Teknik Sipil - ITI

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Beton

Beton merupakan material komposit yang tersusun dari agregat dan

terbungkus oleh matrik semen yang mengisi ruang diantara partikel-partikel,

sehingga membentuk satu kesatuan. Berdasarkan kekuatan tekannya, beton dibagi

menjadi tiga klasifikasi yaitu beton normal, kinerja tinggi dan kinerja sangat

tinggi. Beton serat dapat didefenisikan sebagai beton yang terbuat dari semen

portland atau bahan pengikat hidrolis lainnya yang ditambah dengan agregat

kasardan halus, air dan diperkuat dengan serat.

Menurut SNI 03 – 2847 – 2002, beton adalah bahan yang didapat dengan

mencampurkan semen portland atau semen hidrolik yang lain, agregat halus,

agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa

padat. Bila bahan beton tersebut dituangkan ke dalam acuan yang di dalamnya

dipasang baja tulangan, maka akhirnya menjadi beton bertulang yang telah

mengeras. Beberapa macam beton menurut SNI 03 – 2847 – 2002 adalah sebagai

berikut :

a. Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah

tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan dengan

atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua

material bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja.

b. Beton normal yaitu beton yang mempunyai berat satuan 2200 kg/m3

sampai 2500 kg/m3 dan dibuat dengan menggunakan agregat alam yang

dipecah atau tanpa dipecah.

c. Beton polos yaitu beton tanpa tulangan atau mempunyai tulangan tetapi

kurang dari ketentuan minimum.

d. Beton pracetak adalah elemen atau komponen beton tanpa atau dengan

tulangan yang dicetak terlebih dahulu sebelum dirakit menjadi bangunan

7

Teknik Sipil - ITI

e. Beton prategang adalah beton bertulang yang telah diberi tegangan tekan

dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat

beban kerja.

f. Beton ringan merupakan beton yang mengandung agregat ringan dan

mempunyai berat satuan tidak lebih dari 1900 kg/m3.

g. Beton ringan pasir merupakan beton ringan yang semua agregat halusnya

merupakan pasir berat normal.

h. Beton ringan total : beton ringan yang agregat halusnya bukan merupakan

pasir alami.

II.2. Bahan Dasar Campuran Beton

Beton dihasilkan dari interaksi kimiawi dan mekanis dari sejumlah material

pembentuknya. Sehingga untuk mempelajari dan memahami perilaku beton

diperukan pengetahuan tentang karakteristik masing-masing komponen

pembentuknya. Bahan pembentuk beton terdiri dari campuran agregat kasar dan

agregat halus dengan air dan semen sebagai pengikatnya.

Berikut ini merupakan pembahasan mengenai bahan-bahan dasar

pembentuk beton:

II.2.a. Semen (Portland Cement)

Portland cement merupakan bahan pengikat utama untuk adukan

beton dan pasangan batu yang digunakan untuk menyatukan bahan

menjadi satu kesatuan yang kuat. Jenis atau tipe semen yang digunakan

merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton, dalam

hal ini perlu diketahui tipe semen yang distandardisasi di Indonesia.

Menurut ASTM C150, semen Portland dibagi menjadi lima tipe,

yaitu :

a) Tipe I : Ordinary Portland Cement (OPC), semen untuk penggunaan

umum, tidak memerlukan persyaratan khusus (panas hidrasi,

ketahanan terhadap sulfat, kekuatan awal).

8

Teknik Sipil - ITI

b) Tipe II : Moderate Sulphate Cement, semen untuk beton yang tahan

terhadap sulfat sedang dan mempunyai panas hidrasi sedang.

c) Tipe III : High Early Strength Cement, semen untuk beton dengan

kekuatan awal tinggi (cepat mengeras).

d) Tipe IV : Low Heat of Hydration Cement, semen untuk beton yang

memerlukan panas hidrasi rendah, dengan kekuatan awal rendah.

e) Tipe V : High Sulphate Resistance Cement, semen untuk beton yang

tahan terhadap kadar sulfat tinggi.

Selain semen Portland di atas, juga terdapat beberapa jenis semen

lain :

1. Blended Cement (Semen Campur) Semen campur dibuat karena

dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak dimiliki oleh semen

portland. Untuk mendapatkan sifat khusus tersebut diperlukan

material lain sebagai pencampur. Jenis semen campur:

a) Portland Pozzolan Cement (PPC).

b) Portland Blast Furnace Slag Cement.

c) Semen Mosonry.

d) Portland Composite Cement (PCC).

2. Water Proofed Cement Water proofed cement adalah campuran yang

homogen antara semen Portland dengan “Water proofing agent”,

dalam jumlah yang kecil.

3. White Cement (Semen Putih) Semen putih dibuat untuk tujuan

dekoratif, bukan untuk tujuan konstruktif.

4. High Alumina Cement High alumina cement dapat menghasilkan

beton dengan kecepatan pengerasan yang cepat dan tahan terhadap

serangan sulfat, asam akan tetapi tidak tahan terhadap serangan

alkali.

5. Semen Anti Bakteri Semen anti bakteri adalah campuran yang

homogen antara semen Portland dengan “anti bacterial agent” seperti

germicide.

9

Teknik Sipil - ITI

Sifat pengikatan pasta semen disebabkan oleh reaksi kimia antara

semen dan air :

Semen + Air pasta semen + CaO + panas

Semen yang digunakan adalah Semen Portland type-I yang termasuk

semen hydrolis, sedangkan bahan baku untuk pembuatan semen terdiri

atas :

• Batu Kapur

• Tanah Liat

• Quartzite

• Oksida Besi/Ferrit (Fe2O3)

Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga

membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara

butiran agregat. Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks,

dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda.

Sifat – sifat semen Portland adalah sebagai berikut :

1. Kehalusan butir

Reaksi antara semen dan air dimulai dari permukaan butir-butir

semen, sehingga makin luas permukaan butir-butir semen (dari berat

semen yang sama) makin cepat proses hidrasinya. Hal ini berarti

kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi semen, semakin

halus butiran semen maka proses hidrasi akan semakin cepat,

sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang.

Kehalusan semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding

atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan

beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya

retak susut.

2. Waktu ikatan

10

Teknik Sipil - ITI

Waktu yang diperlukan semen terhitung dari mulai bereaksi

dengan air danmenjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku

untuk menahan tekanan yang disebut waktu ikatan. Waktu ikat

semen dibagi dua yaitu waktu ikat awal (initial time) dan waktu

ikatan air (final setting time). Waktu dari pencampuran semen dan

air sampai saat kehilangan sifat keplastisanya disebut waktu ikatan

awal, dan waktu mencapai pastanya menjadi massa yang keras

disebut waktu ikatan akhir. Pada semen Portland biasa, waktu ikatan

awal tidak boleh kurang dari 60 menit, dan waktu ikatan akhir tidak

bolehlebih dari 480 menit (8 jam).

3. Panas hidrasi

Silikat dan aluminat pada semen bereaksi dengan air menjdai

media perekatyang memadat lalu membentuk massa yang keras.

Reaksi membentuk media perekat ini disebut hidrasi. Panas hidrasi

didefinisikan sebagai kuantitas panas dalamkalori/gram pada semen

yang terhidrasi.Hidrasi semen bersifat eksotermis dengan panas

yang dikeluarkan kira-kira 120 kalori/gram. Dalam pelaksanaan,

perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni

timbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh karena itu, perlu

dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat

pelaksanaan.

4. Berat jenis

Berat jenis semen berkisar antara 3,15 mg/m3. Berat jenis

digunakan dalam hitungan perbandingan campuran saja.

II.2.b. Agregat Halus

Pada beton biasanya terdapat sekitar 70 % sampai 80 % volume

agregat terhadap volume keseluruhan beton, karena itu agregat

mempunyai peranan yang penting dalam propertis suatu beton (Mindess et

al, 2003) Agregat ini harus bergradasi sedemikian rupa sehingga seluruh

11

Teknik Sipil - ITI

massa beton dapat berfungsi sebaga satu kesatuan yang utuh, homogen,

rapat, dan variasi dalam perilaku (Nawy. 1998).

Agregat halus disebut pasir, baik berupa pasir alami yang diperoleh

langsung dari sungai atau tanah galian, atau dari hasil pemecahan batu.

Agregat halus adalah agregat dengan ukuran butir lebih kecil dari 4,75 mm

(ASIM C 125 - 06). Agregat yang butir-butirnya lebih kecil dari 1,2 mm

disebut pasir halus, sedangkan butir-butir yang lebih kecil dari 0,075 mm

disebut silt, dan yang lebih kecil dari 0,002 mm disebut clay (SK SNI T.15-

1991-03) Persyaratan mengenai proporsi agregat dengan gradasi ideal

yang direkomendasikan terdapat dalam standar ASTM C 33 03 "Standard

Spesfication for Concrete Aggregates".

Tabel II. 1 Gradasi Saringan Ideal Agregat Halus

Diameter

Saringan

Persen

Lolos (%)

Gradasi

Ideal (%)

9,5 mm 100 100

4.75 mm 95-100 97.5

2.36 mm 80-100 90

1.18 mm 50-85 67.5

600 µm 25-60 42.5

300 µm 05-30 17.5

150 µm 0-10 5

(Sumber: ASTM C 33/03)

Persyaratan pasir adalah sebagai berikut :

1. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang tajam dan keras

Butir-butir agregat halus harus bersifat kekal, artinya tıdak pecah

atau hancur oleh pengaruh-pengaruh cuaca, seperti terik matahari

dan hujan

12

Teknik Sipil - ITI

2. Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 % (

ditentukan terhadap berat kering). Yang diartikan dengan lumpur

adalah bagian-bagian Institut Teknologi Indonesia yang dapat

melalui ayakan 0.063 mm Apabila kadar lumpur melampaui 5 %

maka agregat halus harus dicuci.

3. Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu

banyak yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari

Abrams-Harder (dengan larutan NaOłHI) Agregat halus yang tidak

imemenuhi percobaan warna ini dapat juga dipakai, asal kekuatan

tekan adukan tersebut pada umur 7 dan 28 hari tidak kurang dan 95

% dari kekuatan adukan agregat yang sama tetapi dicuci dalarm

larutan 3 % NaOH yang kemudian dicuci hingga bersih dengan air,

pada umur yang sama.

4. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam

besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang

ditentukan, harus memenuhi syarat-syarat berikut

a . Sisa diatas ayakan 4mm , hans minimum 2 % berat total.

b . Sisa diatas ayakan 1 mm , harus minimum 10 % berat total

c . Sisa diatas ayakan 0.25 mm , harus berkisar antara 80 % dan 95

% berat total

5. Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua

mutu beton kecuali dengan petunjuk-petunjuk dari lembaga

pemeriksaan bahan-bahan yang diakui.

Adapun terdiri dari tiga macam agregat halus untuk campuran beton yaitu:

a. Pasir Galian

Pasir golongan ini diperoleh langsung dari permukaan tanah atau

dengan cara menggali terlebih dahulu. Pasir ini biasanya tajam,

bersudut, berpori dan bebas dari kandungan garam Pada kasus

tertentu, agregat yang terletak pada lapisan paling atas harus dicuci

terlebih dahulu sebelum digunakan.

13

Teknik Sipil - ITI

b. Pasir Sungai

Pasir ini diperoeh langsung dari dalam sungai, yang pada umumnya

berbutir halus, bulat-bulat akibat proses gesekan. Daya lekat antar

butirbutirnya agak kurang karena butir yang bulat. Karena ukuran

butirannya kecil, maka baik dipakai untuk memplester tembok juga

untuk keperluan yang lain.

c. Pasir Laut

Pasir laut ialah pasir yang di ambil dari pantai. Butirannya halus dan

bulat karena gesekan. Pasir ini merupakan pasir yang paling jelek

karena banyak mengandung garam-garaman. Garam-garaman ini

menyerap kandungan air dari udara dan ini mengakibatkan pasir

selalu agak basah dan juga menyebabkan pengembangan bila sudah

menjadi bangunan. Karena itu, sebaiknya pasir pantai (laut) tidak

dipakai dalam canpuran beton.

Agregat halus (pasir alam) diuji sesuai dengan standard ASTM

(American Sociey of Testing Materials) yang meliputi

1. Analisa Saringan Agregat Halus (ASTM C-136)

Hasil pengujian analisa saringan pasir sebagai berikut Gradasi

butiran pada daerah baik (dalam batas hatas) yang ditentukan dalam

ASTM C-136.

2. Pemenksaan Bahan Lewat Saringan No. 200 (ASTM C-117)

3. Pemeriksaan Zat Organik Pada Agregat (ASIM C-40)

4. Pemeriksaan Berat Jenis Dan Penyerapan Agregat Halus (ASTM C-

128)

5. Kadar Air Agregat (ASTM C-566)

Untuk campuran beton scbaiknya memakai atau menggunakan pasir

yang mempunyai butiran butiran kasar dan tajam, karena akan lebih baik

susunannya.

14

Teknik Sipil - ITI

Agregat halus (pasir alam) diuji sesuai dengan standard ASTM

(American Society of Testing Materials) yang meliputi:

1. Analisa Saringan Agregat Halus (ASTM C-136).

Hasil pengujian analisa saringan pasir sebagai berikut :

Gradasi butiran pada daerah baik (dalam batas – batas) yang

ditentukan dalam ASTM C-136.

100

)100,50,30,16,8,4,8/3.(.% NosaringantertahanKumFM = ……….(2.1)

2. Pemeriksaan Bahan Lewat Saringan No. 200 (ASTM C-117).

%100200.1

21 xW

WWNosaringanlewatbahanBerat

−= …………(2.2)

Dimana :

W1 = Berat benda uji semula (kering oven)

W2 = Berat benda uji setelah dicuci (kering oven)

3. Pemeriksaan Zat Organik Pada Agregat (ASTM C-40).

4. Pemeriksaan Berat Jenis Dan Penyerapan Agregat Halus (ASTM C-

128).

Hasil pengujian Berat Jenis dan Penyerapan adalah sebagai berikut :

( )CB

SSDPermukaanKeringJenuhJB−+

=500

500.. …………...(2.3)

( ) %100500

xA

AAbsorptionAirPenyerapan

−= …………..(2.4)

Keterangan :

A = Berat (gram) dari uji kering

B = Berat (gram) dari berat piknometer berisi air

C = Berat (gram) dari berat piknometer + benda uji + air sesuai

kapasitas kalibrasi.

5. Kadar Air Agregat (ASTM C-566).

%100)( xB

CWAirKadar = ………………………………….(2.5)

Keterangan :

15

Teknik Sipil - ITI

W = Kadar Air

B = Contoh Kering

C = Berat Air

Untuk campuran beton sebaiknya memakai atau menggunakan pasir

yang mempunyai butiran–butiran kasar dan tajam, karena akan lebih baik

susunannya.

II.2.c. Agregat Kasar

Agregat kasar (kerikil, batu pecah, atau pecahan dari blast furnance)

Menurut ASTM C 33 - 03 dan ASTM C 125 - 06, agregat kasar adalah

agregat dengan ukuran butir lebih besar dari 4,75 mm. Ketentuan

mengenai agregat kasar antara lain :

1. Harus terdiri dari butir – butir yang keras dan tidak berpori.

2. Butir – butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah

atau hancur oleh pengaruh – pengaruh cuaca, seperti terik matahari

dan hujan.

3. Tidak boleh mengandung zat – zat yang dapat merusak beton, seperti

zat – zat yang relatif alkali.

4. Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1 %. Apabila kadar

lumpur melampaui 1 %, maka agregat kasar harus dicuci.

Persyaratan mengenai proporsi gradasi saringan untuk campuran

beton berdasarkan standar yang direkomendasikan ASTM C 33/ 03

“Standard Spesification for Concrete Aggregates”. Dan standar

pengujian lainnya mengacu pada standar yang direkomendasikan

pada ASTM Agregat kasar adalah agregat dengan butiran-butiran

tertinggal diatas ayakan (tertahan) dengan lubang 4,75 mm (no.4).

16

Teknik Sipil - ITI

Tabel II. 2 Gradasi Saringan Ideal Agregat Kasar

Diameter

Saringan

(mm)

Persen

Lolos

(%)

Gradasi

Ideal (%)

25,00 100 100

19,00 90 – 100 95

12,50 - -

9,50 20 – 55 37,5

4,75 0 – 10 5

2,36 0 – 5 2,5

(Sumber: ASTM C 33/03)

Adapun Persyartan agregat kasar adalah :

1. Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil

desintegrasialami dari batu-batuan atau berupa batu pecah yang

diperoleh dari pemecahan batu. Pada umumnya yang dimaksud

agregat kasar adalah agregat dengan besar butir lebih dari 5 mm.

2. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang keras dan tidak

berpori. Agregat kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya

dapat dipakai apabila jumlah butir-butir pipih tersebut tidak

melampaui 20% dari beratagregat seluruhnya. Butir-butir agregat

kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh

pengaruh - pengaruh cuaca. Seperti terik matahari dan hujan.

3. Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1%

(ditentukan terhadap berat kering). Yang dimaksud dengan lumpur

adalah bagian-bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Apabila

kadar lumpur lebih dari 1% maka agregat kasar harus dicuci.

17

Teknik Sipil - ITI

4. Agregat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak

beton, seperti zat-zat yang reaktif alkali.

5. Kekerasan dari butir-butir agregat kasar diperiksa dengan bejana

penguji dari Rudeleoff dengan beban pengujian 20 Kg, dan harus

memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

- Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 – 19 mm lebih berat

dari 24% berat total.

- Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19-30 mm lebih dari

22% atau dengan mesin Los Angles, dimana tidak boleh terjadi

kehilangan berat lebih dari 50%.

6. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam

besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan secara berturut

- turut sebagai berikut: 31,5mm, 16mm, 8mm, 4mm, 2mm, 1mm,

0,5mm, 0,25mm, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

- Sisa diatas ayakan 31,5 harus 0% berat.

- Sisa diatas ayakan 4 mm, harus berkisar 90 % - 98 % berat.

- Selisih antara sisa-sisa komulatif diatas ayakan yang berurutan,

adalah maksimum 60% dan minimum 10% berat.

Beberapa jenis batu pecah yang bisa digunakan agregat beton antara

lain :

1. Batu kapur adalah batuan hasil sedimentasi yang komposisi

utamanya ialah kalsium karbonat seperti batuan Portland, batu Bath,

dan lain-lain yang lebih bangyak digunakan untuk cetak arsitektur.

Jenis ini tidak cocok untuk agregat jalan raya karena ketahanan

terhadap pemakaian kurang, juga menyerap air sehingga hancur oleh

pembekuan pada musim dingin.

2. Batu api, meliputi granit, basalt, gabbros. Granit adalah keras, ulet

dan padat sehingga merupakan agregat yang baik untuk beton.

3. Sandstone, hampir semua sandstone cocok untuk agregat

4. Batu tulis, merupakan agregat yang tidak baik, lunak, lemah,

berlapis dan daya serapnya tinggi

18

Teknik Sipil - ITI

5. Batuan Metamorfosa, bervariasi karakternya ada yang cocok untuk

dijadikan agregat dan ada yang tidak.

Agregat kasar dengan pori-pori (angka pori) yang besar kurang baik

digunakan sebagai campuran beton. Hal ini dapat mempengaruhi kekuatan

tekan beton, akibat mutu agregat yang tidak padat atau keropos. Ini

biasanya sesuai dengan nilai keausan, maka penyerapan terhadap air juga

menjadi besar, tetapi sebaliknya bila mempunyai pori-pori yang kecil,

maka penyerapannya juga akan kecil. Hal ini akan dapat berpengaruh

terhadap kondisi material saat pelaksanaan yang harus dijaga sesuai

dengan kondisi pada perencanaan Mix Design.

Agregat kasar (batu pecah/split) akan diuji sesuai dengan standard

ASTM (American Society of Testing Materials) yang meliputi :

1. Analisa Saringan Agregat Kasar (ASTM C-136).

FM rata-rata yang didapat dari hasil pengujian, yang kemudian

dihitung dengan persamaan dibawah ini :

100

500)4.,"8/3,"2/1,"4/3,"1,"5.1(.% +=

NoTertahanKumFM ….............(2.6)

2. Pemeriksaan Berat Jenis Dan Penyerapan Agregat Kasar (ASTM

C-127).

( )CB

BSSDPermukaanKeringJenuhJB

−=.. …………………....(2.7)

( ) %100xA

ABAbsorptionAirPenyerapan

−= ……………….(2.8)

Dimana:

A = Berat (gram) dari benda uji oven dry diudara

B = Berat (gram) benda uji kondisi SSD

C = Berat (gram) dari benda uji kondisi jenuh

3. Pemeriksaan Berat Isi Agregat (ASTM C-29).

( )ltrkgC

DagregatisiBerat /= ………………………….(2.9)

Dimana:

19

Teknik Sipil - ITI

D = Berat agregat kasar

C = Volume mold

4. Pemeriksaan Keausan Agregat Kasar Dengan Mesin Los Angeles

(ASTM C-131).

Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan nilai keausan

agregat kasar adalah sebagai berikut :

%100xA

BAagreagatKeausan

−= ………………..........(2.10)

Dimana:

A = Berat agregat semula (kering oven)

B = Berat agregat tertahan saringan No. 12

5. Kadar Air Agregat (ASTM C-566).

Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan nilai kadar air

agregat adalah sebagai berikut:

%100xE

DKadarAir = …………………………………….(2.11)

Dimana :

A = Beran can / Talam

B = Berat can + contoh basah

C = Berat can + contoh kering = B - C

D = Berat air (Gram) = E – A

E = Berat benda uji (Gram)

II.2.d. Air

Air merupakan bahan dasar pembuatan beton untuk bereaksi dengan

semen Portland dan menjadi bahan pelumas antara butiran-butiran agregat

agar mudah dikerjakan (diaduk, dituang, dan dipadatkan). Air yang

diperlukan untuk keperluan pencampuran beton adalah air bersih, dengan

kata lain air yang dapat dimasak untuk dikonsumsi (air minum).

Tujuan utama penggunaan air agar terjadi proses hidrasi yang

menyebabkan campuran beton mengeras setelah selang waktu tertentu.

20

Teknik Sipil - ITI

Selain untuk mencampur adukan beton, air juga dapat digunakan untuk

perawatan pada beton, adapun persyaratan penggunaan air adalah sebagai

berikut :

1) Air tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, bahan organis

atau bahan-bahan lain yang dapat merusak beton.

2) Apabila ada keraguan tentang air, dianjurkan membawa contoh air

tersebut ke lembaga pemeriksaan bahan-bahan untuk dites.

3) Apabila pemeriksaan kelembagaan tersebut tidak dapat dilakukan

maka air dapat dipakai atau digunakan untuk campuran beton

asalkan :

Campuran semen + air harus mempunyai kekuatan tekan paling

sedikit 90% dari kekuatan semen + air mengunakan air pada umur 7, 14

dan 90 hari.

Fungsi dari air disini antara lain adalah sebagai bahan pencampur

dan pengaduk antara semen dan agregat. Pada umumnya air yang dapat

diminum memenuhi persyaratan sebagai air pencampur beton, air ini harus

bebas dari padatan tersuspensi ataupun padatan terlarut yang terlalu

banyak, dan bebas dari material organik (Mindess et al.,2003). Persyaratan

air sebagai bahan bangunan, sesuai dengan penggunaannya harus

memenuhi syarat menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan Di

Indonesia (PUBI - 1982), antara lain:

1. Air harus bersih.

2. Tidak mengandung lumpur, minyak dan benda terapung lainnya

yang dapat dilihat secara visual.

3. Tidak boleh mengandung benda-benda tersuspensi lebih dari 2 gram

/ liter.

4. Tidak mengandung garam-garam yang dapat larut dan dapat

merusak beton (asam-asam, zat organik dan sebagainya) lebih dari

15 gram / liter. Kandungan klorida (Cl), tidak lebih dari 500 p.p.m.

dan senyawa sulfat tidak lebih dari 1000 p.p.m. sebagai SO3.

21

Teknik Sipil - ITI

5. Semua air yang mutunya meragukan harus dianalisa secara kimia

dan dievaluasi.

II.3. Beton Ringan (Lightweight Concrete)

Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang

lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang

membentuk masa padat (Surya Sebayang, 2000). Beton normal merupakan bahan

bangunan yang relatif cukup berat dengan berat jenis berkisar 2,4 atau berat 2400

kg/m3 . Untuk mengurangi beban mati suatu struktur beton, maka telah banyak

dipakai beton ringan. Berdasarkan SNI 03 - 2847 - 2002, beton ringan adalah

beton yang mengandung agregat ringan dan mempunyai berat satuan tidak lebih

dari 1900 kg/m3 . Pada dasarnya beton ringan diperoleh dengan cara penambahan

pori-pori udara ke dalam campuran betonnya. Menurut Tjokrodimuljo (2007)

pembuatan beton ringan dapat dilakukan dengan cara :

1. Membuat gelembung-gelembung gas udara dalam adukan semen. Dengan

demikian akan terjadi banyak pori-pori udara di dalam betonnya. Bahan

Tambahan Khusus (pembentuk gelembung udara dalam beton)

ditambahkan ke dalam semen dan akan terbentuk gelembung udara.

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

apung. Dengan demikian beton yang terjadi pun akan lebih ringan daripada

beton normal.

3. Pembuatan beton tidak dengan butir-butir agregat halus. Dengan demikian

beton ini disebut “beton non-pasir” dan hanya dibuat dari semen dan agregat

kasar saja (dengan butir maksimun agregat kasar sebesar 20 mm atau 10

mm). Beton ini mempunyai pori-pori yang hanya berisi udara (yang semula

terisi oleh butir-butir agregat halus)

II.4 Teknologi Nano

Nano teknologi adalah teknologi yang memanfaatkan sifat kimiawi dan/atau

fisika material dalam orde nanometer. Satu nanometer disingkat nm adalah 10-9

meter. Jadi apabila molekul atau struktur atom dibuat dalam ukuran 1 hingga 100

22

Teknik Sipil - ITI

nm, maka beton yang dihasilkan akan memiliki sifat mekanik dan kimia yang

sangat berbeda dibandingkan beton yang menggunakan material berukuran mikro

(Saurav 2012).

Proses nanoteknologi dapat mengubah suatu material yang semula tidak

berguna menjadi berguna melalui pengaturan kembali susunan unsur

pembentuknya dan penambahan unsur-unsur lain untuk memperkuat material

tersebut dan berperan sebagai campuran material lain.

Aplikasi teknologi nano pada bidang konstruksi yang memanfaatkan sifat-

sifat ini adalah sebagai berikut ini (Rianda, 2009) :

a. Anti Graffiti

Masalah utama pada plasteran, batu bata dan beton adalah kekuatan

penyerapannya yang merupakan media yang sangat bagus untuk graffiti.

Metode umum yang digunakan untuk memecahkan masalah ini adalah dengan

menggunakan poly-urethane coating yang memberikan perlindungan permanen

dan menghentikan cat dari permeasi ke dalam beton. Segala macam graffiti

yang menempel pada permukaan coating akan dapat dihilangkan dengan

mudah.

b. Corrosion Protection.

Baja secara umum di heat treated pada suhu yang sangat tinggi. Hal ini akan

menyebabkan baja terkorosi. Untuk mencegah korosi ini, coating dengan

nanopartikel bisa dilakukan.

c. Tensile Strength/Impact Strengt

Penambahan partikel nano akan meningkatkan kekuatan tarik dan impact bahan

konstruksi. Hal ini dapat dilihat pada penambahan karbon nanotube pada baja.

d. Flame Retardancy

Nanoadditive dapat berfungsi sebagai flame retardancy pada polymer sehingga

bisa menambah fungsi dari flame retardants.

23

Teknik Sipil - ITI

e. Konstruksi yang ringan

Dengan mengurangi berat tetapi menambah kekuatan mekanisnya adalah tujuan

yang umum untuk membuat material baru.

Nano teknologi akan terus memberikan pandangan kita untuk meningkatkan

kemampuan material bahan konstruksi. Oleh karena itu perlu pemikiran lebih lanjut

tentang pemanfaatan teknologi nano ini untuk meningkatkan kemampuan bahan

konstruksi khususnya beton.

II.5. Silika

Silika atau dikenal dengan silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawa yang

banyak ditemui dalam bahan galian yaitu pasir kuarsa, terdiri atas kristal-kristal

silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses

pengendapan. Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil

pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar.

Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2,

CaO, MgO, dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada

senyawa pengotornya.

Silika biasa diperoleh melalui proses penambangan yang dimulai dari

menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Pasir kuarsa tersebut kemudian

dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan

dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih

besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah

yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silika dengan kadar tertentu. Silika

juga dapat diperoleh dari pemanfaatan limbah pembakaran batu bara atau bubuk

batu bara (fly ash), abu sekam padi (rice husk ash), tanah tras, dan yang lainnya.

II.6. Serbuk Cangkang Kulit telur (egg shell powder)

Konsumsi masyarakat Indonesia terhadap telur ayam ras yang besar

menghasilkan limbah yang besar pula. Kandungan cangkang telur yang sama pada

semen menjadi alternatif bahan substitusi dalam pervious concrete yang baru dan

dapat diperbarui.

Secara umum struktur cangkang telur terdiri atas tiga lapisan, yaitu lapisan

kutikula, lapisan spons, dan lapisan lamelar. Lapisan kutikula merupakan

24

Teknik Sipil - ITI

permukaan terluar yang mengandung sejumlah protein. Lapisan spons dan lamelar

membentuk matriks yang dibentuk oleh serat protein yang terikat oleh kalsium

karbonat dalam cangkng telur. Cangkang telur mewakili 11% dari total bobot telur

dan tersusun oleh kalsium karbonat (94%), kalsium fosfat (1%), material organik

(4%), dan magnesium karbonat (1%). Reaksi yang terjadi pada pembuatan CaCl2

:

CaCO3(s) + 2HCl(Aq) → CaCl2(Aq) + H2O(l) + CO2(g)

Mineral % dari

berat total

g/berat

total

Kalsium (Ca) 37.3 2.3

Magnesium

(Mg) 0.38 0.02

Fosfor (P) 0.35 0.02

Karbonat (CO3) 58 3.5

Mangan (Mn) 7 ppm

Sumber Yuwanta (2010)

Tabel II. 3 Komposisi nutrisi pada cangkang telur ayam

Teknik Pengumpulan Bahan dan Data

Pengambilan data dengan mendapatkan nilai tekan optimal sampel beton

normal yang akan dibandingkan dengan hasil reduksi bubuk hasil olahan

cangkang kulit telur ayam terhadap semen dengan besaran substitusi adalah 0%,

1%; 2%; 5% dan 10% dari berat semen yang digunakan.

Limbah cangkang kulit telur ayam ras dijemur terlebih dahulu untuk

mengurangi kadar air. Kemudian setelah beberapa jam dijemur dimasukkan dan

dipanaskan didalam oven selama beberapa jam untuk mengeringkan kulit telur

ayam ras tersebut dan memudahkan proses penghancuran cangkang kulit telur

tersebut. Proses penghancuran cangkang kulit tersebut dilakukan dengan

menggunakan mesin blender. Hasil penghancuran tersebut dikumpulkan didalam

sebuah wadah atau pan besar untuk dilanjutkan ke proses penyaringan.

Penyaringan bubuk kulit telur hasil mesin blender tersebut dilakukan

25

Teknik Sipil - ITI

menggunakan saringan agregat dengan nomor saringan lolos adalah 400 dan pan,

kemudian digetarkan dengan mesin penggetar.

Pada proses pencampuran dan pencetakkan sampel beton normal maupun

beton reduksi, terlebih dahulu dilakukan pengujian terhadap material penyusun

berupa agregat halus dan agregat kasar berdasarkan acuan dari buku panduan

praktikum beton Laboratorium Konstruksi Beton Jurusan Teknik Sipil ITI.

Pemeriksaan tersebut dilakukan setelah mengumpulkan agregat tersebut dari

lokasi quarry atau sumber material.

II.7. Sifat – Sifat Umum Beton

Sifat-sifat beton ada 2 (dua) macam, yaitu sifat fisis dan sifat mekanis.

1. Sifat fisis beton terdiri dari :

a. Kedap air

b. Awet (Durable)

c. Tidak banyak terjadi penyusutan (Shringkage)

d. Tidak retak-retak (Crack)

e. Tahan tehadap abrasi

f. Tidak mudah rapuh

g. Tidak pecah-pecah (Spalling)

h. Tidak timbul kerang-kerang pada beton

2. Sifat mekanis beton terdiri dari :

a. Sifat jangka pendek/sesaat, yaitu :

• Kuat tekan beton, muatan tekan maksimum yang dapat dipikul beton

per satuan luas.

• Kuat tarik beton, kekuatan beton untuk dapat menahan tegangan-

tegangan tarik.

• Kuat geser beton, kekuatan beton dapat menahan momen maksimum

yang ditimbulkan oleh gaya luar pada balok beton.

b. Sifat jangka panjang diukur dengan Modulus Elastisitas (Kekakuan) :

• Rangkak (Creep)

26

Teknik Sipil - ITI

• Susut beton (Shringkage)

Rangkak (Creep) adalah penambahan regangan terhadap waktu akibat

adanya beban yang bekerja. Deformasi awal akibat beban adalah “regangan

elastis”, sedangkan regangan tambahan akibat beban yang sama disebut “regangan

rangkak”. Pembebanan tidak terlalu mempengaruhi regangan rangkak pada beton

jika dibandingkan dengan pembebanan jangka panjang. Besar kecilnya rangkak

ini tergantung pada kondisi material pembentuknya, faktor air-semen, jenis

semen, jenis agregat, kelembaban udara, dimensi atau ukuran beton, dan ada

tidaknya pemakaian bahan additive pada beton tersebut. Dalam kondisi lembab,

dimana kehilangan air dalam beton rendah, maka nilai rangkak juga akan rendah.

Susut (Shringkage) terjadi pada waktu hidrasi berlangsung, beton

melepaskan panas dan air yang dapat diamati dengan naiknya suhu beton tersebut.

Susut dapat menyebabkan retak bila tidak dikendalikan dengan baik. Faktor utama

yang menentukan susut adalah kandungan air dalam beton. Susut akan rendah bila

nilai slumpnya rendah. Susut yang terjadi akan berkurang dengan meningkatnya

kelembaban udara lingkungan (Ambient Humidity) serta bila tebal elemen beton

(Concrete Members) bertambah. Susut pada beton ada 2 jenis, yaitu susut plastis

dan susut pengeringan. Susut plastis terjadi beberapa jam setelah beton segar dicor

kedalam cetakan. Susut pengeringan terjadi setelah beton mencapai bentuk

akhirnya dan proses hidrasi pada pasta semen telah selesai. Susut pengeringan

adalah berkurangnya volume elemen jika terjadi kehilangan uap air karena

penguapan.

II.8. Mutu Beton

Kelas mutu beton berdasarkan pengendalian mutunya dibedakan atas 3 jenis,

yaitu :

1. Beton Kelas I (B0)

Merupakan beton untuk jenis-jenis pekerjaan nonstruktural. Untuk jenis

beton ini tidak diperlukan keahlian khusus dari pengawas, juga tidak

diperlukan pemeriksaan kekuatan tekan. Pengawasan dari mutu hanya

dibatasi pada pengawasan ringan terhadap mutu agregat.

2. Beton Kelas II (B1, K-125, K-175, K-225)

27

Teknik Sipil - ITI

Untuk mutu beton B1, perngawasan terhadap agregat tidak terlalu ketat

dan juga tidak diisyaratkan pemeriksaan kekuatan tekan. Sedangkan mutu

beton K-125, K-175, K-225, dibutuhkan tenaga ahli yang berpengalaman

dan diisyaratkan pemeriksaan terhadap kekuatan tekan secara

berkesinambungan. Agregat yang digunakan harus bersih, keras dan

mempunyai gradasi yang baik.

3. Beton Kelas III

Merupakan beton dengan kekuatan tekan karakteristik yang lebih tinggi

dari K-225 pelaksanaannya memerlukan keahlian khusus dan dilakukan

dibawah pimpinan tenaga ahli, diisyaratkan pengawasan terhadap mutu

beton pada laboratorium beton.

Berdasarkan klasifikasi kekuatanya beton dibagi menjadi 3 (tiga) tipe yaitu:

1. Beton mutu rendah : mempunyai kekuatan sampai 200 kg/cm2

2. Beton mutu sedang : mempunyai kekuatan sampai 350 kg/cm2

3. Beton mutu tinggi : mempunyai kekuatan sampai 1000 kg/cm2

Beberapa hal yang mempengaruhi workabiltas pada suatu beton adalah :

a. Gradasi agregat

b. Bentuk partikel

c. Pengaruh kombinasi gradasi dan bentuk

d. Pengaruh proporsi campuran

e. Kadar air

II.9. Perencanaan Campuran Beton

Perencanaan campuran beton dilakukan untuk mengetahui komposisi yang

tepat antara berat semen, berat masing-masing agregat dan berat air yang

diperlukan untuk mencapai suatu kekuatan yang diinginkan. Dalam teori

teknologi beton dijelaskan bahwa faktor-faktor yang sangat mempengaruhi

kekuatan beton ialah :

1. Faktor air semen (water-cement ratio) dan kepadatan

2. Umur beton

3. Jenis semen

4. Jumlah semen

28

Teknik Sipil - ITI

5. Sifat agregat

(Tjokrodimuljo,K. 1996)

Perencanaan campuran beton dapat dilakukan dengan berbagai macam cara

antara lain : perancangan dengan model “Rote Note No. 4” yang diteliti oleh

Glanville dkk, perancangan model Amerika berdasarkan American Concrete

Institute (ACI) dan perancangan model Inggris yang berdasarkan British Standard

(BS) dan dikenal dengan metode DOE (Departemen of Environment).

II.10. Kuat Tekan Beton

Tujuan utama penggunaan beton untuk suatu kontruksi biasanya adalah untuk

kekuatan beton yang mampu untuk menahan beban tertentu. Kekuatan tekan yang

dimaksud biasanya adalah kekuatan terhadap gaya tekan (kekuatan tekan). Karena

biasanya kekuatan tarik beton dipergunakan besi tulangan untuk menahannya.

Kekuatan beton adalah kekuatan tekan yang diperoleh dari hasil pemeriksaan

benda uji, dan pengujian ini menggunakan silinder 15/30cm, pada umur 28 hari.

Untuk mencari kuat tekan beton adalah perbandingan antara beban maksimum (P)

dengan luas penampang (A).

𝑓′𝑐𝑖 = 𝑃

𝐴 …………………………………………………………….(2.12)

Dimana :

𝑓′𝑐𝑖 = Kuat tekan beton rata rata (kg/cm2)

P = Beban maksimum (kg/cm2).

A = Luas penampang benda uji (cm2)

II.11. Kuat Tarik Belah Beton

Benda uji yang digunakan adalah benda uji silinder, dikerjakan secara merata

dalam arah diameter disepanjang benda uji. Benda uji akan terbelah dua pada saat

tercapainya kekuatan tarik belah.Kekuatan tarik belah dapat dihitung dengan

rumus sebagai berikut :

29

Teknik Sipil - ITI

dimana :

f’sp= Kuat tarik belah beton [MPa]

P= Beban maksimum pada saat benda uji terbelah[N]

L= Panjang benda uji [mm]

D= Diameter benda uji [mm]

π= Phi (22/7)

II.12. Penelitian Terkait

Berdasarkan penelitian Dari Yohanes Berkhemans Hibur, Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Atma Jaya Yogyakarta dapat disimpulkan untuk

material konstruksi struktural dengan bahan baku yang terdiri dari eggshell

powder (ESP), semen, agregat kasar, agregat halus dan air. Variasi komposisi ESP

antara lain: 0%, 5%, 10%, 12,5%, 15% dan 20% dari total penggunaan semen.

Pengujian dilakukan ketika beton berumur 7, 14 dan 28 hari. Sampel benda uji

berbentuk silinder dengan dimensi tinggi (H) 30 cm dan diameter (D) 15 cm.

Parameter pengujian yang dilakukan merupakan karakteristik beton yang meliputi

kuat tekan dan modulus elastisitas, penyerapan air, densitas dan penyusutan. Dari

hasil pengujian kuat tekan beton umur 7, 14 dan 28 hari, menunjukkan bahwa

pada kadar 5%-10% eggshell powder dapat digunakan sebagai bahan substitusi

semen. Selanjutnya, ketika kadar ESP ditingkatkan, terjadi penurunan kuat tekan.

Semakin tinggi kadar ESP, kuat tekan beton semakin rendah. Modulus elastisitas

tertingi terjadi pada beton normal (0% ESP). Penyerapan air pada beton berkisar

antara 9,414% - 10,345%. Di mana, penyerapan air paling kecil terjadi pada beton

umur 7 hari dan paling besar terjadi pada beton saat berumur 28 hari. Dari hasil

pengujian densitas, menunjukkan bahwa densitas beton ESP berkisar antara

2,0193 gr/cm3 – 2,1845 gr/cm3 , serta penyusutan beton yang beragam mulai dari

0,044% – 0,184%. Dari hasil penelitian, menunjukkan bahwa karakteristik beton

untuk setiap variasi ESP memiliki karakteristik yang sama dengan beton normal,

sehingga dapat digunakan sebagai beton struktural.

30

Teknik Sipil - ITI

Berdasarkan penelitian Dari Tara Jecky, Okta Meliawaty dan Frieda,

Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pangka Raya. Beberapa limbah organik rumah

tangga yang sering dibuang adalah kulit telur ras ayam. Serta fungsi semen yang

merupakan bahan penyusun beton yang paling mahal Portland cement adalah

kalsium karbonat yang harus mengandung sebesar 60%-65%. Dan juga

kandungan dari cangkang kulit telur ras ayam sendiri mewakili 11% dari total

bobot telur dan tersusun oleh kalsium karbonat (94%), kalsium fosfat (1%),

material organik (4%), dan magnesium karbonat (1%). Nilai reduksi bubuk kulit

telur ayam ras terhadap penggunaan semen pada campuran beton menghasilkan

nilai kuat tekan yang bervariasi. Nilai kuat tekan karakteristik berturut-turut yaitu:

0% = 194,941 kg/cm2; 2,5% = 208,873 kg/cm2; 5% = 203,587 kg/cm2; 7,5% =

192,370 kg/cm2; dan 10% = 135,792 kg/cm2. Dari nilai kuat tekan karakteristik

tersebut dapat dikatakan beton yang dengan bahan kulit telur ayam ras mengalami

penurunan berbanding lurus dengan jumlah reduksi.