BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Serat ... - … II.pdf · ... ditumpu oleh tumpuan sederhana...

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton Serat

2.1.1 Deskripsi Beton

Sifat dari bahan beton, yaitu sangat kuat untuk menahan tekan, tetapi tidak

kuat (lemah) untuk menahan tarik. Oleh karena itu, beton dapat mengalami retak

jika beban yang dipikulnya menimbulkan tegangan tarik yang melebihi kuat

tariknya (Asroni, 2010).

Jika sebuah balok beton (tanpa tulangan) ditumpu oleh tumpuan sederhana

(sendi-rol) dan di atas balok tersebut bekerja beban terpusat P serta beban merata

q, maka akan timbul momen luar, sehingga balok akan melengkung ke bawah.

Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar ini pada dasarnya

ditahan oleh kopel gaya-gaya dalam yang berupa tegangan tekan dan tarik. Jadi

pada serat-serat balok bagian tepi atas akan menahan tegangan tekan dan semakin

ke bawah tegangan tekan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya, pada serat-

serat bagian tepi bawah akan menahan tegangan tarik dan semakin ke atas

tegangan tariknya akan semakin kecil. Pada bagian tengah, yaitu pada batas antara

tegangan tekan dan tarik, serat-serat balok tidak mengalami tegangan sama sekali

(tegangan tekan maupun tarik bernilai nol). Serat-serat yang tidak mengalami

tegangan tersebut membentuk suatu garis yang disebut garis netral (Asroni, 2010).

Gambar 2.1 Balok beton tanpa tulangan ((a) balok dengan beban P dan q, (b)

balok melengkung, (c) diagram tegangan beton)

Sumber : Asroni (2010)

(a) (b)

(c)

6

2.1.2 Deskripsi Beton Serat

Beton serat merupakan beton yang terdiri dari semen hidrolik, air, agregat

halus, agregat kasar dan serat (serat baja, plastik, glass maupun serat alami) yang

disebar secara diskontinu. Tjokrodimuljo (1996) mendefinisikan beton serat (fiber

concrete) sebagai bahan komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lain

yang berupa serat (batang-batang dengan diameter antara 5 dan 500 m dengan

panjang sekitar 2,5 mm sampai 10 mm). Penambahan serat pada beton

dimaksudkan untuk memperbaiki kelemahan sifat yang dimiliki oleh beton yaitu

memiliki kuat tarik yang rendah.

2.1.3 Sifat-sifat Beton Serat

Salah satu sifat penting dari beton adalah daktilitas. Daktilitas yaitu

kemampuan struktur atau komponennya untuk melakukan deformasi inelastik

bolak-balik berulang di luar batas titik leleh pertama, sambil mempertahankan

sejumlah besar kemampuan daya dukung bebannya (SNI 03-1729-2002). Salah

satu alasan penambahan serat pada beton adalah untuk menaikkan kapasitas

penyerapan energi dari matrik campuran, yang berarti meningkatkan daktilitas

beton. Penambahan daktilitas juga berarti penambahan perilaku beton terhadap

lelah (fatigue) dan kejut (impact).

Beton serat mempunyai kelebihan dibanding beton tanpa serat dalam

beberapa sifat strukturnya antara lain keliatan (ductility), ketahanan terhadap

beban kejut (impact resistance), kuat tarik dan lentur (tensile and flexural

strength), kelelahan (fatigue life), ketahanan terhadap pengaruh susut (shrinkage)

dan ketahanan terhadap keausan (abrasion) (Soroushian and Bayashi, 1987).

Menurut Asad (2008), beton serat memberi banyak keuntungan antara lain:

a. Serat terdistribusi secara acak di dalam volume beton pada jarak yang relatif

dekat satu sama lain. Hal ini akan memberi tahanan berimbang ke segala arah

dan memberi keuntungan material struktur yang dipersiapkan untuk menahan

beban gempa dan angin.

b. Perbaikan perilaku deformasi seperti ketahanan terhadap impak, daktilitas

yang lebih besar, kuat lentur, dan kapasitas torsi yang lebih baik.

c. Meningkatkan ketahanan beton terhadap formasi dan pembentukan retak.

7

d. Peningkatan ketahanan pengelupasan (spalling) dan retak pada selimut beton

akan membantu menghambat korosi besi tulangan dari serangan kondisi

lingkungan yang berpotensi korosi.

Untuk pemilihan jenis bahan serat perlu disesuaikan dengan sifat beton yang

diperbaiki. Beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada beton fiber

(Suhendro, 2000), adalah:

1. Masalah fiber dispersion yang menyangkut teknik pencampuran fiber ke

dalam adukan agar dapat tersebar merata dengan orientasi yang random.

2. Masalah workability (kelecakan adukan), yang menyangkut kemudahan

dalam proses pengerjaan/pemadatan, termasuk indikatornya.

3. Masalah mix design/proportion untuk memperoleh mutu tertentu dengan

kelecakan yang memadai.

Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa penambahan fiber ke dalam

adukan beton akan menurunkan kelecakan adukan secara cepat sejalan dengan

penambahan konsentrasi fiber dan aspek ratio fiber. Penurunan kelecakan adukan

dapat dikurangi dengan penurunan diameter maksimal agregat, peninggian faktor

air semen, penambahan semen ataupun pemakaian bahan tambah. Meskipun

demikian jika konsentrasi fiber dan aspek ratio fiber (nilai banding panjang dan

diameter fiber) melampaui suatu batas tertentu, tetap akan didapat suatu adukan

dengan kelecakan yang sangat rendah yang sulit diaduk dan dicor dengan cara-

cara biasa (Sudarmoko, 1989). Aspek ratio fiber yang tinggi akan menyebabkan

fiber cenderung untuk menggumpal menjadi suatu bola yang sangat sulit disebar

secara merata sebelum dan sesudah proses pengadukan. Hal ini ditunjukkan pada

Gambar 2.2 dan Gambar 2.3. Batas maksimal aspek ratio fiber yang masih

memungkinkan pengadukan dilakukan dengan mudah adalah l/d < 100. Nilai l/d

yang melampaui batas di atas akan menyebabkan kesulitan dalam pengadukan

(Sudarmoko, 1989).

8

Gambar 2.2 Pengaruh aspek ratio fiber pada Vebe Time

Sumber : Sudarmoko (1989)

Gambar 2.3 Pengaruh aspek ratio fiber pada Compacting Factor


Penelitian oleh Keer (1984), menunjukkan bahwa konsentrasi fiber akan

dapat ditingkatkan dengan cara penurunan diameter maksimal agregat seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 2.4. Keer dengan memakai fiber beraspek ratio

100 mendapatkan hasil kelecakan adukan beton-fiber yang cukup meningkat

9

akibat penurunan diameter agregat dari 20 mm ke 10 mm. Penurunan diameter

agregat dari 10 mm ke 5 mm juga menghasilkan peningkatan kelecakan adukan.

Gambar 2.4 Pengaruh diameter agregat pada konsentrasi fiber


Konsentrasi fiber yang masih memungkinkan pengadukan dilakukan dengan

mudah adalah 2% volume. Jika konsentrasi fiber melampaui nilai ini, adukan

beton menjadi sulit dikerjakan (Sudarmoko, 1989).

2.1.4 Perencanaan Campuran Beton Serat

Penambahan serat banyak mengubah perilaku beton setelah retak misalnya

terjadi peningkatan regangan tarik setelah beton runtuh, sehingga dihasilkan beton

yang lebih keras dan lebih tahan benturan (Salain, 2008 dalam Jaya, 2010).

Peningkatan kekerasan beton banyak dipengaruhi oleh konsentrasi serat dan

ketahanan serat terhadap cabutan yang terutama ditentukan oleh perbandingan

aspek serat (perbandingan panjang/diameter) dan faktor lain seperti bentuk dan

tekstur permukaan. Perencanaan campuran beton serat ditentukan berdasarkan

(Salain, 2008 dalam Jaya 2010):

a. Kandungan serat < 2% dari volume beton,

b. Perbandingan aspek panjang dan diameter serat < 100,

c. Diameter agregat < 19 mm

10

2.1.5 Toleransi dalam Kemudahan Pengerjaan

Bila tidak ada toleransi lain dalam spesifikasi proyek, berikut ini aturan

yang dapat digunakan untuk semua jenis beton berserat, kecuali beton semprot

campuran kering.

a. Bila spesifikasi proyek untuk slump ditulis sebagai persyaratan maksimum

atau tidak melampaui.

Tabel 2.1 Slump yang ditetapkan

75 mm atau kurang lebih dari 75 mm

toleransi plus 0,00 mm 0,00 mm

toleransi minus 40,00 mm 65,00 mm

Sumber : RSNI S-05-2002

b. Bila spesifikasi proyek untuk slump tidak ditulis sebagai persyaratan

maksimum atau tidak melampaui.

Tabel 2.2 Toleransi untuk slump nominal

untuk slump yang ditetapkan Toleransi

< 50,00 mm + 15,00 mm

50,00 100,00 mm + 25,00 mm

> 100,00 mm + 40,00 mm

Sumber : RSNI S-05-2002

2.1.6 Interaksi antara Serat dan Matrik Beton

Interaksi antara serat dan matrik beton merupakan sifat dasar yang

memengaruhi kinerja dari material komposit beton serat. Pengetahuan tentang

interaksi ini diperlukan untuk memperkirakan kontribusi serat dan meramalkan

perilaku komposit. Menurut Balaguru (1992) dalam Jaya (2010), sifat

karakteristik yang berpengaruh terhadap interaksi serat dan matrik beton adalah:

a. Kondisi matrik dalam keadaan retak atau tidak

b. Komposisi matrik

c. Bentuk geometri, jenis, dan karakteristik dari serat

d. Kekakuan serat bila dibandingkan dengan kekakuan matrik beton

e. Orientasi arah serat dalam pengertian distribusi secara random

11

f. Volume fraksi dari serat

g. Beban yang dikerjakan

h. Keawetan serat dalam beton dan pengaruh umur beton

2.1.7 Penelitian Mengenai Beton Serat

1. Penelitian oleh Adibroto (2014)

Penelitian ini bertujuan untuk menguji kuat tekan paving block dengan

penambahan serat (ijuk, plastik, dan kawat). Mutu kuat tekan rancangan campuran

paving block adalah K300 dengan mengoptimalkan penggunaan serat sebagai

bahan tambahan campuran. Untuk mendapatkan gambaran optimalisasi

pemakaian serat sebagai bahan tambahan dilakukan variasi campuran dengan

rentang 0% sampai 5% dari volume beton, dan variasi panjang serat 1 cm, 2 cm

dan 3 cm dengan masing-masing variasi sebanyak 5 benda uji. Dari penelitian ini

diharapkan memperoleh paving block dengan mutu kuat tekan yang tinggi.

Berdasarkan hasil pengujian yang diperoleh ternyata secara prinsip

penambahan serat (ijuk, plastik, kawat) sampai 5 % dari volume campuran paving

block tidak memberikan nilai yang signifikan terhadap penambahan kuat tekan

paving block. Sebagian campuran memberikan kecenderungan penurunan kuat

tekan dibandingkan dengan kuat tekan paving block standar sebagai pembanding.

Untuk penambahan serat ijuk kekuatan tekan rata-rata maksimum hanya diperoleh

sebesar 323,98 kg/cm2 pada penambahan serat ijuk panjang 3 cm dengan

persentase penambahan serat 2%. Untuk penambahan serat plastik kekuatan tekan

rata-rata maksimum hanya diperoleh sebesar 325,10 kg/cm2 pada penambahan

serat plastik panjang 2 cm dengan persentase penambahan serat 3 %. Sedangkan

untuk penambahan serat kawat kekuatan tekan rata-rata maksimum hanya

diperoleh sebesar 341,52 kg/cm2 pada penambahan serat kawat panjang 3 cm

dengan persentase penambahan serat 3%.

2. Penelitian oleh Kushartomo, dkk. (2013)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume serat lokal

dalam campuran reactive powder concrete (RPC) terhadap kuat tekan dan kuat

lentur metode third point loading. Serat lokal yang digunakan terbuat dari

12

stainless steel berdiameter 0,2 mm, panjang 20,0 mm dan memiliki tensile

strength 515 MPa. Variasi volume penggunaan serat sebesar 1,0%, 1,5% dan

2,0% terhadap volume beton. Dalam pembuatan RPC, material yang digunakan

berupa semen, air, silica fume, quartz powder, pasir lokal dengan diameter

maksimum 1,2 mm dan super plasticizer berbahan polycarboxilate. Teknik

penguapan bertemperatur 90oC digunakan untuk perawatan benda uji.

Hasil percobaan memperlihatkan bahwa serat lokal dapat digunakan sebagai

bahan pembuat RPC karena dapat meningkatkan kekuatan tekan, kekuatan lentur

dan fracture energy. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa kuat tekan tertinggi

adalah beton yang mengandung volume serat 1%, mengalami peningkatan kuat

tekan hingga 35,51%. Kuat lentur tertinggi adalah beton yang mengandung

volume serat 2 %, mengalami peningkatan kuat lentur hingga 96,20%. Penyerapan

energi terbesar saat retak pertama adalah balok beton yang mengandung serat

1,5%, mengalami peningkatan penyerapan energi hingga 79,6015%.

3. Penelitian oleh Rusyanto, dkk. (2012)

Penelitian ini membahas tentang kajian kuat tarik beton serat bambu. Beton

mempunyai kekurangan yang cukup signifikan, yaitu mempunyai kuat tarik yang

rendah. Penambahan serat mikro merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi

kekurangan tersebut. Serat bambu adalah serat alami yang mudah didapat dan

pertumbuhan bambu relatif cepat. Serat dibuat dari kulit bambu dari bagian tanpa

buku yang telah dikeringkan. Penelitian bertujuan untuk mengkaji peningkatan

kuat tarik beton akibat penambahan serat bambu. Penelitian berupa studi

eksperimental dengan membuat benda uji silinder berdiameter 150 mm dan tinggi

300 mm. Kadar serat yang digunakan adalah 1,5% dari berat semen dengan

variasi panjang 15 mm (BS1), 20 mm (BS2), dan 25 mm (BS3). Beton tanpa serat

(BN) juga dibuat sebagai pembanding.

Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan BN adalah 25,44 MPa, BS1 26,50

MPa (naik 4,1%), BS2 27,81 MPa (naik 9,3%), dan BS3 27,95 MPa (naik 9,9%).

Kuat tarik BN adalah 1,88 MPa, BS1 2,27 MPa (naik 20,7%), BS2 2,46 MPa

(naik 30,5%), dan BS3 2,43 MPa (naik 28,9%). Terlihat bahwa penambahan serat

hanya sedikit menaikkan kuat tekan beton, yaitu kenaikan terbesar pada BS3

13

sebesar 9,9%. Tetapi penambahan serat menaikkan kuat tarik cukup signifikan,

yaitu sebesar 30,5% pada BS2. Dapat disimpulkan ukuran serat terbaik adalah 20

mm.

4. Penelitian oleh Jaya (2010)

Penelitian ini adalah penelitian tentang pengaruh serat serabut kelapa

terhadap perilaku mekanis beton yang meliputi kuat tekan, kuat tarik belah, kuat

tarik lentur, permeabilitas, dan modulus elastisitas beton. Penambahan serat

serabut kelapa yang dilakukan sebesar 0% (tanpa serat); 0,5%; 1,0%; 1,5%; dan

2,0% terhadap volume beton. Benda uji yang digunakan berupa silinder dengan

diameter 150 mm dan tinggi 300 mm untuk uji kuat tekan, kuat tarik belah,

permeabilitas, dan modulus elastisitas. Untuk uji kuat tarik lentur digunakan balok

dengan ukuran 150x150x600 mm. Jumlah benda uji masing-masing perlakuan

sebanyak 5 buah. Gradasi pasir dan kerikil dirancang menurut SNI 03-2834-2000.

Pasir dirancang pada zona 2 dan kerikil dengan butiran maksimum 20 mm.

Rancangan campuran beton direncanakan menurut SKSNI T-15-1990-03 untuk

mutu fc = 25 MPa, yang memberikan komposisi dalam perbandingan berat

semen : pasir : batu pecah sebesar 1 : 1,94 : 2,19 dan fas 0,52. Pengujian terhadap

sifat mekanis beton dilakukan pada umur 28 hari, dan hasilnya dibandingkan

dengan benda uji standar (tanpa serabut kelapa). Uji regresi dilakukan untuk

mendapatkan pengaruh penambahan serat serabut kelapa terhadap perilaku

mekanis beton.

Hasil pengujian menunjukkan adanya pengaruh yang signifikan terhadap

peningkatan nilai sifat mekanis beton. Pada uji tekan, nilai optimum diperoleh

pada kadar serat 1,89%, dengan peningkatan kuat tekan maksimum sebesar

16,16% dari beton standar. Pada uji kuat tarik belah, hasil optimum diperoleh

pada kadar serat 1,62%, dengan peningkatan kuat tarik belah maksimum sebesar

15,25% dari beton standar. Pada uji kuat tarik lentur, hasil optimum diperoleh

pada kadar serat 1,95%, dengan peningkatan kuat tarik lentur maksimum sebesar

47,07%. Peningkatan nilai juga terjadi pada uji modulus elastisitas beton. Pada uji

ini hasil optimum diperoleh pada kadar serat 1,82%, dengan peningkatan

maksimum sebesar 16,99% dari beton standar. Sedangkan terhadap pengujian

14

permeabilitas, penambahan serat makin meningkatkan nilai permeabilitas beton

dimana pada kadar serat 2% peningkatan koefisien permeabilitas mencapai 8,40

kali dari beton standar.

5. Penelitian oleh Yasa dan Wati (2015)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik serat nanas, proporsi

material yang digunakan untuk membuat beton serat dengan target kuat tekan 25

MPa, jumlah biaya bahan yang dikeluarkan, dan pengaplikasian beton serat dari

serat nanas di lapangan. Serat nanas yang digunakan dalam penelitian ini disebut

juga serat Bagu. Adapun metode pengambilan data yang digunakan dalam

penelitian ini adalah metode kajian pustaka dan penelitian laboratorium,

sedangkan batasan masalah dalam pengumpulan data laboratorium adalah hanya

dicoba 1 kadar serat yaitu 2% (nilai maksimum sesuai persyaratan) terhadap

volume beton. Beton yang dibuat merupakan beton normal dengan tambahan

serat.

Serat nanas yang digunakan memiliki karakteristik tahan lama dan cukup

kuat. Proporsi material dalam kondisi SSD untuk 1 m3 campuran beton serat dari

serat nanas adalah 205 kg air, 410 kg semen, 652 kg pasir, 918 kg batu pecah, dan

0,66 kg serat nanas. Biaya untuk membuat 1 m3 beton serat dari serat nanas

sebesar Rp769.250,00. Kuat tarik belah beton serat rata-rata sebesar 3,28 Mpa,

sedangkan kuat tarik belah beton yang ditargetkan adalah 2,5 MPa. Jadi kuat tarik

belah beton yang diuji sudah melebihi kuat tarik belah beton yang ditargetkan.

Beton serat dari serat nanas ini dapat diaplikasikan untuk elemen struktur yang

tipis agar tidak mudah retak akibat benturan.

2.2 Beton Ringan

Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan

daripada beton pada umumnya. Agregat yang digunakan untuk memproduksi

beton ringan merupakan agregat ringan juga. Terminolog ASTM C.125

mendefinisikan bahwa agregat ringan adalah agregat yang digunakan untuk

menghasilkan beton ringan, meliputi batu apung, scoria, vulkanik cinder, tuff,

15

expanded, atau hasil pembakaran lempung, shale, slte, shele, perlit, atau slag atau

hasil batubara dan hasil residu pembakarannya (Mulyono, 2005).

Tidak seperti beton biasa, berat beton ringan dapat diatur sesuai kebutuhan.

Keunggulan beton ringan utamanya ada pada berat, sehingga apabila digunakan

pada proyek bangunan tinggi akan dapat secara signifikan mengurangi berat

sendiri bangunan, yang selanjutnya berdampak kepada perhitungan pondasi.

Keuntungan dari beton ringan antara lain memiliki nilai tahanan panas (thermal

insulator) yang baik, memiliki tahanan suara (peredam) yang baik, dan tahan api

(fire resistant), sedangkan kelemahan beton ringan adalah nilai kuat tekannya

(compressive strength) lebih kecil dibanding dengan beton normal sehingga tidak

dianjurkan penggunaannya untuk struktural (Sumarno, 2010).

Menurut SNI 03-2847-2013, beton ringan (lightweight concrete) adalah

beton yang mengandung agregat ringan dan berat volume setimbang (equilibrium

density), sebagaimana ditetapkan oleh ASTM C567, antara 1140-1840 kg/m3. Ada

beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengurangi berat jenis beton atau

membuat beton lebih ringan antara lain sebagai berikut (Tjokrodimuljo, 1996) :

1. Dengan membuat gelembung-gelembung gas/udara dalam adukan semen

sehingga terjadi banyak pori-pori udara di dalam betonnya. Salah satu cara

yang dapat dilakukan adalah dengan menambah bubuk alumunium ke dalam

campuran adukan beton.

2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar, batu apung

atau agregat buatan sehingga beton yang dihasilkan akan lebih ringan dari

pada beton biasa.

3. Dengan cara membuat beton tanpa menggunakan butir-butir agregat halus

atau pasir yang disebut beton non pasir.

2.3 Spesifikasi Agregat Ringan Untuk Beton Ringan Struktural (SNI 03-2461-2002)

Beton ringan struktural adalah beton yang memakai agregat ringan atau

campuran agregat kasar ringan dan pasir sebagai pengganti agregat halus ringan

dengan ketentuan tidak boleh melampaui berat isi maksimum beton 1850 kg/m3

16

kondisi kering permukaan jenuh dan harus memenuhi persyaratan kuat tekan dan

kuat tarik belah beton ringan untuk tujuan struktural.

Tabel 2.3 Persyaratan kuat tekan dan kuat tarik belah rata-rata untuk beton ringan

struktural

Berat isi kering udara 28

hari, maksimum (kg/m3)

Kuat tarik belah (tidak

langsung) rata-rata (MPa)

Kuat tekan rata-rata, 28

hari, minimum (MPa)

1760

1680

1600

1840

1760

1680

Semua agregat ringan

2,2

2,1

2,0

Agregat ringan dan pasir

2,3

2,1

2,0

28

21

17

28

21

17

CATATAN 1 Nilai kuat tekan dan berat isi diambil dari rata-rata 3 buah benda

uji sedangkan kuat tarik belah diambil rata-rata dari 6 benda uji,

CATATAN 2 Nilai antara untuk kekuatan tekan dan nilai berat isi yang berkait

dapat diperoleh dengan penambahan atau interpolasi,

CATATAN 3 Bahan-bahan yang tidak memenuhi persyaratan kuat tarik rata-

rata minimum dapat digunakan bila rancangannya dimodifikasi untuk

mengimbangi nilai yang lebih rendah,

CATATAN 4 1 MPa 10 kg/cm2

Sumber : SNI 03-2461-2002

Ada dua jenis agregat ringan yang tercakup dalam spesifikasi ini adalah :

1. Agregat hasil proses pengembangan, pemanasan atau sintering dari bahan

terak tanur tinggi, lempung, diatome, abu terbang, batu sabak, dan batu

obsidian,

2. Agregat diperoleh dari bahan diproses secara alami, seperti batu apung dan

skoria.

Agregat ringan yang digunakan tidak mengandung bahan kimia yang

merusak dalam jumlah seperti yang ditentukan oleh batasan-batasan berikut :

1. Kotoran organis hasil pengujian kadar zat organis pada agregat ringan tidak

boleh memperlihatkan warna yang lebih gelap dari pada warna pembanding

17

(standar), kecuali kalau dapat dibuktikan bahwa perubahan warna itu

mengakibatkan turunnya kekuatan tekan beton (lebih dari 5 %);

2. Noda warna kandungan besi oksida yang menyebabkan noda (Fe2O

3) pada

agregat boleh lebih dari 1,5 mg / 200 gr contoh.

3. Hilang pijar pada pembakaran agregat ringan tidak boleh melebihi 5 %.

Agregat ringan yang diuji harus memenuhi persyaratan gradasi seperti yang

tercantum dalam Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Persyaratan susunan besar butir agregat ringan untuk beton ringan

struktural

Ukuran Presentase yang lulus angka (% berat)

25,0 19,0 12,5 9,5 4,75 2,36 1,18 0,60 0,3

Agregat halus :

(4,75-0) mm - - - 100 85-100 - 40-80 10-35 5-25

Agregat kasar :

(25,0-4,75) mm 95-100 - 25-60 - 0-10 - - - -

(19,0-4,75) mm 100 90-100 - 10-50 0-15 - - - -

(12,5-4,75) mm - 100 90-100 40-80 0-20 0-10 - - -

(9,5-2,36) mm - - 100 80-100 5-40 0-20 0-10 - -

Kombinasi agregat

halus & kasar :

(12,5-8,0) mm - 100 95-100 - 50-80 - - 5-20 2-15

(9,5-8) mm - - 100 90-100 65-90 35-65 - 10-25 5-15

Sumber : SNI 03-2461-2002

Keseragaman gradasi butiran ditentukan berdasarkan besarnya modulus kehalusan

yang harus diuji secara periodik dan setiap nilai modulus kehalusan tidak boleh

berbeda lebih dari 7% terhadap nilai modulus kehalusan yang ditentukan.

Agregat ringan yang diuji harus memenuhi persyaratan seperti yang

tercantum dalam Tabel 2.5.

18

Tabel 2.5 Persyaratan sifat fisis agregat ringan untuk beton ringan struktural

No. Sifat fisis Persyaratan

1 Berat jenis 1,0-1,8

2 Penyerapan air maksimum (%), setelah direndam 24 jam 20

3 Berat isi maksimum :

- gembur kering (kg/cm) 1120 - agregat halus 880 - agregat kasar 1040 - campuran agregat kasar dan halus 60 4 Nilai presentase volume padat (%) 9-14

5 Nilai 10% kehalusan (ton)

6 Kadar bagian yang terapung setelah direndam dalam air 10

menit maksimum (%)

5

7 Kadar bahan yang mentah (clay dump) (%) < 1

8 Nilai keawetan, jika dalam larutan magnesium sulfat

selama 16-18 jam, bagian yang larut maksimum (%)

12

CATATAN :

Nilai keremukan ditentukan sebagai hasil bagi banyaknya fraksi yang lolos pada

ayakan 2,4 mm dengan banyaknya bahan agregat kering oven semula dikalikan

100%

Sumber : SNI 03-2461-2002

2.4 Serat Bagu

Serat alami yaitu serat yang berasal dari alam (bukan buatan ataupun

rekayasa manusia). Serat alami ini biasanya didapat dari serat tumbuhan

(pepohonan). Penelitian dan penggunaan serat alami berkembang dengan sangat

pesat dewasa ini karena serat alami banyak memiliki keunggulan dibandingkan

dengan serat buatan. Keunggulan dari serat alami, yaitu beban lebih ringan,

mudah didapat, harga relatif murah, dan yang paling penting ramah lingkungan.

Salah satu serat alami adalah serat Bagu.

Serat Bagu berasal dari tumbuhan seperti pandan yang dapat dilihat pada

Gambar 2.5. Ciri-ciri tumbuhan ini adalah seperti pandan yang memiliki ruas-ruas

daun sejajar, daunnya tebal seperti daun nanas, dan terdapat duri di pinggir daun.

Tumbuhan ini biasanya tumbuh di dataran tinggi. Tumbuhan ini memiliki banyak

sebutan di Bali yaitu gebang dan manas perau (Kecamatan Kubu, Karangasem),

serta pandan (Kabupaten Singaraja). Serat Bagu yang berkualitas baik dapat

dihasilkan jika umur tumbuhan yang daunnya diolah menjadi serat sudah

mencapai + 1,5 tahun.

19

Gambar 2.5 Tumbuhan yang menghasilkan serat Bagu

Di Bali, serat Bagu ini biasanya digunakan untuk rambut ogoh-ogoh dan

barong. Kebutuhan akan serat Bagu ini bersifat kontinuitas. Serat Bagu yang

sudah siap digunakan memiliki harga yang terjangkau (Yasa dan Wati, 2015).

Gambar 2.6 Serat Bagu

Serat Bagu merupakan serat alami yang kuat dan awet. Tanda serat Bagu

sudah rusak adalah timbulnya warna merah pada serat. Untuk memperoleh serat

Bagu tersebut memerlukan waktu + 1 bulan. Adapun tahapan untuk memperoleh

serat Bagu adalah sebagai berikut:

20

1. Daun dipilih dan dipotong

2. Setelah dipotong, direndam selama + 20 hari di air yang mengalir, biasanya

di sungai. Air tempat merendam daun tersebut memiliki bau yang tidak

sedap dan dapat membuat gatal, tetapi tidak menimbulkan rasa sakit. Selama

perendaman daun akan mulai melunak dan bagian daun selain serat akan

meluruh.

3. Kemudian daun yang telah selesai direndam, ditiriskan dengan cara

dibanting-banting atau dipukul-pukul. Dengan cara ini serat akan terpisah

dari daunnya. Tetapi jika belum terpisah, biasanya dilakukan pemisahan

khusus dengan mesin. Dari tahapan ini akan diperoleh serat Bagu.

4. Serat yang telah terpisah dijemur sampai kering. Hal ini dilakukan agar serat

awet untuk disimpan dalam waktu yang lama.

Menurut hasil uji kuat tarik sederhana yang dilakukan oleh Yasa dan Wati

(2015), beban yang mampu ditahan serat Bagu (dalam judul penelitian disebut

serat nanas) sampai kondisi putus tercapai adalah + 250 gr atau + 0,25 kg.

Diameter serat Bagu yang digunakan dalam uji kuat tarik sederhana adalah 0,03

cm atau 0,3 mm. Berdasarkan nilai tersebut, jadi serat Bagu memiliki kuat tarik

sebesar 35,4 MPa.

2.5 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA)

Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA) adalah agregat ringan yang

dibuat dari campuran mineral vulkanik yang ringan dan dibuat berpori dengan

pembakaran di atas 1000oC dan lapisan luar tanah lempung tembikar. LECA

memiliki bentuk dan ukuran yang random seperti batuan alami yang tidak

dipecahkan (Rudy, 2016). LECA biasanya diproduksi dalam berbagai ukuran dan

kepadatan dari 0,1 milimeter (0,0039 in) hingga 25 milimeter (0,98 in), umumnya

0-4 mm, 4-10 mm, dan 10-25 mm. LECA bisa digunakan untuk membuat produk

beton ringan. Keuntungan menggunakan LECA, yaitu dapat melakukan

pengurangan beban mati dan beban gempa lateral konstruksi. Penggunaan umum

LECA lainnya adalah untuk blok beton, beton, tambalan geoteknik, beton ringan,

pengolahan air, hidroponik, aquaponics dan hydroculture (Anonim, 2015).

21

Gambar 2.7 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA)

LECA memiliki berat jenis bulk 0,48-0,51 kilogram/liter dan daya serap air

40% berat terhadap air. Daya simpan air bisa bertahan lebih dari 4 hari (Rudy,

2016). Konduktivitas termal perkiraan dari bahan kering longgar 0,113 w/mk.

Keofisien ekspansi termal adalah 6.8 x 10.6oC. Agregat tidak terpengaruh oleh

embun beku dan dapat menahan suhu hingga 1000oC dan tidak mudah terbakar.

Nilai pH kira-kira adalah 7 (Sinclair, 2008).

Tabel 2.6 Pemanfaatan LECA sesuai dengan ukuran

Ukuran Pemanfaatan

Besar (10-20 mm)

Isolasi, menghilangkan kapilaritas,

pengisi drainase ringan, produksi beton

dan infrastruktur

Sedang (3-10 mm) Produksi beton, infrastruktur dan

pengisi yang ringan

Kecil (0-3 mm) Produksi beton, mortar dan pelapisan

Sumber : Koohdaragh and Azar (2012)

Tabel 2.7 Rata-rata penyerapan air LECA

Agregat Campuran

(0-25 mm)

Kecil

(0-3 mm)

Sedang

(3-10 mm)

Besar

(10-20 mm)

Penyerapan air

setelah 30 menit (%) 18 + 2 15 + 2 17 + 2 19 + 2

Penyerapan air

setelah 24 jam (%) 30 + 2 30 + 2 30 + 2 30 + 2

Sumber : Koohdaragh and Azar (2012)

22

Expanded Clay Aggregate (ECA) adalah agregat ringan dengan kekuatan

yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan agregat alam ringan lainnya dan dapat

memproduksi beton ringan dengan kekuatan tinggi yang dapat digunakan dalam

sistem struktural bangunan. Dengan menggunakan ECA, memungkinkan untuk

menghasilkan kekuatan beton ringan yang tinggi dengan kepadatan 1,71 g/cm3

dan kekuatan sekitar 45 MPa. Penggunaan ECAC dalam sistem struktural

memungkinkan untuk membangun bangunan yang lebih ringan dengan ukuran

beton bertulang lebih kecil dan mengurangi kerusakan akibat gempa bumi

(Subasi, 2009).

2.6 Penelitian Beton dengan Expanded Clay Aggregate

1. Penelitian oleh Moravia et al. (2010)

Penelitian oleh Moravia et al. (2010), membahas tentang faktor efisiensi dan

modulus elastisitas beton ringan dengan expanded clay aggregate. Pada penelitian

ini, expanded clay digunakan sebagai agregat kasar dalam membuat Lightweight

Aggregate Concrete (LWAC). Kapur dengan ukuran partikel yang sesuai dengan

expanded clay digunakan sebagai agregat kasar dalam membuat Normalweight

Concrete (NWC). Proporsi campuran beton ditentukan sesuai dengan metode

IPT/USP. Metode ini digunakan untuk memperoleh proporsi campuran beton

yang memberikan konsistensi yang diinginkan dan kuat tekan rata-rata (fcj) pada

umur j hari. Kuat tekan perkiraan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 20,

25, 30, dan 40 MPa pada umur 28 hari. Benda uji berbentuk silinder dengan

diameter 10 cm dan tinggi 20 cm. Benda uji dirawat di ruang lembab dan diuji

pada umur 3, 7, dan 28 hari.

Hasil penelitian ini menunjukkan hubungan berbanding lurus antara

ketahanan mekanik dan kepadatan. Meskipun lebih rendah dalam kuat tekan,

LWAC menunjukkan faktor efisiensi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan

NWC. Faktor efisiensi ditentukan dari rasio antara kekuatan mekanik dengan

kepadatan masing-masing beton. Faktor efisiensi LWAC pada usia 3, 7 dan 28

hari adalah 20%, 15% dan 8% lebih tinggi dibandingkan dengan NWC. Perbedaan

faktor efisiensi beton ditemukan menurun dengan bertambahnya usia. Kuat tekan

NWC menunjukkan peningkatan 10% pada 7 hari dan 38% pada 28 hari jika

23

dibandingkan dengan rata-rata kekuatan diperoleh pada usia 3 hari. Kuat tekan

LWAC menunjukkan peningkatan 6% pada 7 hari dan 23% pada 28 hari jika

dibandingkan dengan kekuatannya pada usia 3 hari. Pada kuat tekan rencana 40

MPa, saat umur 28 hari, LWAC memiliki kuat tekan rata-rata 26% lebih rendah

dibandingkan NWC. Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui NWC

menunjukkan keuntungan yang lebih tinggi dalam kekuatan. Untuk kepadatan,

NWC menunjukkan peningkatan dari 0,9% pada 7 hari dan dari 2,73% pada 28

hari jika dibandingkan dengan pada usia 3 hari. Di sisi lain, kepadatan LWAC

meningkat 1,67% dan 1,92% pada usia yang sama.

Rendahnya kuat tekan LWAC dapat dijelaskan karena kekuatan expanded

clay lebih rendah dibandingkan dengan kekuatan batu kapur. Tetapi, dari sudut

pandang kerapatan dan kuat tekan, dalam penelitian ini, LWAC dianalisis dapat

diklasifikasikan sebagai beton struktural. Faktor efisiensi LWAC yang lebih tinggi

daripada NWC menunjukkan LWAC memiliki sifat yang lebih tinggi dalam

menanggapi fenomena fisik dan kimia yang terjadi di dalam beton. Fenomena

kimia merupakan aktivitas bubuk pozzolan pada expanded clay, sedangkan

fenomena fisik adalah interlocking mekanis antara expanded clay dengan hasil

hidrasi dalam pasta semen. LWAC memiliki nilai modulus elastisitas statis rata-

rata sepertiga (+36%) lebih kecil dari nilai yang diperoleh NWC, menunjukkan

kapasitas yang lebih besar dari LWAC untuk menyerap deformasi yang

disebabkan oleh penyusutan, yang dapat mengurangi tekanan internal dan

pembentukan microcrack bila dibandingkan dengan NWC.

2. Penelitian oleh Bogas and Nogueria (2014)

Dalam penelitian ini diproduksi Lightweight Aggregate Concrete (LWAC)

dengan jenis expanded clay aggregates yang berbeda. Studi eksperimental yang

komprehensif dilakukan pada komposisi beton yang berbeda dengan kekuatan

tekan rata-rata 30-70 MPa dan kelas densitas dari D1.6-D2.0. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui pengaruh kondisi perawatan dan pembasahan awal

agregat ringan pada kekuatan tarik belah dan modulus of rupture.

24

Dari hasil penelitian ini, dapat diketahui kekuatan tarik dipengaruhi oleh

jenis agregat, meskipun pengaruh ini lebih rendah daripada kekuatan tekan.

Kekuatan tarik LWAC sekitar 0,8-0,85 dari Normal Weight Concrete (NWC)

pada kekuatan tekan yang sama. Efisiensi struktural tarik beton dengan moist-

cured sedikit dipengaruhi oleh volume dan kondisi pembasahan agregat. Modulus

of rupture dari LWAC dengan air-cured hanya dapat sekitar 0,5-0,8 dari NWC

dengan kekuatan yang sama.

3. Penelitian oleh Subasi (2009)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh menggunakan fly ash

terhadap sifat fisik dan mekanik beton agregat ringan kekuatan tinggi yang

diproduksi dengan expanded clay aggregate. Untuk tujuan ini, campuran beton

ringan dengan kadar semen 350, 400, dan 450 kg/m3 disiapkan dan campuran

beton tersebut menggunakan expanded clay aggregate. Selain itu, beton dengan

fly ash 0, 10, 20 dan 30% diproduksi dari campuran dengan kadar semen yang

berbeda. Pengujian densitas beton, porositas, kecepatan ultrasonik, kuat tekan dan

kuat tarik belah dilakukan pada sampel yang disiapkan. Selain itu, terdapat sampel

diambil dari beton yang dibuat untuk diperiksa di bawah mikroskop optik.

Dalam pemeriksaan mikroskopis ikatan yang kuat ditemukan antara pasta

semen dan antarmuka Expanded Clay Aggregate (ECA) dari Expanded Clay

Aggregate Concrete (ECAC) yang diproduksi. Dari hasil penelitian ini diketahui

kadar semen 450 kg/m3 memiliki nilai kekuatan tertinggi dan sifat mekanik beton

dapat ditingkatkan dengan menggunakan 10% fly ash. Ketika 10% fly ash

digunakan dalam ECAC, ditetapkan bahwa kepadatan meningkat dengan rasio

rata-rata 3%, porositas menurun 24%, kecepatan ultrasonik meningkat 3%, kuat

tekan meningkat 8%, dan kekuatan tarik belah meningkat 9% untuk beton dengan

berbagai kadar semen.

25

2.7 Material Penyusun Beton

2.7.1 Agregat Halus

Menurut SNI 03-2834-2000, agregat halus adalah pasir alam sebagai hasil

desintegrasi secara alami dari batu atau pasir yang dihasilkan oleh industri

pemecah batu dan mempunyai ukuran butir terbesar 5,0 mm. Kadar lumpur atau

bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,074 mm) maksimum 5% (SII.0052

dalam Mulyono, 2005). Kegunaan agregat halus adalah untuk mengisi ruangan

antara butir agregat kasar dan memberikan kelecakan. Pasir memiliki 4 jenis

gradasi, yaitu gradasi pasir kasar, sedang, agak halus dan halus. Berikut ini adalah

batas gradasi pasir sedang.

Gambar 2.8 Grafik batas gradasi pasir (sedang) No. 2

(Sumber : SNI 03-2834-2000)

2.7.2 Agregat Kasar

Menurut SNI 03-2834-2000, agregat kasar adalah kerikil sebagai hasil

desintegrasi alami dari batu atau berupa batu pecah yang diperoleh dari industri

pemecah batu dan mempunyai ukuran butir antara 5 mm-40 mm. Agregat kasar

harus terdiri dari butir-butiran yang keras, permukaan yang kasar, dan kekal.

Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0,074 mm) maksimum

Ukuran mata ayakan

26

1 % (SII.0052 dalam Mulyono, 2005). Beberapa faktor yang harus diperhatikan

dalam pemilihan agregat untuk campuran beton antara lain: bentuk agregat,

tekstur permukaan butir, berat jenis, berat satuan dan kepadatan, gradasi, kadar

air, dan kekuatan agregat.

Tabel 2.8 Persyaratan batas-batas susunan besar butir agregat kasar

Ukuran mata ayakan

(mm)

Persentase berat bagian yang lewat ayakan

Ukuran nominal agregat (mm)

38-4,76 19,0-4,76 9,6-4,76

38,1 95-100 100

19,0 37-70 95-100 100

9,52 10-40 30-60 50-85

4,76 0-5 0-10 0-10

Sumber : SNI 03-2834-2000

2.7.3 Semen Portland Pozolan

Semen Portland Pozolan atau Portland Pozzolana Cement (PPC) adalah

suatu semen hidrolis yang terdiri dari campuran yang homogen antara semen

portland dengan pozolan halus, yang diproduksi dengan menggiling klinker semen

portland dan pozolan bersama-sama, atau mencampur secara merata bubuk semen

portland dengan bubuk pozolan, atau gabungan antara menggiling dan

mencampur, dimana kadar pozolan 6% sampai dengan 40% massa semen portland

pozolan (SNI 15-0302-2004). Fungsi semen adalah untuk merekatkan butir-butir

agregat agar terjadi suatu massa yang kompak atau padat, selain itu juga untuk

mengisi rongga di antara butiran-butiran agregat. Menurut SNI 15-0302-2004,

Semen Portland Pozolan diklasifikasikan menjadi 4 jenis, yaitu:

1. Jenis IP-U yaitu semen portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk

semua tujuan pembuatan adukan beton.

2. Jenis IP-K yaitu semen portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk

semua tujuan pembuatan adukan beton, semen untuk tahan sulfat sedang dan

panas hidrasi sedang.

3. Jenis P-U yaitu semen portland pozolan yang dapat dipergunakan untuk

pembuatan beton dimana tidak disyaratkan kekuatan awal yang tinggi.

27

4. Jenis P-K yaitu semen porland pozolan yang dapat dipergunakan untuk

pembuatan beton dimana tidak disyaratkan kekuatan awal yang tinggi, serta

untuk tahan sulfat sedang dan panas hidrasi rendah.

2.7.4 Air

Air diperlukan pada pembuatan beton untuk memicu proses kimiawi semen,

membasahi agregat dan memberikan kemudahan (workability) dalam pekerjaan

beton. Tujuan utama penggunaan air adalah agar terjadi reaksi hidrasi pada semen.

Air yang digunakan adalah air tawar yang dapat diminum, baik yang telah diolah

di perusahaan air minum maupun tanpa diolah (Mulyono, 2004).

2.8 Tata Cara Penentuan Proporsi Campuran Beton dengan Semen Portland Biasa, Semen Portland Pozzolan, dan Semen Portland

Komposit (Berdasarkan SNI 7656 : 2012 dan ACI 211.1-91)

Adapun prosedur menentukan proporsi campuran beton dengan semen

portland biasa, semen portland pozzolan, dan semen portland komposit

berdasarkan SNI 7656 : 2012 dan ACI 211.1-91 pada Tavio dan Lasino (2015)

adalah sebagai berikut.

1. Pemilihan nilai slump

2. Pemilihan ukuran besar butir agregat maksimum

3. Perkiraan air pencampur dan kandungan udara

Tabel 2.9 Perkiraan kebutuhan air pencampur dan kadar udara untuk berbagai

slump dan ukuran nominal agregat maksimum batu pecah

Air (kg/m3) untuk ukuran nominal agregat maksimum batu pecah

Slump

(mm)

9,5

mm*

12,7

mm*

19

mm*

25

mm*

37,5

mm*

50

mm+*

75

mm+T

150

mm+T

Semen Portland Biasa atau Ordinary Portland Cement (OPC)

Beton tanpa tambahan udara

25-50 207 199 190 179 166 154 130 113

75-100 228 216 205 193 181 169 145 124

150-175 243 228 216 202 190 178 160 -

>175* - - - - - - - -

Banyaknya

udara

dalam

beton (%)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2

28

Beton dengan tambahan udara

25-50 181 175 168 160 150 142 122 107

75-100 202 193 184 175 165 157 133 119

150-175 216 205 197 184 174 166 154 -

>175* - - - - - - - -

Jumlah

kadar

udara yang

disarankan

untuk

tingkat

paparan

sebagai

berikut :

ringan (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5**++

1,0**++

sedang (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5**++

3,0**++

beratTT

(%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5**++

4,0**++

Semen Portland Pozzolan atau Portland Pozzolan Cement (PPC)


25-50 202 194 185 174 161 149 125 108

75-100 223 211 200 188 176 164 140 119

150-175 238 223 211 197 185 173 155 -

>175* - - - - - - - -

Banyaknya

udara

dalam

beton (%)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2


25-50 176 170 163 155 145 137 117 102

75-100 197 188 179 170 160 152 128 114

150-175 211 200 192 179 169 161 149 -

>175* - - - - - - - -

Jumlah

kadar

udara yang

disarankan

untuk

tingkat

paparan

sebagai

berikut :

ringan (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5**++

1,0**++

sedang (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5**++

3,0**++

29

beratTT

(%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5**++

4,0**++

Semen Portland Komposit atau Portland Composite Cement (PCC)


25-50 205 197 188 177 164 152 128 111

75-100 226 214 203 191 179 167 143 122

150-175 241 226 214 200 188 176 158 -

>175* - - - - - - - -

Banyaknya

udara

dalam

beton (%)

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2


25-50 179 173 166 158 148 140 120 105

75-100 200 191 182 173 163 155 131 117

150-175 214 203 195 182 172 164 152 -

>175* - - - - - - - -

Jumlah

kadar

udara yang

disarankan

untuk

tingkat

paparan

sebagai

berikut :

ringan (%) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5**++

1,0**++

sedang (%) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5**++

3,0**++

beratTT

(%) 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5**++

4,0**++

Sumber : Tavio dan Lasino (2015)

4. Pemilihan rasio air-semen atau rasio air-bahan sementisius

Tabel 2.10 Hubungan antara rasio air semen atau air bahan sementisius dan

kekuatan tekan beton

Kekuatan beton umur

28 hari, MPa*

Rasio air semen (dalam berat atau massa)

Beton tanpa tambahan udara Beton dengan tambahan

udara


60 0,28 -

55 0,32 0,30

50 0,36 0,32

30

45 0,40 0,36

40 0,44 0,40

35 0,49 0,44

30 0,56 0,50

25 0,63 0,56

20 0,70 0,62

15 0,80 0,70

10 0,90 0,80


60 0,26 -

55 0,30 0,28

50 0,34 0,30

45 0,38 0,32

40 0,42 0,36

35 0,47 0,40

30 0,54 0,46

25 0,61 0,52

20 0,68 0,58

15 0,76 0,66

10 0,86 0,76


60 0,26 -

55 0,30 0,28

50 0,34 0,30

45 0,38 0,32

40 0,42 0,36

35 0,47 0,40

30 0,54 0,46

25 0,61 0,52

20 0,68 0,58

15 0,76 0,66

10 0,86 0,76


5. Perhitungan kadar semen

6. Perkiraan kadar agregat kasar

31

Tabel 2.11 Volume agregat kasar per satuan volume beton

Ukuran

nominal

agregat

maksimum

(mm)

Volume agregat kasar kering oven* per satuan volume

beton untuk berbagai modulus kehalusan+ dari agregat

halus

2,40 2,60 2,80 3,00


9,5 0,500 0,480 0,460 0,440

12,5 0,590 0,570 0,550 0,530

19,0 0,660 0,640 0,620 0,600

25,0 0,710 0,690 0,670 0,650

37,5 0,750 0,730 0,710 0,690

50,0 0,780 0,760 0,740 0,720

75,0 0,820 0,800 0,780 0,760

150,0 0,870 0,850 0,830 0,810


9,5 0,495 0,475 0,455 0,435

12,5 0,584 0,564 0,544 0,524

19,0 0,653 0,633 0,613 0,594

25,0 0,703 0,683 0,663 0,643

37,5 0,742 0,722 0,702 0,683

50,0 0,772 0,752 0,732 0,712

75,0 0,812 0,792 0,772 0,752

150,0 0,861 0,841 0,821 0,802


9,5 0,493 0,473 0,453 0,433

12,5 0,580 0,562 0,542 0,522

19,0 0,651 0,631 0,611 0,592

25,0 0,700 0,680 0,661 0,641

37,5 0,740 0,720 0,700 0,681

50,0 0,769 0,750 0,730 0,710

75,0 0,809 0,790 0,770 0,750

150,0 0,858 0,838 0,819 0,800


32

7. Perkiraan kadar agregat halus

Berat agregat halus yang diperlukan adalah perbedaan dari berat beton segar

dan berat total dari bahan-bahan lainnya.

Tabel 2.12 Perkiraan awal berat beton segar

Ukuran nominal

agregat maksimum

(mm)

Perkiraan awal berat beton, kg/m3*

Beton tanpa tambahan

udara

Beton dengan tambahan

udara


9,5 2280 2200

12,5 2310 2230

19,0 2345 2275

25,0 2380 2290

37,5 2410 2350

50,0 2445 2345

75,0 2490 2405

150,0 2530 2435


9,5 2277 2197

12,5 2307 2227

19,0 2342 2272

25,0 2376 2287

37,5 2407 2346

50,0 2442 2342

75,0 2486 2402

150,0 2526 2432


9,5 2270 2190

12,5 2300 2220

19,0 2335 2265

25,0 2370 2280

37,5 2400 2340

50,0 2435 2335

75,0 2480 2395

150,0 2519 2425

*Nilai yang dihitung memakai Persamaan (2.1) untuk beton dengan jumlah semen

cukup banyak (330 kg semen per m3), dan dengan slump sedang dan berat jenis

agregat 2,7. Untuk slump sebesar 75 mm sampai dengan 100 mm menurut Tabel

2.9. Bila informasi yang diperlukan cukup, maka berat perkiraan dapat diperhalus

33

lagi dengan cara sebagai berikut: untuk setiap perbedaan air pencampur 5 kg

dengan slump sebesar 75 mm sampai dengan 100 mm (Tabel 2.9), koreksi berat

tiap m3 sebanyak 8 kg dalam arah yang berlawanan; untuk setiap perbedaan 20 kg

kadar semen dari 330 kg, koreksi berat per m3 sebesar 3 kg dalam arah yang sama;

untuk setiap perbedaan berat jenis agregat 0,1 terhadap nilai 2,7 koreksi berat

beton sebesar 60 kg dalam arah yang sama; untuk beton dengan tambahan udara,

kadar udara untuk paparan berat gunakan Tabel 2.9. Berat dapat ditambah 1

persen untuk setiap 1 persen berkurangnya kadar udara dari jumlah tersebut.


Bila diinginkan perhitungan berat beton yang eksak secara teoritis per m3, formula

berikut dapat digunakan.

U = 10Ga (100 - A) + c (1 - Ga/Gc) - w (Ga - 1) (2.1)

Keterangan :

U adalah berat beton segar dalam kg per m3

Ga adalah berat jenis rata-rata terbobot dari gabungan agregat halus dan kasar,

kering permukaan jenuh (SSD adalah saturated surface dry)

Gc adalah berat jenis semen (umumnya 3,15)

A adalah kadar udara, persen

w adalah persyaratan air pencampur, kg/m3

c adalah persyaratan semen, kg/m3

2.9 Kelecakan (Workability)

Komposisi dan sifat bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan beton

secara bersama-sama akan memengaruhi tingkat kemudahan pengerjaan

(kelecakan) beton segar. Menurut Widodo (2009), unsur-unsur yang berpengaruh

terhadap tingkat kelecakan beton, antara lain adalah:

1. Jumlah air yang digunakan dalam campuran adukan beton, sampai batas

faktor air semen tertentu. Semakin banyak air yang digunakan, semakin

mudah beton segar untuk dikerjakan.

2. Jumlah semen yang digunakan. Penambahan semen sampai batas tertentu

juga dapat meningkatkan tingkat kelecakan beton. Untuk mempertahankan

nilai faktor air semen, penambahan semen ke dalam campuran harus diikuti

dengan penambahan air.

34

3. Gradasi campuran pasir dan kerikil. Jika gradasi agregat yang digunakan

berada dalam daerah gradasi yang disarankan dalam peraturan, maka

campuran adukan beton akan mudah dikerjakan.

4. Bentuk butiran agregat yang digunakan. Jika batuan yang digunakan

berbentuk bulat, maka campuran akan semakin mudah dikerjakan.

5. Ukuran maksimum agregat. Semakin besar ukuran agregat, semakin sedikit

jumlah air yang diperlukan untuk memperoleh tingkat kelecakan yang baik.

Hal ini dikarenakan semakin kecil ukuran agregat, semakin besar luas

permukaan yang harus dibasahi.

Terdapat tiga macam kemungkinan bentuk penurunan (slump) yang ditemui

saat pelaksanaan uji slump, yaitu :

1. Slump ideal, terjadi apabila kerucut beton mengalami penurunan yang

seimbang di setiap sisinya.

2. Slump geser, terjadi apabila sebagian kerucut beton meluncur ke bawah di

sepanjang bidang miring. Apabila bentuk ini ditemui, maka pengujian slump

harus diulang, dan jika bentuk penurunan ini tetap terjadi, maka kohesifitas

campuran beton kurang baik.

3. Slump runtuh, dapat terjadi pada campuran beton normal yang kurang

kohesif.

Ketiga jenis bentuk penurunan (slump) beton segar dapat dilihat pada Gambar 2.9.

(a) (b) (c)

Gambar 2.9 Bentuk-bentuk slump (a) ideal, (b) geser, (c) runtuh

(Sumber : Widodo, 2009)

35

Tabel 2.13 Slump yang disyaratkan untuk berbagai konstruksi

Jenis konstruksi Slump (mm)

Maksimum* Minimum

Dinding penahan dan pondasi 76,2 25,4

Pondasi sederhana, sumuran, dan dinding

sub struktur 76,2 25,4

Balok dan dinding beton 101,6 25,4

Kolom struktural 101,6 25,4

Perkerasan dan slab 76,2 25,4

Beton massal 50,8 25,4

*Dapat ditambahkan sebesar 25,4 mm untuk pekerjaan beton yang tidak

menggunakan vibrator, tetapi menggunakan metode konsolidasi

Sumber : ACI 211.1-91

2.10 Kuat Tekan

Kuat tekan beton didefinisikan sebagai kemampuan penampang beton untuk

menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton ini biasanya digunakan

sebagai kriteria untuk menentukan mutu beton, walaupun sebenarnya beton

mampu menahan gaya tarik, hanya saja kemampuan ini relatif kecil sehingga

sering diabaikan (Mulyono, 2004). Kuat tekan beton diwakili oleh tegangan tekan

maksimum fc dengan satuan N/mm2 atau MPa. Kuat tekan beton umur 28 hari

berkisar antara nilai + 10-65 MPa. Umumnya kuat tekan maksimum tercapai pada

saat nilai satuan regangan () mencapai + 0,002. Selanjutnya nilai tegangan fc

akan turun dengan bertambahnya nilai regangan sampai benda uji hancur pada

nilai mencapai 0,003-0,005. Beton kuat tekan tinggi lebih getas dan akan

hancur pada nilai regangan maksimum yang lebih rendah dibandingkan dengan

beton kuat tekan rendah. Pada SK SNI T-15-1991-03 pasal 3.3.2 menerangkan

bahwa regangan kerja maksimum yang diperhitungkan di serat tepi beton tekan

luar adalah 0,003 sebagai batas hancur. (Dipohusodo, 1994).

36

Gambar 2.10 Hubungan antara tegangan dan regangan tekan beton

(Sumber : Asroni, 2010)

Gambar 2.11 Berbagai kuat tekan benda uji beton

(Sumber : Dipohusodo, 1994)

Gambar 2.12 Diagram kuat beton versus umur beton

(Sumber : Dipohusodo, 1994)

37

Nilai kuat tekan beton didapatkan melalui tata cara pengujian standar

menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban tekan (P) bertingkat

dengan kecepatan peningkatan beban tertentu atas benda uji silinder beton

(diameter 150 mm, tinggi 300 mm) sampai hancur. Tata cara pengujian yang

umumnya dipakai adalah standar ASTM (American Society for Testing Materials)

C39-86 (Dipohusodo, 1994).

Kuat tekan beton dinyatakan dengan persamaan :

(2.2)

dimana :

fc = kuat tekan beton (MPa)

P = beban hancur (N)

A = luas penampang beton tertekan (mm2)

Kuat tekan rata-rata beton :

(2.3)

dimana :

fc rata-rata = kuat tekan rata-rata (MPa)

N = jumlah benda uji

Beban P tersebut juga mengakibatkan bentuk fisik silinder beton berubah menjadi

lebih pendek, sehingga timbul regangan tekan pada beton (c) sebesar

perpendekan beton (L) dibagi dengan tinggi awal silinder beton (L0), ditulis

dengan rumus (Asroni, 2010):

(2.4)

dengan:

c = regangan tekan beton

L = perpendekan beton (mm)

L0 = tinggi awal silinder beton (mm)

38

2.11 Kuat Tarik Belah

Kuat tarik belah (ft) adalah kuat tarik beton yang ditentukan berdasarkan

kuat tekan belah dari silinder beton yang ditekan pada sisi panjangnya (SKSNI-T-

15-1991-03). Setiap usaha perbaikan mutu kekuatan tekan hanya disertai

peningkatan kecil kuat tariknya. Suatu perkiraan kasar dapat dipakai, bahwa nilai

kuat tarik bahan beton normal hanya berkisar antara 9-15% dari kuat tekannya.

Kuat tarik bahan beton yang tepat sulit untuk diukur. Suatu pendekatan yang

umum dilakukan dengan menggunakan modulus of rupture, yaitu tegangan tarik

lentur beton yang timbul pada pengujian hancur balok beton polos (tanpa

tulangan) sebagai pengukur kuat tarik sesuai dengan teori elastisitas (Dipohusodo,

1994).

Kuat tarik bahan beton juga ditentukan melalui pengujian split cylinder

yang umumnya memberikan hasil yang lebih baik dan lebih mencerminkan kuat

tarik yang sebenarnya. Nilai pendekatan yang diperoleh dari beberapa pengujian

mencapai kekuatan - , sehingga untuk beton normal digunakan

nilai . Apabila kuat tarik terlampaui, benda uji terbelah menjadi dua

bagian dari ujung ke ujung. Tegangan tarik yang timbul sewaktu benda uji

terbelah disebut sebagai split cylinder strength (ASTM C 496), dan dihitung

menurut persamaan berikut (Dipohusodo, 1994) :

(2.5)

dimana :

ft = kuat tarik belah (MPa)

P = beban pada waktu belah (N)

L = panjang benda uji silinder (mm)

D = diameter benda uji silinder (mm)

39

2.12 Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas adalah rasio tegangan normal terhadap regangan terkait

untuk tegangan tarik atau tekan di bawah batas proporsional material (SNI 2847-

2013). Modulus elastisitas beton merupakan koefisien pembanding antara

tegangan dan regangan pada keadaan elastik, seperti terlihat dalam Gambar 2.13.

(2.6)

Gambar 2.13 Hubungan antara tegangan dan regangan beton

Menurut Dipohusodo (1994), nilai modulus elastisitas beton sangat beragam

tergantung pada nilai kuat tekan betonnya, sesuai dengan teori elastisitas. Sesuai

dengan teori elastisitas, secara umum kemiringan kurva pada tahap awal

menggambarkan nilai modulus elastisitas suatu bahan. Karena kurva pada beton

berbentuk lengkung maka nilai regangan tidak berbanding lurus dengan nilai

tegangannya berarti bahan beton tidak sepenuhnya bersifat elastis, sedangkan nilai

modulus elastisitas berubah-ubah sesuai dengan kekuatannya dan tidak dapat

ditetapkan melalui kemiringan kurva. Bahan beton bersifat elasto plastis dimana

akibat dari beban tetap yang sangat kecil sekalipun, disamping memperlihatkan

kemampuan elastis, bahan beton juga menunjukkan deformasi permanen.

SNI 2847-2013 pasal 8.5.1 menyebutkan rumus nilai modulus elastisitas

beton sebagai berikut:

(2.7)

Teg

angan

(f

c)

Regangan beton ()

40

dimana :

Ec = modulus elastisitas beton (MPa)

wc = berat volume beton (kg/m3)

fc = kuat tekan beton (MPa)

Rumus empiris tersebut hanya berlaku untuk beton dengan berat isi berkisar

antara 1440 dan 2560 kg/m3. Untuk beton normal, Ec diizinkan diambil sebesar

4700 .

Modulus elastisitas yang ditentukan berdasarkan rekomendasi ASTM C-

469 disebut modulus chord. Adapun perhitungan modulus elastisitas chord (chord

modul) Ec adalah:

(2.8)

dimana :

Ec = modulus elastisitas beton (MPa)

S2 = tegangan beton mencapai 40% tegangan maksimum (MPa)

S1 = tegangan beton yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal

sebesar 0,00005 (MPa)

= regangan arah longitudinal akibat S2

2.13 Analisis Regresi

Analisis regresi adalah suatu metode analisis untuk menentukan hubungan

antara beberapa variabel (variabel bebas dan variabel tidak bebas) yang

berpengaruh terhadap data. Variabel yang mudah didapat dan bersifat

memengaruhi variabel lain digolongkan dalam variabel bebas, sedangkan variabel

yang terjadi atau dipengaruhi oleh variabel bebas disebut variabel tidak bebas.

Untuk mendapatkan persamaan antara dua variabel, misalnya X dan Y, maka

ditetapkan X sebagai variabel bebas dan Y sebagai variabel tidak bebas.

Semua titik-titik hasil pengukuran tersebut dapat digambarkan pada sistem

koordinat tegak lurus, sehingga didapat suatu diagram pencar (scatter plot).

Diagram ini menunjukkan hubungan secara kasar antara kedua variabel tersebut.

Dari diagram ini dapat dilihat apakah hubungan kedua variabel tersebut bersifat

linear atau non linear. Untuk mengukur kuat lemahnya hubungan antara dua

41

variabel tanpa melihat bentuk hubungannya apakah linear atau non linear

digunakan koefisien korelasi r (Sugiyono, 2006 dalam Jaya, 2010).

2.13.1 Regresi Linear Sederhana

Persamaan umum regresi linear sederhana adalah (Stanislaus, 2006

dalam Jaya, 2010):

bXaY (2.9)

dimana :

Y = subyek dalam variabel dependen yang diprediksikan

a = harga Y bila X = 0 (harga konstan)

b = angka arah atau koefisien regresi, yang menunjukkan angka peningkatan

atau penurunan variabel dependen yang didasarkan pada variabel

independen. Bila b (+) maka naik, dan bila (-) maka terjadi penurunan

X = subyek pada variabel independen yang mempunyai nilai tertentu

Harga b dan a dapat dicari dengan rumus berikut:

n

i

w

i

w

i

n

i

w

i

XiXin

YiXiXiYin

b

1

2

1

2

11 1 (2.10)

XbYa sehingga n

Xi

bn

Yi

a

n

i

n

i

11 (2.11)

dimana :

n = banyak pasangan data

Yi = nilai peubah tak bebas Y ke-i

Xi = nilai peubah bebas X ke-i

42

2.13.2 Regresi Polinomial Orde 2

Fungsi pendekatan untuk fungsi polinomial berderajat dua (orde dua),

yaitu (Nugroho, 2009):

y = a0 + a1x + a2x2 (2.12)

Dari persamaan polinomial orde 2 didapatkan hubungan:

n

i

n

i

n

i

yixiaxiana11

2

2

1

10 ,

n

i

n

i

n

i

n

i

xiyixiaxiaxia11

3

2

1

2

1

1

0 ,

n

i

n

i

n

i

n

i

yixixiaxiaxia1

2

1

4

2

1

3

1

1

2

0 , (2.13)

atau dalam bentuk perkalian matriks, seperti ini:

[

n

i

xi1

n

i

xi1

2

n

i

xi1

n

i

xi1

2

n

i

xi1

3

n

i

xi1

2

n

i

xi1

3

n

i

xi1

4

]

[

] =

[

n

i

yi1

n

i

xiyi1

n

i

yixi1

2

]

(2.14)

2.13.3 Koefisien Determinasi

Koefisien determinasi adalah salah satu alat utama untuk mengukur

ketepatan/kesesuaian garis regresi terhadap sebaran datanya (Wirawan, 2002).

Koefisien determinasi (R2) didefinisikan sebagai berikut:

2

1

2

1

^

2

n

i

n

i

YYi

YYi

R (2.15)

Keterangan :

^

Y = nilai Y berdasarkan hasil persamaan regresi

Koefisien determinasi menunjukkan porsi variabel terikat Y yang dapat dijelaskan

oleh persamaan regresinya atau oleh variasi variabel bebas X. Misalkan, nilai R2 =

96%, maka nilai variabel terikat yang dapat diterangkan oleh variabel bebas

43

adalah sebesar 96%, sedangkan 4% sisanya diterangkan oleh galat (error) atau

pengaruh variabel yang lain.

Nilai R2 tidak pernah negatif dan besarnya antara 0 dan 1 (0 < R

2 < 1).

Jika semua titik terletak tepat pada garis regresi sampel, maka R2

= 1, dalam hal

ini dikatakan sesuai secara sempurna (perfect fit). Itu juga berarti 100% total

variasi variabel terikat dapat dijelaskan oleh variabel bebasnya. Jika R2

= 0, berarti

tidak ada total variasi variabel terikat Y yang dapat dijelaskan oleh variasi

variabel bebas X.

2.13.4 Koefisien Korelasi (r)

Analisis korelasi adalah alat statistik yang dapat digunakan untuk

mengetahui derajat hubungan linier antara satu variabel dengan variabel lainnya.

Sandaran nilainya adalah, -1 < r < 1. Semakin tinggi nilai koefisien korelasi

(semakin mendekati nilai 1), maka hubungan antara dua variabel tersebut semakin

kuat, jika nilai koefisiennya mendekati nilai 0, maka hubungannya semakin

lemah. Adapun jika nilainya bertanda negatif, maka terjadi hubungan yang

berlawanan arah, artinya jika suatu nilai variabel naik, maka nilai variabel lain

akan turun.

a. Korelasi Positif

Jika suatu korelasi bertanda positif r > 0, maka gambar grafiknya seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.14 berikut:

Gambar 2.14 Korelasi positif

44

Korelasi positif terjadi apabila perubahan pada variabel yang satu diikuti

dengan perubahan variabel yang lain dengan arah yang sama (berbanding

lurus).

b. Korelasi Negatif

Jika suatu korelasi bertanda negatif r < 0, maka gambar grafiknya seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.15 berikut:

Gambar 2.15 Korelasi negatif

Korelasi negatif terjadi apabila perubahan pada variabel yang satu diikuti

dengan perubahan variabel yang lain dengan arah yang berlawanan

(berbanding terbalik).

c. Korelasi nol

Jika suatu korelasi tidak menunjukkan adanya hubungan r = 0, maka gambar

grafiknya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.16 berikut:

45

Gambar 2.16 Korelasi nol

Korelasi nihil terjadi apabila perubahan pada variabel yang satu diikuti

dengan perubahan variabel yang lain dengan arah yang tidak teratur (acak).

Berikut ini adalah persamaan untuk menentukan nilai koefisien korelasi:

(2.16)

atau

(2.17)

Untuk mengetahui tingkat keeratan hubungan antara variabel bebas dengan

variabel terikat, maka tingkat keeratan korelasinya dapat diukur dengan

menggunakan pedoman interpretasi koefisien korelasi sebagai berikut:

n

i

n

i

n

i

YYiXXi

YYiXXi

r

1 1

22

1

)(.)(

)).((

2

11

2

2

11

2

1 1 1

...

.

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

n

i

YiYinXiXin

YiXiXiYin

r

46

Tabel 2.14 Pedoman interpretasi koefisien korelasi

Interval Koefisien Tingkat Hubungan

0,00 0,199 Sangat rendah

0,20 0,399 Rendah

0,40 0,599 Sedang

0,60 0,799 Kuat

0,80 1,000 Sangat kuat

Sumber : Sugiyono (2008)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Beton Serat2.1.1 Deskripsi Beton2.1.2 Deskripsi Beton Serat2.1.3 Sifat-sifat Beton Serat2.1.4 Perencanaan Campuran Beton Serat2.1.5 Toleransi dalam Kemudahan Pengerjaan2.1.6 Interaksi antara Serat dan Matrik Beton2.1.7 Penelitian Mengenai Beton Serat

2.2 Beton Ringan2.3 Spesifikasi Agregat Ringan Untuk Beton Ringan Struktural (SNI 03-2461-2002)2.4 Serat Bagu2.5 Lightweight Expanded Clay Aggregate (LECA)2.6 Penelitian Beton dengan Expanded Clay Aggregate2.7 Material Penyusun Beton2.7.1 Agregat Halus2.7.2 Agregat Kasar2.7.3 Semen Portland Pozolan2.7.4 Air

2.8 Tata Cara Penentuan Proporsi Campuran Beton dengan Semen Portland Biasa, Semen Portland Pozzolan, dan Semen Portland Komposit (Berdasarkan SNI 7656 : 2012 dan ACI 211.1-91)2.9 Kelecakan (Workability)2.10 Kuat Tekan2.11 Kuat Tarik Belah2.12 Modulus Elastisitas2.13 Analisis Regresi2.13.1 Regresi Linear Sederhana2.13.2 Regresi Polinomial Orde 22.13.3 Koefisien Determinasi2.13.4 Koefisien Korelasi (r)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Serat ... - … II.pdf · ... ditumpu oleh tumpuan sederhana...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Serat ... - … II.pdf · ... ditumpu oleh tumpuan sederhana...