PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT...

TESIS (RC-142501)

PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT (BOND STRENGTH) BETON GEOPOLIMER

EVRIANTI SYNTIA DEWI

31 15 202 006

Dosen Pembimbing :

Dr.Eng. Januarti Jaya Ekaputri, ST.,MT.

Prof. Dr. Ir. Triwulan, DEA.

PROGRAM MAGISTER

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2017

THESIS (RC-142501)

PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT (BOND STRENGTH) BETON GEOPOLIMER


31 15 202 006

Dosen Pembimbing :



PROGRAM MAGISTER

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2017

THESIS (RC-142501)

THE INFLUENCE OF REINFORCEMENT BAR DIAMETER ON BOND STRENGTH OF GEOPOLIMER CONCRETE


31 15 202 006

Lecturer :



MAGISTER PROGRAM

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING

FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING

SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY

SURABAYA

2017

v

PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT

(BOND STRENGTH) BETON GEOPOLIMER

Name : Evrianti Syntia Dewi

NRP : 3115202006

Consultation Lecturer : Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri ST., MT.

Prof. Dr Ir. Triwulan DEA.

ABSTRACT

Penelitian ini menujukkan besarnya kuat lekat yang terjadi pada

tulangan yang tertanam dalam beton geopolimer . Material dasar yang

digunakan adalah Fly ash kelas F yang diaktifkan oleh alkali aktifator.

Alkali aktifator yang digunakan merupakan kombinasi 8 Molar NaOH dan

sodium silikat Na2Si03 dengan rasio 2.5 dari beratnya. Spesiemen pull out

yang digunakan dalam penelitian ini adalah kubus dengan ukuran 150 x 150

x 150 mm untuk menghitung besarnya kuat lekat dan displacement yang

terjadi antara tulangan dan beton.

Hasil penelitian menujukkan kuat lekat menurun seiring dengan

peningkatan penggunaan diameter tulangan pada tulangan ulir (13 mm, 16

mm and 19 mm) and dan tulangan polos (16 mm and 19 mm). Kuat lekat

meningkat seiring dengan peningkatan ketebalan cover terhadap diameter

tulangan (c/d) sebesar 3.45 hingga 5.75 pada tulangan ulir dan sebesar 3.45

hingga 4.19 pada tulangan polos. Namun perbedaan terjadi pada hasil

dengan menggunakan 12 mm tulangan polos dimana kuat lekat yang terjadi

antara tulangan dan beton sangat rendah dikarenakan faktor dari luasan area

dan besarnya ketebalan cover terhadap diameter tulangan. Kuat lekat antara

tulangan dan beton Geopolimer lebih besar bila dibandingkan kuat lekat

beton OPC.

Keywords : Bond Strength, Diameter, Geopolymer, Pull out.

vi

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

vii

THE INFLUENCE OF REINFORCEMENT DIAMETER ON BOND

STRENGTH OF GEOPOLIMER CONCRETE

Name : Evrianti Syntia Dewi

NRP : 3115202006

Consultation Lecturer : Dr. Eng. Januarti Jaya Ekaputri ST., MT.

Prof. Dr Ir. Triwulan DEA.

ABSTRACT

This study present some results of experimental study of bond strength

of reinforcement bar embedded in geopolymer concrete. Fly ash class F was

used as a raw material activated with alkali solutions. The combination of 8

Molar of sodium hydroxide (NaOH) with sodium silicate (Na2SiO3) as

alkali activators were used in the mixture in ratio of 2.5 by weight. Cube

specimens pull out with a size of 150 x 150 x 150 mm were prepared to

measure bond strength and slip between reinforcement and concrete. The

influential factors studied for the experimental investigation were the

diameter of reinforcement bar, bond area and concrete cover to diameter

(c/d) of reinforcement.

The result showed that the average bond strength decreases as the

diameter of deformed bar (13 mm, 16 mm and 19 mm) and plain bar (16

mm and 19 mm). Bond strength increase as increases concrete cover to

diameter (c/d) from 3.45 to 5.75 of deformed bar and 3.45 to 4.19 of plain

bar. However, the 12 mm showed the different result is caused by the effect

of bond area and the passive confined provide by the concrete. Geopolymer

concrete has a higher of bond strength as compare as OPC concrete.

Keywords : Bond Strength, Diameter, Geopolymer, Pull out.

viii


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

ABSTRAK ......................................................................................................... v

ABSTRACT ...................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xvii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 4

1.3 Tujuan ..................................................................................................... 4

1.4 Manfaat ................................................................................................... 4

1.5 Batasan Masalah ..................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 7

2.1 Beton Geopolimer .................................................................................. 7

2.2 Komponen Beton Geopolimer ............................................................... 7

2.2.1 Fly Ash .............................................................................. .................... 8

2.2.2 Alkali Aktifator ........................................................................... .......... 9

2.2.3 Admixture .............................................................................. ................ 10

2.3 Kuat Lekat ............................................................................................... 10

2.2.1 Kuat lekat pada beton geopolimer .............................................. .......... 13

2.4 Program Bantu Finite Element (ANSYS) ............................................... 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 19

3.1 Umum ..................................................................................................... 19

3.2 Studi Literatur ........................................................................................ 22

3.3 Persiapan Material .................................................................................. 22

3.3.1 Fly Ash ................................................................................................... 22

3.3.2 Semen ..................................................................................................... 23

3.3.3 Agregat .................................................................................................... 24

3.3.4 Alkali Aktifator ...................................................................................... 24

3.3.5 Bahan Admixture .................................................................................... 27

3.3.6 Baja Tulangan ........................................................................................ 28

3.3.7 Strain Gauges ......................................................................................... 28

3.4 Pengujian Material ................................................................................. 28

3.4.1 Agregat Halus .......................................................................................... 28

3.4.2 Agregat kasar ........................................................................................... 32

3.4 Pengujian Tarik Baja Tulangan ............................................................. 36

xii

3.5 Persiapan Pembuatan Cetakan ................................................................ 36

3.6 Membuat Mix Design Beton .................................................................. 36

3.7 Proses Pembuatan Beton Geopolimer ................................................... 40

3.8 Curing Benda Uji ..................................................................................... 41

3.9 Pengujian Beton Geopolimer dan Beton OPC ......................................... 41

3.9.1 Cek Standar Deviasi ................................................................................. 41

3.9.2 Pengujian Kuat Tekan .............................................................................. 42

3.9.3 Pengujian Modulus Elastisitas .................................................................. 43

3.9.4 Perhitungan Poisson Ratio ........................................................................ 45

3.9.5 Pengujian Tarik langsung ......................................................................... 46

3.9.6 Pengujian Pull out ..................................................................................... 47

3.10 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Persamaan Empiris ..................... 50

3.11 Pemodelan Finite Elemen dengan mengunakan ANSYS ......................... 51

3.11.1 Model Spesimen Pull-Out ........................................................................ 51

3.11.2 Pemberian Contact antara Tulangan dan Beton ...................................... 52

3.10.3 Pembebanan dan Boundary condition ...................................................... 52

3.11.4 Pemberian meshing pada spesimen pull out ............................................. 53

3.11.5 Material Properties ................................................................................... 54

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA DATA ................................. 55

4.1 Umum ...................................................................................................... 55

4.2 Hasil Analisis Material ............................................................................ 55

4.2.1 Hasil Analisa X-Ray Fluorence (XRF) Fly Ash ...................................... 56

4.2.2 Hasil Analisa X-Ray Differaction (XRD) Fly Ash .................................. 56

4.2.1 Berat Jenis Fly ash ................................................................................... 57

4.2.4 Pengujian Karakteristik Agregat Kasar ................................................... 57

4.3.2.1 Percobaan Berat Jenis Batu Pecah (ASTM C 127-88 Reapp.01) ............ 58

4.3.2.2 Percobaan Kelembaban Batu Pecah (ASTM C 566-97 Reapp.04) ....... 59

4.3.2.3 Percobaan Air Resapan pada Batu Pecah (ASTM C 127- 88 Reapp.01) 60

4.3.2.4 Percobaan Berat Volume Batu Pecah (ASTM C 29 / C 29 M-97 ........... 60

4.3.2.5 Tes Kebersihan Batu Pecah Terhadap Lumpur/Pencucian (ASTM C

117-03) .................................................................................................... 60

4.3.2.6 Tes Keausan Agregat Kasar (ASTM C 131-03) ...................................... 61

4.3.2.7 Analisa Saringan Batu Pecah (ASTM C 136-95A) ................................. 61

4.3.3 Pengujian karakteristik agregat kasar ...................................................... 62

4.3.3.1 Percobaan Berat Jenis Pasir (ASTM C 128-01) ...................................... 62

4.3.3.2 Percobaan Kelembaban Jenis Pasir (ASTM C 566-97 Reapp.04) ......... 63

4.3.3.3 Percobaan Air Resapan Pada Pasir (ASTM C 128-01) ........................... 63

4.3.3.4 Percobaan Berat Volume Pasir (ASTM C 29/C 29m-97) ....................... 63

4.3.3.5 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Organik (ASTM C 4004) ......... 64

4.3.3.6 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pengendapan) ........... 64

xiii

4.3.3.7 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pencucian) (ASTM

C 117-03) .............................................................................................. 64

4.3.3.8 Analisa Saringan Pasir (ASTM C 136-01) ............................................. 64

4.3 Pengujian Tarik tulangan ....................................................................... 67

4.4 Pengujian Beton Geopolimer dan Beton OPC ....................................... 68

4.4.1 Mix Design Beton Geopolimer ............................................................... 68

4.4.2 Kuat tekan Beton Geopolimer ................................................................. 69

4.4.3 Mix Desain Beton OPC ........................................................................... 70

4.4.4 Kuat Tekan Beton OPC ........................................................................... 72

4.5 Hasil Pengujian pull out ......................................................................... 72

4.5.1 Pola Keruntuhan ...................................................................................... 72

4.5.2 Kurva Bond – Displacement .................................................................. 75

4.5.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kuat Lekat (Bond Strength) .......... 81

4.5.3.1 Perbandingan Kuat Lekat Beton OPC dan Beton Geopolimer .............. 88

4.6 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Persaman Emipiris dan

Menghitung Kuat Lekat ( Bond Strength) .............................................. 89

4.7 Finite Element Modeling ....................................................................... 95

4.7.1 Menentukan material .............................................................................. 95

4.7.2 Memodelkan Spesimen Pull Out ........................................................... 95

4.6.3 Contact Antara Beton dan Tulangan ...................................................... 97

4.6.4 Meshing Pada Spesimen Pull Out .......................................................... 98

4.6.5 Pembebanan Pada Spesimen Pull Out .................................................... 98

4.6.6 Hasil Analisis Spesimen Pull Out .......................................................... 100

BAB V PENUTUP ............................................................................................. 105

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 105

5.2 Saran ........................................................................................................ 106

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... . 108

LAMPIRAN

xiv


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan variabel pada penelitian sebelumnya ................. 16

Tabel 3.1 Ukuran lubang ayakan............................................................... 32

Tabel 3.2 Proporsi kebutuhan material beton geopolimer ....................... 37

Tabel 3.3 Kebutuhan benda uji pada pengujian kuat tekan ...................... 38

Tabel 3.4 Kebutuhan benda uji OPC dan GPC pada pengujian pull out .. 39

Tabel 3.5 Kebutuhan benda uji GPC pada pengujian pull out .................. 37

Tabel 3.6 Klasifikasi standar deviasi menurut SNI 03-06815-2002 ......... 42

Tabel 3.5 Material properties pada analisis finite element ........................ 54

Tabel 4.1 Hasil analisa X-Ray Fluorence (XRF) Fly Ash ........................ 55

Tabel 4.2 Hasil komposisi fly ash ............................................................. 56

Tabel 4.3 Berat jenis Fly Ash PT. Petrokimia kelas F .............................. 57

Tabel 4.4 Berat jenis batu pecah ............................................................... 58

Tabel 4.5 Kelembaban batu pecah ............................................................ 58

Tabel 4.6 Air resapan batu pecah .............................................................. 59

Tabel 4.7 Berat volume batu pecah ........................................................... 59

Tabel 4.8 Kebersihan batu pecah terhadap lumpur (pencucian) ............... 60

Tabel 4.9 Keausan agregat kasar ............................................................... 60

Tabel 4.10 Hasil analisa saringan agregat kasar ......................................... 61

Tabel 4.11 Berat jenis pasir ......................................................................... 62

Tabel 4.12 Kelembaban pasir ...................................................................... 62

Tabel 4.13 Air resapan pasir ....................................................................... 63

Tabel 4.14 Berat volume pasir .................................................................... 63

Tabel 4.15 Kebersihan pasir terhadap bahan organik ................................. 64

Tabel 4.16 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pengendapan) .................... 64

Tabel 4.17 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pencucian)......................... 65

Tabel 4.18 Hasil analisa saringan pasir ....................................................... 66

Tabel 4.19 Hasil pengujian Tarik tulangan polos dan tulangan ulir ........... 68

Tabel 4.20 Komposisi material beton geopolimer tiap 1 m3 ....................... 69

Tabel 4.21 Hasil uji kuat tekan beton geopolimer ...................................... 69

Tabel 4.22 Mix design beton OPC .............................................................. 70

Tabel 4.23 Mix design beton OPC (lanjutan) ............................................. 71

Tabel 4.24 Tabel kebutuhan material beton OPC untuk 1 m3 ..................... 72

Tabel 4.25 Hasil pengujian kuat tekan beton OPC ..................................... 73

Tabel 4.26 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan polos .. 82

Tabel 4.27 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan ulir ..... 82

Tabel 4.28 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan

persamaan pada tulangan polos ................................................ 90

Tabel 4.29 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan

persamaan pada tulangan ulir .................................................... 92

xvi

Tabel 4.31 Material properties analisis finite element................................. 95

Tabel 4.32 Perbadingan hasil eksperimental dan hasil analis finite element

pada beton geopolimer dan beton OPC .................................. 101

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur kimia Polysialate (Davidovits, 1998) ......................... 7

Gambar 2.2 Hasil Analis XRD material fly ash yang mengandung

banyak silica dan alumina (Ekaputri dan Triwulan, 2013) ....... 9

Gambar 2.3 Pola keruntuhan pada beam end spesimens (Sofi et al, 2007) 12

Gambar 3.1 Diagram Alir ........................................................................... 21

Gambar 3.2 Fly Ash kelas F ....................................................................... 23

Gambar 3.3 Ordinary Portland Cement ...................................................... 23

Gambar 3.4 Material agregat kasar dari PT. Surya Beton Indonesia .......... 24

Gambar 3.5 Material agregat halus dari PT. Surya Beton Indonesia .......... 24

Gambar 3.6 NaOH berbentuk padatan kristal ............................................. 25

Gambar 3.7 Na2Si03 yang didpatkan dari PTKIU ...................................... 26

Gambar 3.8 Plastimen V-Z yang berasal dari PT sika Indonesia .............. 27

Gambar 3.9 Tulangan Ulir dan Polos.......................................................... 28

Gambar 3.10 Strain Gauges yang dipasang pada beton (TML Product

Guide ,2014) ........................................................................... 28

Gambar 3.11 Satu set ayakan berdasarkan ASTM C-33 .............................. 32

Gambar 3.12 Satu set ayakan batu pecah ...................................................... 35

Gambar 3.13 Diagram alir mix design beton geopolimer ............................ 36

Gambar 3.14 Model spesiemen pengujian pull out pada tulangan polos ..... 39

Gambar 3.15 Model spesiemen pengujian pull out pada tulangan ulir ......... 39

Gambar 3.16 Model spesiemen pengujian kuat tekan .................................. 43

Gambar 3.17 Model spesiemen pengujian modulus elastisitas .................... 45

Gambar 3.18 Model spesiemen pengujian kuat tarik langsung .................... 46

Gambar 3.19 Skema pengujian pull out ........................................................ 48

Gambar 3.20 Tampak atas skema pengujian pull out ................................... 49

Gambar 3.21 Pemodelan spesimen pengujian pul out .................................. 51

Gambar 3.23 Pemodelan pembebanan pada spesimen ................................. 52

Gambar 3.22 Pemodelan Boundary condition pada spesimen ...................... 53

Gambar 3.23 Pemodelan pembebanan pada spesimen ................................. 53

Gambar 3.24 Pemodelan meshing pada spesimen. ....................................... 54

Gambar 4.1 Grafik analisis uji X-Ray Diffraction (XRD) fly ash ............. 56

Gambar 4.2 Lengkung ayakan batu pecah ................................................. 61

Gambar 4.3 Lengkung ayakan pasir ........................................................... 66

Gambar 4.4 Pola keruntuhan beton geopolimer ......................................... 73

Gambar 4.5 Pola keruntuhan beton OPC dengan penggunaan tulangan

polos ....................................................................................... 76

Gambar 4.6 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton

geopolimer dengan tulagan polos............................................ 76

xvi

Gambar 4.7 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton

geopolimer dengan tulagan ulir .............................................. 77

Gambar 4.8 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer

pada 12 mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir ........... 78


pada 16 mm tulangan

polos dan tulangan ulir ........................................................... 78


pada 19 mm tulangan

polos dan tulangan ulir ........................................................... 80

Gambar 4.11 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton OPC

dengan tulangan polos ............................................................ 80


dan OPC pada 16 mm tulangan polos ................................... 81


dan OPC pada 19 mm tulangan polos ................................... 82

Gambar 4.14 Area lekatan antara beton dan tulangan ................................. 85

Gambar 4.15 Hubungan kuat lekat terhadap variasi diameter tulangan

polos dan ulir .......................................................................... 81

Gambar 4.16 Hubungan kuat lekat terhadap variasi c/d tulangan polos dan

tulangan ulir ........................................................................... 86

Gambar 4.17 Hubungan kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC

terhadap variasi diameter tulangan polos ............................... 89

Gambar 4.18 Hubungan kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC

terhadap variasi c/d tulangan polos ........................................ 89

Gambar 4.19 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan

persamaan pada tulangan polos dan beton geopolimer .......... 90


persamaan pada tulangan ulir dan beton geopolimer ............. 93

Gambar 4.21 Model spesimen pull out ........................................................ 96

Gambar 4.22 Pemeberian contact pada spesimen pull out ........................... 96

Gambar 4.24 Meshing pada spesimen pull out ............................................ 97

Gambar 4.25 Meshing pada contact antara tulangan dan beton ................... 98

Gambar 4.26 Pembebanan increment pada spesiemen pull out ................... 99

Gambar 4.27 Pemberian fixed support pada spesimen pull out .................. 99

Gambar 4.28 Shear stress pada lekatan antara tulangan dan beton ............ 100

Gambar 4.29 Deformasi yang terjadi antara beton dan tulangan .............. 100

Gambar 4.30 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan

analisis finite element pada beton OPC ............................... 102

Gambar 4.31 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan

analisis finite element pada beton geopolimer .................... 102

KATA

PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan berkat-

Nya sehingga dapat terselesaikan Tesis yang berjudul “Pengaruh Penetrasi Khlorida

Pada Laju Korosi Beton Geopolimer” tepat pada waktunya.

Tesis ini merupakan prasyarat akademik untuk menyelesaikan studi

pascasarjana strata 2 (program magister) teknik sipil bidang keahlian struktur

di Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Dalam penyusunannya

penulis banyak memperoleh banyak bantuan dari berbagai pihak, karena itu penulis

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua (Mama dyah dan Papa Sugeng) dan saudara-saudara (Ina

dan Vina) penulis yang telah memberikan dukungan, doa yang tiada

putusnya, dan kepercayaan yang begitu besar kepada penulis.

2. Dosen konsultasi Ibu Januarti Jaya Ekaputri dan Ibu Triwulan yang telah

membimbing dan memberikan solusi ketika penulis mengalami kesulitan

pada saat penelitian, proses penulisan hingga terselesainya penelitian ini.

3. LPDP (Lembaga Pengelola Dana Keuangan) yang memberikan bantuan

pembiayaan penelitian Tesis Batch 2-2016 ini sejak awal hingga akhir

penelitian.

4. Fakihi, ST yang selalu memberi motifasi, dukungan dan doa yang menjadi

semangat penulis untuk menyelesaikan penelitian ini.

5. Teman-teman LBE green concrete yang senantiasa membantu dan memberi

arahan pada saat penelitian di laboratorium

6. Teman-teman terkasih seperjuangan kelas Struktur-15 (Cintantya, Mas

Wilson, Ikom, Kefy, Fahrudin, Julio, Mas Hilfi, Mas Rohim dan teman-

teman lainnya) yang selalu membantu saat melakukan penelitian hingga

penyelesaian laporan ini.

7. Temen-teman tersayang (Nila, Mb Fitria, Mb Fitri, Novi, Mb Mida) yang

selalu memberi semangat kepada penulis hingga penyelesaian penelitian ini.

8. Karyawan Jurusan Teknik Sipil ITS yang telah membantu penulis untuk

proses pengurusan surat ijin.

Pada pengerjaan Tesis ini tentunya tak luput dari kesalahan dan masih

jauh dari kesempurnaan, namun penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk

dapat menyelesaikan Tesis ini dengan sebaik-baiknya. Untuk itu kritik dan saran

sangat diharapkan demi perkembangan penelitian selanjutnya.

Akhir kata, semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa

dan masyarakat di bidang teknologi material.

Surabaya, Januari 2017

Penulis

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton merupakan material konstruksi yang paling banyak digunakan di

dunia baik sebagai kebutuhan utama maupun sebagai unsur penunjang. Seiring

dengan perkembangan dunia teknologi beton saat ini, para peneliti serta pelaksan

teknis mengarah pada penggunaan beton geopolimer dimana memanfaatkan bahan

sisa untuk menggantikan fungsi semen sebagai bahan pengikatnya. Beton

geopolimer merupanakan suatu material inorganik yang tesusun atas Silikat (Si)

dan Aluminium (Al) sebagai material utama serta reaktan alkalin sebagai pengikat.

Beton geopolimer pertama kali dikembangkan oleh Joseph Davidovits tahun 1970.

Dimana Davidovits menemukan bahwa beton yang digunakan dalam struktur kuno

mengandung alkali dengan alumino silikat sebagai pengikatnya dan

menamakannya beton geopolimer (Singh,dkk, 2013) Beton geopolimer berasal dari

geopolimerisasi yaitu geosintesis alumino silikat polimerik dan alkali-silikat

menjadi kerangka polimer SiO4 dan AlO4 yang terikat secara tetrahedral

(Davidovits, 2008).

Dalam proses pembuatannya bahan dasar untuk beton geopolimer

menggunakan bahan-bahan buangan industri dimana tidak memerlukan energi

terlalu besar sehingga sangat ramah lingkungan. Dalam penelitian ini bahan dasar

yang yang digunakan adalah fly ash. Abu terbang (fly ash) berasal dari abu sisa

pembakaran batu bara (ASTM C 618), abu terbang yang diproduksi dari batubara

bitomious atau antrasit disebut abu terbang ASTM jenis F yang mengandung

pozzolan. Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan untuk mengikat seperti

semen. Tetapi dengan menambahkan air dan karena ukuran partikelnya yang halus,

oksida silika yang terkandung dalam fly ash secara kimiawi akan bereaksi dan

menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat (Hardjito dan Rangan,

2005).

2

Untuk melakukan reaksi polimerisasi fly ash memerlukan aktifator sebagai

pengikat. Aktifator yang umumnya digunakan adalah Sodium Hidroksida (NaOH)

8 M sampai dengan 16 M dan Sodium Silikat (Na2SiO3) dengan perbandingan 0,4

sampai 2,5 (Harjito et al. 2007). Perbandingan Sodium Hidroksida (NaOH) dengan

Sodium Silikat (Na2SiO3) yang sangat tinggi tidak selalu menghasilkan kuat tekan

dan kuat belah yang tinggi. Namun jika semakin tinggi molaritas yang digunakan,

maka semakin tinggi pula kuat tekan dan kuat belah pada beton geopolimer

(Ekaputri dan Triwulan, 2013) Sehingga dalam penelitian ini digunakan NaOH 8M

dengan perbandingan NA2SiO3:NaOH sebesar 2,5

Dalam aplikasinya beton geopolimer memiliki kelemahan struktural dalam

menahan gaya tarik yang sama hal nya dengan beton OPC. Sehingga untuk

menahan gaya tarik diperlukan penambahan tulangan baja yang menjadikan

struktur beton merupakan kombinasi beton dan baja atau disebut beton bertulang.

Salah satu persyaratan dalam struktur beton bertulang adalah adanya lekatan yang

baik antara baja tulangan dan beton, sehingga apabila diberi beban tidak akan terjadi

slip antara baja tulangan dan beton.

Menurut Nawy (2009) ada tiga jenis percobaan yang dapat menentukan

kualitas elemen tulangan yaitu pull out test, embedded-rod test dan beam test.

Percobaan pull out test dapat memberikan perbandingan lekatan yang efisien

terhadap berbagai variasi permukaan dan panjang tulangan yang tertanam di dalam

beton. Ada empat tahapan dalam proses lekatan tulangan terhadap beton. Tahap

pertama, lekatan yang terjadi adalah lekatan adhesive yaitu kemampuan awal

tulangan melawan beton. Tahapan kedua, terjadi displacement pada tulangan di

dalam beton (slip) dimana terjadi interlocking dan menghasilkan retak radial pada

beton. Tahapan ketiga, tegangan lekat dan kekakuannya ditahan oleh tulangan di

sepanjang penyaluran di dalam matrix beton. Tahapan keempat, terjadi dua betuk

kegagalan yaitu splitting bond failure dan pull-out bond failure.

Sejumlah penelitian mengenai pengaruh tulangan terhadap kuat lekat beton

telah banyak dilakukan. Namun, hanya sedikit literatur yang membahas pengaruh

tulangan berdasarkan bentuk dan ukuran dimeter beton geopolimer. Kim dan Park

3

(2015) melakukan studi mengenai pengaruh kuat lekat terhadap beton geopolimer

dengan variasi diameter tulangan 10 mm,16 mm,25 mm dan variasi kuat tekan

beton 20 MPa,30 MPa dan 40 MPa. Tulangan yang digunakan adalah tulangan ulir.

Hasil penelitian menujukkan bahwa terjadi penurunan kekuatan lekat dari 23,06

MPa hingga 17.26 MPa seiring dengan peningkatan penggunaan diameter sebesar

10 mm hingga 25 mm.

Selby (2011) melakukan studi mengenai kuat lekat beton geopolimer yang

dibandingkan dengan beton OPC dengan menggunakan tulangan polos dan

tulangan ulir. Diameter tulangan yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 12

mm dengan kuat tekan rata-rata beton geopolimer sebesar 25.65 MPa dan beton

OPC sebesar 27.35 MPa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat lekat beton

geopolimer relatif lebih besar dibandingkan beton OPC. Lekatan kimiawi beton

geopolimer lebih baik bila dibandingkan dengan beton OPC, namun untuk

pengaruh bentuk dari tulangan pada tulangan ulir tidak menunjukkan hasil yang

jauh berbeda antara beton OPC dengan beton geopolimer. Untuk beton geopolimer

dengan tulangan polos memiliki lekatan yang lebih kuat dibandingkan beton OPC.

Berdasarkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan belum ada studi

mengenai pengaruh dari bentuk serta variasi diameter tulangan yang digunakan

terhadap kuat lekat beton geopolimer. Dikarenakan lekatan merupakan faktor yang

penting dalam perencanaan beton, hal ini menjadi alasan untuk mengembangkan

penelitian mengenai pengaruh dari variasi diameter tulangan polos 12 mm, 16 mm

dan 19 mm dan tulangan ulir 13 mm, 16 mm dan 19 mm. Pada penelitian ini beton

OPC digunakan sebagai pembanding.

Dalam penelilitian ini akan dilakukan pengujian pull out test untuk

mengetahui pengaruh bentuk dan variasi tulangan terhadap kuat lekat beton

geopolimer. Adapun yang akan dibandingkan berdasarkan hasil pengujian yaitu

besarnya beban maksimum pada tiap-tiap variasi diameter tulangan yang

mempengaruhi lekatan antara tulangan dengan beton geopolimer kemudian

digambarkan dalam grafik kuat lekat (bond strength ) dan slip. Analisis dengan

4

simulasi menggunakan program bantu berbasis finite element 3D ANSYS

dilakukan sebagai model pembanding.

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam penelitian ini antara lain:

1. Bagaimana pengaruh bentuk tulangan polos dan ulir terhadap kuat lekat (bond

strength) beton geopolimer?

2. Bagaimana pengaruh variasi diameter tulangan polos (12 mm, 16 mm dan 19

mm) dan tulangan ulir (13 mm,16 mm dan 19mm) terhadap kuat lekat beton

geopolimer?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui seberapa besar pengaruh bentuk tulangan polos dan ulir terhadap

kuat lekat (bond strength) beton geopolimer.

2. Mengetahui seberapa besar pengaruh variasi diameter tulangan polos (12 mm,

16 mm dan 19 mm) dan tulangan ulir (13 mm,16 mm dan 19mm) terhadap kuat

lekat beton geopolimer.

1.4 Manfaat

Dengan adanya penelitian ini diharapkan diperoleh manfaat sebagai

berikut:

1. Dengan pemanfaatan fly ash sebagai materil pengganti semen diharapkan dapat

mengurangi kadar CO2 yang dihasilkan dari produksi semen.

2. Dapat memberikan refrensi baik kepada masyarakat maupun perencana pelaksa

teknis mengenai pemanfaatan limbah yang dapat diaplikasikan sebagai material

konstruksi.

5

1.5 Batasan Masalah

1. Agregat yang digunakan berasal dari PT. Surya Beton Indonesia.

2. Fly ash yang digunakan berasal dari PT. Petrokimia Gresik.

3. Menggunakan air PDAM dari Surabaya.

4. Sodium silikat (Na2SiO3) yang digunakan berasal dari PT. Kasmaji Inti Utama.

5. Semen yang digunakan berasal dari PT. Varia Usaha Beton.

6. Tulangan polos (12 mm, 16 mm dan 19 mm ) dan tulangan ulir (13 mm, 16 mm

dan 19 mm) berasal dari PT Bhirawa Steel.

7. Superplasticizer yang digunakan berbahan dasar Plastimen-VZ dari PT. Sika

Indonesia.

8. Benda uji berupa silinder yang berukuran 100 x 200 mm, dogbone 76.2 x 25.4

mm dan kubus berukuran 150 x 150 x 150 mm.

9. Proses curing dilakukan selama 28 hari.

6


7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton Geopolimer

Istilah geopolimer diperkenalkan oleh Davidovits tahun 1976 yang

mengacu pada rantai 3D polisialat. Proses polimerisasi yang terjadi pada

geopolimer meliputi reaksi kimia yang terjadi antara alkalin dengan mineral Si-Al

sehingga menghasilkan Si-O-Al-O yang konsisten (Davidovits,1994). Davidovits

(1994) menyarankan penggunaan istilah “poli(siliate)” sebagai nama kimia dari

geopolimer yang berbahan dasar silico-aluminate. Davidovits (1998)

menggolongkan polisialate menjadi 3 jenis tipe yaitu Poly(sialate) type(-Si-O-Al-

O), Poly(sialate-siloxo) tipe (-Si-O-Al-O-Si-O) dan Poly(sialate-disiloxo) tipe (-Si-

O-Al-O-Si-O-Si-O). Struktur kimia polysialate tersebut dapat diuraikan pada 2

Tidak seperti reaksi hidrasi yang biasanya terjadi pada semen poozoland,

geopolimer tidak membentuk calcium silicate-hydrate (CSHs) untuk membentuk

matrix kekuatan, tetapi menggunakan polikondensasi dari silica dan alumina

sebagai proses kimia dengan menggunakan kandungan alkali yang tinggi untuk bisa

mencapai kekuatan struktur. Oleh karena itu gepolimer dapat dikatakan sebagai

binder alkali (pengikat) yang diaktifkan dengan alumino silicate (Davidovits, 2008)

Van Deventer, dkk (2010) mengklasifikasikan definisi bahan alkali aktif,

polimer anorganik dan geopolimer berdasarkan sumber bahan, alkali aktivator dan

Gambar 2.1 Struktur kimia Polysialate (Davidovits, 1998)

8

hasil akhir. Sumber bahan berasal dari abu terbang dengan kalsium rendah dan

tanah liat dikalsinasi dengan alkali aktivator dari logam alkali hidroksida atau

silikat. Polimer anorganik merupakan bagian dari bahan alkali-aktif yang

mempunyai jaringan silikat tidak teratur sebagai produk akhir. Alkali yang

diaktifkan oleh slag menghasilkan calcium silicate-hydrate (CSHs).

2.2 Komponen Beton Geopolimer

2.2.1 Fly Ash

Fly ash memiliki peranan seperti pozzoland dengan kandungan didalamnya

antara lain silica (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida

(CaO), juga unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida

(TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), Pospor oksida (P2O5) dan

carbon (Wardani, 2008). Fly ash kaya silika dan alumina yang merupakan sumber

utama dari proses geopolimerisasi dan agar fly ash dapat digunakan sebagai

pengikat maka diperlukan alkali. Keuntungan dari penggunaan fly ash adalah

material ini tersedia dalam jumlah yang banyak (Bakri, dkk , 2012).

Suatu hasil pencapaian yang penting dalam perkembangan fly ash untuk

pembuatan beton adalah pemakaian fly ash hingga 60% dalam menggantikan

penggunaan semen dalam beton. Hasil penelitian menujukkan bahwa pemakaian fly

ash dalam beton dapat membuat beton lebih tahan lama dibandingkan dengan beton

yang hanya menggunakan PC (Malhotra et al. 2002)

Karakteristik fisik fly ash tergantung dari kerapatan, kehalusan, area

permukaan, dan distribusi partikel untuk mengidentifikasi reaktivitas fly ash dengan

semen sedangkan karakteristik kimia fly ash tergantung dari komposisi kimia, jenis

mineral, dan fasa amorf di dalam fly ash (Ekaputri, dkk, 2013). Sifat fisik fly ash

berbeda dari segi penampilan dan ukuran partikel. Beberapa partikel memiliki

kerapatan rendah (berongga) kurang dari 1000 kg/m3, sedangkan partikel lain

mungkin memiliki kepadatan lebih dari 2600 kg/m3. Partikel fly ash berbentuk

butiran dan lebih halus dari semen Portland dengan ukuran 1μm sampai tidak lebih

dari 150 μm (Hardjito dan Rangan, 2005). Gambar 2.2 menunjukkan hasil analisa

9

XRD yang menujukkan material fly ash bersifar amorf yang banyak mengandung

silica dan alumina.

Berdasarkan ASTM C 618, fly ash digolongkan menjadi dua kelas, yaitu:

a. Fly Ash Kelas C

Fly ash kelas C memiliki minimal 50% dari total unsur-unsur utama (SiO2

+ Al2O3 + Fe2O3), sulfur trioksida (SO3) kurang dari 5%, measure content

maksimum 3 % dan loss on ignition maksimum 6%

b. Fly Ash Kelas F

Fly ash kelas F memiliki minimal 70 % dari total silikon dioksida,

aluminium dioksida dan oksida besi (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3). Kandungan

Kalsium oksida kurang dari 10%.

2.2.2 Alkali Aktivator

Alkali sebagai aktifator yang biasanya digunakan untuk membuat

geopolimer diantaranya adalah kombinasi antara sodium hidroksida (NaOH)

dengan sodium silikat (Na2SiO3) atau potassium hidroksida (KOH) dengan

potassium silikat (K2SiO3) (Davidovits, 1999).

Gambar 2.2 Hasil analisa XRD material fly ash yang banyak mengandung silica dan

alumina (Ekaputri dan Triwulan 2013)

10

Alkali aktivator memiliki fungsi dalam menghasilkan geopolimerisasi dan

meningkatkan laju reaksi. NaOH biasa digunakan sebagai alkali aktivator karena

murah, memiliki viskositas rendah, dan tersedia dalam jumlah banyak. Selain itu,

ion OH- di dalam NaOH merupakan elemen penting dalam proses geopolimerisasi.

Ion ini sangat penting dalam meningkatkan laju reaksi dari penguraian ikatan

alumina dan silika (Arjunan P, dkk, 2001).

Natrium silikat (Na2SiO3) tersedia dalam bentuk cair dan bubuk. Materi ini

memiliki viskositas tinggi yang mempengaruhi pengerjaan campuran geopolimer.

Sodium silikat dalam sistem geopolimer tidak hanya berguna untuk meningkatkan

kekuatan pasta tetapi juga digunakan untuk mengikat material sampai terbentuk

pasta padat (Jo, dkk, 2007).

Molaritas aktifator NaOH sangat berpengaruh pada kuat mekanik binder

maupun beton geopolimer, dimana semakin tinggi molaritas NaOH semakin tinggi

kuat mekanik beton maupun binder geopolimer. Selain itu perbandingan rasio

aktifator Na2SiO3/NaOH juga memberi pengaruh terhadap beton maupun binder

geopolimer. Namun semakin tinggi perbandingan rasio Na2SiO3/NaOH tidak selalu

menghasilkan kuat tekan yang tinggi. (Ekaputri dan Triwulan 2014)

2.2.3 Admixture

Superplasticizer digunakan dalam campuran untuk memudahkan

pengerjaan dalam pembuatan beton geopolimer. Ekaputri, dkk (2014) melakukan

eksperimen dimana dosis maksimum superplasticizer yang digunakan adalah 2.5%.

2.3 Kuat Lekat

Kuat lekat merupakan kekuatan lekatan antara tulangan dan beton di

sekitarnya. Lekatan antar beton dan tulangan merupakan salah satu faktor yang

berkontribusi paling penting dalam struktur beton modern. Karena beton memiliki

kekuatan tarik rendah, berfungsinya sistem beton yang berisi tulangan secara

signifikan bergantung sepenuhnya pada kekuatan ikatan antara dirinya dan tulangan

tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan ikatan sangat banyak dan

memiliki interaksi yang kompleks. Hampir setiap variasi dalam karakteristik kimia

11

atau fisik baik beton maupun tulangan baja cenderung memiliki beberapa efek pada

kuat lekat. Namun, tiga faktor yang paling signifikan yang berkaitan dengan

kekuatan ikatan dikembangkan antara beton dan tulangan adalah ; Chemical

Adhesion, Friction dan Mechanical Interlock (Kayali,2004).

Pada tulangan polos, lekatan yang terjadi merupakan adhesi kimia dan friksi

antara permukaan tulangan dan beton yang mengelilinginya. Pada beban yang

relatif kecil tulangan slip terhadap beton sekelilingnya, selanjutnya hanya ada friksi

yang mempu menahan lekatan antara beton dan tulangan dimana friksi tergantung

pada kondisi permukaan tulangan (Park dan Paulay, 1974). Sedangkan tulangan ulir

selain adhesi kimia dan friksi ada mekanikal interlocking yang terjadi antara

tulangan dengan beton, sehingga kapasitas lekatan pada tulangan ulir lebih tinggi

jika dibandingkan dengan tulangan polos

Nuroji (2004) melakukan penelitian studi eksperimental lekatan antara

beton dan tulangan pada penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir, dalam

penelitian nya membahas mengenai persamaan yang digunakan untuk menghitung

kekuatan lekatan (bond strength) antara beton dan tulangan. Selain itu pola

keretakan antara beton dan tulangan pada pengggunaan tulangan polos dan ulir

menjadi konsentrasi dalam penelitian nay. Hasil penelitian menujukkan keruntuhan

dari hasil pull out test pada tulangan ulr adalah splitting failure, dimana hal ini

membuktikan bahwa bond pada tulangan ulir sangat didominasi oleh interlooking

antara rib tulangan dan matrix beton disekitarnya. Sedangkan keruntuhan dari hasil

pull out test pada tulangan polos adalah keruntuhan slip. Selain pola keruntuhan

yang terjadi, hasil penelitian menujukkan kurva hubungan bond-slip untuk tulangan

polos terjad slip yang jauh lebih kecil dibanding dengan puncak kurva hubungan

bond-slip pada tulangan ulir. Hal ini terjadi dikarenakan mekanisme lekatan pada

tulangan polos hanya dibentuk oleh adhesi dan friksi. Sedangkan pada tulangan ulir,

mekanisme interlocking masih bekerja sampai mencapai beban maksimum meski

adhesi telah hilang, bond menurun akibat splitting failure dan selanjutnya bond

hanya dibebankan pada friksi.

Faktor lain yang mempengaruhi kekuatan lekatan tetapi berhubungan lebih

khusus untuk beton itu sendiri pertama adalah karakteristik struktur seperti

ketebalan cover, jarak antar tulangan dan panjang penyaluran. Ketebalan cover

12

merupakan faktor penting berkaitan dengan kegagalan pemisahan. Selain untuk

melindungi tulangan dari pengaruh luar yang dapat menyebabkan korosi pada

tulangan, cover beton juga berperan untuk mencegah terjadi splitting beton saat

tulangan tertarik.

Sofi et all (2007) melakukan penelitian mengenai Bond performance pada

antara tualngan dengan inorganic polymer concrete. Pada penlitiannya dilakukan

pengujian dengan mengguanakn dua tipe spesimen untuk mengetahui perilaku

lekatan yang terjadi pada beton dan tulangan yaitu beam end spesimen dan cubes

direct spesimen. Hasil penelitian menujukkan peningkatan bond strength terjadi

seiring dengan penurunan penggunaan ukuran diameter tulangan. Selain itu hasil

penelitian menujukkan pola keruntuhan splitting failure terjadi pada penggunanan

tulangan ulir, selain itu pola keetakan terjadi dan mengarah pada beam speseimen

di daerah dengan ketebalan cover yang lebih kecil dibandingkan cover lainnya,

seperti pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Pola keruntuhan pada beam end spesimens (Sofi et all 2007)

Hasil penelitian seperti pada gambar 2.3 terjadi pada hampir seluruh beam

end spesimens, dimana keretakan yang terjadi tegak lurus pada daerah yang

memiliki ketebalan cover lebih kecil. Hal ini menjukkan bahwa ketebalan cover

mempengaruhi kuat lekat yang terjadi anatara beton dan tulangan khususnya pada

pola keretakan yang terjadi.

Xing et al. (2015) melakukan penelitian mengenai perilaku lekatan pada

tulangan dan beton pada penggunaan tulangan polos dan ulir. Dua tipe tulangan

yang berbeda campuran material diantaranya tulangan baja dan tulangan campuran

aluminium (al- alloy) digunakan dalam peneleitian ini. Hasil penelitian menujukkan

13

Slip terjadi pada free end dan semakin meningkat cepat seiring dengan peningkatan

beban hingga mencapai beban maksimum. Pengaruh dari diameter tulangan dan

panjang lekatan (Ld) pada penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir

menujukkan besarnya kuat lekat yang berbeda, dimana perbedaan yang terjadi

sekitar 18,3% natara kedua bentuk permukaan tulangan tersebut. Pada panjang

penyaluran yang kostan, dimana penggunaan ukuran diameter tulangan polos yang

bervariasi menunjukkan besarnya kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan

pnggunaan ukuran diameter. Selain itu kuat lekat pada tulangan polos merupakan

kontribusi dari adhesi dan frisksi, namun pada hal ini fiksi memberi kontribusi yang

lebih besar ketika adhesi telah hilang.

Faktor yang mempengaruhi lekatan antara beton dan tulangan yang Kedua

adalah properties dari tulangan yang digunakan seperti diameter, geometri dan

tegangan leleh tulangan, sedangkan yang ketiga adalah properties beton yang

meliuti kualitas beton terhadap kuat tekan, kuat tarik modulus elastistas, dan

poisson’s ratio.

2.3.1 Kuat Lekat Pada Beton Geopolimer

Beberapa pengujian telah dilakukan baru-baru ini meneliti dan

membandingkan kekuatan lekatan tulangan baja pada beton geopolimer dan beton

OPC.

Chang et al. (2009) melakuakn penelitan mengenai kuat lekat antara

tulangan dan beton geopolimer pada beam spesimens. Pada penelitian ini

compressive strength, ukuran diameter tulangan (db), pengaruh ketebalan cover

beton terhadap diameter tulangan (c/db), serta pengaruh dari Ls/db menjadi

parameter untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kuat lekat antara beton dan

tulangan. Hasil penelitian menujukkan bahwa kuat lekat antara beton dan tulangan

semakin meningkat seiring dengan peningkatan c/db, berbeda hal nya dengan ls/db

dimana terjadi penurunan kuat lekat terjadi seiring dengan peningkatan Ls/db.

Pengaruh dari compressive strength menujukkan terjadinya peningkatan kuat lekat

seiring dengan peningkatan compressive strength. Hasil penlitian yang ditunjukkan

berdsarkan pengaruh dari beberapa parameter seperti yang telah dijelaskan, terjadi

14

pada beton geopolier maupun beton OPC. Namun apabila dibandingkan

berdasarkan nilai kuat lekat yang terjadi besarnya kuat lekat beton geopolimer jauh

lebih tinggi daripada beton OPC.

Sanker (2010) melakukan penelitian mengenai kuat lekat beton geopolimer

dan beton OPC semen. Pada peneitian ini digunakan beam end spesimens dengan

variasi ukuran diameter tulangan ulir sebesar 20 mm dan 24 mm dan variasi

ketebalan cover 1.71 sampai dengan 3.62. Hasil penelitian menujukkan bahwa

beton geopolimer menujukkan pola keretakan yang sama dengan beton OPC pada

pengujian pull out. Pada beton OPC maupun beton geopolimer bond strength yang

terjadi meningkat seiring dengan peningkatan ketebalan cover dan peningkatan kuat

tekan (compressive strength) pada beton. Hasil penelitian ini menujukkan dari kuat

tekan, serta ketebalan cover mempengaruhi besarnya kuat lekat yang terjadi antara

beton dan tulangan. Selain itu grafik hubungan antara kuat lekat terhadap ketebalan

cover dan compressive strength menujukkan beton geopolimer memiliki nilai kuat

lekat yang lebih tinggi dibandingkan dengan beton OPC.

Selby (2011) melakukan studi mengenai kuat lekat beton geopolimer yang

dibandingkan dengan beton OPC dengan menggunakan tulangan polos dan

tulangan ulir. Diameter tulangan yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 12

mm dengan kuat tekan rata-rata beton geopolimer sebesar 25.65 MPa dan beton

OPC sebesar 27.35 MPa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat lekat beton

geopolimer relatif lebih besar dibandingkan beton OPC. Metode yang digunakan

dalam perhitungan kuat lekat terhadap beton OPC dapat diaplikasikan untuk

menghitung kuat lekat beton geopolimer. Lekatan kimiawi beton geopolimer lebih

baik bila dibandingkan dengan beton OPC, namun untuk pengaruh bentuk dari

tulangan pada tulangan ulir dengan ukuran diameter yang sama tidak memunjukkan

hasil yang jauh berbeda antara beton OPC dengan beton geopolimer.

Kim dan Park (2015) melakukan studi mengenai pengaruh kuat lekat

terhadap beton geopolimer dengan variasi diameter tulangan 10 mm,16 mm dan 25

mm dan variasi kuat tekan beton 20, 30, 40 MPa. Tulangan yang digunakan adalah

tulangan ulir. Hasil penelitian menujukkan bahwa terjadi penurunan kekuatan lekat

15

dari 23,06 MPa hingga 17.26 MPa seiring dengan peningkatan penggunaan

diameter sebesar 10 mm hingga 25 mm. Selain itu bila dibandingkan dengan beton

normal didpatkan kapasitas lekatan beton geopolimer jauh lebih baik daripada

beton normal.

2.4 Program bantu Finite Elemen (ANSYS)

Program bantu ANSYS merupakan program bantu berbasis finite element

yang dapat membantu dalam menganalisis masalah rekaya struktur yang berkaitan

dengan elemen hingga, seperti tegangan yang terjadi pada beton dengan tulangan

baja yang dibebani dengan simulasi pengujian pull out. Finite element modeling

sendiri penggunaannya hanya dengan memodelkan fisik suatu benda dengan

elemen-elemen kecil, mendefinisikan material yang digunakan, memberi kondisi

batas dan pembebanan. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengetahui

perilaku bond-slip pada beton dengan tulangan baja, salah satunya seperti pada

penelitian Zuhairi dan Fatlawi (2013) mengenai predisi numerik perilaku bond-slip

pada specimen beton dengan pengujian pull out. Pada penelitiannya program finite

element yang digunakan adalah ANSYS 9.0 dengan menganalisa bond-slip yang

terjadi pada silinder beton dengan berbagai variasi tulangan yaitu 10 mm, 12 mm

dan 16 mm.

Hasil analisis dengan menggunakan ANSYS dibandingkan dengan hasil

pengujian eksperimental, dimana menujukkan error yang tidak terlalu jauh sebesar

5.2% pada tulangan dengan diameter 10 mm, 9.4% pada tulangan dengan diameter

12 mm dan 2.2% pada tulangan dengan diameter 16 mm. Perbedaan atau eror yang

terjadi dikarenakan kesulitan dalam penenetuan normal stiffnes pada interface

element. Hasil pengujian eksperimental maupun hasil analisis dengan

menggunakan ANSYS menujukkan hasil yang sama pada besarnya bond strength

yang terjadi, dimana besarnya bond strength semakin menurun seiring dengan

peningkatan diameter tulangan yang digunakan. Penurunan besarnya bond strength

diikuti dengan penurunan chemical adhesion yang terjadi pada tulangan.

7

Tabel 2.1 Perbandingan variabel beberapa penelitian sebelumnya

No Referensi Parameter spesimen dan Metode

Pengujian

Grafik Bond – Slip

1 Oragun et all (1977)

Panjang penyaluran,

ketebalan cover terhadap

diameter tulangan, ukuran

diameter dan kuat tekan

beton.

Tulangan Ulir.

Ordinary Portland Cement.

2. Sofi et all (2007) Inorganic Polymer

Concrete

Kuat tekan material.

berdasarkan variasi mix

design.

Beam spesiemen dan Kubus

pull out spesimen.

Tulangan ulir 12 mm, 16

mm dan 19 mm.

Panjang penyaluran 36 mm,

48 mm, 70 mm.

17

3 Chang et al (2009) Ketebalan cover, splice

length, diameter tulangan

(24 mm, 20 mm dan 16

mm) dan kuat tekan beton

geopolimer.

Membandingkan beton

geopolimer dan beton OPC.

4.

Sanker (2010)

Kuat tekan beton

geopolimer, diameter

tulangan( 20 mm dan 24

mm) ketebalan cover beton

Membandingkan beton

geopolimer dan beton OPC.

18

5 Tekle (2016) Beton fiber geoplimer

Variasi panjang penyaluran

(3d, 6d dan 9d)

Kuat tekan rata-rata 42-45

MPa dan diameter tulangan

(12,7 mm dan 15.9 mm)

Tulangan Ulir

6 Evrianti (2017) Beton Geopolimer

Tulangan polos (12 mm, 16

mm dan 19 mm )

Tualangan ulir (13 mm, 16

mm dan 19 mm)

19

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Pada bab ini akan dibahas langkah kerja penelitian, rancangan eksperimen

di laboratorium, dan detail pengujian yang akan dikerjakan seperti pada Gambar

3.1.

20

START

Studi Literatur

Persiapan Material

Tulangan Polos

(12 mm, 16 mm, 19 mm)

Tulangan Ulir

(13 mm, 16 mm, 19 mm)

Material Beton

OPC

Semen

Agregat

Air

Material Beton Geopolimer

Fly Ash

Agregat

Alkali Aktifator

Superplasticizer

Membuat Pemodelan Pull Out dengan

menggunakan program bantu ANSYS

Workbench 15

Pengujian Bahan

Pengujian Tarik Tulangan

polos dan ulir

Pengujian Material

Pengujian Agregat

Pengujian Fly Ash

Membuat Mix Design Beton

Geopolimer

Mencetak silinder beton geopolimer

Pengujian kuat Tekan Geopolimer

Memebuat Mix design Beton OPC

berdasarkan nilai kuat tekan beton

geopolimer

Membuat Model Spesiemen Pull out

(Beton Geopolimer dengan 16 mm

Tulangan Polos)

Mencetak Kubus beton geopolimer

dengan penambahan tulangan

Polos (12 mm, 16 mm, 19 mm)

Ulir (13 mm, 16 mm, 19 mm)

Mencetak Kubus beton OPC

dengan penambahan tulangan

Polos (16 mm, 19 mm)

Mencetak silinder OPC dan Kubus

Beton

Curing Spesimen selama 28 Hari Curing Spesimen selama 28 Hari

A B C A C B

21

Pengujian Spesimen

Spesiemen Silinder

Pengujian Kuat Tekan Beton

OPC

Pengujian Modulus Elastisistas

Pengujian Poison Ratio

Spesimen Dogbone

Pengujian Tarik Langsung

Spesimen Kubus

Pengujian Pull Out

Input Material Beton Geopolimer

Input Material Tulangan

Memberikan contact antara beton dan

tulangan

Meshing Spesimen Pull Out

Input Increment Load

Input fixed support

Analisis Data

Membandingkan hasil Experimental

dan hasil analisis program bantu

Kesimpulan

FINISH

Running Model

Gambar 3.1 Diagram Alir

A B C A B C

Not OK

OK

OK

22

3.2 Studi Literatur

Dalam studi literatur ini yang dilakukan adalah mempelajari dua hal pokok

yaitu tentang perilaku kekuatan lekatan tulangan yang tertanam pada beton

geopolimer maupun beton OPC dan bagaimana pemodelan finite element dengan

menggunakan program bantu ANSYS. Literatur yang dibaca berupa jurnal,

peraturan dan standar nasional maupun internasional, prociding maupun buku yang

berhubungan erat dengan kedua pokok bahasan diatas.

3.3 Persiapan Material

Tahapan awal dari penelitian ini aadalah melakukan pengujian kualitas

terhadap material-material yang akan digunakan dengan mengacu pada standar

ASTM. Adapun material-material yang dibutuhkan yaitu:

Fly Ash

Semen

Agregat halus (pasir)

Agregat kasar (kerikil)

Tulangan baja (tulangan polos dan tulangan ulir)

Alkali Aktifator : Sodium Silikat (Na2SiO3) dan Sodium Hidroksida

(NaOH)

Superplasticizer

Air

3.3.1 Fly Ash

Dalam penelitian ini, fly ash yang digunakan berasal dari PT. Petrokimia

Gresik yang ditunjukkan pada Gambar 3.2 dimana fly ash yang akan digunakan

harus diuji X-Ray Fluorescense (XRF) dan X-Ray Difraction (XRD) untuk

mengetahui komposisi kimia sehingga dapat ditentukan fly ash tersebut termasuk

dalam kelas F atau kelas C (ASTM C 618)

23

3.3.2 Semen

Dalam penelitian ini semen yang digunakan adalah semen Tipe 1 seperti

pada Gambar 3.3 yang berasal dari PT Varia Usaha Beton, dengan standar mutu

semen mengacu pada peraturan ASTM C150.

3.3.3 Agregat

Pada penelitian ini material agregat yang meliputi agregat kasar seperti pada

Gambar 3.4 dan agregat halus pada Gambar 3.5 berasal dari PT. Surya Beton

Indonesia. Kedua material agregat yang akan digunakan sebelumnya harus

dilakukan pengujian untuk dapat memenuhi persyaratan material pembuatan beton.

Gambar 3.2 Fly Ash kelas F

Gambar 3.3 Ordinary Portland Cement (OPC)

24

3.3.4 Alkali Aktivator

Jenis aktivator yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sodium

Hidroksida (NaOH) dan Sodium Silikat (Na2SiO3) yang mudah didapatkan secara

bebas di toko yang menjual bahan-bahan kimia.

a. Sodium Hidroksida (NaOH)

Sodium Hidroksida (NaOH) yang digunakan berbentuk Kristal (flake)

seperti pada Gambar 3.6 dengan kadar kemurnian 98%. NaOH yang akan

Gambar 3.4 Material agregat kasar dari PT. Surya

Beton Indonesia

Gambar 3.5 Material agregat halus dari PT. Surya

Beton Indonesia

25

digunakan harus dilarutkan terlebih dahulu dengan air sehingga menjadi larutan

NaOH. Konsentrasi NaOH yang digunakan dalam penelitian ini adalah 8M.

Rumus yang digunakna untuk membuat larutan NaOH 8M :

n = V x M (3.1)

di mana:

n = jumlah mol zat terlarut (mol)

M = kemolaran larutan (mol/liter)

V = Volume larutan (liter)

Massa NaOH = n mol x Mr (3.2)

di mana:

n mol = jumlah mol zat terlarut (mol)

Mr = massa relatif atom (gram/mol)

Gambar 3.6 NaOH berbentuk padatan Kristal

26

Berikut cara membuat 1 liter Larutan NaOH 8M :

1. Menghitung kebutuhan NaOH yang akan digunakan:

2. Menimbang NaOH seberat 320 gram

3. Memasukkan NaOH ke dalam labu ukur dengan kapasitas 1000 cc

4. Menambahkan aquades ke dalam labu ukur sampai volumenya 1 liter

b. Sodium Silikat (Na2SiO3)

Sodium silikat yang digunakan berupa cairan kental yang didapat dari PT.

Kasmaji Inti Utama (PTKIU) dengan keadaan siap pakai seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 3.7 dimana kandungan yang terdapat dalam sodium silikat berupa

15% Na2O, 30% SiO2 dan 35% H2O.

1 8

8

n V M

molliter

liter

mol

8 40

320

Massa NaOH n mol Mr

grammol

mol

gram

Gambar 3.7 Na2SiO3 yang didapat dari PTKIU

27

3.3.5 Bahan Admixture

Tujuan dari penambahan admixture ini agar dapat memperlambat proses

setting time (pengikatan awal) dan meningkatkan workability (kemudahan

pengerjaan) dan mendapatkan kuat tekan yang tinggi dari beton geopolimer. Bahan

admixture kimia yang digunakna dalam penelitian ini adalah Water Reducer and

Retarder Plastiment-VZ yang diproduksi oleh PT. SIKA Indonesia seperti pada

Gambar 3.8. Plastimen –VZ ini mengandung Polyhydroxy Carbon Salts yang

berfungsi untuk mengurangi air pencampur yang diperlukan untuk beton dan

menghambat waktu pengikatan beton.

3.3.6 Baja Tulangan

Tulangan yang digunakan adalah dua macam tulangan yang dijual di

pasaran yaitu tulangan polos berdiamter 12, 16 dan 19 dan tulangan ulir dengan

berdiameter 13, 16 dan 19 seperti pada Gambar 3.9. Panjang tulangan yang dipakai

adalah sebesar 650 mm dimana panjang nya disesuaikan dengan kondisi mesin uji

yang akan digunakan untuk pengujian pull out.

Gambar 3.8 Plastimen V-Z yang berasal dari PT.

SIKA Indonesia

28

3.3.7 Strain Gauges

Strain gauges dan material pelapis (coating) yang digunkan pada penelitian

ini menggunakan produk yang berasal dari Tokyo Sokki Kenkyujo. Dimana tipe

strain gauge yang digunakan dipasang permukaan beton menggunakan PL-90-11

pada Gambar 3.10.

3.4 Pengujian Material

3.4.1 Aggregat Halus

1. Percobaan Berat Jenis Pasir (ASTM C 128, -01)

a. Tujuan

Untuk mengetahui berapa besar berat jenis yang dimiliki agregat halus dalam

hal ini berat jenis pasir.

Gambar 3.9 Tulangan ulir dan polos

Gambar 3.10 Strain gauges yang dipasang pada beton (TML

Product Guide 2014)

29

b. Rumus yang digunakan

Untuk mendapatkan berat jenis pasir , maka persamaan yang digunakan

adalah sebagai berikut:

Berat jenis pasir = {500

(500+𝑊2−𝑊1)} (3.3)

Keterangan :

W1 = berat labu + pasir + air (gram)

W2 = berat labu + air (gram)

2. Percobaan Kelembaban Pasir (ASTM C 566,-97)

a. Tujuan

Untuk mengetahui atau menentukan kelembaban pasir dengan cara kering.

b. Rumus yang digunakan mengetahui kelembaban pasir sebagai berikut:

Kelembaban pasir =(𝑊2−𝑊1)

𝑊2× 100% (3.4)

di mana :

W1 = berat pasir asli (gram)

W2 = berat pasir oven (gram)

3. Percobaan Air Resapan Pada Pasir (ASTM C 128-01)

a. Tujuan

Menentukan kadar air resapan pada pasir.

b. Rumus yang Digunakan

Untuk mendapatkan air resapan pada pasir, maka digunakan persamaan:

30

Air resapan pasir = {(500−𝑊1)

𝑊1× 100%} (3.5)

di mana :

W1 = berat pasir oven (gram)

4. Percobaan Berat Volume Pasir (ASTM C 29/C 29M-97)

a. Tujuan

Menentukan berat volume pasir baik dalam keadaan lepas maupun padat


Untuk mendapatkan berat volume, maka digunakan persamaan berikut :

Berat volume pasir = (𝑊2−𝑊1)

𝑉 (3.6)

Keterangan :

W1 = Berat silinder (kg)

W2 = Berat silinder + pasir (kg)

V = Volume silinder (lt)

5. Percobaan Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Organik(ASTM C 40-04)

a. Tujuan

Penentuan kadar organik dalam agregat yang digunakan di dalam adukan

beton

b. Prosedur Pelaksanaan

Botol bening diisi pasir ± 130 ml. Tambahkan larutan NaOH 3% sampai

200 ml dan tutup rapat dan kocok botol ± 10 menit. Diamkan selama 24

jam. Selanjutnya amati warna cairan di atas permukaan agregat halus

31

yang ada dalam botol, bandingkan warnanya. Jika warna cairan dalam

botol berisi agregat lebih tua (coklat) dari pembanding berarti agregat

memiliki kadar zat organik terlalu tinggi.

6. Percobaan Kebersihan Pasir Terhadap Lumpur (Pengendapan) (ASTM

C22 03)

a. Tujuan

Menentukan banyaknya kadar lumpur dalam pasir


Kebersihan pasir = ℎ

𝐻× 100 % (3.7)

di mana :

h = tinggi lumpur (mm)

H = tinggi pasir (cm)

7. Percobaan Kebersihan Pasir Terhadap Lumpur/Pencucian (ASTM C 117-

03)

a. Tujuan

Mengetahui kadar lumpur dalam pasir


Persamaan yang dapat digunakan yaitu :

Kebersihan pasir =(𝑊1−𝑊2)

𝑊1× 100% (3.8)

di mana :

W1 = berat pasir kering (gram)

W2 = berat pasir bersih kering (gram)

32

8. Percobaan Analisa Saringan Pasir (ASTM 136, 01)

a. Tujuan

Menentukan distribusi ukuran butir / gradasi pasir

Tabel 3.1 Ukuran lubang ayakan

3.4.2 Agregat Kasar

1. Percobaan Berat Jenis Batu Pecah (ASTM C 127, 01)

a. Tujuan

Untuk mengetahui berapa besar berat jenis yang dimiliki agregat kasar

dalam hal ini berat jenis batu pecah


Untuk mendapatkan berat jenis batu pecah maka digunakan persamaan:

Berat jenis batu pecah= 𝑊1

(𝑊1−𝑊2) (3.9)

No 3" 3/2" 3/4" 3/8" No.4 No.8 No.16 No.30 No.50 No.100 Pan

mm 76.2 38.1 19.1 9.5 4.76 2.38 1.1 0.59 0.297 0.149 0

Gambar 3.11 Satu set ayakan berdasarkan

ASTM C-33

33

di mana :

W1 = berat batu pecah di udara (gram)

W2 = berat batu pecah di air (gram)

2. Percobaan Kelembaban Batu Pecah (ASTM C 566-97)

a. Tujuan

Untuk mengetahui kadar air resapan pada agregat kasar


Untuk mendapatkan kadar air resapan batu pecah, maka digunakan

persamaan :

Kadar air resapan = 3000−𝑊

𝑊× 100 % (3.10)

di mana :

W = berat batu pecah oven (gram)

3. Percobaan Berat Volume Batu Pecah (ASTM C 29/C 29M-97)

a. Tujuan

Menentukan berat volume batu pecah baik dalam keadaan lepas maupun

padat


Untuk mendapatkan berat volume, maka digunakan persamaan :

Berat volume batu pecah = (𝑊2−𝑊1)

𝑉 (3.11)

34

di mana :

W1 = berat silinder (kg)

W2 = berat silinder + batu pecah (kg)

V = volume (ltr)

4. Percobaan Kebersihan Batu Pecah Terhadap Lumpur/Pencucian (ASTM

C 33-03)

a. Tujuan

Mengetahui kadar lumpur batu pecah


Persamaan yang dapat digunakan yaitu :

Kebersihan batu pecah= 𝑊1−𝑊2

𝑊1× 100 % (3.12)

di mana :

W1 = Berat batu pecah kering (gram)

W2 = Berat batu pecah bersih kering (gram)

5. Percobaan Keausan Agregat Kasar (ASTM C 131–03)

a. Tujuan

Mengetahui persentase keausan batu pecah untuk beton dengan

menggunakan mesin Los Angeles.


Persamaan yang digunakan yaitu :

Keausan batu pecah = (𝑊1−𝑊2)

𝑊1× 100% (3.13)

35

di mana

W1 = berat sebelum diabrasi (gram)

W2 = berat setelah diabrasi (gram)

6. Percobaan Air Resapan Pada Batu Pecah (ASTM C 127-01)

a. Tujuan

Untuk mengetahui kadar air resapan pada agregat kasar


Untuk mendapatkan kadar air resapan batu pecah, maka digunakan

persamaan :

Kadar air resapan = 3000−𝑊

𝑊× 100 % (3.14)

W = berat batu pecah oven (gram)

7. Percobaan Analisa Saringan Batu Pecah (ASTM C 136-01)

a. Tujuan

Menentukan distribusi ukuran butir/gradasi batu pecah

Gambar 3.12 Satu set ayakan batu pecah

36

3.4.3 Pengujian Tarik Baja Tulangan

Material baja tulangan yang akan digunakan pada penelitian ini sebelumnya

akan dilakukan pengujian tarik di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan Teknik

Sipil ITS.

3.5 Persiapan Pembuatan Cetakan

Pada penelitian ini akan dilakukan beberapa pengujian seperti pengujian

kuat tekan, modulus elastisitas, poison rasio, kuat tarik langsung dan pengujian pull

out. Cetakan silinder besi dengan ukuran 100 x 200 mm. Digunakan sebagai cetakan

pengujian kuat tekan, modulus elastisitas, poison dan rasio. Sedangkan untuk

pengujian tarik langsung (direct tensile) digunakan cetakan dogbone Untuk cetakan

pengujian pull out test yaitu berbentuk kubus berukuran 150 x 150 x 150 mm.

3.6 Membuat Mix Design Beton

A. Mix Desain Beton Geopolimer

Mix design ini bertujuan untuk mendapatkan massa bahan yang akan

digunakan untuk membuat 1 m3 beton geopolimer. Bahan yang dipakai meliputi fly

ash, aggregat kasar dan halus, larutan NaOH dan Na2SiO3 seperti Gambar 3.13

Gambar 3.13 Diagram Alir Mix design beton geopolimer

37

Perhitungan kebutuhan material penyusun beton geopolimer adalah sebagai

berikut:

Massa Beton geopolimer = massa aggregat + massa binder

= 75 % + 25 %

Massa Aggregat = massa aggregat kasar + massa aggregat halus

= 60 % + 40%

Massa Binder = massa Fly Ash + massa Alkali Aktivator

= 65 % + 35%

Massa Alkali Aktivator = massa Na2SIO3 + massa aggregate NaOH

= 75 % + 25%

Massa Superplasticize = 3% massa fly ash

Untuk memudahkan dalam pembacaan proporsi kebutuhan beton geopolimer

dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Proporsi Kebutuhan Material Beton Geopolimer

Material Massa(kg/m3)

Aggregat Kasar 1080

Aggregat Halus 720

Fly Ash 390

Sodium Hidroksida (NaOH) 60

Sodium Silikat (Na2SiO3) 150

Superplasticizer 11.7

38

B. Mix Desain Beton OPC

Mix design untuk beton OPC disusuaikan dengan hasil kuat tekan yang

diperoleh pada pengujian kuat tekan beton geopolimer. Dimana sebagai beton

pembanding, nilai kuat tekan beton OPC yang direncanaakan sama dengan nilai

kuat tekan pada beton geopolimer

Pada pengujian kuat tekan beton geopolimer maupun beton OPC

dibutuhkan 3 benda uji seperti pada Tabel 3.3 sedangkan untuk pengujian modulus

elastisitas, poison rasio dan pengujian tarik langsung beton geopolimer dibutuhkan

2 benda uji. Untuk pengujian pull out pada spesimen beton geopolimer maupun

beton OPC mengacu pada Indian Standard (Methods of testing bond in reinforced

concrete) IS: 2770 Reaffirmed 2007 dengan menggunakan spesimen berbentuk

kubus berukuran 150 x150 x150 mm dimana tiap-tiap variasi diameter dibutuhkan

3 benda uji, sedangkan beton OPC variasi diameter tulangan yang digunakan adalah

16 mm dan 19 mm tulangan polos. Model specimen pengujian pull out untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Tabel 3.3 menujukkan variasi benda uji kuat tekan beton geopolimer dan

beton OPC dengan keterangan kode sebagai berikut :

GPC = Geopolimer concrete (beton geopolimer)

OPC = Ordinary Porland Cement (Beton OPC)

Tabel 3.3 Kebutuhan benda uji pada pengujian tekan

Tabel 3.4 menunjukkan variasi benda uji beton OPC dengan total jumlah

benda uji yang akan dilakukan pengujian pull out.

No Kode Benda Uji Jumlah Benda Uji

1 GPC 3

2 OPC 3

Total 6

39

Tabel 3.4 Kebutuhan benda uji beton OPC dan GPC pada pengujian pull out

Gambar 3.14 Model spesimen pengujian pull out dengan penggunaan tulangan

polos

Gambar 3.15 Model spesimen pengujian pull out dengan penggunaan tulangan

ulir

No Kode Benda Uji Jumlah Benda Uji

1 OPC-16-Polos 3

2

3

4

5

6

7

8

OPC-19-Polos

GPC-12-Polos

GPC-16-Polos

GPC-19-Polos

GPC-13-Ulir

GPC-16-Ulir

GPC-19-Ulir

3

3

3

3

3

3

3

Total 24

40

3.7 Proses Pembuatan Beton Geopolimer

Berdasarkan hasil mix desain yang dibuat, langkah selanjutnya adalah

membuat beton geopolimer. Berikut langkah-langkah pembuatan beton geopolimer

dengan kadar 8 M dan perbandingan Na2SiO3/NaOH 2.5

1. Menyiapkan peralatan dan bahan yang dibutuhkan.

Alat :

1. Molen (Mixer Beton)

2. Cetakan beton silinder Ø10 cm dan tinggi 20 cm

3. Alat perojok dari besi

4. Timbangan

5. Wadah plastik

6. Cetok besi

7. Palu karet

8. Mesin getar

9. Plastik terpal

10. Pan persegi ukuran 50 x 50 cm

2. Bahan :

1. Larutan NaOH 8M

2. Na2SiO3

3. Fly ash

4. Oli untuk pelumas cetakan

5. Agregat kasar

6. Agregat halus

7. Superplasticizer

3. Campurkan larutan NaOH dan Na2SiO3 yang sudah ditimbang ke dalam gelas

kaca. Pencampuran dilakukan dalam wadah ice box yang telah diisi es dan air.

41

4. Oleskan oli pada cetakan (bekisting) beton, sehingga beton yang dihasilkan

tidak lengket dengan cetakan.

5. Masukkan fly ash dan agregat kasar ke dalam molen lalu campur hingga rata

dengan kecepatan 5-6 pada dial pengatur kecepatan putar molen.

6. Tambahkan larutan NaOH,Na2SiO3 dan superplasticizer ke dalam campuran

lalu campur hingga rata.

7. Kemudian masukkan superplasticizer aduk hingga homogen.

8. Setelah tercampur rata masukkan agregat halus dan aduk hingga rata, kemudian

tuang campuran ke dalam pan persegi yang telah dilapisi plastik.

9. Masukkan adonan beton geopolimer yang sudah homogen ke dalam cetakan

(bekisting). Adonan yang akan dimasukkan ke dalam cetakan (bekisting),

dibagi menjadi 3 bagian lapisan. Setiap lapisan dirojok sebanyak ± 60 kali

dengan alat perojok besi. Selain dirojok, bagian samping cetakan juga harus

dipukul – pukul dengan bantuan palu karet serta diletakkan diatas mesin

penggetar. Hal tersebut dilakukan agar adonan menjadi padat dan cetakan terisi

penuh.

10. Lepaskan cetakan setelah beton mengeras sehari setelah pengecoran.

3.8 Curing benda uji

Setelah beton dilepas dari cetakan selanjutnya beton disimpan pada suhu

ruangan dengan ditutup dengan menggunkan karung sampai beton berumur 28 hari.

Hal ini bertujuan untuk mengurangi kehilangan air akibat penguapan selama proses

curing berlangsung.

3.9 Pengujian Beton Geopolimer dan beton OPC

3.9.1 Cek Standar Deviasi

Untuk mengetahui kualitas dari beton yang telah dibuat, perlu dilakukan

kontrol kualitas beton agar nantinya dapat diketahui mutu dari beton yang telah

dibuat seperti pada Tabel 3.6.

42

dan untuk menghitung kovarian adalah sebagai berikut :

S = ∑(𝑥− 𝜇)

𝑛−1 (3.15)

dan untuk menghitung kovarian adalah sebagai berikut :

K = 𝑆

𝜇x 100 (3.16)

di mana :

S = Standar deviasi

x = Nilai benda uji

µ = Rata-rata

n = Jumlah benda uji

Tabel 3.6 Klasifikasi standar deviasi menurut SNI 03-06815-2002

Standar Deviasi (MPa) Kovarian (%) Kontrol

Kualitas Kelas

Lapangan Laboratorium Lapangan Laboratorium

< 2.8 < 1.4 < 9.33 < 4.67 Istimewa

2.8 – 3.5 1.4 – 1.7 9.33 – 11.67 4.67 – 5.67 Sangat Baik

3.5 – 4.2 1.7 – 2.1 11.67 – 14.00 5.67 - 7.00 Baik

4.2 – 4.9 2.1 – 2.4 14.00 – 16.33 7.00 – 8.00 Cukup

> 4.9 > 2.4 > 16.33 > 8.00 Kurang

3.9.2 Pengujian Kuat Tekan (ASTM C 39)

Tes kuat ini dilakukan pada usia 28 hari curing Untuk setiap tes kuat tekan,

digunakan 3 benda uji seperti pada Gambar 3.16 dari setiap komposisi untuk

diambil nilai rata–rata dari setiap nilai yang diperoleh. Tujuan dari pengujian kuat

tekan adalah mengetahui kekuatan tekan beton geoplimer terhadap pembebanan.

Sebelum dilakukan pengujian benda uji dicaping terlebih dahulu dengan

43

menggunakan belerang agar permukaan benda uji rata selanjutnya diletakan diatas

mesin uji dan selanjutnya dilakukan proses pengujian tekan. Untuk menghitung

besarnya kuat tekan beton geopolimer, maka digunakan rumus :

𝜎𝑐 =𝑃

𝐴 (3.17)

dimana :

𝜎𝑐 = Besarnya kuat tekan beton (MPa)

P = Beban maksimum (kgf)

A = Luas permukaan silinder beton (mm2)

3.9.3 Pengujian Modulus Elastisitas (Tegangan-Regangan) (ASTM C 469)

Pengujian modulus elastisitas dilakukan pada saat beton berumur 28 hari

dengan benda uji sebanyak 1 buah. Pengujian ini bertujuan untuk mengamati

besarnya perubahan panjang (regangan) silinder beton akibat pembebanan serta

besarnya beban (P) saat mulai retak. Pengujian ini menggunakan mesin uji tekan

(CTM) dan alat ukur regangan (extensometer). Modulus elastisitas ditentukan

berdasarkan rekomendasi ASTM-C469 yaitu modulus chord.

Gambar 3. 16 Model Spesimen pengujian kuat tekan

44

Adapun perhitungan modulus elastisitas dengan persamaan berikut:

Ec =𝑆2−𝑆1

𝜀1−𝜀2 (3.18)

Dimana :

Ec = Modulus Elastisitas

S1 = tegangan sebesar 0.4 fc’

S2 = tegangan yang bersesuaian dengan regangan dengan arah longitudinal

sebesar 0.00005

𝜀 1 = regangan longitudinal sebesar 0.00005

𝜀 2 = regangan longitudinal akibat tegangan S2

Cara perhitungan:

Dari hasil pengujian menggunakan strain guage yang dipasang pada bend uji

silinder diperoleh data berupa:

P2 = 0.4 fc’ x A

P1 = fc’ ketika regangan sebesar 50 µ

= regangan yang terjadi pada P2

= 50 µ

A = luas area yang terkena beban

Sehingga dengan rumus diatas diperoleh

S2 = P2/A

S1 = P1/A

45

Maka modulus elastisitas dinyatakan dengan:

E =𝑆2−𝑆1

𝜀1−𝜀2=

(𝑝2

𝐴)−(

𝑝1

𝐴)

𝜀2−50 µ (3.19)

3.9.4 Perhitungan Poisson’s Ratio

Poisson’s ratio adalah perbandingan antara perubahan regangan arah tegak

lurus dengan perubahan regangan searah beban. Dalam perhitungan Poisson’s ratio

didapat dari data perubahan panjang longitudinal /aksial (ΔL) dan perubahan lebar

lateral/aksial (Δr) yang menggunakan strain guage dengan pemasangan arah

vertical dan horizontal pada specimen.

Kurva tegangan aksial dan tegangan lateral didapat dengan memasang tititk-

tititk pasang regangan aksial dan regangan lateral yang didapat dari hasil pengujian

ked lam sumbu x dan y dengan menggunakan program Microsoft Excel. Besarnya

nilai poison ratio didapatkan dari grafik regangan vertical terhadap grafik regangan

horizontal, dimana dari grafik tersebut dicari posisi linier dan titik x dan titk y

dimasuka kedalam persaaan berikut :

𝑣 =𝛥𝜀𝑥

𝛥𝜀𝑦 (3.20)

Gambar 3.17 Model specimen pengujian Modulus elastisitas

Strain Guage

46

3.9.5 Pengujian Tarik Langsung (Direct Tensile Test) CRD-C 260-01

Direct Tensile test bertujuan untuk mengetahui kuat tarik dengan

menggunakan benda uji dogbone seperti pada Gambar 3.18. Pengetesan dilakukan

pada umur 28 hari dengan jumlah benda uji 2 buah. Dari pengujian tersebut

diperoleh force (gaya) dan stroke (gerak perpindahan) yang kemudian diolah

menjadi diagram tegangan regangan.

Menghitung Stress yang terjadi :

Stress = 𝐹

𝐴 (N/mm2) (3.21)

dimana

F = gaya yang diterima (N)

A = Luasan daerah tarik (mm2)

Menghitung strain yang terjadi :

Strain = 𝑆𝑡

𝐺𝑡 (3.22)

dimana

St = Stroke yang terjadi (mm)

GI = Gauge Length / panjang daerah tarik (mm

Gambar 3.18 Model specimen pengujian kuat tarik langsung

47

Setelah diperoleh nilai stress dan stran, maka dibuat diagram stress-strain

(tegangan- regangan tarik) benda uji.

Berdasarkan diagram tegangan regangan hasil pengujian tarik, dapat dicari

besarnya Δft/Δεt. Pada 25% dan 75% dari tegangan maksimum drafik hubungan

tegangan yang dihasilkan. Besarnya Δft/Δεt didapatkan dari persamaan dibawah

ini:

Δft

Δεt.=

ft2−ft1

εt2−εt1 (3.22)

Dimana :

ft2 = 75% tegangan tarik beton geopolimer

ft1 = 25% tegangan tarik beton geopolimer

εt2 = 75% regangan tarik beton geopolimer

εt1 = 25% regangan tarik beton geopolimer

3.9.6 Pengujian Pull Out

Prosedur pengujian tegangan lekatan pada pull-out harus memenuhi syarat

Indian Standard IS; 2770, namun penggunaan alat pengujian perlu disesuaikan

dengan alat pengujian yang tersedia di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan

ITS yaitu Universal Testing machine (UTM) dimana prosedur pengujian dan

pembacaan data hasil pengujian sebagai berikut :

a. Pembebanan Tarik

Penarikan benda uji dilakukan dengan menggunakan UTM (Universal Testing

Machine) dengan skema perletakan benda uji seperti pada Gambar 3.19. Hasil

pengujian diperoleh data pembebanan (load) dan perpindahan (displacement) yang

saling berkolerasi.

48

b. Pengukuran slip

Slip yang terjadi pada tulangan pada saat beban tarik bekerja diukur dengan

menggunakan LVDT (linear Variable Displacement Tranducer). Besaran yang

dikur adalah besarnnya total slip yang terjadi antara tulangan dan beton. LVDT

dipasang pada penjepit yang ditempatkan pada ujung atas tulangan yang akan

diukur slipnya. Pemabacaan LVDT dilakukan dengan menghubungkan LVDT

dengan data loger. Hasil output dari data loger merupakan slip yang terjadi pada

saat pemberian bebean hingga saat beban dihentikan.

Besarnya tegangan lekat (bond strength) rata-rata dihitung dari beban

maksimum (peak load) hasil pengujian pull out, dimana diasumsikan sebagai

tegangan lekat ultimit antara tulangan dan beton. Tegangan lekat rata-rata dihitung

berdasarkan analisis dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

𝜏𝑡 =𝑃

𝜋𝑑𝑏𝐿𝑑 (3.23)

dimana:

𝜏𝑡 = Tegangan lekat (MPa)

P = beban maksimum (kgf)

de= diameter tulangan efektif (mm)

Gambar 3.19 Skema pengujian pull out

49

Hasil pengujian pull out selain didapatkan beban maksimum (pick load)

adalah displacement yang terjadi termasuk besarnya elongation (perpanjangan)

pada tulangan. LVDT digunakan dalam penelitian ini untuk mengukur besarnya

slip yang terjadi pada free end. Sehingga untuk mendapatkan displacement pada

loaded end adalah dengan mengurangi besarnya elongation yang terjadi pada

daerah diluar area lekatan. Tekle (2015) Perumusan yang digunakan untuk

menghitung besarnya displacement pada loaded end.

δl = δm – δe (3.24)

δe =

𝑃𝑙

𝐴𝑏𝐸𝑏 (3.25)

dimana :

δl = Slip yang terjadi pada loaded end (mm)

δm = Displacment yang terbaca pada computer (mm)

δe = Elongation

P = Beban (N)

Gambar 3.20 Tampak atas skema pengujian pull out

50

𝐸𝑏 = Modulus elastisitas tulangan (MPa)

l = panjang tulangan pada loaded end diluar area lekatan (mm)

3.10 Perbandingan Hasil Pengujian Dengan Persamaan empiris.

Berdasarkan hasil pengujian eksperimental pull out di laboratium dan hasil

analisis dengan menggunakan rumus didapatkan besarnya tegangan lekatan anatara

tulangan dan beton. Selanjutnya besarnya tegangan lekatan hasil ekperimental akan

dibandingkan dengan perhitungan tegangan lekatan dengan menggunakan

persamaan empiris hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya.

Beberapa penelitian yang telah dilakukan merumuskan persamaan untuk

menghitung besarnya kuat lekat antara beton dan tulangan. Oragun et al (1977)

merumuskan tegangan antara beton dan tulangan yang dipengaruhi oleh empat

faktor yaitu mutu beton, diameter tulangan, panjang penyaluran serta ketebalan

selimut beton. Perumusan hasil penelitian Oragun et al (1977) adalah sebagai

berikut:

𝒖 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟑𝟎𝟒𝟓√𝒇′𝒄 [𝟏. 𝟐 + 𝟑𝒄

𝒅𝒃+ 𝟓𝟎

𝒅𝒃

𝑳𝒃] (3.26)

Kim dan Park (2015) melakukan penelitian mengenai kuat lekat antara

tulangan dan beton geopolimer, dimana perumusan untuk menghitung besarnya

tegangan lekatan antar tulangan dan beton geopolimer mengacu pada persamaan

hasil penelitian Oragun (1977). Hasil penelitian kim park (2015) merumuskan

persamaan baru berdasarkan persamaan Oragun (1977) dengan perbedaan besarnya

faktor pada koefisien mutu beton dan koefisien ketebalan selimut beton terhadap

diameter tulangan dengan perumusan sebagai berikut :

𝑢 = √𝑓′𝑐 [2.07 + 0.20𝑐𝑚𝑖𝑛

𝑑𝑏+ 4.15

𝑑𝑏

𝑙𝑑] (3.27)

dimana :

lb = Panjang lekatan anatara beton dan tulangan (mm)

c = ketebalan cover beton (mm)

51

fc’ = Kuat tekan beton (Mpa)

𝐴𝑏 = Section area tulangan (mm2)

𝑑𝑏 = diameter tulangan (mm)

Cmin = Cover beton minimum (mm)

3.11 Pemodelan dengan menggunakan ANSYS

Pada penelitian ini dilakukan pula pemodelan 3D dengan menggunakan

program bantu finite element ANSYS. Program ANSYS yang digunakan adalah

ANSYS Workbench 15.0. Pemodelan dilakukan untuk membandingkan hasil

experimental dengan hasil analisa program.

3.11.1 Model Spesimen Pull Out

Model spesimen pull out dalam analisis dengan menggunakan program

bantu dibuat sama dengan spesimen pull out experimental di laboratorium. Pada

analisis dengan menggunakan proram bantu hanya dibuat 1 model spesimen pull

out beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos diameter 16 mm. Kubus

beton dimodelkan dengan ukuran 150 x 150 x 150 mm dengan panjang tulangan

yang digunakan adalah 530 mm dimana ukuran tersebut sudah termasuk panjang

tulangan yang tertanam dalam beton

Gambar 3.21 Pemodelan Spesimen pengujian pull out

52

3.11.2 Pemberian Contact antara Beton dan Tulangan

Pada pemodelan dengan menggunakan program bantu, untuk memberikan

bonden (lekatan) antara dua spesimen perlu diberi contact antara kedua spesiemen

tersebut. Dalam pemodelan penlitian ini contact diberikan anatara spesimen

tulangan dan beton.

3.11.3 Pembebebanan dan Boundary Condition

Displacement boundary condition diterapkan sebagai beban pada bagian

bawah tulangan. Boundary condition juga diterapkan pada permukaan atas kubus

beton dengan mengendalikan translasi pada nodes pada permukaan atas kubus

dalam tiga arah kecuali pada nodes yang berdekatan pada tulangan. Displacement

pada bagian atas tulangan hanya memberikan arah positif (Y).Pembebanan

diberikan pada ujung tulangan dimana beban yang diberikan merupakan beban

increment yang diberikan bertahap hingga mencapai beban maksimum.

Gambar 3.22 Contact antara tulangan dan beton

53

Gambar 3.23 Pemodelan Boundary Condition pada specimen

Gambar 3.24 Pemberian pembebanan pada spesimen

3.11.4 Pemberian Meshing Pada Spesimen Pull Out

Meshing pada specimen pull out yaitu membagi specimen menjadi bagian

yang lebih kecil dengan ukuran yang ditentukan seperti pada Gambar 3.24 . Pada

analisis dengan menggunakan program bantu adapun beberapa method meshing

yang dapat digunakan untuk membagi element, dan khususnya untuk daerah lekatan

antara beton dan tulangan meshing yang diberikan dapat disesuaikan

54

Gambar 2.25 Pemodelan meshing pada spesimen

3.11.5 Material Properties

Material properties yang digunakan dalam analisis adalah hasil dari

pengujian experimental. Parameter yang dibutuhkan dalam analisis menggunakan

ANSYS dapat dilihat pada Tabel 3.7

Tabel 3.7 Material Properties analisis finite element

Material (Tipe Elemen) Parameter

Beton

Kuat Tekan (MPa)

Kuat Tarik (MPa)

Modulus Elastisitas Ec, (MPa)

Poisson’s ratio, vc

Berat Jenis (g/mm2)

Baja Tulangan

Diameter (mm)

Tegangan Leleh (MPa)

Modulus Young Es, (MPa)

Poisson’s ratio, vs

Berat jenis (g/mm2)

Panjang Penyaluran Ld= 5db (mm)

55

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

4.1 Umum

Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil penelitian yang telah diperoleh

dari tiap - tiap pengujian, kemudian dianalisa dan ditarik kesimpulan. Hasil

penelitian di laboratorium terdiri dari hasil uji material fly ash, agregat, tulangan

baja dan hasil uji pull-out. Pengaruh diameter dan bentuk permukaan tulangan

terhadap kuat lekat beton, ditentukan oleh besarnya tegangan lekat (τ) yang

didapatkan dari hasil pengujian pull-out di laboratorium. Data-data hasil pengujian

akan ditampilkan dalam betuk tabel dan grafik untuk mempermudah dalam

menganalisa.

4.2 Hasil Analisa Material

4.2.1 Hasil Analisa X-Ray Flourence (XRF) Fly Ash

Pada penelitian ini fly ash yang digunakan berasal dari PT. Petrokimia

Gresik. Halim (2016) telah melakukan analisa kimia fly ash kelas F yang berasal

dari Petrokimia Gresik di Laboratorium Sucofindo Surabaya, dengan hasil analisa

ditunjukkan dalam Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil analisa X-Ray Fluorence (XRF) fly ash (Halim 2016)

Hasil analisa komposisi kimia menurut Tabel 3.3 (ASTM C-618,-03)

menujukkan bahwa fly ash yang digunakan tergolong Tipe F berdasarkan:

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 = 87.1 % < 70% Kelas F

SO3 = 1.05 % < 5% Kelas F

Senyawa SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Cr2O3 K2O Na2O SO3 Mn2O3

%

Massa 48.47 26.05 12.54 0.92 5.18 2.77 0.02 1.66 0.47 1.05 0.19

56

4.2.2 Hasil analisa X-Ray Difraction (XRD) Fly Ash

Analisa XRD digunakan untuk mengetahui kandungan mineral yang

terdapat dalam fly ash. Dalam pengujian XRD menggunakan satu sample fly ash

dengan klasifikasi kelas F yang berasal dari PT. Petrokimia Gresik. Hasil analisa

XRD pada fly ash yang telah dilakukan oleh Halim (2016) dapat dilihat pada

Gambar 4.1

Gambar 4. 1 Grafik analisis uji X-Ray Difraction (XRD) Fly ash

Untuk memudahkan pembacaan kandungan mineral yang terdapat dalam fly

ash, komposisi mineral hasil analisa XRD dijelaskan dalam bentuk tabel. Hasil dari

komposisi mineral fly ash dapat dilihat pada Tabel 4.2

Tabel 4. 2 Komposisi mineral fly ash

Kode Nama Mineral Rumus Kimia Jumlah

(%)

1 Quartz low SiO2 33.67

2 Silimanite Al2O3 14.08

3 Magnetite Fe3O4 1.00

4 Maghemite Fe2O3 1.14

5 Hematite Fe2O3 2.16

6 Anorthite CaAl2Si2O8 4.08

AnSi An

Qz

An SiSi

Qz

AnAnSi

SiHSi

Ma

Mt

QzQz

Qz

SiQz

An

QzQz

An An

Qz

Si

Qz

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 10 20 30 40 50 60 70

57

Berdasarkan Gambar 4.1 dan Tabel 4.2 dapat dilihat kandungan mineral yang

terdapat dalam fly ash antara lain Quartz low (SiO2), Siliminate (Al2O3),

maghemite, hematite (Fe2O3), magnetite (Fe3O4), dan Anorthite (CaAl2Si2O8).

Kadar reaktif Si total dalam fly ash sebesar 52.4% diamana SiO2 bebas sebesar

18.7% dan SiO2 reaktif didapatkan dari puncak difraksi tertinggi mencapai 33.67

Mineral tersebut mengandung Silika (Si) dan alumiium (Al) yang reaktif apabila

dicampurkan dengan alkali aktifator

4.2.3 Berat Jenis Fly Ash

Pengujian berat jenis fly ash dilakukan sesui dengan standar ASTM C-118

dengan hasil pengujian seperti pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Berat jenis fly ash kelas F PT. Petrokimia Gresik

Berdasarkan hasil pengujian berat jenis fly ash, berat jenis yang diapatkan

sebesar 2,54 gram/cm3. Penelitian Munir (2010) menyatakan bahwa berat jenis fly

ash berkisar antaar 2.100 hingga 3.100 gram/cm3. Sehingga dapat disimpulkan

bahwa berat jenis fly ash kelas F yang berasal dari PT Petrokimia Gresik telah

memenuhi persyaratan.

4.2.4 Pengujian Karakteristik Agregat Kasar

4.2.4.1 Percobaan Berat Jenis Batu Pecah (ASTM C127-88 Reapp.01)

Hasil pengujian berat jenis batu pecah dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Percobaan 1 2

Berat Fly Ash (w1) (gram) 50 50

Berat Fly Ash + Air + Labu takar (w2) (gram) 372 372

Berat labu takar + Air (w3) (gram) 341 342.5

Berat jenis (gram/cm3) = w1/(w3+w1-w2) 2.63 2.44

Rata-rata (gram/cm3) 2.54

58

Tabel 4.4 Berat jenis batu pecah

Berdasarkan hasil pengujian didapatkan berat jenis batu pecah rata-rata

sebesar 2.58 gram/cm3, berat jenis batu pecah yang disyaratkan ASTM C. 128-88

Reapp 01 sebesar 2.4 hingga 2.7 gram/cm3. Sehingga batu pecah yang digunakan

telah memenuhi persyaratan.

4.2.4.2 Percobaan Kelembaban Batu Pecah (ASTM C 566-97 Reapp. 04)

Hasil pengujian kelembaban batu pecah dapat dilihat pada Tabel 4.5

Tabel 4.5 Kelembaban batu pecah

Dari hasil perngujian yang telah dilakukan didapatkan rata-rata kelembaban

batu pecah sebesar 1.07%

4.2.4.3 Percobaan Air Resapan pada Batu Pecah (ASTM C 127-88 Reapp. 01)

Hasil pengujian air resapan pada batu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.6

Percobaan 1 2

(gram) (gram)

Berat kerikil di udara (w1) 3000 3000

Berat kerikil di air (w2) 1815 1855

Berat jenis = w1/ (w1-w2) 2.53 2.62

Percobaan 1 2

gram gram

Berat kerikil di udara (w1) 3000 3000

Berat kerikil di air (w2) 2972 2964

Kelembaban batu pecah (%) 0.942 1.215 ((w2-w1) / w2) x 100%)

59

Tabel 4.6 Air resapan batu pecah

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, didapatkan besarnya

kadar air resapan rata-rata sebesar 1.19%. Kadar air yang didapatkan memenuhi

persyaratan ASTM C-127-88-93 dimana batas air resapan yang diperbolehkan

sekitar 1% hingga 2%.

4.2.4.4 Percobaan Berat Volume Batu Pecah (ASTM C 29 / C 29 M-97 a)

Hasil pengujian air resapan pada batu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.7

Tabel 4.7 Berat volume batu pecah

Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan berat volume batu pecah

sebesar 34 kg/m3. Batas berat volume yang disyaratkan oleh ASTM C 29-91 tidak

boleh lebih dari 40 kg/m3, sehingga hasil pengujian menunjukan batu pecah yang

digunakan memenuhi persyaratan.

Percobaan 1 2

gram gram

Berat kerikil SSD 3000 3000

Berat kerikil oven (w) 2970 2960

Kadar air resapan (%) 1.02 1.36

((3000-w) / w) x 100%

Percobaan Tanpa Dengan

rojokan rojokan

Berat silindew (w1) (kg) 5.015 5.015

Berat silinder + batu pecah (w2) (kg) 19.25 19.54

Berat batu pecah (w2-w1) (kg) 14.19 14.52

volume silinder(v) (lt) 0.01 0.01

Berat volume(kg/lt) 1418.5 1452.4

60

4.2.4.5 Tes Kebersihan Batu Pecah Terhadap Lumpur (ASTM C 117 -03)

Hasil Pengujian kebersihan batu pecah terhadap lumpur/pencucian

ditunjukkan pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Kebersihan batu pecah terhadap lumpur (pencucian)

Percobaan 1 2

gram gram

Berat kering sebelum dicuci (w1) 1000 1000

Berat kering setelah dicuci (w2) 987 985

Kadar lumpur (%) ((w1-w2) / w1) x 100% 1.30 1.50

Berdasarkan hasil pengjian yang telah dilakukan didaptkan besarnya kadar

lumpur rata-rata sebesar 1.4%. Betas kadar lumpur yang disyaratkan adalah tidak

lebih dari 1%, hal ini menujukkan bahwa agragat kasar yang akan digunakan harus

dicuci beberapa kali sampai kadar lumpurnya berkurang hingga 1 %.

4.2.4.6 Tes Keausan Agregat Kasar (ASTM C 131-03)

Hasil pengujian keausan agregat kasar ditunjukkan pada Tabel 4.9

Tabel 4.9 Keausan agregat kasar

Hasil pengujian yang telah dilakukan menujukkan tingkat keausan agregat

kasar sebesar 22.40%.Agregat yang baik berdasarkan ASTM C 131-89 memiliki

tingkat keausan kuang dari 35%, sehingga batu pecah yang digunakan telah


Percobaan 1

gram

Berat sebelum diabrasi 5000

Berat sesudah diabrasi 3880

keausan ((w1-w2) / w1) x 100% 22.40

61

4.2.4.7 Analisa Saringan Batu Pecah (ASTM C 136-95A)

Hasil pengujian analisa saringan batu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.10

Tabel 4.10 Hasil analisa saringan agregat kasar

Gambar 4.2 Lengkung ayakan batu pecah

Agregat yang baik menurut standar ASTM harus memenuhi zona lengkung

ayakan. Hasil pengujian yang telah dilakukan menujukkan grafik lengkung ayakan

batu pecah berada dalam zona yang disyaratkan, sehingga agregat batu pecah yang


Lubang ayakan Batu pecah

Tertahan Lolos

No mm gram E% Komulatif E% %

3/4" 19.1 60 1.2 1.2 98.8

3/8" 9.5 3945 78.9 80.1 20.37

No.4 4.76 995 19.9 100 0

No.8 2.38 0 0 100 0

No.16 1.1 0 0 100 0

No.30 0.59 0 0 100 0

No.50 0.297 0 0 100 0

No.100 0.149 0 0 100 0

Pan 0 0 - -

Jumlah 5000 100 681.3

Fm kr 6.81

62

4.2.5 Pengujian Karakteristik Agregat Halus (Pasir)

4.2.5.1 Percobaan Berat Jenis Pasir (ASTM C 128-01)

Hasil pengujian berat jenis pasir ditunjukkan pada Tabel 4.11

Tabel 4.11 Berat jenis pasir

Berat jenis pasir yang disyaratkan ASTM C-128-78 antara 2.4 sampai 2.7.

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, didapatkan berat jeins rata-rata

sebesar 2.65. Sehingga pasir yang digunakan memenuhi persyaratan.

4.2.5.2 Percobaan Kelembaban Pasir (ASTM C566-97 Reapp. 04)

Hasil pengujian berat jenis pasir ditunjukkan pada Tabel 4.12

Tabel 4.12 Kelembaban pasir

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan besarnya

kelembaban pasir rata-rata sebesar 2.98 %. ASTM C-566-89 menyatakan pasir

benar-benar kering apabila kelembaban mencapai angka kurang dari 0.1%.

Sehingga dapat disimpulkan pasir yang digunakan belum benar-benar kering.

Percobaan 1 2

gram gram

Berat labu + Pasir + air (w1) 1560 1560

Berat pasir SSD 500 500

Berat labu + air (w2) 1250 1248.00

Berat jenis pasir = 500/ (500+ w2-w1) (gr/cm3) 2.632 2.660

Percobaan 1 2

gram gram

Berat pasir asli (w2) 500 500

Berat pasir oven (w1) 482.2 486

Kelembaban Batu Pecah (%) 3.16 2.8

63

4.2.5.3 Percobaan Air Resapan Pada Pasir (ASTM C 128-01)

Hasil pengujian air resapan pada betu pecah ditunjukkan pada Tabel 4.13

Tabel 4.13 Air resapan pasir

Berdasarkan hasil pengujian didapatkan kadar air resapan rata-rata sebesar

1.31%. Batas kadar air resapan yang dierbolehkan berdasarkan ASTM C 128-93

diperbolehkan antara 1% sampai 4%. Sehingga pasir yang digunakan memenuhi

persyaratan.

4.2.5.4 Percobaan Berat Volume Pasir (ASTM C29/ C 29m-97)

Hasil pengujian berat volume pasir ditunjukkan pada Tabel 4.14

Tabel 4.14 Berat volume pasir

Hasil pengujian menunjukkan selisih berat volume pasir dengan rojokan dan

tanpa rojokan sebesar 8.3 kg/m3. Batasan berat volume yang disyaratkan oleh

ASTM C 29-91 adalah tidak lebih dari 40 kg/m3, sehingga pasir yang digunakan


Percobaan 1 2

gram gram

Berat kerikil SSD 500 500

Berat kerikil oven (w) 492.9 494

Kadar air resapan = ((500-w1) /w1)) x 100% 1.42 1.20

Percobaan Tanpa dengan

rojokan rojokan

Berat silindew (w1)(kg) 2.33 2.33

Berat silinder + batu pecah (w2)(kg) 7.18 6.93

Berat batu pecah (w2-w1)(kg) 4.85 4.60

volume silinder(v)(lt) 0.03 0.03

Berat volume(kg/lt) 161.6 153.3

64

4.2.5.5 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Organik (ASTM C 40-04)

Hasil pengujian kebersihan pasir terhadap bahan organic ditunjukkan pada

Tabel 4.15.

Tabel 4.15 Kebersihan pasir terhadap bahan organik

Warna hasil dari pengujian kebersihan pasir terhadap bahan organic

berdasarkan ASTM C 20-92 harus tidak lebih tua dari warna zat pembanding yaitu

NaOH. Berdasakan hasil pengujian warna yang timbul berupa putih bening, hal ini

menujukkan pasir yang digunakam memenuhi persyaratan

4.2.5.6 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pengendapan)

Hasil pengujian kebersihan pasir terhadap bahan lumpur ditunjukkan pada

Tabel 4.16.

Tabel 4.16 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pengendapan)

Percobaan 1 2

gram gram

Volume pasir 130 130

Larutan NaOH 70 70

Warna yang timbul bening bening

Percobaan 1 2

gram gram

Tinggi lumpur 1 1

Tinggi pasir 5.8 5.6

Kadar lumpur 1.72 1.78

65

Batas Maksimum kadar lumpur yang disyaratkan ASTM C 33-86 adalah

sebesar 3%. Hasil pengujian menunjukkan besarnya kadar lumpur rata-rata 1.75%.

Hal ini menujukkan pasi yang digunakan memenuhi persyaratan.

4.2.5.7 Tes Kebersihan Pasir Terhadap Bahan Lumpur (Pencucian) (ASTM

C 117-03)

Hasil pengujian kebersihan pasir ditunjukan pada Tabel 4.17.

Tabel 4.17 Kebersihan pasir terhadap lumpur (pencucian)

Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan kadar lumpur

pasir rata-rata sebesar 2.48. Batas maksimum kebersihan pasir terhadap material

yang lebih halus berdasarkan ASTM C 33 adalah sebesar 5%. Sehingga pasir yang


4.2.5.8 Analisa Saringan Pasir

Hasil pengujian kebersihan pasir ditunjukan pada Tabel 4.18.

Percobaan 1 2

gram gram

Berat kering sebelum dcuci 500 500

Berat kering setelah dicuci 482.5 490

Kadar lumpur 2.96 2.00

66

Tabel 4.18. Hasil analisa saringan pasir

Lubang ayakan Pasir

Percobaan I Percobaan II

No mm Gram E%

Komulatif

E% E%

Komulatif

E%

4 4.76 0 0 100 0 100

8 2.38 12 2600 97.40 2.41 97.59

16 1.19 66 14.20 83.20 13.25 84.34

30 0.59 184 37.60 45.60 36.95 47.39

50 0.297 183 36.40 9.20 36.75 10.64

100 0.149 51 8.80 0.40 10.24 0.4

Pan Pan 2 0.40 0 0.4 0

Gambar 4.3 Lengkung ayakan pasir

Berdasarkan ASTM C 136.01, agregat yang baik harus memnuhi zona

lengkungan ayakan yang telah disyaratkan. Berdasarkan Tabel 4.18 dan Gambar

4.3 menjukkan pasir berada pada zona gradasi 2, sehingga material yang digunakan


67

4.3 Pengujian Tarik Tulangan

Pada penelitian ini tulangan yang digunakan adalah tulangan polos dan

tulangan ulir dengan variasi ukuran diameter 12 mm, 13 mm 16 mm dan 19 mm.

Berdasarkan SNI 2052 2014 untuk perhitungan diameter efektif tulangan ulir

adalah dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

de = 12,736 √ 𝑏 (4.1)

dimana :

de = diameter efektif tulangan (mm)

b = berat benda uji persatuan panjang (kg/m)

Hasil perhitungan besarnya diameter efektif baja tulangan polos maupun

tulangan ulir dapat dilihat pada Tabel 4.19

Tabel 4.19 Hasil perhitungan diameter efektif tulangan

Benda uji db Berat (w) Panjang(L) de

1 12 Polos 360.07 500 10.81

2 13 Ulir 500.27 500 12.70

3 16 Polos 731.17 499.5 15.30

4 16 Ulir 760.00 500 15.70

5 19 Polos 1048.67 500 18.51

6 19 Ulir 1077.50 501 18.73

Pengujian tarik baja tulangan dilakukan sesuai SNI 0408, dimana untuk

menghitung kuat leleh, dan kuat tarik baja tulangan pada tulangan polos dan

tulangan ulir digunakan nilai luas penampang yang dihiting dari diameter efektif

benda uji. Tabel 4.19 menujukkan hasil pengujian tarik tulangan polos dan

tulangan ulir yang dilakukan di Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan

68

Tabel 4.19 Hasil pengujian tarik tulangan polos dan tulangan ulir

4.4 Pengujian Beton Geopolimer dan Beton OPC

4.4.1 Mix design Beton Geopolimer

Komposisi beton geopolimer berbahan dasar fly ash dalam penelitian ini

terdiri dari fly ash, larutan NaOH 8M, sodium silikat, superplasticizer, agregat

kasar, dan agregat halus. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh

diameter tulangan terhadap kuat lekat beton geopolimer. Oleh karena penggunaan

variasi ukuran diameter pada tulangan polos dan tulangan ulir digunakan untuk

mengetahui besarnya kuat lekat anatara beton geopolimer dan tulangan.

Komposisi benda uji beton geopolimer untuk setiap variasi diameter yang

digunakan adalah sama dan dapat dilihat pada Tabel 4.20 Berdasarkan hasil

penelitian berat volume beton geopolimer yang didapat sebesar 2400 kg/m3 dengan

perbandingan berat campuran beton geopolimer adalah :

1. Perbandingan binder dan agregat adalah 25 : 75

2. Perbandingan antara fly ash dan larutan alkali adalah 65 : 35

3. Perbandingan agregat kasar dan agregat halus adalah 60 : 40

4. Perbandingan Na2SiO3 dan NaOH adalah 2.5 : 1

No Bentuk

Tulangan

Berat Diameter Luas

Kuat

Leleh

Kuat

Tarik Regangan

Penampang (fy) (fs)

kg/m mm2 Mpa Mpa (%)

1 Polos 0.72 12 91.80 390.18 544.39 30.33

2 Polos 1.44 16 183.98 183.98 492.47 29.74

3 Polos 2.11 19 269.16 340.46 505.31 29.17

1 Ulir 0.99 13 126.71 528.78 676.16 17.33

2 Ulir 1.52 16 193.76 492.43 625.13 19.74

3 Ulir 2.16 19 275.64 518.42 656.09 17.71

69

Tabel 4.20 Komposisi material beton geopolimer tiap 1 m3

Material Massa(kg/m3)

Aggregat Kasar 1080

Aggregat Halus 720

Fly Ash 390

Sodium Hidroksida (NaOH) 60

Sodium Silikat (Na2SiO3) 150

Superplasticizer 11.7

4.4.2 Kuat Tekan Beton Geopolimer

Pengujian kuat tekan beton geopolimer dilakukan pada saat beton berumur

28 hari. Untuk Hasil pengujian kuat tekan beton geopolimer dan kontrol kualitas

beton berdasarkan SNI 03-06815-2002 dapat dilihat pada Tabel 4.21

Tabel 4.21 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Geopolimer

Umur

Beton

P A fc' Berat f'c Rata-rata S. Deviasi Klasifikasi

(kg) (cm2) (MPa) (kg) (MPa) (MPa)

28 Hari 29200 78.5 37.68 3.89

35.70 1.72 Baik 28 Hari 27000 78.5 34.84 3.93

28 Hari 26800 78.5 34.58 3.89

Berdasarkan Tabel 4.21 kuat tekan beton geopolimer rata-rata yang

didapatkan sebesar 35.70 MPa. Besarnya kuat tekan yang dihasilkan oleh beton

geopolimer dijadikan sebagai acuan dalam merencanakan beton OPC sebagai

pembanding.

70

4.4.3 Mix Design Beton OPC

Beton OPC yang direncanakan dibuat dengan metode SNI-03-2834-1993.

Tujuan dari pembuatan beton OPC dalam penelitian ini adalah untuk

membandingkan perilaku lekatan yang terjadi antara beton dan tulangan pada beton

geopolimer dan beton OPC. Pada penelitian ini tidak membandingkan keseluruhan

variasi ukuran diameter tulangan, serta jenis permukaan tulangan yang digunakan

pada beton OPC adalah tulangan polos. Tabel 4.22 menujukkan mix design beton

OPC dengan kuat tekan yang direncanakan sebesar 35 MPa.

Tabel 4.22 Mix desain beton OPC

No Uraian Reverensi Nilai Satuan

1 Kuat tekan yang

direncanakan (f’c)

Ditetapkan 35 MPa

2 Standar deviasi (Sr) 10% x fc’ 3.5 MPa

3 Nilai tambah/ Margin (M) M= 1.64(Sr) untuk Sr < 40 5.74

MPa

4 Kuat tekan rata-rata yang

direncanakan

f'cr = fc' + M

40.74

MPa

5 Jenis Semen Ditetapkan T. 1

6 Jenis Agregat

1. Ageragat halus Alami

2. Agregat Kasar Batu Pecah

7 Faktor air semen (FAS) Grafik 1 atau 2 dan Tabel 2 0.48

8 Faktor air semen

maksimum

Tabel 3,4 dan 5 (gunakan 7

dan 8 terkecil)

0.46

9 Tetapkan nilai slump Tabel 6

10 Ukuran maksimum agregat Ditetapkan 10

mm

71

Tabel 4.23 Mix design Beton OPC (lanjutan)

Tabel 4.24 Tabel kebutuhan material beton OPC untuk 1 m3

11 Kadar air bebas (B) 2/3 Wh + 1/2 Wk (Tabel

6)

213.3 Kg/m3

12 Kadar semen (c) c = 11/8 463.8 Kg/m3

13 Kadar semen minimum Tabel 3, 4 dan 5 275 Kg/m3

14 Kadar semen yang

digunakan

Terbesar antara

12 dan 13

463.8 Kg/m3

15 Susunan butir agregat

halus

Hasil uji saringan dan

Tabel 7

Zona 2

16 Persen bahan lebih

halus dari 4.8 mm

45 %

17 Berat Jenis Relatif

Agregat (Kering

Permukaan)

2.6

18 Berat Jenis Beton 2375 Kg/m3

19 Berat agregat Total 1697.9 Kg/m3

20 Berat agregat halus (C) 764.05 Kg/m3

21 Berat agregat kasar (D) 933.84 Kg/m3

Material Massa (kg/m3)

Agregat Kasar 933.84

Ageragat Halus 764.05

Semen Portland Type 1 463.77

Air 213.33

72

4.4.4 Kuat Tekan Beton OPC

Pengujian kuat tekan beton OPC dilakukan sama hal nya dengan beton

geopolimer. Pengujian dilakukan pada saat beton berumur 28 hari. Hasil pengujian

beton kuat tekan dengan material Ordinary Portland Cement (OPC) ditunjukkan

pada Tabel 4.25.

Tabel 4.25. Hasil pengujian kuat tekan beton OPC

Umur

Beton

P A fc' Berat f'c Rata-rata S.Deviasi Klasifikasi

(kg) (cm2) (MPa) (kg) (MPa) (MPa)

28 Hari 3043.3 78.5 38.71 3.9

36.87 2.11 Baik 28 Hari 2921.2 78.5 37.05 3.89

28 Hari 2714.8 78.5 34.58 3.91

Berdasarkan hasil pengujian didapatkan kuat tekan beton OPC rata-rata

sebesar 36.78 MPa. Besarnya kuat tekan beton OPC apabila dibandingkan dengan

kuat tekan beton sekitar 2.9% lebih tinggi dengan kuat tekan yang semula

direncanakan sebesar 35 MPa. Selisih kuat tekan antara beton geopolimer dan beton

OPC yang dihasilkan menujukkan niai yang tidak terlalu signifikan. Sehingga beton

OPC dapat digunakan sebagai pembanding.

4.5 Hasil Pengujian Pull-Out

4.5.1 Pola Keruntuhan

Pola keruntuhan yang terjadi pada beton geopolimer dengan penggunaan

tulangan polos dan tulangan ulir menujukkan hasil yang berbeda seperti pada

Gambar 4.4

73

(a) Benda uji tulangan polos (b) Benda uji tulangan ulir

Gambar 4.4 Pola keruntuhan beton geopolimer

Hasil penelitian menujukkan pola keruntuhan yang berbeda terjadi pada

penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir. Untuk spesimen dengan

penggunaan tulangan polos seperti pada Gambar 4.4 (b), tidak menujukkan

adanya retakan yang terjadi pada permukaan beton akibat beban yang diberikan

secara terus-menerus hingga mencapai beban maksimum. Keruntuhan yang

terjadi pada tulangan polos merupakan keruntuhan slip.

Berbeda hal nya dengan tulangan ulir seperti pada Gambar 4.4 (a)

keruntuhan yang terjadi adalah splitting failure. Retakan awal, terjadi pada

bagian bawah beton yang berada tepat diatas meja perletakan. Retakan yang

terjadi semakin melebar menuju kearah atas pada bagian sisi kiri dan sisi kanan

beton. Keruntuhan terjadi pada saat pembebanan terus-menerus diberikan

hingga mencapai beban maksimum, diikuti dengan suara yang keras kerika

retak pada sisi kanan dan sisi kiri beton sudah mencapai bagian atas beton.

Pola keruntuhan yang terjadi pada tulangan ulir menujukkan hasil yang

sama dengan pola keruntuhan pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya

oleh Sarker (2010) dimana pola keruntuhan pada penggunaan tulangan ulir

adalah splitting failure. Pada keruntuhan splitting failure terjadi retakan yang

74

pada bagian sisi kiri dan sisi kanan beton. Menurut Sofi et al (2007) arah dan

pola keretakan beton akibat splitting failure terjadi pada daerah dengan cover

beton yang lebih kecil dibandingkan cover pada sisi lainnya. Seperti pada

penelitian ini daerah dengan ketebalan cover lebih kecil berada pada area

horizontal yaitu daerah unbonded yang diberi PVC sebesar 22.5 cm hingga 4.5

mm dibandingkan area vertical (cover beton) sebesar 65.5 hingga 69 mm.

Pola keruntuhan yang sama terjadi pada beton OPC pada penggunaan

tulangan polos. Keruntuhan yang terjadi merupakan keruntuhan slip, dimana

tidak terjadi retakan pada bagian sisi kanan dan sisi kiri beton OPC akibat

beban yang diberikan hingga mencapai beban maksimum. Pola keruntuhan

beton OPC dengan penggunaan tulangan polos dapat dilihat pada Gambar 4.5

Gambar 4.5 Pola keruntuhan beton OPC dengan pengggunaan tulangan

polos.

Perbedaan pola keruntuhan yang terjadi pada penggunaan tulangan polos

dan ulir dalam penelitian ini menujukkan hasil yang sama dengan pola keruntuhan

pada penelitian yang telah dilakukan Nuroji (2004) pada penggunaan tulangan

polos ulir pada beton mutu tinggi yaitu splitting failure pada tulangan ulir dan pull

out failure pada tulangan polos. Hasil penelitian membuktikan bahwa pola

75

keruntuhan yang sama terjadi pada beton beton geopolimer sama dengan beton

OPC pada penggunaan tulangan polos maupun tulangan ulir. Perbedaan pola

keruntuhan yang terjadi disebabkan pada tulangan ulir terdapat kontribusi tambahan

selain adhesi dan friksi yang terdapat pada tulangan polos dan ulir yaitu rib

interlooking, dimana gaya yang bekerja disalurkan oleh beton melai rib-rib

tulangan. Selanjutnya Tegangan tekan beton yang diakibatkan oleh penyaluran

pada rib harus mampu menahan desakan akibat tegagan arah longitudinal dan

radian. Pada saat tegangan telah melapaaui kapasitas maka akan terjadi retak radial

dan jika terus berkembang mengakibatkan splitting failure pada beton (Azizinamini

et al 1993).

4.5.2 Kurva Bond – Displacement

Hubungan kurva bond-displacement digunakan untuk mengetahui kapasitas

lekatan yang terjadi antara beton dengan tulangan, ketika awal beban yang

diberikan hingga terjadinya keruntuhan. Berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan sebelumnya (Sanker, 2011; Xing et al 2015; Tekle et al 2016; ) kurva

bond-slip dianalisis dengan menggunakan persamaan, dimana besarnya tegangan

lekatan (bond stress) rata-rata dan slip yang terjadi pada tulangan dan beton,

merupakan kuat lekat (bond strength) dan displacement pada saat beban

maksimum. Parameter peningkatan dan penurunan yang terjadi pada kurva bond-

slip didapatkan dari hasil pengujian pull-out test. Kurva bond- displacement rata-

rata pada tiap variasi ukuran diameter dan bentuk permukaan tulangan, digunakan

untuk menggambarkan perilaku lekatan (bond behavior) yang terjadi anatara

tulangan dengan beton, seperti ditampilkan pada Gambar 4.6 – Gambar 4.12.

76

Gambar 4.6 Hubungan bond-displacement atas LVDT beton geopolimer dengan

tulangan polos

Gambar 4.7 Hubungan bond- displacement atas LVDT beton geopolimer dengan

tulangan ulir

Kurva bond- displacement yang terjadi pada beton geopolimer dengan

penggunaan tulangan polos dan tulangan ulir dapat dilihat pada Gambar 4.6 dan

Gambar 4.7. Secara umum, hasil pengujian menujukkan variasi ukuran diameter

serta bentuk tulangan (polos dan ulir) memiliki kemampuan menahan gaya lekat

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

Displacement atas LVDT (mm)

12 mm

16 mm

19 mm

0235689

111214151718202123

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

displacement atas LVDT (mm)

19 mm

16 mm

13 mm

12

16 19

19

16

13

77

yang berbeda. Selain besaranya kuat lekat yang berbeda pada tiap-tiap variasi

ukuran diameter dan bentuk tulangan, slip yang terjadi menujukkan hasil yang

berbeda pula.

Tulangan polos memiliki kecendrungan nilai lekatan yang lebih kecil bila

dibandingkan dengan tulangan ulir, hasil penelitian ini sesuai dengan penilitian

Xing et all (2015) dimana melakukan studi experimental mengenai perilaku lekatan

tulangan polos dengan tulangan ulir sebagai pembandingnya. Gambar 4.6

menujukkan kurva bond-slip yang terjadi pada tulangan polos dengan berbagai

variasi ukuran diameter. Grafik pada tiap-tiap diameter yang berbeda terlihat

berimit satu dengan yang lainnya, hal ini menggambarakan perilaku lekatan yang

sama pada beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos. Perbedaan yang

cukup signifikan terlihat pada besarnya kuat lekat dan displacement yang terjadi

pada 12 mm dan 19 mm tulangan polos.

Berbeda hal nya dengan penggunaan tulangan ulir, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 4.7 dimana variasi ukuran diameter menujukkan perbedaan yang

sangat signifikan terhadap besarnya kuat lekat yang terjadi antara beton geopolimer

dengan tulangan ulir. Grafik kurva bond-displacement pada tiap variasi ukuran

diameter, menujukkan displacement terbesar terjadi pada tulangan dengan kuat

lekat yang besar. Perilaku lekatan yang sama, terjadi pada peleitian yang telah

dilakukan sebelumnya oleh Kim & Park (2015) dan Kayali (2016). Perbedaan

02

35

689

11

1214

151718

20

2123

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)


12 mm

13 mm

78

perilaku lekatan yang terjadi pada tulangan polos dan tulangan ulir dengan ukuran

diameter yang sama, dapat dilihat pada Gambar 4.8 - Gambar 4.10.

Gambar 4.8 Hubungan Bond-Slip beton geopolimer pada 12 mm tulangan polos

dan 13 mm tulangan ulir

Gambar 4.9 Hubungan Bond-Displacement atas LVDT beton geopolimer pada 16

mm tulangan polos dan tulangan ulir

Gambar 4.10 Hubungan Bond- Displacement atas LVDT beton geopolimer pada

16 mm tulangan polos dan tulangan ulir

Hasil penlitian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8 – Gambar 4.10,

merupakan perbandingan kurva bond-slip pada tulangan polos dan tulangan ulir

0

2

3

5

6

8

9

11

12

14

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)


16 mm

16 mm

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)


19 mm

19 mm

79

dengan diameter yang sama. Gambar 4.8 menujukkan kurva bond-slip 12 mm

tulangan polos dengan 13 mm tulangan ulir, dimana dapat dilihat perbedaan

besarnya kuat lekat yang sangat signifikan. Pada penggunaan 13 mm tulangan ulir

didapatkan kuat tekan yang sangat tinggi bila dibandingkan dengan penggunaan 12

mm tulangan polos. Grafik kurva bond slip antara 12 mm tulangan polos dan 13

mm tulangan ulir tidak menunjukkan grafik yang berimpit, dikarenakan

kemampuan 12 mm tulangan polos yang sangat kecil dalam menahan lekatan dan

displacement yang terjadi jauh lebih dahulu dibandingkan 13 mm tulangan ulir.

Perbedaan kuat lekat antara tulangan polos dan tulangan ulir dengan diameter

yang sama yaitu 16 mm dan 19 mm dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar

4.10. Penggunaan tulangan ulir menujukkan kuat lekat yang lebih tinggi

dibandingkan dengan tulangan polos. Pada 16 mm tulangan polos dan ulir,

perbedaan kuat lekat yang terjadi sekitar sebesar 50% dan grafik kurva bond-slip

terlihat berimpit, dimana menunjukkan perilaku lekatan yang sama antara kedua

bentuk tulangan. Displacement pada tulangan polos terjadi terlebih dibandingkan

tulangan ulir.

Perilaku lekatan yang sama juga terjadi pada penggunaan 19 mm diameter

tulangan polos dan ulir, dimana grafik kurva bond slip yang berimpit menujukkan

perilaku lekatan yang sama antar kedua bentuk tulangan. Namun pada penggunaan

19 mm diameter tulangan polos dan ulir tidak menunjukan perbedaan kuat lekat

yang signifikan. Besarnya perbedaan yang terjadi hanya sekitar 16.7%. Hal ini

mengindikasikan perbedaan bentuk tulangan tidak menjadi faktor utama yang

mempengaruhi kuat lekat antara beton geopolimer dan tulangan.

Beton OPC digunakan sebagai beton pembanding dalam penelitian ini, hasil

pengujian pull out test terhadap beton OPC dapat dilihat pada Gambar 4.11.

Perbandingan kurva bond- displacement antara beton OPC dan beton geopolimer

dengan penggunaan diameter yang sama ditunjukkan pada Gambar 4.11 - Gambar

4.13.

80

Gambar 4.11 Hubungan Bond-Displacement atas LVDT pada beton OPC

dengan tulangan polos

Gambar 4.12 Hubungan Bond- Displacement atas LVDT beton OPC dan beton

geopolimer pada 16 mm tulangan polos

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a_

Displacement atas LVDT (mm))

16 mm

19 mm

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

Displacement atas LVDT (mm)

16 mm OPC

16 mm GPC

81

Gambar 4.13 Hubungan Bond- Displacement atas LVDT beton OPC dan beton

geopolimer pada 19 mm tulangan polos

Kurva bond- Displacement beton OPC menujukkan perilaku lekatan yang

hampir sama dengan beton geopolimer. Perbedaan yang terjadi antara beton OPC

dan beton geopolimer adalah besarnya kuat lekat, dimana kuat lekat beton

geopolimer lebih besar dibandingkan beton OPC. Berdasarkan kurva bond

Displacement beton geopolimer dan beton OPC seperti pada Gambar 4.12 dan

Gambar 4.13 Displacement pada beton OPC terjadi lebih dahulu dengan kuat lekat

yang lebih kecil dibandingkan beton geopolimer.

4.5.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kuat Lekat (Bond Strength)

Perhitungan kuat lekat rata-rata tiap variasi ukuran diameter serta bentuk

permukaan, pada saat awal beban diberikan hingga terjadi keruntuhan dapat dilihat

pada lampiran 1. Pada Tabel 4.24 dan Tabel 4.25 menujukkan kuat lekat maksimum

rata-rata pada pada beton geopolimer dengan penggunaan tulangan polos dan ulir.

Besarnya diameter tulangan, ukuran cover terhadap diameter tulangan, panjang

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

Slip (mm)

19 mm GPC

19 mm OPC

82

penyaluran serta area lekatan yang mempengaruhi besarnya kuat lekat antara beton

dan tulangan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.14

Tabel 4.26 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan polos.

Tabel 4.27 Kuat lekat rata-rata beton geopolimer dengan tulangan ulir.

Gambar 4.14 Area lekatan antara beton dan tulangan

Kuat lekat antara beton dan tulangan dipengaruhi oleh beberapa factor antara

lain kuat tekan beton, ketebalan beton di sekitar tulangan (c/d), pengekangan pada

beton dan geometri tulangan (Oragun et all 1977; Rangan dan Esfahani 1998).

No Diameter

(d) mm

Cover

(c) mm

Bond Length

(Ld) mm (c/d)

mm

Bond

Area

mm4

Bond

Strength (τ)

MPa 5 x d π x d x Ld

1 12 150 60 5.75 2261 3.112

2 16 150 80 4.19 4019 6.77

3 19 150 95 3.45 5668 6.343

No Diameter

(d) mm

Cover

(c) mm

Bond Length

(Ld) mm (c/d)

mm

Bond

Area

mm4

Bond

Strength (τ)

MPa 5 x d π x d x Ld

1 13 150 65 5.27 2653 23.316

2 16 150 80 4.19 4019 13.26

3 19 150 95 3.45 5668 7.386

83

Faktor yang mempengaruhi berdasarkan geometri tulangan mencakup berat

tulangan, jarak dan bentuk dari permukaan tulangan. Pengaruh diameter tulangan,

area lekatan, serta ketebalan cover beton terhadap diameter tulangan pada

penggunaan tulangan polos dan ulir dapat dilihat pada Tabel 4.24 dan Tabel 4.25.

Bartlett dan Feldman (2005) melakukan penelitian mengenai kuat lekat pada

specimen pull out dengan pengunaan tulangan polos. Hasil penelitian menunjukkan

kuat lekat pada penggunaan tulangan polos menurun seiring dengan peningkatan

penggunaan diameter tulangan. Dapat dilihat pada Tabel 4.24 dan pada Gambar

4.15 kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter 16 mm

dan 19 mm. Pada penggunaan 16 mm diameter tulangan polos, kuat lekat yang

terjadi sebesar 6.48 MPa dan menurun sebesar 6.18 MPa pada penggunaan 19 mm.

Pada pengguanaan 12 mm tulangan polos, kuat lekat antara beton dan tulangan

sangat kecil yaitu sebesar 2.80 MPa. Pola grafik peningkatan serta penurunan yang

terjadi pada penggunaan tulangan polos menujukkan hasil yang berbeda dengan

penelitian yang telah dilakukan sebelumnya.

Berbeda hal nya dengan penggunaan tulangan ulir, hasil penelitian seperti

yang ditunjukkan pada Tabel 4.25 dan Gambar 4.16 menujukkan kuat lekat

menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter tulangan. Kuat lekat

pada penggunaan 13 mm diameter tulangan ulir menujukkan nilai kuat lekat

terbesar bila dibandingkan dengan penggunaan 16 mm dan 19 mm. Hasil penelitian

ini sesuai dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Kim dan Park (2005)

menujukkan penurunan kuat lekat pada beton geopolimer dengan peningkatan

penggunaan diameter tulangan. Beberapa penelitan mengenai pengaruh diameter

tulangan terhadap kuat lekat telah dilakukan pada beton OPC, dimana hasil

penelitian menujukkan terhjadi penurunana kuat lekat seiring dengan peningkatan

penggunaan diameter tulangan (Oragun et all 1977).

Peengaruh dari penggunaan bentuk tulangan polos dan ulir terhadap kuat

lekat pada beton geopolimer menujukkan perbedaan yang signifikan. Berdasarkan

hasil penelitian seperti pada Tabel 4.24 dan Tabel 4.25 dapat dilihat besarnya kuat

lekat pada penggunaan tulangan polos lebih kecil dibandingkan tulangan ulir.

84

Gambar 4.15 menujukkan pola grafik yang berbeda pada penggunaan tulangan

polos dan ulir. Besarnya kuat lekat yang terjadi pada penggunaan 12 mm tulangan

polos dan 13 mm tulangan ulir menujukkan perbedaan yang sangat signifikan,

dimana besarnya kuat lekat pada tulangan ulir jauh lebih besar dibandingkan

tulangan polos. Bond area (daerah lekatan) antara tulangan polos dan tulangan ulir

tidak menujukkan besaran yang jauh berbeda, sehingga bond area antara 13 mm

tulangan polos dan 12 mm tulangan ulir tidak mempengaruhi besarnya kuat lekat

antara kedua tulangan.

Hal yang mendasari perbedaan kuat lekat yang terjadi pada tulangan polos

dan ulir adalah ikatan yang terjadi antara tulangan dan beton. Pada tulangan polos

lekatan antara beton dan tulangan hanya dibentuk oleh adhesi dan friksi, berbeda

dengan tulangan ulir selain ikatan adhesi dan friksi kontribusi interlocking antara

tib tulangan dengan matrix beton menjadi ikatan tambahan. Besarnya kuat lekat

yang terjadi pada penggunaan tulangan 16 mm diameter polos dan ulir tidak

menujukkan besaran yang jauh berbeda seperti pada penggunaan 12 mm tulangan

polos dan 13 mm tulangan ulir. Besarnya perbedaan yang terjadi sekitar 50%

dimana tulangan ulir menujukkan kuat lekat yang lebih besar dibandingkan

tulangan polos.

Pengaruh bentuk tulangan terhadap kuat lekat pada penggunaan 19 mm

tulangan polos dan ulir menujukkan hasil yang paling berbeda paling diantara

ketiga variasi ukuran diameter tulangan. Hasil pengujian menujukkan perbedaan

kuat lekat yang terjadi pada 19 mm tulangan polos dan ulir sekitar 15%, dimana

besar perbedaan yang terjadi tidak terlalu signifikan. Hal ini menujukkan bentuk

tulangan tidak mempengatuhi besarnya kuat lekat yang terjadi anatara kedua

tulangan.

85

Gambar 4.15 Hubungan kuat lekat terhadap variasi diameter tulangan polos dan

tulangan ulir

Selain ukuran diameter tulangan, daerah lekatan tulangan dan beton,

ketebalan cover tulangan terhadap diameter tulangan (c/d) juga merupakan salah

satu faktor yang mempengaruhi kuat lekat anatara beton dengan tulangan. Sanker

(2011) melakukan penelitian mengenai kuat lekat antara beton geopolimer dengan

pengaruh variasi c/d. Hasil penelitian menujukkan kuat lekat meningkat seiring

dengan peningkatan c/d. Pada penelitian ini pengaruh c/d terhadap kuat lekat beton

geopolimer dapat dilihat pada Tabel 4.24 untuk tulangan polos dan Tabel 4.25

untuk tulangan ulir. Dapat dilihat pada Gambar 4.16 grafik pengaruh c/d terhadap

kuat lekat pada penggunaan tulangan polos dan ulir, dimana menujukkan pola

grafik yang berbeda.

Pada penggunaan tulangan ulir menujukkan hasil yang sama dengan

penelitian yang telah dilakukan Sarker (2010) dimana peningkatan kuat tekan

terjadi seiring dengan peningkatan c/d. Hasil yang berbeda ditunjukkan pada

penggunaan tulangan polos, dimana pada c/d terbesar terjadi penurunan kuat lekat

yang sangat signifikan. Perbedaan bentuk tulangan antara polos dengan ulir yang

terjadi pada grafik bond strength terhadap c/d, menujukkan pola yang hampir mirip

dengan grafik bond strength terhadap diameter. Pada penggunaan 19 mm diameter

3.11

6.77 6.34

23.32

13.26

7.39

0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

24.00

28.00

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

Diameter

Tulangan Polos

Tulangan Ulir

86

polos maupun ulir didapatkan besarnya c/d sebesar 3.45 dengan perbedaan kuat

lekat yang tidak terlalu signifikan. Begitu pula yang terjadi pada penggunaan 16

mm diameter tulangan polos dan ulir, c/d yang didapatkan sebesar 4.16 dengan

perbedaan kuat lekat yang cukup signifikan. Peningkatan c/d pada penggunaan

diameter 16 mm dan 19 mm tulangan polos maupun tulangan ulir meningkatkan

kuat lekat yang terjadi pada beton dan tulangan.

Hasil penelitian seperti pada Gambar 4.16 menujukkan peningkatan c/d

meningkatkan kuat lekat terjadi pada penggunaan tulangan ulir, dimana

peninggkatan yang terjadi berturut-turut sekitar 50% pada penggunaan 19 mm, 16

mm dan 13 mm tulamgan ulir. Hasil yang berbeda ditunjukkan pada penggunana

tulangan polos, dimana peingkatan c/d hanya terjadi pada penggunaan tulangan

polos dengan diamater 16 mm dan 19 mm. Peningkatan kuat lekat pada beton

geopolimer dengan pengggunaan tulangan polos tidak menujukkan besaran yang

signifikan seperti pada penggunaan tulagan ulir. Bahkan, penurunan kuat lekat

terjadi pada penggunaan 12 mm tulangan polos dengan c/d yang terbesar.

Gambar 4.16 Hubungan kuat lekat terhadap c/d pada tulangan polos dan tulangan

ulir

Berdasarkan pembahasan sebelumnya, pengaruh variasi ukuran diameter,

besarnya area lekatan antara beton dan tulangan saling berhubungan dengan

3.11

6.776.34

23.32

13.26

7.39

0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

24.00

28.00

3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

c/d (mm)

Tulangan Polos

Tulangan Ulir

87

besarnya c/d antara beton dengan tulangan. Pada penggunaan 12 mm tulangan

polos, besarnya area lekatan antara tulangan dan beton lebih kecil dibandingkan 16

mm dan 19 mm tulangan polos. Besarnya Friksi yang terjadi pada diameter 12 mm

tulangan polos sangat jelas lebih kecil, meskipun dengan c/d yang lebih besar kuat

lekat yang terjadi antara beton dan tulangan sangat kecil. Berbeda hal nya dengan

13 mm tulangan ulir, friksi yang terjadi pada tulangan ulir mendapat kontribusi

tambahan yairu mechanical interlooking pada rib tulangan, dimana dengan

penambahan rib pada tulangan friksi yang terjadi lebih besar dan mampu tertahan

dengan c/d yang besar. Sehingga kuat lekat yang didapatkan oleh penggunaan 13

mm tulangan polos sangat besar bila dibandingkan 12 mm tulangan polos.

Dikarenakan kuat lekat anatara beton dan tulangan sangat ecil pada penggunaan 12

mm tulangan polos, ukuran diameter ini tidak direkomendasikan secara struktural

sebagai tulangan yang tertanam di dalam beton.

Pada penggunaan 16 mm tulangan polos dan ulir besarnya diameter serta

area lekatan antara beton dan tulangan menigkatkan friksi yang terjadi antara beton

dan tulangan. Besarnya c/d pada penggunaan 16 mm lebih kecil dibandingkan 12

mm tulangan polos dan 13 mm tulangan ulir, hal ini menyebabkan terjadinya

penurunan kuat lekat antara beton dan tulangan. Pengurangan besarnya c/d pada

penggunaan 16 mm tulangan ulir dan polos tidak mampu menahan besarnya friksi

yang terjadi bila dibandingkan dengan 13 mm tulangan ulir, sehingga kuat lekat

yang terjadi lebih kecil. Hal serupa terjadi pada penggunaan 19 mm tulangan polos

dan ulir, dimana semakin besar penggunaan diameter tulangan, area lekatan yang

terjadi antara beton dan tulangan semkin besar. Peningkatan penggunaan diameter

tulangan mengurangi besarnya c/d antara beton dan tulangan, sehingga pada

penggunaan 19 mm tulangan polos dan ulir besarnya friksi yang terjadi dengan c/d

yang paling kecil bila dibadngkan dengan 16 mm dan 13 mm maupun 12 mm

meenyebabkan kuat lekat yang terjadi semakin menurun. Hal ini dikarenakan c/d

tidak mampu dalam menahan friksi yang besar pada penggunaan 19 mm tulangan

ulir.

88

4.5.3.1 Perbandingan kuat lekat beton OPC dan beton Geopolimer

Pada penelitian ini, beton OPC digunakan sebagai pembandinng beton

geopolimer. Hasil penelitian menujukkan pola yang sama terjadi pada beton

geopolimer dan OPC. Sanker (2010) juga melakukan penelitian mengenai kuat

lekat yang terjadi pada beton geopolymer dan beton OPC sebagai pembandingnya.

Hasil peneitian menujukkan pola yang sama terjadi pada beton OPC dan beton

geopolimer seperti pada Gambar 4.17 dan Gambar 4.18, diamana kuat lekat

menurun seiring dengan peningkatan penggunaan diameter serta peninngkatan c/d

meningkatkan kuat lekat yang terjadi antara beton dan tulangan. Perbedaan yang

cukup signifikan terjadi pada penggunaan beton Geopolimer dan beton OPC adalah

besarnya kuat lekat yang terjadi, dimana kuat lekat pada penggunaan beton

geopolimer lebih besar dibandingkan beton OPC. Perbedaan kuat lekat yang terjadi

sekitar sebesar 43% pada penggunaan 16 mm dan 48% pada penggunaan 19 mm.

Hasil ini menujukkan bahwa kuat lekat antara tulangan beton geopolimer jauh lebih

besar bila dibandingkan beton OPC, sehingga beton geopolimer dapat diguanakan

sebagai material pengganti beton OPC

Gambar 4.17 Hubungan kuat lekat beton geopolimer dan beton OPC terhadap

variasi diameter tulangan polos

3.88

3.31

6.776.34

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

16 19

Bo

nd

Str

en

gth

(M

Pa)

Diameter

Beton OPC

Beton Geopolimer

89

Gambar 4.18 Hubungan kuat lekat terhadap c/d beton geopolimer dan beton OPC

pada tulangan polos

4.6 Perbandingan Hasil Pengujian dengan Persamaan Empiris dalam

Menghitung Kuat Lekat (bond Strength)

Beberapa penelitian sebelumnnya telah dilakukan untuk mengetahui besarnya

lekatan antara beton dan tulangan, seperti pada persamaan (3.26) dan (3.27).

Oragun et al (1997) berdasarkan hasil penelitiannya merumuskan persamaan emiris

dalam menghitung kuat lekat antara beton dan tulangan ulir yang dipengaruhi oleh

empat faktor yaitu mutu beton (fc’), diameter tulangan (db), panjang penyaluran,

(lb) dan ketebalan selimut beton (c) seperti pada persamaan (3.26). Kim & park

(2015) melakukan penelitian mengenai kuat lekat antara tulangan dan beton

geopolimer dengan mengacu pada persamaan yang telah dirumuskan oleh Oragun

yang kemudian merumuskan persamaan empiris yang baru dengan perbedadaan

pada besarnya koefisien mutu beton (fc’) dan koefisien ketebalan selimut beton (c)

terhadap diameter tulangan seperti pada persamaan (3.28).

3.88

3.31

6.776.34

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

4.19 3.45

Bo

nd

Str

en

gth

(M

Pa)

c/d (mm)

Beton OPC

Beton Geopolimer

90

Pada penelitian ini hasil pengujian eksperimental dengan menggunakan

tulangan polos dan ulir akan dibandingkan dengan menggunakan persamaan yang

telah dirumuskan oleh Oragun (1977) dan Kim dan Park (2015) dalam menghitug

besarnya kuat lekat seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 4.28 pada tulangan polos

dan Tabel 4.29 pada tulangan ulir.

Tabel 4.28 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada

tulangan polos

No Diameter

Kuat lekat

Eksperimental Oragun (1977) Kim & Park (2015)

db (mm) τ (Mpa)

1 12 3.112 14.12 24.20

2 16 6.77 11.79 22.33

3 19 6.343 10.69 21.45

Berdasarkan Tabel 4.28 dapat dilihat perbedaan besarnya kuat lekat hasil

pengujian eksperimental dan perhitungan dengan menggunakan persamaan

empiris. Penurunan kuat lekat terjadi sering dengan peningkatan ukuran diameter

ditunjukkan oleh hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan Oragun

(1977) dan Kim &Park (2015). Hasil pengujian eksperimental menujukkan trend

(pola) yang berbeda bila dibandingkan hasil perhitungan dengan

menggunakanpersamaan empiris seperti pada gambar 4.19


persamaan pada tulangan polos dan beton geopolimer

0

3

6

9

12

15

18

21

24

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

Diameter (mm)

Experimental

Oragun (1997)

Kim&Park (2015)

91

Dapat dilihat pada Gambar 4.19 hasil pengujian eksperimental menujukkan

pola peningkatan serta penurunan yang berbeda dengan hasil perhitungan dengan

menggunakan persamaan empiris, pada penggunaan 12 mm tulangan polos hasil

pengujian eksperimental menujukkan kuat lekat yang sangat kecil, hal ini

dikarenakan faktor bond area pada 12 mm yang lebih kecil bila dibandingkan

dengan 16 mm maupun 19 mm, serta friction yang terjadi pada penggunaan 12 mm

sangat kecil meskipun dengan ketebalan cover beton yang besar. Hal ini

menyebabkan 12 mm tulangan polos memiliki kuat lekat yang rendah. Berbeda hal

nya dengan penurunan kuat tekan yang terjadi pada penggunaan diameter 16 mm

dan 19 mm dimana kuat lekat menurun seiring dengan peningkatan pengggunaan

ukuran diameter tulangan. Hasil pengujian eksperimental pada penggunaan

tulangan polos 16 mm dan 19 mm menujukkan pola yang sama dengan hasil

perhitungan menggunakan persamaan empiris

Berdasarkan perbandingan hasil pengujian dan perhitungan dengan

menggunakan persamaan empiris pada penggunaan tulangan polos, besarnya kuat

lekat serta pola peningkatan serta penurunan yang terjadi antara tulangan dan beton

menujukkan besaran yang jauh berbeda. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor

seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Oragun (1977) spesimen yang

digunakan dalam menghitung kuat lekat anatara tulangan dan beton adalah beam,

dimana spesimen yang digunakan pada penelitian ini menggunakan kubus. Selain

itu penggunaan bentuk permukaan tulangan yang digunakan dalam penelitian

Oragun (1977) adalah tulangan ulir, sedangkan pada perbandingan hasil penlitian

ini menggunakan tulangan polos. Begitu pula terjadi pada perbandingan dengan

menggunakan persamaan empiris yang dilakkan oleh Kim dan Park (2015)

meskipun material beton yang digunakan serupa dengan penelitian ini yaitu beton

geopolimer, terdapat beberapa faktor mempengaruuhi sehingga besarnya kuat lekat

serta pola peningkatan maupun penurunana kuat lekat yang terjadi anatara tulangan

dan beton menujukkan hasil yang berbeda.

Pada penelitian Kim dan Park (2015) melakukan variasi mutu beton

geopolimer yang digunakan yaitu 20 Mpa, 30 Mpa dan 40 Mpa. Persamaan empiris

hasil penelitian kim dan park didapatkan dengan melakukan variasi pada mutu

92

beton sedangkan pada penelitian ini, mutu beton geopolimer digunakan adalah

seragam untuk tiap spesimen sebesar 35.7 MPa. Selain itu pada penelitian Kim dan

Park (2015) melakuakan variasi ukuran dimeter pada tulangan ulir dan pada

perbandingan dengan hasil penelitian ini menggunakan tulangan polos. Sehingga

faktor-faktor yang menyebabakan perbedaan pada hasil perbandingan dengan

menggunakan persamaan empiris adalah bentuk spesiemen pada pengujian, mutu

beton serta bentuk permukaan tulangan yang digunakan. Selain melakukan

perbandingan pada penggunaan tulangan polos, pada penlitan ini melakukan

perbandingan hasil pengujian dengan menggunakan tulangan ulir dapat dilihat pada

Tabel 4.29 dan Gambar 4.20.

Tabel 4.29 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan pada

tulangan ulir

No Diameter

Kuat lekat

Eksperimental Oragun (1977) Kim & Park (2015)

db (mm) τ (Mpa)

1 13 22.78 13.40 23.62

2 16 12.95 11.79 22.33

3 19 7.28 10.69 21.45

Berdasarkan Tabel 4.29 pada penggunaan tulangan ulir dapat dilihat penurunan

terjadi seiring dengan peningkatan penggunaan ukuran diameter hasil penelitian

dan hasil pehirungan dengan menggunakan persamaan empiris. Pola penuruan kuat

lekat terjadi hasil penelitian dengan hasil perhitungan dengan menggunakan

persamaan empiris menujukkan besaran yang berbeda seperti yang dapat dilihat

pada Gambar 4.20

93

Gambar 4.20 Perbandingan besarnya kuat lekat dengan pendekatan persamaan

pada tulangan ulir dan beton geopolimer

Dapat dilihat pada Gambar 4.20 Besarnya penurunan kuat lekat hasil

pengujian bila dibandingkan dengan hasil perhitungan dengan menggunakan

persamaan empiris, menujukkan besaran yang berbeda. Pada hasil pengujian

penurunan yang terjadi sekitar 43 % pada tiap peningkatan penggunaan

ukuran diameter tulangan. Berbeda hal nya pada hasil perhitungan dengan

menggunakan perumusan persamaan empiris oleh Oragun (1977) dimana

penurunan kuat lekat yang terjadi berturut-turut pada tiap peningkatan

ukuran diameter tulangan sebesar dengan peningkatan penggunaan ukuran

diameter tulangan pada hasil pengujian.

Selain perbedaan besarnya penurunan, besarnya kuat lekat yang terjadi

antara tulangan dan beton hasil pengujian dan perhitungan dengan

menggunkan persamaan empiris oleh orgaun (1977) disebabkan oleh

beberapa faktor yaitu sama hal nya pada perbandingan dnegan menggunakan

tulangan polos, dimana spesimen yang digunkan pada penlitian Oragun

(1977) disebabkan oleh beberapa faktor yaitu sama hal nya pada

perbandingan dnegan menggunakan tulangan polos, dimana spesimen yang

digunkan pada penlitian Oragun (1977) menggunakan spesimen beam,

sedangkan pada pengujian menggunakan spesimen kubus, selain itu pada

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

12 13 14 15 16 17 18 19 20

Bo

nd

Str

engt

h (

MP

a)

Diameter(mm)

Experimental

AUS 3600

Kim&Park(2015)

94

penelitian nya dilakukan dengan melakukan variasi pada besarnya ketebalan

cover terhadap diameter tulangan (c/d) dimana hasil perumusan persamaan

didapatkan dengan peggunaan c/d sebesar 2.5. Dalam penelitian ini besarnya

c/d bervariasi sering dengan perbedaan penggunan ukuran diameter tulangan

13 mm, 16 mm dan 19 mm berturut turut sebesar 5.27, 4.19 dan 3.45.

Sehingga meskipun dengan menggunakan bentuk dari permukaan tulangan

yang sama faktor-faktor lain yang memepngaruhi pengujian yang

menghasilkan perumusan empiris menyebabkan perbedaan besarnya kuat

lekat yang tejadi antara tulangan dan beton. Perbedaan besarnya penurunan

serta besarnya kuat lekat terjadi pada perbadningan hasil penelitian dengan

menggunakan persamaan empiris oleh Kim dan Park (2015).

Pada penelitian kim dan park (2015) perumusan dalama menghitung

besarnya kuat lekat anatara beton dan tulangan mengacu pada persamaan

Oragun (1977) meskipun speisimen yang digunakan pada penlitian kim dan

park menggunakan specimen yang sama dengan penelitian ini yaitu kubus

dan pada penelitian Oragun (1977) menggunakan spesimen beam. Material

beton yang digunakan dalam penelitian oleh Kim dan Park (2015) serupa

dengan penelitian ini menggunakan beton geopolimer.

Namun pada penlitian Kim dan Park (2015) selain perumusanempiris

yang dihasilkan mengacu pada perumusan oleh Oragun dimana pada

penilitian ini perumusan Oragun tidak cocok untuk digunakan sebgai

pembanding dengan hasil pengujian ini, kuat tekan yang digunakan dalam

penlitian Kim dan Park 92015) bervariasi sebesar 20 Mpa, 30 Mpa dan 40

MPa. Pada penelitian ini mutu beton yang digunakan untuk tiap spesimen

sama. Sehingga faktor- faktor yang mempengaruhi kuat lekat yan terjadi

pada tulangan dan beton dengan membandingakan mengguanakn persamaan

empiris pada penggunaan bentuk tulangan yang sama maupun material

penyusun beton yang sama pengaruh mutu beton serta ketevalan cover

terhadap diameter tualangan (c/d) serta bentuk spesimen pengujian menjadi

faktor lain dalam menghitung besarkanya kuat lekat anatara tulangan dan

beton.

95

4.7 Finite Element Modeling

Program batu elemen hingga adalah suatu program elemen hingga yang dapat

membantu dalam menghitung tegangan yang terjadi pada titik-titik yang akan

ditinjau. Pada penelitian ini program bantu yang digunakan adalah ANSYS

Workbench 15, dimana dalam mengggunakan program ini terhapat tahap-tahap

yang harus dilakukan meliputi:

4.7.1 Menentukan Mateial

Jenis material yang digunakan dalam tahap analisis ini adalah material beton

geopolimer yang telah didapatkan dari hasil experimental dan beton OPC. Untuk

Input material beton geopolimer dan beton OPC serta baja tulangan yang digunakan

dalam program bantu elemen hingga dapat dilihat pada Tabel 4.31

Tabel 4.31 Material properties analisis finite element

Tipe

Material Parameter

Tipe Beton

Geopolimer OPC

Beton

Kuat Tekan , f'c (MPa) 35.701 36.86

Kuat Tarik, ft (MPa) 2 2

Modulus Elastisitas, Ec (MPa) 26500 28534

Poisson's Ratio 0.21 0.2

Baja

Tulangan

Diameter (mm) 16 16

Tegangan Leleh (MPa) 183.98 183.98

Modulus Elastisitas, Es (MPa) 200000 200000

Poisson ratio, v 0.3 0.3

Bonded Length = 5 x d (mm) 80 80

4.7.2 Memeodelkan spesimen Pull-Out

Pemodelan spesimen pull-out pada program bantu elemen hingga dibuat

dengan ukuran yang sama seperti pada specimen experimental yaitu 150 x150 x150

mm. Diameter tulangan serta bentuk yang digunakan dalam analisis ini adalah

tulangan polos dengan diameter 16 mm, seperti pada Gambar 4.21.

96

Gambar 4.21 Model spesimen Pull-out

4.7.3 Contact antara Beton dan Tulangan

Pada spesimen pull out untuk mensimulasikan adanya lekatan antara beton

dan tulangan, maka dilakuakan tahap pemberian contact (Bonded) seperti pada

Gambar 4.23. Contact body diberikan pada daerah beton sebagai daerah lekatan dan

target body pada daerah baja tulangan. Contact antara beton dan tulangan diberikan

linier sepanjang bond length (panjang lekatan) yaitu sebesar 5 x d seperti pada

Gambar 4.22. Sehingga tidak ada kontak non linier yang diberikan selama running

analisis. Pada bagian yang tidak diberi contact diasumsikan sebagai pipa PVC,

dimana merupakan daerah yang tidak mengalami contact antara beton dan tulangan.

Gambar 4.22 Pemberian contact pada spesimen pull out

97

Gambar 4.23 Detail pemberian contact antara beton dan tulangan pada spesimen

4.7.4 Meshing pada spesimen Pull-Out

Meshing pada specimen pull out yaitu membagi specimen menjadi bagian yang lebih

kecil dengan ukuran yang ditentukan. Pada penelitian ini meshing yang digunakan adalah

Hex dominan method seperti pada Gambar 4.24 untuk meshing pada keseluruhan bagian

spesiemen, Pada daerah kontak anatara beton dan tulangan contact meshing yang

digunakan dibagi lagi menjadi ukuran yang lebih kecil yaitu sebesar 10 mm seperti yang

tunjukkan pada Gambar 4.25.

98

Gambar 4.24 Meshing pada spesiemen Pull Out

Gambar 4.25 Meshing pada contact antara tulangan dan beton

4.7.5 Pembebanan pada specimen Pull-Out

Pembebanan pada spesiemen pull out dengan mengguanakan program bantu

diberikan sesuai dengan pembebanan yang dilakukan seperti pada experimental.

Pada pengujian specimen pul out di laboratorium dapat dilihat skema pengujian

pada Gambar 3.19, sedangkan pada analisis dengan menggunakan program bantu

pemberian Force diberikan secara bertahap atau disebut Increment force untuk

memperlihatkan perilaku lekatan anatara beton dan tulangan pada tiap kenaikan

beban yang diberikan hingga beban maksimum.

99

Besarnya pemberian increment force pada analisis menggunakan program

bantu menggunakan hasil maksimum force yang didpatkan pada experimental.

Increment force yang digunakan dalam analisis ini adalah dengan membagi force

menjadi 10 step kenaikan beban sejak awal pembebanan hingga mencapai beban

maksimum seperti pada gambar 4.26. Untuk arah pembebanan diberikan menuju

arah kiri yaitu mensimulasikan tulangan tertarik hingga mencapai keruntuhan.

Gambar 4.26 Pembebanan increment pada specimen pull out

Selain pemberian beban force, pada analisis dengan menggunakana program

bantu dilakukan pemberian asumsi perletakan. Perletakan yang diberikan pada

analisis ini disesuaikan dengan perletakan pada skema pengujian specimen pull out

di laboratorium, dimana benda uji beton yang ditahan oleh meja perletakan seperti

pada Gambar 3.19 diasumsikan fixed support pada penggunaan program bantu.

Pemberian asumsi perletakan fixed support pada program bantu dapat dilihat pada

Gambar 4.27

Gambar 4.27 Pemberian fixed support pada spesimen pull out

100

4.7.6 Hasil Analisis Spesimen Pull-Out

Setelah dilakukan pemberian beban dan perletakan dinjutkan dengan solve

yaitu running pogram bantu untuk mendapatan hasil dari analisis. Pada tahap output

analisis ini, hasil yang akan ditampilkan dapat ditentukan sendiri oleh pengguna.

Output yang ditampilkan pada penelitian ini adalah shear stress dan total

deformation yang terjadi pada specimen pull out. Besarnya shear stress yang terjadi

pada bagian lekatan antara tulangan dan beton dapat dilihat pada Gambar 4.28.

Gambar 4.28 Shear stress pada lekatan antara beton dan tulangan

Gambar 4.29 Deformasi yang terjadi antara beton dan tulangan

101

Berdasarkan hasil analisis dengan menggunakan program bantu besarnya shear

stress maksimum terjadi pada area lekatan antara beton dan tulangan tepat berada

diatas daerah PVC (daerah sambungan yang tidak terjadi kontak anatara beton dan

tulangan). Pada pengujian experimental di laboratorium tidak dapat menujukkan

daerah yang mengalami tegangan geser maksimum akibat dari pembebanan yang

diberikan pada spesimen, sehingga dengan menggunakan program bantu dan

pemeberian beban yang diberikan disesuaikan dengan pembebanan hasil pengujian

experimental dapat dilihat dimana daerah tegangan geser maksimum yang terjadi.

Besarnya shear stress yang ditunjukkan pada hasil analisis dengan

menggunakan program bantu pada beton geopolimer dan beton OPC dapat dilihat

pada Tabel 4.32

Tabel 4.32 Perbandingan hasil experiemntal dan hasil analisis finite element pada

beton geopolimer dan beton OPC

Berdasarkan Tabel 4.32 dapat dilihat perbedaan yang terjadi antara besarnya

shear stress hasil analisis dengan menggunakan program bantu dan kuat lekat hasil

pengujian eksperimental. Besarnya deformasi hasil analisis dengan menggunakan

ANSYS pada beton OPC menujukkan nilai yang berbeda dengan hasil pengujian

eksperimental dengan error sebesar 28%, hal ini menujukkan deformasi yang terjadi

pada saat beban maksimum terjadi lebih dahulu pada hasil analisis dibandingkan

hasil pengujian eksperimental. Besarnya shear stress yang terjadi hasil pengujian

eksperimental dan analisis menggunakan ANSYS menujukkan perbedaan sekitar

0.5%, dimana hasil analisis dengan menggunakan ANSYS pada saat diberi beban

maksimum menujukkan lekatan yang lebih tinggi antara tulangan dan beton. Hasil

penelitian ini menujukkan hasil yang sama seperti pada penelitian Zuhairi dan

Fatlawi dimana kuat lekat hasil pengujian dengan memnggunakan ANSYS 9.0

lebih tinggi bila dibandingkan hasil pengujian eksperimental. Grafik hasil

db

Shear Stress Deformasi

GPC OPC GPC OPC

Eksp Ansys Eksp Ansys Eksp Ansys Eksp Ansys

16 6.77 6.80 3.878 3.90 0.2 0.22 0.354 0.25

102

perbandingan pengujian eksperimental dan hasil analisis finite element dengan

mengggunakan ANSYS dapat dilihat pada Gambar 4.30

Gambar 4.30 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan analisis

finite element pada beton OPC.

Hasil yang cukup berbeda dengan persentasi perbedaan yang signifikan

terjadi pada hasil analisis dengan menggunakan ANSYS dan hasil pengujian

eksperimental pada beton geopolimer, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

Tabel 4.32 dan Gambar 4.31

Gambar 4.31 Grafik perbandingan hasil pengujian eksperimental dan analisis

finite element pada beton OPC.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 1 2 3

Bo

nd

Str

engt

h(M

Pa)

Deformation (mm)

Ansys

Eksperimental

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Shea

r st

ress

(M

Pa)

Deformation(mm)

Ansys

Eksperimental

103

Berdasarkan Gambar 4.31 dapat dilihat deformasi yang terjadi terlebih dahulu

ditunujkkan oleh hasil pengujian eksperimental, dan besarnya shear stress yang

terjadi hasil analis dengan menggunakan ANSYS menujukkan hasil yang lebih

besar dengan eror sekitar 0.56% dan deformasi dengan error sekitar 9%.

Berdasarkan hasil perbandingan pada kedua material tersebut dengan melakukan

analisis dengan menggunakan program bantu perbedaaan yang terjadi disebabkan

oleh berapa hal yaitu pada analisis dengan menggunakan program bantu analisis

yang dilakukan adalah analisis linear, kemudian pemberian beban dilakukan

dengan memberi beban hasil pembacaan pengujian eksperimental. Selain itu

perbedaan input material yang digunakan pada OPC dan pada beton geopolimer

yang menyebabkan adanya perbedaan koefisien yang harus ditambahkan seperti

pada pemberian contact anatra beton dan tulangan dan analis non linear.

104


105

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan,

antara lain :

1. Kuat lekat antara tulangan ulir dan beton geopolimer menurun seiring dengan

peningkatan ukuran diameter tulangan yang digunakan.

2. Kuat lekat antara tulangan polos dan beton geopolimer menujukkan penurunan

pada peningkatan pada penggunaan ukuran diameter 16 mm dan 19 mm.

3. Kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer meningkat seiring dengan

peningkatan besarnya ketebalan cover beton terhadap tulangan (c/d). Hal ini

terjadi pada penggunaan tulangan ulir dengan diameter 13 mm, 16 mm dan 19

mm serta penggunaan tulangan polos pada diameter 16 mm dan 19 mm.

4. Pada penggunaan 12 mm tulangan polos kuat lekat yang terjadi sangat rendah

bila dibandingkan 16 mm polos dan 19 mm polos. Hal ini terjadi dimana

dengan c/d yang besar namun kuat lekat yang terjadi sangat kecil dengan luas

area lekatan serta friksi yang terjadi kecil bila dibandingkan dengan 16 mm dan

19 mm tulangan polos. Selain itu ukuran diameter efektif pada tulangan polos

adalah sebesar 10.81 diamana terjadi perbedaan ukuran sebesar 9.96 %

menyebabkan kuat lekat yang terjadi rendah.

5. Kuat lekat antara tulangan dan beton geopolimer bila dibandingkan dengan

beton OPC menujukkan nilai yang lebih besar. Pada penggunaan diameter

yang sama perbedaan besarnya kuat lekat yang terjadi antara beton geopolimer

dan beton OPC berturut-turut adalah sebesar 42.9 % dan 47.8 %

6. Pola keruntuhan yang terjadi pada spesimen dengan penggunaan tulangan

polos dan ulir menujukkan pola yang berbeda. Splitting failure terjadi pada

penggunaan tulangan ulir, sedangkan pada penggunaan tulangan polos terjadi

slip failure. Perbedaan yang terjadi dikarenakan pengaruh dari rib pada

tulangan ulir yang memberi tekanan pada arah horizontal dan radial yang

menyebabkan terjadi nya retakan hingga terjadi splitting.

7. Pola keruntuhan pada beton OPC dengan penggunaan tulangan polos

menujukkan pola yang sama seperti pada beton geopolimer yaitu slip

faillure. Hal ini menujukkan bawa pola keruntuhan akibat dari pull-out

tes pada beton geopolimer maupun beton OPC sama.

8. Besarnya kuat lekat yang terjadi antara tulangan dan beton geopolimer

bila dibandingkan dengan perhitungan kuat lekat dengan menggunakan

persamaan empiris yang telah dirumuskan oleh Oragun (1977) dan

Kim dan Park (2015) menujukkan pola berbeda, dimana mutu beton,

perbedaan bentuk tulangan, perbedaan bentuk spesimen, panjang

penyaluran serta ketebalan cover terhadap ukuran diameter menjadi

faktor yang memepengaruhi kuat lekat antara tulangan dan beton.

9. Pemodelan dengan menggunakan program bantu berbasis finite

element ANSYS workbench 15 menujukkan perbedaaan besarnya

shear stress serta deformasi yang terjadi dengan hasil pengujian

eksperimen. Perbedaan shear stress yang terjadi hasil eksperimental

dan analisis pada beton geopolimer 0.5-0.56%. Deformasi yang terbaca

hasil analisis ANSYS adalah deformasi yang terjadi saat beban

maksimum diberikan.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang diperoleh, dapat diambil beberapa saran untuk

penelitian selanjutnya, antara lain :

1. Pada saat pengujian pull out di laboratorium setting alat serta perletakan

spesiemen di meja perletakan harus diperhatikan untuk mengurangi

kesalahan pada saat pengujian.

2. Perlu dilakukan perekaman saat pengujian pull out khususnya pada saat

pengujian dengan menggunakan tulangan ulir, sehingga dapat diketahui

keruntuhan splitting terjadi pada saat beban maksimum mencapai beban

maksimum atau saat melewati beban maksimum.

3. Untuk pengujian selanjutnya direkomendasikan perletakan LVDT

dalam menghitung besarnya slip pada bagian atas tulangan dan pada

106

107

bagian bawah tulangan, sehingga besarnya slip real pada daerah free

end dan loaded end dapat terukur seperti pada Gambar 5.1.

4. Pada tahap analisis dengan menggunakna program bantu perlu

diperhatikan contact antara beton dan tulangan baik untuk material OPC

maupun pemodelan dengan material geopolimer. Selain itu analisis non

linear dengan mengggunakan program ANSYS perlu dilakuakan

sehingga dapat menggambarkan simulasi pull out dengan hasil yang

menyerupai pengujian eksperimental.

Gambar 5.1 Sket pengujian yang direkomendasikan


108

109

DAFTAR PUSTAKA

Alsani, F Choi, K. B., Park, G. H., Soroushian, P., Bond of Deformed Bars to

Concrete: Effects of confment and Strenth of Concrete, in ACI Materials

Journal , Vol 67. Pp. 34-232, May/June 1991

Arjunan, P., Silsbee, M.R., Roy, D.M. (2001), “Chemical Activation of Low

Calcium Fly Ash. Part 1: Identification of Suitable Activators and Their

Dosage”, International Ash Utilization Symposium, University of

Kentucky: Center for Applied Energy Research, Kentucky, USA.

ASTM C 29/C 29M-97 (Reapproved 2003), Standard Test Method for Bulk

Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate, United Stated.

ASTM C 33-03 (2003), Standard Specification for Concrete Aggregates, United

Stated.

ASTM C 39 / C 39M-03 (2003), Standard Test Method for Compressive Strength

of Cylindrical Concrete Specimens, United Stated.

ASTM C 40-04 (2004), Standard Test Method for Organic Impurities in Fine

Aggregates for Concrete, United Stated.

ASTM C 117-03 (2003), Standard Test Method for Material Finer than 75μm

(No.200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing, United Stated.

ASTM C 127-88 (Reapproved 2001), Standard Test Method for Density Relative

Density (Spesific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate, United

Stated.

ASTM C 128-01 (2001), Standard Test Method for Density, Relative Density

(Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate, United Stated.

ASTM C 131–03, Standard Test Method for Resistance to Degradation of Small-

Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles

Machine, United Stated.

110

ASTM C 136-01, Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse

Aggregates, United Stated.

ASTM C 143 / C 143M-03, Standard Test Method for Slump of Hydraulic-

Cement Concrete, United Stated.

ASTM C 191-04 (2004), Standard Test Method for Time of Setting of Hydraulic

Cement by Vicat Needle, United Stated.

ASTM C 566-97 (Reapproved 2004), Standard Test Method for Total Evaporable

Moisture Content of Aggregate by Drying, United Stated.

Al-Zuhairi, A.H.A dan Al-Fatlawi, W.D.S. (2013), Numerical Prediction of Bond-

Slip Behavior in Simple Pull-Out Concrete Specimen, Journal of

Engineering, Vol: 19(1)

Bakrie, A.M., Kamarudin, H., Bnhussain, M., Nizar, K., Rafiza, A.R., Zarina, Y.

(2011), “The Processing, Characterization, and Properties of Fly Ash

Based Geopolymer Concrete” , 90-97.

Davidovits, J. (2008), Geopolymer Chemistry and Applications, 2nd edition,

Geopolymer Institut, France.

Davidovits, J. (1999), Geopolymer Chemistry and Applications, Saint-Quentin:

Geopolymer Institut.

Davidovits, J. (1998), Geopolymer Chemistry and Properties, 1st European

Confrence on Soft Mineralurgy, Comiegne,france. Pp. 25-48.

Davidovits, J. (1994), Properties of Geopolymer Cements, Pp. 1-19.

Diaz, E.I., Allouche, E.N., Eklund, S. (2009), “Factors Affecting The Suitability

of Fly Ash As Source Material for Geopolymers”, Fuel, 89:992-996.

Ekaputri, J.J., Triwulan, Susanto, T.E. (2014), “Light Weight Geopolymer Paste

Made With Sidoarjo Mud”, The 6th International Conference of Asian

Concrete Federation, Seoul, Korea.

111

Ekaputri,J.J., Triwulan, Priadana, K.A., Susanto, T.E., Junaedi, S. (2013),

“Pshyco-Chemical Characterization of fly Ash”, Advanced in Structural

Engineering and Mechanics, Jeju, Korea.

Ekaputri, J.J. dan Triwulan (2013), “Sodium sebagai Aktivator Fly Ash, Trass dan

Lumpur Sidoarjo dalam Beton Geopolimer”, Jurnal Teknik Sipil ITB, Vol.

20, No. 1.

Hardjito, D. dan Rangan, B.V (2005), Development and Properties Of Low-

Calcium Fly Ash- Based Geopolymer Concrete, Research Report, Faculty

of Engineering, Curtin University of Technology, Perth, Australia.

Jo, B.W., Park, S.K., Park, M.S. (2007), “Strength and Hardening Characteristics

of Activated Fly Ash Mortars”, Magazine of Concrete Research,

59(2):121-129

Kayali, O. A. (2004). Bond of Stell in Concrete and the Effect of Galvanizing,

Elsevier B.V pp230

Kim, Jee-Sang dan Jong Ho Park (2015), “An Experimental of Bond Properties od

Reinforcements Embedded in Geopolymer Concrete”, International

Journal of Civil,Structural, Construction and Architectural Engineering

Vol;9, No;2

Malhotra, V.M., Valimbe, P.S& Wright, M.A., 2002 Effect of fly ash and bottom

ash on frictional behavior of composites. Fuel, 81, pp235-244

Nawi, Edward. G (1998). Beton Bertulang. Jilid 1. Bandung: Retika Aditama

Nugraha, P. dan Antoni (2004), Teknologi Beton dari Material, Pembuatan ke

Kinerja Beton Mutu Tinggi, Yogyakarta : ANDI

Nuroji, “Studi eksperimental lekatan antara beton dan tulangan pada beton mutu

tinggi”, Media Kumun. Tek. Sipil vol.12 no.3, pp.27-37, 2004.

Paulay. T.,Park. R (1975), Reinforced Concrete Structure. A Wiley-Interscince

Publication.USA

112

Rangan, B.V. (2008), Low Calcium Fly Ash Based Geopolymer Concrete, 2nd

edition, In: Nawy EG, Concrete Construction Engineering Handbook,

Boca Raton: CRC Press

Rangan, B.V. (2010), “Fly Ash-Based Geopolymer Concrete”, Proceedings of the

International Workshop on Geopolymer Cement and Concrete, Mumbai,

India, pp 68-106.

Ravikumar,C., Peethamparan, S., Neithalath, N. (2010), “Structure and Strength

of NaOH Activated Concretes Containing Fly Ash or GGBFS as The Sole

Binder”, Cement and Concrete Composites, 32(6):399-410.

Sarker, Prabir 2010. “Bond Strength of Geopolymer and Cement Concretes”.

Advances in Science Technology. 69. Pp 143-151

Selby, Robert D. (2011), “An Investigation Into the Bond of Steel Reinforcement

in Geopolymer and Ordinary Portland Cement Concrete”, ZEIT 4500 Civil

Engineering: Project, Thesis and Seminar of the Bachelor of Engineering

Degree in Civil Engineering, The University of New South Wales

Singh N, Vyass S, Pathak RP, Sharma P, Mahure NV, Gupta SL (2013), “Effect

of Agressive Chemical Enviroment on Durability of Green Geopolymer

Concrete”, International Journal of Engineering and Innovative

Technology (IJEIT), Vol. 3, ISSN : 2277-3754

Van Deventer, J., Provis, J., Duxson, P., Brice, D. (2010), “Chemical Research

and Climate Change as Drivers in the Commercial Adoption of Alkali

Activated Materials”, Waste and Biomass Valorization, 1(1):145-155.

Dikirim oleh : Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS

Tanggal :

Untuk Pekerjaan : Tesis

Contoh : Besi beton Polos Ø 12 mm

Berat Diameter Luas Regangan

Penampang Putus

kg/m' mm mm² kg kg/mm² N/mm² kg kg/mm² N/mm² (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 0.720 10.813 91.83 3653.5 39.78 390.27 5067.7 55.18 541.35 31.00 -

2 0.721 10.818 91.91 3666.7 39.89 391.36 5093.2 55.41 543.62 31.00 -

3 0.719 10.803 91.66 3633.5 39.64 388.90 5121.8 55.88 548.20 29.00 -

Catatan :

1. Pengetesan menurut : SNI. 07 - 2529 - 1991.

2. Untuk mengetahui mutu dapat dilihat pada kolom 6 atau 7.

3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2

4. Hasil uji tersebut diatas berdasarkan contoh yang kami terima

Surabaya, 16 Maret 2016

Kepala,

Ir. Faimun, M.Sc., Ph.D.

HASIL UJI TARIK BAJA TULANGAN BETON

16 Maret 2016

Kuat Leleh (fy) Kuat Tarik (fs)

No.Ket.

Produksi

Surat keluar 0

Grafik Tarik Besi Beton : Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan ITS


0


1).

2).

Surat keluar 0


0

6000

600

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

5400F

orc

e(k

gf)

0 657 14 21 28 35 42 49 56

Stroke Strain(%)

YP

Max

P 12 - 1

0

6000

600

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

5400

Fo

rce

(kg

f)

0 657 14 21 28 35 42 49 56

Stroke Strain(%)

YP

Max

P 12 - 2


0


3).

0

6000

600

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

5400

Fo

rce

(kg

f)

0 657 14 21 28 35 42 49 56

Stroke Strain(%)

YP

Max

P 12 - 3

0

6000

600

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

5400

Fo

rce

(kg

f)

0 657 14 21 28 35 42 49 56

Stroke Strain(%)

P 12 - 1

P 12 - 2

P 12 - 3


Tanggal :


Contoh : Besi beton Ulir D 13 mm


Penampang Putus


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 0.981 12.620 125.08 6911.1 55.26 542.05 8853.7 70.79 694.41 18.00 -

2 1.001 12.749 127.65 6812.0 53.36 523.49 8655.5 67.80 665.16 17.00 -

3 0.999 12.736 127.40 6763.3 53.09 520.78 8687.0 68.19 668.92 17.00 -

Catatan :



3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2


Surabaya, 1 April 2016

Kepala,



01 April 2016


No.Ket.

Produksi

Surat keluar 0



0


1).

2).

Surat keluar 0


0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000F

orc

e(k

gf)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

YP

Max

D 13 - 1

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

YP

Max

D 13 - 2


0


3).

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

YP

Max

D 13 - 3

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

D 13 - 1

D 13 - 2

D 13 - 3


Tanggal :


Contoh : Besi Beton Polos Ø 16 mm


Penampang Putus


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 1.425 15.206 181.59 6202.1 34.15 335.05 9108.0 50.16 492.04 29.23 -

2 1.464 15.413 186.57 6428.7 34.46 338.02 9295.4 49.82 488.75 30.77 -

3 1.442 15.296 183.77 6423.3 34.95 342.89 9303.0 50.62 496.62 29.23 -

Catatan :



3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2


Surabaya, 29 Agustus 2016

Kepala,

Prof. Ir. Priyo Suprobo, MS., Ph.D.



0


15 Agustus 2016


No.Ket.

Produksi


1).

2).



0


3).

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 808 16 24 32 40 48 56 64 72

Stroke(mm)

YP

Max

P 16 - 1

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 808 16 24 32 40 48 56 64 72

Stroke(mm)

YP

Max

P 16 - 2

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 808 16 24 32 40 48 56 64 72

Stroke(mm)

YP

Max

P 16 - 3

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 808 16 24 32 40 48 56 64 72

Stroke(mm)

P 16 - 1

P 16 - 2

P 16 - 3

0

10000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Fo

rce

(kg

f)

0 808 16 24 32 40 48 56 64 72

Stroke(mm)

YP

Max

P 16 - 3


Tanggal :




Penampang Putus


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 #REF! #REF! #REF! 9574.2 #REF! #REF! 12295.5 #REF! #REF! 20.00 #REF!



Catatan :



3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2


#REF!

Kepala,



#REF!


No.Ket.

Produksi

Surat keluar 0



0


1).

2).

Surat keluar 0


0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

YP

Max

D 16 - 1

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

YP

Max

D 16 - 2


0


3).

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

YP

Max

D 16 - 3

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 455 10 15 20 25 30 35 40

Stroke Strain(%)

D 16 - 1

D 16 - 2

D 16 - 3


Tanggal :




Penampang Putus


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2.114 18.524 269.50 9471.6 35.14 344.77 13854.6 51.41 504.31 28.13 -

2 2.114 18.525 269.53 9259.3 34.35 337.01 13919.1 51.64 506.61 28.75 -

3 2.106 18.487 268.44 9293.1 34.62 339.61 13818.7 51.48 505.00 30.63 -

Catatan :



3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2



Kepala,




0


No. xxx TBB 005 / LB3 / VIII / 2016

15 Agustus 2016


No.Ket.

Produksi


1).

2).



0


3).

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 9010 20 30 40 50 60 70 80

Stroke(mm)

YP

Max

P 19 - 3

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 9010 20 30 40 50 60 70 80

Stroke(mm)

YP

Max

P 19 - 2

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 9010 20 30 40 50 60 70 80

Stroke(mm)

YP

Max

P 19 - 1

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 9010 20 30 40 50 60 70 80

Stroke(mm)

YP

Max

P 19 - 3

0

15000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Fo

rce

(kg

f)

0 9010 20 30 40 50 60 70 80

Stroke(mm)

P 19 - 1

P 19 - 2

P 19 - 3


Tanggal :


Contoh : Besi Beton Ulir D 19 mm


Penampang Putus


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2.160 18.724 275.35 14484.0 52.60 516.03 18454.5 67.02 657.49 17.50 -

2 2.150 18.679 274.02 14623.4 53.37 523.52 18385.2 67.09 658.19 18.13 -

3 2.177 18.798 277.54 14589.9 52.57 515.70 18462.4 66.52 652.58 17.50 -

Catatan :



3. 1 kg/mm2 = 9,81 N/mm2



Kepala,




0


15 Agustus 2016


No.Ket.

Produksi


1).

2).



0


3).

0

20000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Fo

rce

(kg

f)

0 606 12 18 24 30 36 42 48 54

Stroke(mm)

YP

Max

D 19. - 1

0

20000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Fo

rce

(kg

f)

0 606 12 18 24 30 36 42 48 54

Stroke(mm)

YP

Max

D 19. - 2

0

20000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Fo

rce

(kg

f)

0 606 12 18 24 30 36 42 48 54

Stroke(mm)

YP

Max

D 19. - 3

0

20000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Fo

rce

(kg

f)

0 606 12 18 24 30 36 42 48 54

Stroke(mm)

YP

Max

D 19. - 3

0

20000

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Fo

rce

(kg

f)

0 606 12 18 24 30 36 42 48 54

Stroke(mm)

D 19. - 1

D 19. - 2

D 19. - 3

BIODATA PENULIS

Evrianti Syntia Dewi, penulis dilahirkan di Malang, 12

Oktober 1992, merupakan anak pertama dari 3 bersaudara.

Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK

Faturrahman Dili-Timor Leste, SDN 07 Mataram, SMPN 2

Mataram dan SMAN 1 Mataram. Setelah lulus dari SMAN 1

Mataram pada tahun 2010, Penulis mengikuti Tes Masuk

SNMPTN untuk Program S1 Teknik Sipil di Universitas

Mataram. Pada Program Studi S1 Teknik Sipil ini, penulis

menyelesaikan masa studi

selama 4 tahun dengan judul skripsi “Pengaruh rasio diameter

fiber bendrat terhadap kuat tekan, kuat tarik dan modulus

runtuh beton memadat sendiri (self compacting concrete) ”. Pada tahun 2015, penulis

mengikuti tes seleksi pascasarjana pada program studi teknik sipil dengan bidang

keahlian struktur. Pada Tahun 2016 penulis meraih Beasiswa Pembiayaan Tesis oleh

LPDP (Lembaga Pengelola Dana Keuangan) melalui tahap seleksi batch 2/2016. Selama

masa perkuliahan pascasarjana, penulis aktif dalam penelitian tentang teknologi material

ramah lingkungan di bawah bimbingan Dr. Januarti Jaya Ekaputri, ST., MT. dan Prof

Triwulan, DEA. Penulis juga pernah mengikuti “International Conference Engineering

Technology and Industrial Application” di Surakarta sebagai presenter mengenai beton

geo polimer.

PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT...

Documents

Transcript of PENGARUH DIAMETER TULANGAN TERHADAP KUAT LEKAT...