus Elastisitas (E) : 0,03 GPa Kekuatan tarik statis : 55 MPa Elongasi : 1.6 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Bahan tambah UPR dalam campuran repair material dapat meningkatkan
kekuatan tekan, tarik dan lentur pada komposit beton normal dengan mortar serta
dapat mengurangi sifat rapuh. Selain variabel yang mempengaruhi sifat-sifat
adukan dan beton biasa, sifat beton dan adukan yang baru dari polimer yang keras
dipengaruhi oleh berbagai macam faktor seperti jenis polyester, rasio antara
polyester dengan semen, rasio air dengan semen, kandungan air dengan kondisi
perawatan. Penambahan polyester pada repair material akan memperkuat ikatan
antara repair material dengan beton pada saat proses pelapisan atau penambalan.
Penambahan polyester yang mempunyai modulus elastisitas yang lebih rendah
dari modulus elastisitas matrik mortar diharapkan dapat membuat mortar lebih
daktail. Dengan sifat daktail tersebut, polyester yang dicampurkan ke dalam
mortar diharapkan dapat digunakan untuk memperbaiki karakteristik mortar itu
sendiri seperti mengurangi potensi retak. Selain itu, dengan sifat yang dapat
meningkatkan kuat tekan mortar, nilai modulus elastisitas dari mortar tersebut
juga akan mengalami peningkatan. Karena semakin besar kuat tekan mortar, maka
semakin besar pula modulus elastisitas dari mortar tersebut.
2.9. Susut Terkekang
Susut terkekang pada beton dan lapisan repair terjadi karena susut pada lapisan
repair material akan dikekang oleh susut yang terjadi pada beton sehingga akan
timbul tegangan tarik pada lapisan repair material. Susut terkekang yang terjadi
pada repair material dapat menyebabkan keretakan jika tegangan tarik yang
timbul sebagai akibat susut terkekang ini melebihi kuat tarik beton. Salah satu
kasusu susut terkekang yang dapat kita jumpai di lapangan adalah kasus pelapisan
ulang beton (concrete overlay).
Menurut Kristiawan (2009), pada kasus pelapisan ulang beton (concrete overlay),
pengekangan yang terjadi disebabkan oleh perbedaan susut antara beton dasar
dengan lapisan repair di atasnya. Beton dengan karakteristik susut yang rendah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
mengekang pergerakan dari repair material dengan karakteristik susut yang tinggi
(overlays). Tegangan tarik dapat terjadi pada lapisan repair material dan apabila
mencapai batas kuat tarik yang dimiliki oleh repair material maka dapat
menyebabkan keretakan.
Tingkat pengekangan yang terjadi dari lapisan repair material tergantung pada
besarnya perbedaan susut antara kedua lapisan yaitu lapisan beton dasar dengan
repair material. Faktor yang mempengaruhi tingkat pengekangan adalah
karakteristik ikatan antara beton dasar dengan lapisan repair material. Pada patch
repair terdapat tiga tipe ikatan yaitu pengikatan ikatan secara penuh (fully
bonded), ikatan secara parsial (partially bonded) dan lapisan tanpa ikatan
(unbounded overlay).
Ikatan secara penuh (fully bonded) akan memberikan pengekangan penuh
terhadap pergerakan dari susut repair material. Susut terkekang yang tinggi
ditimbulkan dan repair material akan lebih mudah diserang oleh retak
dibandingkan dengan ikatan secara parsial (partially bonded). Sementara itu
lapisan tanpa ikatan (unbounded overlay) tidak memberikan pengekangan sama
sekali karena lapisan repair material dapat menyusut secara bebas
Pada penelitian patch repair ini, pelapisan beton dengan repair material
menggunakan tipe ikatan secara parsial (partially bonded) atau tidak dilakukan
pengikiran permukaan beton agar menjadi kasar (dibiarkan apa adanya) sebelum
pelapisan repair material dilakukan.
2.10. Derajat Pengekangan
Kompatibilitas antara beton induk dan repair material secara umum menjadi hal
yang esensial dalam metode perbaikan patch repair ini. Perubahan dimensi yang
akan terjadi dikarenakan oleh susut dapat menyebabkan tegangan tarik pada
material perbaikan. Sehingga retak retak pada material perbaikan akan terjadi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Namun, Kristiawan (2003) telah menganalisis bahwa sebenarnya retak tidaknya
material perbaikan akibat perbedaan susut yang terjadi antara beton induk dengan
material perbaikan tidak hanya tergantung pada besarnya susut material
perbaikan, tetapi juga tergantung dari faktor lain yaitu modulus elastisitas,
rangkak, derajat pengekangan, dan kapasitas tarik material perbaikan.
Material Perbaikan yang diaplikasikan sebagai penambal kerusakan beton akan
memiliki besaran susut yang relatif lebih besar daripada beton induknya.
Perbedaan laju susut ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan besaran susut
antara material perbaikan sh-r(t) dengan beton induk sh-c(t). Perbedaan susut dapat
dikalkulasi dengan rumus:
sh-b(t) = sh-r(t) - sh-c(t) (2.1)
Hal ini dapat terjadi jika susut kedua bahan (Repair material dan beton induk)
tidak terkekang sama sekali atau dengan kata lain mengalami susut bebas. Namun,
karena kedua material telah menyatu maka akan terjadi pengekangan sedemikian
rupa sehingga susut yang terpantau pada waktu (t) pada material perbaikan adalah
sh-a(t). Sedangkan besar susut terkekang adalah:
µ sh-b(t) = sh-b(t)- sh-a(t) (2.2)
Dengan µ adalah derajat pengekangan yang terjadi. Maka persamaan diatas dapat
diubah untuk mencari derajat pengekangan yaitu:
(2.3)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Tegangan yang terjadi akibat pengekangan menurut Denarie (2004) terdiri dari
tiga faktor penting yang mana bisa direpresentasikan dalam persamaan berikut:
Kekakuan Bahan x Regangan Bebas x Derajat Pengekangan
Tiga faktor diatas sama pentingnya dan saling berhubungan. Tingkat kekakuan
suatu bahan tergantung pada modulus elastisitas ataupun rangkak dari bahan
tersebut. Adapun regangan bebas merupakan regangan yang terjadi akibat
perubahan volume suatu bahan karena perbedaan suhu atau kelembaban, susut
bebas, ataupun gaya eksternal lain. Derajat pengekangan (µ) yang ditekankan
disini lebih kepada perbandingan antara tegangan yang terjadi karena
real) dengan tegangan penuh yang terjadi karena
full). Perbandingan tersebut dapat digambarkan dalam
persamaan seperti ini:
µ = (2.4)
Dalam kondisi sebenarnya, pengekangan yang dilakukan oleh beton induk
terhadap repair material tidak sepenuhnya terjadi. Hal ini dikarenakan tingkat
kekakuan yang terbatas dari beton induk, susut yang dialami oleh repair material
pun hanya terkekang sebagian. Pengekangan sebagian ini secara substansial akan
menyebabkan pengurangan tegangan pada benda uji komposit dan retak retak
akibat susut akan mungkin terjadi.
Gaya yang akan timbul pada profil komposit benda uji ada dua, yaitu gaya aksial
dan gaya lentur yang direpresentasikan dengan timbulnya momen. Gaya Tarik
yang merupakan gaya aksial terjadi akibat pengekangan yang dilakukan beton
induk untuk menahan susut dari repair material (Nt). Berdasarkan hukum
kesetimbangan gaya, Nt akan menimbulkan reaksi yaitu gaya tekan (Nc) dan
momen (Mc) yang akan berlaku pada pusat gravitasi dari benda uji komposit.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Reaksi tersebut dapat di gambarkan seperti dibawah ini:
Gambar 2.1. Reaksi Pada Benda Uji Komposit
Bernard (2004) menganalisis bahwa besar derajat pengekangan juga bisa
didefinisi jumlah dari “1” ditambah faktor gaya aksial (µN) dan faktor gaya lentur
(µM) yang bernotasi negafif (-) karena arah gayanya yang bersifat tekan.
Kemudian persamaan ini dimodifikasi demi mendapatkan notasi derajat
pengekangan karena efek pelepasan tegangan pada setiap derajat kebebasan.
µ = =
(2.5)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Perlu diingat bahwa setelah bahan repair material diaplikasikan ke beton induk,
repair material tidak akan terkekang sepenuhnya atau dengan kata lain tidak ada
perbedaan susut sama sekali. Sekuat apapun kekangan yang diberikan oleh beton
induk, akan ada pengurangan volume yang akan dialami oleh repair material
yang diakibatkan oleh slip yang terjadi akibat adhesi yang terjadi antara beton
induk dengan repair material.
a. Kondisi Sesaat setelah repair material diaplikasikan kepada beton induk (T0)
b. Dengan mengasumsikan tidak ada kekangan yang terjadi sama sekali, maka perbedaan susut bebas yang dialami oleh repair material dan beton induk sebesar sh (t)
c. Akibat kedua material sudah menempel, maka sebagian dari perbedaan susut telah terkekang (µ sh(t)) sementara sisa perbedaan susut (1-µ) sh-(t) masih bisa bebas bergerak.
Tegangan yang dibutuhkan untuk mengembalikan repair material dari bentuk (b)
ke (a) tentu berbeda dengan tegangan yang dibutuhkan untuk mengembalikan dari
(b) ke (c). Tegangan yang disebut terakhir dinotasikan dengan real2 dan
merupakan tegangan yang dibutuhkan untuk mengekang agar seolah olah repair
material real2 tidak sama dengan
tegangan real1 yang pertama disebut diatas karena real1 tidak memperhitungkan
faktor slip yang mungkin terjadi selama masa penambalan.
Repair Material
Beton Induk
sh (t)
(1-µ) sh-(t)
µ sh sh (t)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Tegangan yang dipakai saat menghitung derajat pengekangan real atau disebut
real2 real1 dikurangi oleh tegangan yang
N) dan tegangan yang diakibatkan oleh momen
M). Persamaan dapat digambarkan sebagai berikut:
real2 real1 - N - M (2.6)
dengan tegangan yang timbul akibat gaya aksial diperoleh akibat kesetimbangan
reaksi t-Nc=0, gaya tarik yang berlaku pada pusat gravitasi repair material
Nt akan diimbangi dengan gaya tekan Nc yang berlaku pada pusat gravitasi benda
uji komposit. Nc yang berlaku pada pusat gravitasi benda komposit hanya akan
menjadi faktor pengurang tegangan bila berlaku pada repair material. Maka dari
itu, perlu dilakukan penghitungan kompatibilitas antara beton induk dan repair
material. Korelasi antara gaya tarik Nt real1 dapat dinyatakan
sebagai:
Nt real1 . A (2.7)
dengan:
Nt : Gaya Tarik yang berlaku pada pusat gravitasi repair material (N)
real1 : Tegangan akibat Pengekangan Sempurna (MPa)
A : Luas Penampang Repair Material (mm2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Selain gaya aksial, terdapat gaya fleksural atau momen yang terjadi akibat gaya
tarik (Nt) yang berlaku pada jarak y dari pusat gravitasi benda uji komposit.
Momen tersebut dapat diperoleh dengan rumus:
Mc = Nt . y (2.8)
dengan:
Mc : Gaya Fleksural (Momen) akibat gaya tekan (Nmm)
Nt : Gaya Aksial akibat kekangan repair material (N)
y : Jarak dari gaya Nt diaplikasikan ke pusat gravitasi benda komposit (mm)
2.10.1 Prediksi Tegangan Tarik Pada Susut Terkekang
Hubungan tegangan dan regangan-regangan yang terjadi pada peristiwa susut
terkekang relatif sulit untuk diformulasikan. Hal ini karena tegangan dan
regangan-regangan tersebut saling mempengaruhi serta banyaknya parameter
yang tidak secara langsung dapat diukur nilainya. Banyak sekali formulasi
hubungan antara tegangan-regangan yang diusulkan oleh para peneliti yang pada
dasarnya semua berusaha mengembangkan prediksi tegangan dengan
memasukkan semua parameter yang terlibat dalam fenomena susut terkekang.
Parameter-parameter itu tentu bukan hanya dilihat dari nilai susutnya saja, namun
juga parameter lain seperti nilai rangkak (creep), modulus elastisitas, tipe
pengekangan, dll. Disini peneliti tidak akan membahas tentang persamaan tersebut
secara detail. Tetapi lebih menekankan pada persamaan semi-empiris yang telah
dibuat oleh Kristiawan (2011) yang mentransformasi persamaan persamaan yang
telah ada. Adapun fungsi ini diturunkan dari sumber data dari referensi yang
sesuai (Silfwerbrand, 1997; Baluch et al., 2002; Hosaain et al., 2008 dan
Kristiawan et al., 2009). Persamaan semi empiris diperoleh dari melakukan
regresi linier hubungan tegangan dan susut. Jadi nilai tegangan akibat susut
terkekang pada suatu material dapat diketahui tanpa memasukkan nilai parameter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
derajat pengekangan, rangkak, modulus elastitas, dan lain lain. Persamaannya
adalah sebagai berikut:
= 0. sh (2.9) dimana:
= Nilai Tegangan Tarik Akibat Susut Terkekang (Mpa)
sh = Nilai Susut Terkekang (Microstrain 10-6)
Gambar 2.2 Hubungan antara nilai susut dan tegangan pada kondisi terkekang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
2.10.2 Prediksi Tegangan Yang Terjadi Akibat Momen
Gaya tarik yang terjadi pada pusat gravitasi repair material (Nt) akan
menimbulkan reaksi berupa gaya tekan (Nc) yang akan berlaku pada pusat massa
benda uji komposit. Gaya ini secara otomatis akan menimbulkan momen (Mc)
terhadap pusat massa repair material. Momen ini selanjutnya akan menimbulkan
tegangan ( M ) yang bisa dikalkulasikan dengan rumus:
M =
(2.10)
Dengan:
Mc : Momen yang terjadi akibat gaya tekan (Nmm) ycom : Statis Momen Benda Uji Komposit (mm) Icom : Momen Inersia Benda Uji Komposit (mm4) 2.10.3 Prediksi Tegangan Yang Terjadi Akibat Gaya Aksial
Seperti yang telah dijabarkan diatas, gaya tekan (Nc) yang terjadi akibat reaksi
dari gaya tarik oleh repair material (Nt) akan menimbulkan tegangan sedemikian
rupa yang berlaku sebagai pengurang tegangan hanya bila berlaku pada repair
material. Adapun tegangan tersebut dapat dihitung dengan rumus:
N = (2.11)
Dengan:
Nc : Gaya Aksial Tekan yang terjadi (N)
Acom : Luas benda uji komposit setelah beton induk dipadankan dengan repair
material (mm2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 36
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Tinjauan Umum
Metodologi penelitian merupakan langkah-langkah penelitian suatu masalah, kasus,
gejala atau fenomena tertentu dengan jalan ilmiah untuk menghasilkan jawaban yang
rasional. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu
metode yang dilakukan dengan mengadakan suatu percobaan langsung untuk
mendapatkan suatu data atau hasil yang menghubungkan antara variabel-variabel
yang diselidiki. Metode ini dapat dilakukan di dalam ataupun di luar laboratium.
Penelitian ini akan dilakukan di dalam labororatorium. Langkahnya yaitu membuat
benda uji berupa balok beton induk dengan ukuran 300 x 100 x 90 mm dengan
ditambah lapisan repair material diatasnya setebal 10 mm sehingga ukuran benda uji
total menjadi 300 x 100 x 100 mm. Variasi kadar UPR yang digunakan adalah 0%,
50%, 55%, dan 60% dari berat binder. Hasil percobaan akan diperoleh data tentang
perbedaan susut antara beton induk dan repair material. Dari data tersebut dapat
dihitung pelepasan tegangan akibat slip yang terjadi pada repair material. Pelepasan
tegangan tersebut kemudian akan dianalisis lagi dengan memperhitungkan modulus
elastisitas pada masing-masing UPR-Mortar sehingga mendapatkan derajat
pengekangan.
3.2. Bahan-Bahan Penyusun
3.2.1 Agregat
Berdasarkan ukuran butirannya, agregat dibagi menjadi dua, yaitu:
1) Agregat Halus (fine aggregate)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Agregat halus (fine agregat) merupakan agregat yang lolos ayakan 9,5 mm dan
tertahan di atas ayakan 0,15 mm. Sebelum penelitian berlangsung dilakukan uji
pendahuluan terhadap material yang digunakan, meliputi:
· Pengujian Kadar Lumpur
Pada penelitian ini, pasir digunakan sebagai agregat halus. Pasir berfungsi sebagai
pengisi rongga-rongga yang terbentuk dari campuran pasta semen dan agregat kasar.
Salah satu spesifikasi pasir yang dapat digunakan dalam campuran beton yaitu
kandungan lumpurnya tidak melebihi 5% dari berat keringnya.
Sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM), pasir yang mengandung lumpur 5% dari
berat keringnya harus dicuci, karena kandungan lumpur yang berlebihan dalam pasir
dapat mengganggu lekatan antara partikel dalam pencampuran beton sehingga dapat
menurunkan kekuatan beton.
Kadar lumpur pasir dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut : (3.1)
dengan :
G0 = berat pasir awal (100 gram)
G1 = berat pasir akhir (gram)
· Pengujian Kadar Zat Organik
Kandungan zat organik pada pasir umumnya besar. Hal ini terjadi karena pasir
sebagai bahan dasar pembentuk beton biasanya diambil dari sungai dan sangat kotor.
Aliran air sungai yang membuat zat organik atau semacamnya dapat terbawa dan
mengendap pada pasir. Kandungan zat organik dapat membahayakan bila terlalu
banyak terdapat pada campuran beton. Sifat zat organik yang mudah terurai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
membuatnya cepat membusuk sehingga menimbulkan pori pada beton. Kandungan
zat organik pada pasir dapat diuji menggunakan larutan NaOH 3% pada percobaan
perubahan warna Abrams Harder sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM). Pada
Tabel 3.1 dapat dilihat kadar zat organik pada pasir berdasarkan prubahan warnanya.
Tabel 3.1. Tabel Perubahan Warna dalam Pengujian Kadar Zat Organik
Warna Prosentase kandungan zat organik (%)
Jernih
Kuning muda
Kuning tua
Kuning kemerahan
Coklat kemerahan
Coklat
0
0 – 10
10 – 20
20 – 30
30 – 50
50 – 100
· Pengujian Specific Gravity
Pengujian specific gravity agregat halus dengan berpedoman pada ASTM C 128
ditujukan agar mendapatkan :
i. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi
kering dengan volume pasir total
ii. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam
kondisi kering permukaan dengan volume pasir total
iii. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi
kering dengan volume butir pasir
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
iv. Absorption, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat pasir
kering
Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:
Bulk Specific Gravity cdb
a-+
= (3.2)
Bulk Specific Gravity SSD cdb
d-+
= (3.3)
Apparent Specific Gravity cab
a-+
= (3.4)
Absorption %100´-=a
ad (3.5)
dengan :
a = berat pasir kering oven (gram)
b = berat volumetricflash berisi air (gram)
c = berat volumetricflash berisi pasir dan air (gram)
d = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (500 gram)
· Pengujian Gradasi
Gradasi pada pasir sebagai agregat halus menentukan sifat workability dan kohesi
dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat halus sangat diperhatikan.
Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian ASTM C 136.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran pasir,
prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka yang
menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehausan butir pasir.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan persamaan 3.6 sebagai berikut :
(3.6)
dengan:
d
e
2) Agregat Kasar (coarse aggregate)
Pada penelitian ini digunakan batu pecah berukuran 10-20 mm. Agregat kasar
adalah agregat dengan besar butir lebih dari 4,75 mm. Hasil pengujian agregat
kasar:
a) Pengujian gradasi dilakukan untuk menentukan distribusi ukuran butir dari
agregat kasar (split). Uji gradasi menunjukkan bahwa modulus halus
kerikil adalah 5,003. Hal ini telah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh
ASTM C.33-84 yaitu 5-8.
b) Pengujian specific gravity merupakan pengujian untuk mengetahui berat
jenis agregat tersebut. Hasil pengujian specific gravity menunjukkan
bahwa kerikil mempunyai specific gravity sebesar 2,53 atau dengan kata
lain telah memenuhi standar yang ditetapkan oleh ASTM C.127-81 yaitu
sebesar 2,5-2,7.
c) Uji abrasi agregat kasar menunjukkan keausan kerikil yang digunakan
dalam penelitian ini sebesar 23%, hal ini telah memenuhi syarat yang
ditetapkan yaitu keasusan agregat kasar maksimum adalah 50%.
3.2.2 Unsaturated Polyester Resin (UPR)
Perlu diingat bahwa salah satu sifat dari material perbaikan yang sangat penting ialah
mempunyai kuat tekan yang hampir sama dengan beton induknya. Untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
mendapatkan kadar UPR yang maksimal untuk sifat demikian, dilakukan uji
pendahuluan sebelum pengujian susut yaitu dengan membuat benda uji mortar
berbentuk kubus dengan ukuran 5x5x5 cm. Pada umur satu hari benda uji akan di uji
kuat tekannya dan harus mencapai kekuatan minimal 17 MPa. Pada percobaan saya,
didapat kadar UPR yang maksimal adalah 50, 60, dan 70 persen dari berat semen
dengan presentase hardener (pereaksi) sejumlah 5 persen dari berat UPR.
3.2.3 Superplasticizer/pengencer
Superplasticizer ditambahkan dalam campuran beton induk dalam jumlah tidak lebih
dari 5% berat semen. Pemberian yang berlebihan selain tidak ekonomis juga akan
menyebabkan penundaan setting yang lama sehingga beton akan kehilangan
kekuatan akhir. Superplasticizer yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sikament-NN yang berbentuk cairan sebanyak 4% dari berat semen untuk repair
materialnya. Penggunaannya sebanyak 4% dari berat semen karena pada waktu trial,
proporsi tersebut sudah dapat memenuhi workability mortar atau mortar sudah sangat
workable.
3.2.4 Accelerator
Accelerator atau pengeras adalah bahan tambahan yang dicampurkan pada adukan
mortar selama pengadukan dalam jumlah tertentu yang berfungsi untuk memperceoat
pengikatan dan pengerasan awal mortar, digunakan untuk pengecoran yang
berhubungan dengan air/efisiensi waktu pemakaian cetakan. Kelebihan accelerator
perlu dihindari karena dapat menyebabkan kesulitan placement dan akan merusak
karena terjadi setting yang cepat, susut pengeringan bertambah, korosi pada tulangan
dan kekuatan pada umur lanjut dapat berkurang. Hal tersebut disebabkan oleh adanya
kalsium klorida yang terkandung dalam accelerator mempunyai sifat higroskopis
(dapat menyerap air yang ada di sekitarnya).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
3.3. Susunan Bahan Percobaan Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah balok beton berdimensi 300
mm x 100 mm x 90 mm dengan kuat tekan 30 MPa dan dimensi repair material
sebagai lapisan diatas beton adalah setebal 10 mm yang dapat dilihat pada gambar
3.1.
Gambar 3.1. Benda Uji Balok Komposit
Penelitian tentang repair material ini menggunakan beton normal dengan nilai FAS
0,478. Beton dibiarkan hingga kurang lebih 90 hari dengan tujuan untuk
mengoptimalkan susut yang terjadi sebelum repair material ditempatkan, Adapun
benda uji terdiri dari dua jenis repair material antara lain:
a. Mortar biasa ditambah superplasticizer.
b. Polyester (UPR) Mortar dengan kadar UPR masing masing 50%, 60%, dan
Keterangan: *dihitung dari volume campuran total (1 m3) **dihitung dari berat binder yaitu semen ditambah fly ash ***dihitung dari berat UPR sebesar 3% *) jumlah air berdasarkan faktor air-semen (fas) 0,32
3.3.1. Pembuatan Benda Uji
a. Pembuatan Beton Normal
Penghitungan rancang campur beton normal (mix design) dilakukan terlebih
dahulu untuk mendapatkan rancangan beton yang sesuai dengan rencana.
Langkah-langkah pembuatan beton normal adalah sebagai berikut:
1) Membersihkan cetakan bagian dalam dan melumasinya dengan oli.
2) Menimbang semen, pasir, kerikil dan air sesuai dengan mix design.
3) Mencampur semen, pasir, dan kerikil sampai menjadi homogen.
4) Menambahkan air sedikit demi sedikit sampai merata dan beton menjadi
homogen.
5) Memasukkan campuran beton ke dalam cetakan benda uji sampai 1:3
bagian dari tinggi beton yaitu 10 cm. Kemudian dipadatkan dengan cara
dirojok.
6) Mengulangi langkah (5) untuk 2/3 dan 3/3 bagian dari tinggi beton yaitu
30 cm, kemudian meratakan bagian atas beton.
7) Menyimpan beton pada tempat yang teduh dan bebas dari gangguan.
8) Membuka cetakan setelah 24 jam dan membiarkannya selama ±60 hari.
b. Pembuatan Repair Mortar
Perhitungan tentang proporsi masing-masing bahan repair mortar dilakukan
terlebih dahulu untuk mendapatkan proporsi bahan yang sesuai dengan
rencana. Langkah-langkah pembuatan repair mortar adalah sebagai berikut:
1) Memasang kembali cetakan pada beton normal setelah didiamkan
selama ±60 hari.
2) Menimbang bahan-bahan repair mortar sesuai dengan rancangan yang
telah direncanakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
3) Mencampur semen, pasir, dan UPR sampai campuran menjadi workable
dan siap untuk diaplikasikan.
4) Memasukan UPR Mortar kedalam cetakan yang telah dipersiapkan
untuk melapisi beton setebal 1 cm sambil dirojok kemudian meratakan
permukaannya.
5) Membuka cetakan setelah 24 jam lalu dilanjutkan dengan pemasangan
dial gauge pada masing-masing ujung benda uji.
6) Memasang demec point pada masing-masing ujung benda uji.
3.4 Alat-Alat Pengujian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Struktur dan Bahan, Teknik Sipil, Universitas
Sebelas Maret Surakarta, sehingga menggunakan alat-alat yang terdapat pada
laboratorium tersebut.
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Timbangan
1) Timbangan Digital
2) Timbangan Bascule merk DSN Bola Dunia, dengan kapasitas 50 kg
dengan ketelitian 0,1 kg.
b. Ayakan dan mesin penggetar ayakan
Ayakan baja dan penggetar yang digunakan adalah merk Controls buatan Itali
dengan bentuk lubang ayakan bujur sangkar dengan ukuran lubang ayakan
yang tersedia adalah 75 mm, 50 mm, 38.1 mm, 19 mm, 12.5 mm, 9.5 mm,
4.75 mm, 2.36 mm, 1.18 mm, 0.85 mm, 0.15 mm, 0.30 mm dan pan.
c. Conical Mould
Conical Mould dengan ukuran diameter atas 3.8 cm, diameter bawah 20 cm,
tinggi 30 cm lengkap dengan tongkat baja yang ujungnya ditumpulkan dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
ukuran panjang 60 cm, diameter 16 mm digunakan untuk menguji agregat
halus sudah dalam keadaan SSD atau belum.
d. Kerucut Abrams
Kerucut Abrams dari baja dengan ukuran diameter atas 10 cm, diameter
bawah 20 cmm, tiggi 30 cm lengkap dengan tongkat baja pemadat dengan
ukuran panjang 60 cm, diameter 16 mm. Digunakan untuk mengukur nilai
slump adukan beton.
e. Alat Bantu
1) Cetok Semen, digunakan untuk memasukan adukan beotn dan adukan
repair mortar ke cetakan.
2) Grlas ukur kapasitas 1000 ml, digunakan untuk menakar air yang akan
dipakai dalam adukan beton dan adukan repair mortar.
3) Ember atau bak untuk tempat air dan sisa adukan.
f. Dial Gauge
Dial Gauge yang digunakan adalah merek mitutoyo dengan ketelitian 0.01
mm untuk mengamati susut pada mortar.
3.5. Prosedur Pengamatan Benda Uji
Pengamatan terhadap susut pada beton dan lapisan mortar dilakukan untuk
mengetahui besarnya perbedaan susut terkekang dan membandingkannya dengan
besar susut bebas untuk mendapatkan nilai derajat pengekangan. Pengamatan
dilakukan dengan memasang demec point pada kedua ujung beton dan lapisan mortar
di bagian samping. demec point berbentuk silinder besi terbuka pada kedua sisi yang
berdiameter 3 mm dan tinggi 5 mm. Langkah-langkag pemasangan demec point
adalah sebagai berikut:
a. Mengukur jarak penempatan demec point dengan jarak 50 mm dari ujung
lapisan mortar dan beton induk.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
b. Mengukur titik-titik yang akan ditinjau dengan jarak masing-masing titik
adalah 200 mm. Menempatkan demec point dengan bar reference agar ukuran
lebih tepat.
c. Melekatkan demec point dengan lem epoxy merek dextone pada titik yang
telah diberi tanda.
d. Mendiamkan demec point ± 3 jam sampai lem mengeras dan posisi benar-
benar stabil.
e. Membaca demec point pada beton induk dan repair mortar setiap hari.
Benda uji yang telah dipasangi demec point kemudian dilakukan pengamatan.
Langkah-langkah pengamatan susut (shrinkage) adalah sebagai berikut:
a. Setting alat Demountable Mechanical Strain Gauge yang menggunakan nilai
bar reference sebesar 200 µmm.
b. Mengatur dial gauge yang tedapat pada Demountable Mechanical Strain
Gauge dan mengenolkan jarum dial gauge.
c. Membaca dan mencatat perubahan jarum dial gauge setelah jarum berhenti
atau dalam keadaan stabil.
d. Mengulangi pengukuran pada masing-masing demec point sebanyak 4 kali,
e. Menghitung nilai shrinkage mortar (dengan satuan microstrain).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
3.6. Bagan Alir Pengujian
Tahap-tahap penelitian ini dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir pada
Gambar 3.2.
Mulai
Persiapan
Semen Pasir Kerikil UPR Air
Uji Bahan: Kadar Lumpur Kadar Organik Specific Gravity Gradasi
Uji Bahan: Specific Gravity Gradasi Abrasi
selesai
Rencana campuran dan mix design
Pembuatan Adukan Beton
Pelapisan Mortar Pada Beton
Pemasangan Demec Point pada Kedua Ujung Beton dan Lapisan Mortar
Pemasangan Demec Gauge pada Kedua Ujung Beton dan Lapisan Mortar
Pengamatan Susut Terkekang
Analisis dan Pembahasan
Kesimpulan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
BAB 4
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Mix Design
Untuk mendapatkan kadar masing masing bahan penyusun untuk benda uji,
sebelumnya dilakukan uji pendahuluan dengan trial and error dengan parameter
kuat tekan menggunakan benda uji kubus 5x5x5 cm. Mix design dapat dikatakan
berhasil jika pada uji kuat tekan, benda uji dapat mencapai nilai 75 MPa dalam
waktu 24 jam. Hasil perhitungan mix design pembuatan benda uji UPR-Mortar
untuk 1 m3 campuran mortar dapat dilihat pada tabel berikut dan untuk detainya
dapat dilihat pada Lampiran B.
Tabel 4.1. Perhitungan mix design untuk benda uji per 1 m3
Setelah didapatkan nilai momen, selanjutnya dapat dihitung pengurangan
tegangan yang terjadi akibat momen karena perbedaan susut antara beton induk
dan repair material dengan rumus:
M = Mc . ycom (4.7) Icom
dengan:
Mc : Momen yang terjadi akibat gayatekan ycom : Statis Momen benda uji komposit Icom : Momen Inersiabenda uji komposit Tegangan tersebut terjadi pada penampangbeton induk dan repair material dan
secara substansial mengurangi tegangan yang terjadi akibat pengekangan
sempurna. Semakin besar tegangan yang terjadi, maka dapat dikatakan susut yang
terjadi akan semakin besar. Tabel 4.7.menyajikan hasil perhitungan tegangan yang
terjadi akibat momen.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
63
Tabel 4.6. Hasil perhitungan tegangan akibat momen