Teknik Sipil - ITI
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Beton
Beton merupakan material komposit yang tersusun dari agregat dan
terbungkus oleh matrik semen yang mengisi ruang diantara partikel-partikel,
sehingga membentuk satu kesatuan. Berdasarkan kekuatan tekannya, beton dibagi
menjadi tiga klasifikasi yaitu beton normal, kinerja tinggi dan kinerja sangat
tinggi. Beton serat dapat didefenisikan sebagai beton yang terbuat dari semen
portland atau bahan pengikat hidrolis lainnya yang ditambah dengan agregat
kasardan halus, air dan diperkuat dengan serat.
Menurut SNI 03 – 2847 – 2002, beton adalah bahan yang didapat dengan
mencampurkan semen portland atau semen hidrolik yang lain, agregat halus,
agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang membentuk masa
padat. Bila bahan beton tersebut dituangkan ke dalam acuan yang di dalamnya
dipasang baja tulangan, maka akhirnya menjadi beton bertulang yang telah
mengeras. Beberapa macam beton menurut SNI 03 – 2847 – 2002 adalah sebagai
berikut :
a. Beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah
tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan dengan
atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua
material bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja.
b. Beton normal yaitu beton yang mempunyai berat satuan 2200 kg/m3
sampai 2500 kg/m3 dan dibuat dengan menggunakan agregat alam yang
dipecah atau tanpa dipecah.
c. Beton polos yaitu beton tanpa tulangan atau mempunyai tulangan tetapi
kurang dari ketentuan minimum.
d. Beton pracetak adalah elemen atau komponen beton tanpa atau dengan
tulangan yang dicetak terlebih dahulu sebelum dirakit menjadi bangunan
7
Teknik Sipil - ITI
e. Beton prategang adalah beton bertulang yang telah diberi tegangan tekan
dalam untuk mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat
beban kerja.
f. Beton ringan merupakan beton yang mengandung agregat ringan dan
mempunyai berat satuan tidak lebih dari 1900 kg/m3.
g. Beton ringan pasir merupakan beton ringan yang semua agregat halusnya
merupakan pasir berat normal.
h. Beton ringan total : beton ringan yang agregat halusnya bukan merupakan
pasir alami.
II.2. Bahan Dasar Campuran Beton
Beton dihasilkan dari interaksi kimiawi dan mekanis dari sejumlah material
pembentuknya. Sehingga untuk mempelajari dan memahami perilaku beton
diperukan pengetahuan tentang karakteristik masing-masing komponen
pembentuknya. Bahan pembentuk beton terdiri dari campuran agregat kasar dan
agregat halus dengan air dan semen sebagai pengikatnya.
Berikut ini merupakan pembahasan mengenai bahan-bahan dasar
pembentuk beton:
II.2.a. Semen (Portland Cement)
Portland cement merupakan bahan pengikat utama untuk adukan
beton dan pasangan batu yang digunakan untuk menyatukan bahan
menjadi satu kesatuan yang kuat. Jenis atau tipe semen yang digunakan
merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton, dalam
hal ini perlu diketahui tipe semen yang distandardisasi di Indonesia.
Menurut ASTM C150, semen Portland dibagi menjadi lima tipe,
yaitu :
a) Tipe I : Ordinary Portland Cement (OPC), semen untuk penggunaan
umum, tidak memerlukan persyaratan khusus (panas hidrasi,
ketahanan terhadap sulfat, kekuatan awal).
8
Teknik Sipil - ITI
b) Tipe II : Moderate Sulphate Cement, semen untuk beton yang tahan
terhadap sulfat sedang dan mempunyai panas hidrasi sedang.
c) Tipe III : High Early Strength Cement, semen untuk beton dengan
kekuatan awal tinggi (cepat mengeras).
d) Tipe IV : Low Heat of Hydration Cement, semen untuk beton yang
memerlukan panas hidrasi rendah, dengan kekuatan awal rendah.
e) Tipe V : High Sulphate Resistance Cement, semen untuk beton yang
tahan terhadap kadar sulfat tinggi.
Selain semen Portland di atas, juga terdapat beberapa jenis semen
lain :
1. Blended Cement (Semen Campur) Semen campur dibuat karena
dibutuhkannya sifat-sifat khusus yang tidak dimiliki oleh semen
portland. Untuk mendapatkan sifat khusus tersebut diperlukan
material lain sebagai pencampur. Jenis semen campur:
a) Portland Pozzolan Cement (PPC).
b) Portland Blast Furnace Slag Cement.
c) Semen Mosonry.
d) Portland Composite Cement (PCC).
2. Water Proofed Cement Water proofed cement adalah campuran yang
homogen antara semen Portland dengan “Water proofing agent”,
dalam jumlah yang kecil.
3. White Cement (Semen Putih) Semen putih dibuat untuk tujuan
dekoratif, bukan untuk tujuan konstruktif.
4. High Alumina Cement High alumina cement dapat menghasilkan
beton dengan kecepatan pengerasan yang cepat dan tahan terhadap
serangan sulfat, asam akan tetapi tidak tahan terhadap serangan
alkali.
5. Semen Anti Bakteri Semen anti bakteri adalah campuran yang
homogen antara semen Portland dengan “anti bacterial agent” seperti
germicide.
9
Teknik Sipil - ITI
Sifat pengikatan pasta semen disebabkan oleh reaksi kimia antara
semen dan air :
Semen + Air pasta semen + CaO + panas
Semen yang digunakan adalah Semen Portland type-I yang termasuk
semen hydrolis, sedangkan bahan baku untuk pembuatan semen terdiri
atas :
• Batu Kapur
• Tanah Liat
• Quartzite
• Oksida Besi/Ferrit (Fe2O3)
Fungsi semen ialah untuk mengikat butir-butir agregat hingga
membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara
butiran agregat. Semen merupakan hasil industri yang sangat kompleks,
dengan campuran serta susunan yang berbeda-beda.
Sifat – sifat semen Portland adalah sebagai berikut :
1. Kehalusan butir
Reaksi antara semen dan air dimulai dari permukaan butir-butir
semen, sehingga makin luas permukaan butir-butir semen (dari berat
semen yang sama) makin cepat proses hidrasinya. Hal ini berarti
kehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi semen, semakin
halus butiran semen maka proses hidrasi akan semakin cepat,
sehingga kekuatan awal tinggi dan kekuatan akhir akan berkurang.
Kehalusan semen yang tinggi dapat mengurangi terjadinya bleeding
atau naiknya air ke permukaan, tetapi menambah kecenderungan
beton untuk menyusut lebih banyak dan mempermudah terjadinya
retak susut.
2. Waktu ikatan
10
Teknik Sipil - ITI
Waktu yang diperlukan semen terhitung dari mulai bereaksi
dengan air danmenjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku
untuk menahan tekanan yang disebut waktu ikatan. Waktu ikat
semen dibagi dua yaitu waktu ikat awal (initial time) dan waktu
ikatan air (final setting time). Waktu dari pencampuran semen dan
air sampai saat kehilangan sifat keplastisanya disebut waktu ikatan
awal, dan waktu mencapai pastanya menjadi massa yang keras
disebut waktu ikatan akhir. Pada semen Portland biasa, waktu ikatan
awal tidak boleh kurang dari 60 menit, dan waktu ikatan akhir tidak
bolehlebih dari 480 menit (8 jam).
3. Panas hidrasi
Silikat dan aluminat pada semen bereaksi dengan air menjdai
media perekatyang memadat lalu membentuk massa yang keras.
Reaksi membentuk media perekat ini disebut hidrasi. Panas hidrasi
didefinisikan sebagai kuantitas panas dalamkalori/gram pada semen
yang terhidrasi.Hidrasi semen bersifat eksotermis dengan panas
yang dikeluarkan kira-kira 120 kalori/gram. Dalam pelaksanaan,
perkembangan panas ini dapat mengakibatkan masalah yakni
timbulnya retakan pada saat pendinginan. Oleh karena itu, perlu
dilakukan pendinginan melalui perawatan (curing) pada saat
pelaksanaan.
4. Berat jenis
Berat jenis semen berkisar antara 3,15 mg/m3. Berat jenis
digunakan dalam hitungan perbandingan campuran saja.
II.2.b. Agregat Halus
Pada beton biasanya terdapat sekitar 70 % sampai 80 % volume
agregat terhadap volume keseluruhan beton, karena itu agregat
mempunyai peranan yang penting dalam propertis suatu beton (Mindess et
al, 2003) Agregat ini harus bergradasi sedemikian rupa sehingga seluruh
11
Teknik Sipil - ITI
massa beton dapat berfungsi sebaga satu kesatuan yang utuh, homogen,
rapat, dan variasi dalam perilaku (Nawy. 1998).
Agregat halus disebut pasir, baik berupa pasir alami yang diperoleh
langsung dari sungai atau tanah galian, atau dari hasil pemecahan batu.
Agregat halus adalah agregat dengan ukuran butir lebih kecil dari 4,75 mm
(ASIM C 125 - 06). Agregat yang butir-butirnya lebih kecil dari 1,2 mm
disebut pasir halus, sedangkan butir-butir yang lebih kecil dari 0,075 mm
disebut silt, dan yang lebih kecil dari 0,002 mm disebut clay (SK SNI T.15-
1991-03) Persyaratan mengenai proporsi agregat dengan gradasi ideal
yang direkomendasikan terdapat dalam standar ASTM C 33 03 "Standard
Spesfication for Concrete Aggregates".
Tabel II. 1 Gradasi Saringan Ideal Agregat Halus
Diameter
Saringan
Persen
Lolos (%)
Gradasi
Ideal (%)
9,5 mm 100 100
4.75 mm 95-100 97.5
2.36 mm 80-100 90
1.18 mm 50-85 67.5
600 µm 25-60 42.5
300 µm 05-30 17.5
150 µm 0-10 5
(Sumber: ASTM C 33/03)
Persyaratan pasir adalah sebagai berikut :
1. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang tajam dan keras
Butir-butir agregat halus harus bersifat kekal, artinya tıdak pecah
atau hancur oleh pengaruh-pengaruh cuaca, seperti terik matahari
dan hujan
12
Teknik Sipil - ITI
2. Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 % (
ditentukan terhadap berat kering). Yang diartikan dengan lumpur
adalah bagian-bagian Institut Teknologi Indonesia yang dapat
melalui ayakan 0.063 mm Apabila kadar lumpur melampaui 5 %
maka agregat halus harus dicuci.
3. Agregat halus tidak boleh mengandung bahan-bahan organik terlalu
banyak yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari
Abrams-Harder (dengan larutan NaOłHI) Agregat halus yang tidak
imemenuhi percobaan warna ini dapat juga dipakai, asal kekuatan
tekan adukan tersebut pada umur 7 dan 28 hari tidak kurang dan 95
% dari kekuatan adukan agregat yang sama tetapi dicuci dalarm
larutan 3 % NaOH yang kemudian dicuci hingga bersih dengan air,
pada umur yang sama.
4. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam
besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan yang
ditentukan, harus memenuhi syarat-syarat berikut
a . Sisa diatas ayakan 4mm , hans minimum 2 % berat total.
b . Sisa diatas ayakan 1 mm , harus minimum 10 % berat total
c . Sisa diatas ayakan 0.25 mm , harus berkisar antara 80 % dan 95
% berat total
5. Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua
mutu beton kecuali dengan petunjuk-petunjuk dari lembaga
pemeriksaan bahan-bahan yang diakui.
Adapun terdiri dari tiga macam agregat halus untuk campuran beton yaitu:
a. Pasir Galian
Pasir golongan ini diperoleh langsung dari permukaan tanah atau
dengan cara menggali terlebih dahulu. Pasir ini biasanya tajam,
bersudut, berpori dan bebas dari kandungan garam Pada kasus
tertentu, agregat yang terletak pada lapisan paling atas harus dicuci
terlebih dahulu sebelum digunakan.
13
Teknik Sipil - ITI
b. Pasir Sungai
Pasir ini diperoeh langsung dari dalam sungai, yang pada umumnya
berbutir halus, bulat-bulat akibat proses gesekan. Daya lekat antar
butirbutirnya agak kurang karena butir yang bulat. Karena ukuran
butirannya kecil, maka baik dipakai untuk memplester tembok juga
untuk keperluan yang lain.
c. Pasir Laut
Pasir laut ialah pasir yang di ambil dari pantai. Butirannya halus dan
bulat karena gesekan. Pasir ini merupakan pasir yang paling jelek
karena banyak mengandung garam-garaman. Garam-garaman ini
menyerap kandungan air dari udara dan ini mengakibatkan pasir
selalu agak basah dan juga menyebabkan pengembangan bila sudah
menjadi bangunan. Karena itu, sebaiknya pasir pantai (laut) tidak
dipakai dalam canpuran beton.
Agregat halus (pasir alam) diuji sesuai dengan standard ASTM
(American Sociey of Testing Materials) yang meliputi
1. Analisa Saringan Agregat Halus (ASTM C-136)
Hasil pengujian analisa saringan pasir sebagai berikut Gradasi
butiran pada daerah baik (dalam batas hatas) yang ditentukan dalam
ASTM C-136.
2. Pemenksaan Bahan Lewat Saringan No. 200 (ASTM C-117)
3. Pemeriksaan Zat Organik Pada Agregat (ASIM C-40)
4. Pemeriksaan Berat Jenis Dan Penyerapan Agregat Halus (ASTM C-
128)
5. Kadar Air Agregat (ASTM C-566)
Untuk campuran beton scbaiknya memakai atau menggunakan pasir
yang mempunyai butiran butiran kasar dan tajam, karena akan lebih baik
susunannya.
14
Teknik Sipil - ITI
Agregat halus (pasir alam) diuji sesuai dengan standard ASTM
(American Society of Testing Materials) yang meliputi:
1. Analisa Saringan Agregat Halus (ASTM C-136).
Hasil pengujian analisa saringan pasir sebagai berikut :
Gradasi butiran pada daerah baik (dalam batas – batas) yang
ditentukan dalam ASTM C-136.
100
)100,50,30,16,8,4,8/3.(.% NosaringantertahanKumFM = ……….(2.1)
2. Pemeriksaan Bahan Lewat Saringan No. 200 (ASTM C-117).
%100200.1
21 xW
WWNosaringanlewatbahanBerat
−= …………(2.2)
Dimana :
W1 = Berat benda uji semula (kering oven)
W2 = Berat benda uji setelah dicuci (kering oven)
3. Pemeriksaan Zat Organik Pada Agregat (ASTM C-40).
4. Pemeriksaan Berat Jenis Dan Penyerapan Agregat Halus (ASTM C-
128).
Hasil pengujian Berat Jenis dan Penyerapan adalah sebagai berikut :
( )CB
SSDPermukaanKeringJenuhJB−+
=500
500.. …………...(2.3)
( ) %100500
xA
AAbsorptionAirPenyerapan
−= …………..(2.4)
Keterangan :
A = Berat (gram) dari uji kering
B = Berat (gram) dari berat piknometer berisi air
C = Berat (gram) dari berat piknometer + benda uji + air sesuai
kapasitas kalibrasi.
5. Kadar Air Agregat (ASTM C-566).
%100)( xB
CWAirKadar = ………………………………….(2.5)
Keterangan :
15
Teknik Sipil - ITI
W = Kadar Air
B = Contoh Kering
C = Berat Air
Untuk campuran beton sebaiknya memakai atau menggunakan pasir
yang mempunyai butiran–butiran kasar dan tajam, karena akan lebih baik
susunannya.
II.2.c. Agregat Kasar
Agregat kasar (kerikil, batu pecah, atau pecahan dari blast furnance)
Menurut ASTM C 33 - 03 dan ASTM C 125 - 06, agregat kasar adalah
agregat dengan ukuran butir lebih besar dari 4,75 mm. Ketentuan
mengenai agregat kasar antara lain :
1. Harus terdiri dari butir – butir yang keras dan tidak berpori.
2. Butir – butir agregat kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah
atau hancur oleh pengaruh – pengaruh cuaca, seperti terik matahari
dan hujan.
3. Tidak boleh mengandung zat – zat yang dapat merusak beton, seperti
zat – zat yang relatif alkali.
4. Tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1 %. Apabila kadar
lumpur melampaui 1 %, maka agregat kasar harus dicuci.
Persyaratan mengenai proporsi gradasi saringan untuk campuran
beton berdasarkan standar yang direkomendasikan ASTM C 33/ 03
“Standard Spesification for Concrete Aggregates”. Dan standar
pengujian lainnya mengacu pada standar yang direkomendasikan
pada ASTM Agregat kasar adalah agregat dengan butiran-butiran
tertinggal diatas ayakan (tertahan) dengan lubang 4,75 mm (no.4).
16
Teknik Sipil - ITI
Tabel II. 2 Gradasi Saringan Ideal Agregat Kasar
Diameter
Saringan
(mm)
Persen
Lolos
(%)
Gradasi
Ideal (%)
25,00 100 100
19,00 90 – 100 95
12,50 - -
9,50 20 – 55 37,5
4,75 0 – 10 5
2,36 0 – 5 2,5
(Sumber: ASTM C 33/03)
Adapun Persyartan agregat kasar adalah :
1. Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil
desintegrasialami dari batu-batuan atau berupa batu pecah yang
diperoleh dari pemecahan batu. Pada umumnya yang dimaksud
agregat kasar adalah agregat dengan besar butir lebih dari 5 mm.
2. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang keras dan tidak
berpori. Agregat kasar yang mengandung butir-butir pipih hanya
dapat dipakai apabila jumlah butir-butir pipih tersebut tidak
melampaui 20% dari beratagregat seluruhnya. Butir-butir agregat
kasar harus bersifat kekal, artinya tidak pecah atau hancur oleh
pengaruh - pengaruh cuaca. Seperti terik matahari dan hujan.
3. Agregat kasar tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 1%
(ditentukan terhadap berat kering). Yang dimaksud dengan lumpur
adalah bagian-bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Apabila
kadar lumpur lebih dari 1% maka agregat kasar harus dicuci.
17
Teknik Sipil - ITI
4. Agregat kasar tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat merusak
beton, seperti zat-zat yang reaktif alkali.
5. Kekerasan dari butir-butir agregat kasar diperiksa dengan bejana
penguji dari Rudeleoff dengan beban pengujian 20 Kg, dan harus
memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
- Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 9,5 – 19 mm lebih berat
dari 24% berat total.
- Tidak terjadi pembubukan sampai fraksi 19-30 mm lebih dari
22% atau dengan mesin Los Angles, dimana tidak boleh terjadi
kehilangan berat lebih dari 50%.
6. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam
besarnya dan apabila diayak dengan susunan ayakan secara berturut
- turut sebagai berikut: 31,5mm, 16mm, 8mm, 4mm, 2mm, 1mm,
0,5mm, 0,25mm, harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
- Sisa diatas ayakan 31,5 harus 0% berat.
- Sisa diatas ayakan 4 mm, harus berkisar 90 % - 98 % berat.
- Selisih antara sisa-sisa komulatif diatas ayakan yang berurutan,
adalah maksimum 60% dan minimum 10% berat.
Beberapa jenis batu pecah yang bisa digunakan agregat beton antara
lain :
1. Batu kapur adalah batuan hasil sedimentasi yang komposisi
utamanya ialah kalsium karbonat seperti batuan Portland, batu Bath,
dan lain-lain yang lebih bangyak digunakan untuk cetak arsitektur.
Jenis ini tidak cocok untuk agregat jalan raya karena ketahanan
terhadap pemakaian kurang, juga menyerap air sehingga hancur oleh
pembekuan pada musim dingin.
2. Batu api, meliputi granit, basalt, gabbros. Granit adalah keras, ulet
dan padat sehingga merupakan agregat yang baik untuk beton.
3. Sandstone, hampir semua sandstone cocok untuk agregat
4. Batu tulis, merupakan agregat yang tidak baik, lunak, lemah,
berlapis dan daya serapnya tinggi
18
Teknik Sipil - ITI
5. Batuan Metamorfosa, bervariasi karakternya ada yang cocok untuk
dijadikan agregat dan ada yang tidak.
Agregat kasar dengan pori-pori (angka pori) yang besar kurang baik
digunakan sebagai campuran beton. Hal ini dapat mempengaruhi kekuatan
tekan beton, akibat mutu agregat yang tidak padat atau keropos. Ini
biasanya sesuai dengan nilai keausan, maka penyerapan terhadap air juga
menjadi besar, tetapi sebaliknya bila mempunyai pori-pori yang kecil,
maka penyerapannya juga akan kecil. Hal ini akan dapat berpengaruh
terhadap kondisi material saat pelaksanaan yang harus dijaga sesuai
dengan kondisi pada perencanaan Mix Design.
Agregat kasar (batu pecah/split) akan diuji sesuai dengan standard
ASTM (American Society of Testing Materials) yang meliputi :
1. Analisa Saringan Agregat Kasar (ASTM C-136).
FM rata-rata yang didapat dari hasil pengujian, yang kemudian
dihitung dengan persamaan dibawah ini :
100
500)4.,"8/3,"2/1,"4/3,"1,"5.1(.% +=
NoTertahanKumFM ….............(2.6)
2. Pemeriksaan Berat Jenis Dan Penyerapan Agregat Kasar (ASTM
C-127).
( )CB
BSSDPermukaanKeringJenuhJB
−=.. …………………....(2.7)
( ) %100xA
ABAbsorptionAirPenyerapan
−= ……………….(2.8)
Dimana:
A = Berat (gram) dari benda uji oven dry diudara
B = Berat (gram) benda uji kondisi SSD
C = Berat (gram) dari benda uji kondisi jenuh
3. Pemeriksaan Berat Isi Agregat (ASTM C-29).
( )ltrkgC
DagregatisiBerat /= ………………………….(2.9)
Dimana:
19
Teknik Sipil - ITI
D = Berat agregat kasar
C = Volume mold
4. Pemeriksaan Keausan Agregat Kasar Dengan Mesin Los Angeles
(ASTM C-131).
Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan nilai keausan
agregat kasar adalah sebagai berikut :
%100xA
BAagreagatKeausan
−= ………………..........(2.10)
Dimana:
A = Berat agregat semula (kering oven)
B = Berat agregat tertahan saringan No. 12
5. Kadar Air Agregat (ASTM C-566).
Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan nilai kadar air
agregat adalah sebagai berikut:
%100xE
DKadarAir = …………………………………….(2.11)
Dimana :
A = Beran can / Talam
B = Berat can + contoh basah
C = Berat can + contoh kering = B - C
D = Berat air (Gram) = E – A
E = Berat benda uji (Gram)
II.2.d. Air
Air merupakan bahan dasar pembuatan beton untuk bereaksi dengan
semen Portland dan menjadi bahan pelumas antara butiran-butiran agregat
agar mudah dikerjakan (diaduk, dituang, dan dipadatkan). Air yang
diperlukan untuk keperluan pencampuran beton adalah air bersih, dengan
kata lain air yang dapat dimasak untuk dikonsumsi (air minum).
Tujuan utama penggunaan air agar terjadi proses hidrasi yang
menyebabkan campuran beton mengeras setelah selang waktu tertentu.
20
Teknik Sipil - ITI
Selain untuk mencampur adukan beton, air juga dapat digunakan untuk
perawatan pada beton, adapun persyaratan penggunaan air adalah sebagai
berikut :
1) Air tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, bahan organis
atau bahan-bahan lain yang dapat merusak beton.
2) Apabila ada keraguan tentang air, dianjurkan membawa contoh air
tersebut ke lembaga pemeriksaan bahan-bahan untuk dites.
3) Apabila pemeriksaan kelembagaan tersebut tidak dapat dilakukan
maka air dapat dipakai atau digunakan untuk campuran beton
asalkan :
Campuran semen + air harus mempunyai kekuatan tekan paling
sedikit 90% dari kekuatan semen + air mengunakan air pada umur 7, 14
dan 90 hari.
Fungsi dari air disini antara lain adalah sebagai bahan pencampur
dan pengaduk antara semen dan agregat. Pada umumnya air yang dapat
diminum memenuhi persyaratan sebagai air pencampur beton, air ini harus
bebas dari padatan tersuspensi ataupun padatan terlarut yang terlalu
banyak, dan bebas dari material organik (Mindess et al.,2003). Persyaratan
air sebagai bahan bangunan, sesuai dengan penggunaannya harus
memenuhi syarat menurut Persyaratan Umum Bahan Bangunan Di
Indonesia (PUBI - 1982), antara lain:
1. Air harus bersih.
2. Tidak mengandung lumpur, minyak dan benda terapung lainnya
yang dapat dilihat secara visual.
3. Tidak boleh mengandung benda-benda tersuspensi lebih dari 2 gram
/ liter.
4. Tidak mengandung garam-garam yang dapat larut dan dapat
merusak beton (asam-asam, zat organik dan sebagainya) lebih dari
15 gram / liter. Kandungan klorida (Cl), tidak lebih dari 500 p.p.m.
dan senyawa sulfat tidak lebih dari 1000 p.p.m. sebagai SO3.
21
Teknik Sipil - ITI
5. Semua air yang mutunya meragukan harus dianalisa secara kimia
dan dievaluasi.
II.3. Beton Ringan (Lightweight Concrete)
Beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang
lain, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan yang
membentuk masa padat (Surya Sebayang, 2000). Beton normal merupakan bahan
bangunan yang relatif cukup berat dengan berat jenis berkisar 2,4 atau berat 2400
kg/m3 . Untuk mengurangi beban mati suatu struktur beton, maka telah banyak
dipakai beton ringan. Berdasarkan SNI 03 - 2847 - 2002, beton ringan adalah
beton yang mengandung agregat ringan dan mempunyai berat satuan tidak lebih
dari 1900 kg/m3 . Pada dasarnya beton ringan diperoleh dengan cara penambahan
pori-pori udara ke dalam campuran betonnya. Menurut Tjokrodimuljo (2007)
pembuatan beton ringan dapat dilakukan dengan cara :
1. Membuat gelembung-gelembung gas udara dalam adukan semen. Dengan
demikian akan terjadi banyak pori-pori udara di dalam betonnya. Bahan
Tambahan Khusus (pembentuk gelembung udara dalam beton)
ditambahkan ke dalam semen dan akan terbentuk gelembung udara.
2. Dengan menggunakan agregat ringan, misalnya tanah liat bakar dan batu
apung. Dengan demikian beton yang terjadi pun akan lebih ringan daripada
beton normal.
3. Pembuatan beton tidak dengan butir-butir agregat halus. Dengan demikian
beton ini disebut “beton non-pasir” dan hanya dibuat dari semen dan agregat
kasar saja (dengan butir maksimun agregat kasar sebesar 20 mm atau 10
mm). Beton ini mempunyai pori-pori yang hanya berisi udara (yang semula
terisi oleh butir-butir agregat halus)
II.4 Teknologi Nano
Nano teknologi adalah teknologi yang memanfaatkan sifat kimiawi dan/atau
fisika material dalam orde nanometer. Satu nanometer disingkat nm adalah 10-9
meter. Jadi apabila molekul atau struktur atom dibuat dalam ukuran 1 hingga 100
22
Teknik Sipil - ITI
nm, maka beton yang dihasilkan akan memiliki sifat mekanik dan kimia yang
sangat berbeda dibandingkan beton yang menggunakan material berukuran mikro
(Saurav 2012).
Proses nanoteknologi dapat mengubah suatu material yang semula tidak
berguna menjadi berguna melalui pengaturan kembali susunan unsur
pembentuknya dan penambahan unsur-unsur lain untuk memperkuat material
tersebut dan berperan sebagai campuran material lain.
Aplikasi teknologi nano pada bidang konstruksi yang memanfaatkan sifat-
sifat ini adalah sebagai berikut ini (Rianda, 2009) :
a. Anti Graffiti
Masalah utama pada plasteran, batu bata dan beton adalah kekuatan
penyerapannya yang merupakan media yang sangat bagus untuk graffiti.
Metode umum yang digunakan untuk memecahkan masalah ini adalah dengan
menggunakan poly-urethane coating yang memberikan perlindungan permanen
dan menghentikan cat dari permeasi ke dalam beton. Segala macam graffiti
yang menempel pada permukaan coating akan dapat dihilangkan dengan
mudah.
b. Corrosion Protection.
Baja secara umum di heat treated pada suhu yang sangat tinggi. Hal ini akan
menyebabkan baja terkorosi. Untuk mencegah korosi ini, coating dengan
nanopartikel bisa dilakukan.
c. Tensile Strength/Impact Strengt
Penambahan partikel nano akan meningkatkan kekuatan tarik dan impact bahan
konstruksi. Hal ini dapat dilihat pada penambahan karbon nanotube pada baja.
d. Flame Retardancy
Nanoadditive dapat berfungsi sebagai flame retardancy pada polymer sehingga
bisa menambah fungsi dari flame retardants.
23
Teknik Sipil - ITI
e. Konstruksi yang ringan
Dengan mengurangi berat tetapi menambah kekuatan mekanisnya adalah tujuan
yang umum untuk membuat material baru.
Nano teknologi akan terus memberikan pandangan kita untuk meningkatkan
kemampuan material bahan konstruksi. Oleh karena itu perlu pemikiran lebih lanjut
tentang pemanfaatan teknologi nano ini untuk meningkatkan kemampuan bahan
konstruksi khususnya beton.
II.5. Silika
Silika atau dikenal dengan silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawa yang
banyak ditemui dalam bahan galian yaitu pasir kuarsa, terdiri atas kristal-kristal
silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses
pengendapan. Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil
pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar.
Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2,
CaO, MgO, dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada
senyawa pengotornya.
Silika biasa diperoleh melalui proses penambangan yang dimulai dari
menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Pasir kuarsa tersebut kemudian
dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan
dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih
besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah
yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silika dengan kadar tertentu. Silika
juga dapat diperoleh dari pemanfaatan limbah pembakaran batu bara atau bubuk
batu bara (fly ash), abu sekam padi (rice husk ash), tanah tras, dan yang lainnya.
II.6. Serbuk Cangkang Kulit telur (egg shell powder)
Konsumsi masyarakat Indonesia terhadap telur ayam ras yang besar
menghasilkan limbah yang besar pula. Kandungan cangkang telur yang sama pada
semen menjadi alternatif bahan substitusi dalam pervious concrete yang baru dan
dapat diperbarui.
Secara umum struktur cangkang telur terdiri atas tiga lapisan, yaitu lapisan
kutikula, lapisan spons, dan lapisan lamelar. Lapisan kutikula merupakan
24
Teknik Sipil - ITI
permukaan terluar yang mengandung sejumlah protein. Lapisan spons dan lamelar
membentuk matriks yang dibentuk oleh serat protein yang terikat oleh kalsium
karbonat dalam cangkng telur. Cangkang telur mewakili 11% dari total bobot telur
dan tersusun oleh kalsium karbonat (94%), kalsium fosfat (1%), material organik
(4%), dan magnesium karbonat (1%). Reaksi yang terjadi pada pembuatan CaCl2
:
CaCO3(s) + 2HCl(Aq) → CaCl2(Aq) + H2O(l) + CO2(g)
Mineral % dari
berat total
g/berat
total
Kalsium (Ca) 37.3 2.3
Magnesium
(Mg) 0.38 0.02
Fosfor (P) 0.35 0.02
Karbonat (CO3) 58 3.5
Mangan (Mn) 7 ppm
Sumber Yuwanta (2010)
Tabel II. 3 Komposisi nutrisi pada cangkang telur ayam
Teknik Pengumpulan Bahan dan Data
Pengambilan data dengan mendapatkan nilai tekan optimal sampel beton
normal yang akan dibandingkan dengan hasil reduksi bubuk hasil olahan
cangkang kulit telur ayam terhadap semen dengan besaran substitusi adalah 0%,
1%; 2%; 5% dan 10% dari berat semen yang digunakan.
Limbah cangkang kulit telur ayam ras dijemur terlebih dahulu untuk
mengurangi kadar air. Kemudian setelah beberapa jam dijemur dimasukkan dan
dipanaskan didalam oven selama beberapa jam untuk mengeringkan kulit telur
ayam ras tersebut dan memudahkan proses penghancuran cangkang kulit telur
tersebut. Proses penghancuran cangkang kulit tersebut dilakukan dengan
menggunakan mesin blender. Hasil penghancuran tersebut dikumpulkan didalam
sebuah wadah atau pan besar untuk dilanjutkan ke proses penyaringan.
Penyaringan bubuk kulit telur hasil mesin blender tersebut dilakukan
25
Teknik Sipil - ITI
menggunakan saringan agregat dengan nomor saringan lolos adalah 400 dan pan,
kemudian digetarkan dengan mesin penggetar.
Pada proses pencampuran dan pencetakkan sampel beton normal maupun
beton reduksi, terlebih dahulu dilakukan pengujian terhadap material penyusun
berupa agregat halus dan agregat kasar berdasarkan acuan dari buku panduan
praktikum beton Laboratorium Konstruksi Beton Jurusan Teknik Sipil ITI.
Pemeriksaan tersebut dilakukan setelah mengumpulkan agregat tersebut dari
lokasi quarry atau sumber material.
II.7. Sifat – Sifat Umum Beton
Sifat-sifat beton ada 2 (dua) macam, yaitu sifat fisis dan sifat mekanis.
1. Sifat fisis beton terdiri dari :
a. Kedap air
b. Awet (Durable)
c. Tidak banyak terjadi penyusutan (Shringkage)
d. Tidak retak-retak (Crack)
e. Tahan tehadap abrasi
f. Tidak mudah rapuh
g. Tidak pecah-pecah (Spalling)
h. Tidak timbul kerang-kerang pada beton
2. Sifat mekanis beton terdiri dari :
a. Sifat jangka pendek/sesaat, yaitu :
• Kuat tekan beton, muatan tekan maksimum yang dapat dipikul beton
per satuan luas.
• Kuat tarik beton, kekuatan beton untuk dapat menahan tegangan-
tegangan tarik.
• Kuat geser beton, kekuatan beton dapat menahan momen maksimum
yang ditimbulkan oleh gaya luar pada balok beton.
b. Sifat jangka panjang diukur dengan Modulus Elastisitas (Kekakuan) :
• Rangkak (Creep)
26
Teknik Sipil - ITI
• Susut beton (Shringkage)
Rangkak (Creep) adalah penambahan regangan terhadap waktu akibat
adanya beban yang bekerja. Deformasi awal akibat beban adalah “regangan
elastis”, sedangkan regangan tambahan akibat beban yang sama disebut “regangan
rangkak”. Pembebanan tidak terlalu mempengaruhi regangan rangkak pada beton
jika dibandingkan dengan pembebanan jangka panjang. Besar kecilnya rangkak
ini tergantung pada kondisi material pembentuknya, faktor air-semen, jenis
semen, jenis agregat, kelembaban udara, dimensi atau ukuran beton, dan ada
tidaknya pemakaian bahan additive pada beton tersebut. Dalam kondisi lembab,
dimana kehilangan air dalam beton rendah, maka nilai rangkak juga akan rendah.
Susut (Shringkage) terjadi pada waktu hidrasi berlangsung, beton
melepaskan panas dan air yang dapat diamati dengan naiknya suhu beton tersebut.
Susut dapat menyebabkan retak bila tidak dikendalikan dengan baik. Faktor utama
yang menentukan susut adalah kandungan air dalam beton. Susut akan rendah bila
nilai slumpnya rendah. Susut yang terjadi akan berkurang dengan meningkatnya
kelembaban udara lingkungan (Ambient Humidity) serta bila tebal elemen beton
(Concrete Members) bertambah. Susut pada beton ada 2 jenis, yaitu susut plastis
dan susut pengeringan. Susut plastis terjadi beberapa jam setelah beton segar dicor
kedalam cetakan. Susut pengeringan terjadi setelah beton mencapai bentuk
akhirnya dan proses hidrasi pada pasta semen telah selesai. Susut pengeringan
adalah berkurangnya volume elemen jika terjadi kehilangan uap air karena
penguapan.
II.8. Mutu Beton
Kelas mutu beton berdasarkan pengendalian mutunya dibedakan atas 3 jenis,
yaitu :
1. Beton Kelas I (B0)
Merupakan beton untuk jenis-jenis pekerjaan nonstruktural. Untuk jenis
beton ini tidak diperlukan keahlian khusus dari pengawas, juga tidak
diperlukan pemeriksaan kekuatan tekan. Pengawasan dari mutu hanya
dibatasi pada pengawasan ringan terhadap mutu agregat.
2. Beton Kelas II (B1, K-125, K-175, K-225)
27
Teknik Sipil - ITI
Untuk mutu beton B1, perngawasan terhadap agregat tidak terlalu ketat
dan juga tidak diisyaratkan pemeriksaan kekuatan tekan. Sedangkan mutu
beton K-125, K-175, K-225, dibutuhkan tenaga ahli yang berpengalaman
dan diisyaratkan pemeriksaan terhadap kekuatan tekan secara
berkesinambungan. Agregat yang digunakan harus bersih, keras dan
mempunyai gradasi yang baik.
3. Beton Kelas III
Merupakan beton dengan kekuatan tekan karakteristik yang lebih tinggi
dari K-225 pelaksanaannya memerlukan keahlian khusus dan dilakukan
dibawah pimpinan tenaga ahli, diisyaratkan pengawasan terhadap mutu
beton pada laboratorium beton.
Berdasarkan klasifikasi kekuatanya beton dibagi menjadi 3 (tiga) tipe yaitu:
1. Beton mutu rendah : mempunyai kekuatan sampai 200 kg/cm2
2. Beton mutu sedang : mempunyai kekuatan sampai 350 kg/cm2
3. Beton mutu tinggi : mempunyai kekuatan sampai 1000 kg/cm2
Beberapa hal yang mempengaruhi workabiltas pada suatu beton adalah :
a. Gradasi agregat
b. Bentuk partikel
c. Pengaruh kombinasi gradasi dan bentuk
d. Pengaruh proporsi campuran
e. Kadar air
II.9. Perencanaan Campuran Beton
Perencanaan campuran beton dilakukan untuk mengetahui komposisi yang
tepat antara berat semen, berat masing-masing agregat dan berat air yang
diperlukan untuk mencapai suatu kekuatan yang diinginkan. Dalam teori
teknologi beton dijelaskan bahwa faktor-faktor yang sangat mempengaruhi
kekuatan beton ialah :
1. Faktor air semen (water-cement ratio) dan kepadatan
2. Umur beton
3. Jenis semen
4. Jumlah semen
28
Teknik Sipil - ITI
5. Sifat agregat
(Tjokrodimuljo,K. 1996)
Perencanaan campuran beton dapat dilakukan dengan berbagai macam cara
antara lain : perancangan dengan model “Rote Note No. 4” yang diteliti oleh
Glanville dkk, perancangan model Amerika berdasarkan American Concrete
Institute (ACI) dan perancangan model Inggris yang berdasarkan British Standard
(BS) dan dikenal dengan metode DOE (Departemen of Environment).
II.10. Kuat Tekan Beton
Tujuan utama penggunaan beton untuk suatu kontruksi biasanya adalah untuk
kekuatan beton yang mampu untuk menahan beban tertentu. Kekuatan tekan yang
dimaksud biasanya adalah kekuatan terhadap gaya tekan (kekuatan tekan). Karena
biasanya kekuatan tarik beton dipergunakan besi tulangan untuk menahannya.
Kekuatan beton adalah kekuatan tekan yang diperoleh dari hasil pemeriksaan
benda uji, dan pengujian ini menggunakan silinder 15/30cm, pada umur 28 hari.
Untuk mencari kuat tekan beton adalah perbandingan antara beban maksimum (P)
dengan luas penampang (A).
𝑓′𝑐𝑖 = 𝑃
𝐴 …………………………………………………………….(2.12)
Dimana :
𝑓′𝑐𝑖 = Kuat tekan beton rata rata (kg/cm2)
P = Beban maksimum (kg/cm2).
A = Luas penampang benda uji (cm2)
II.11. Kuat Tarik Belah Beton
Benda uji yang digunakan adalah benda uji silinder, dikerjakan secara merata
dalam arah diameter disepanjang benda uji. Benda uji akan terbelah dua pada saat
tercapainya kekuatan tarik belah.Kekuatan tarik belah dapat dihitung dengan
rumus sebagai berikut :
29
Teknik Sipil - ITI
dimana :
f’sp= Kuat tarik belah beton [MPa]
P= Beban maksimum pada saat benda uji terbelah[N]
L= Panjang benda uji [mm]
D= Diameter benda uji [mm]
π= Phi (22/7)
II.12. Penelitian Terkait
Berdasarkan penelitian Dari Yohanes Berkhemans Hibur, Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Atma Jaya Yogyakarta dapat disimpulkan untuk
material konstruksi struktural dengan bahan baku yang terdiri dari eggshell
powder (ESP), semen, agregat kasar, agregat halus dan air. Variasi komposisi ESP
antara lain: 0%, 5%, 10%, 12,5%, 15% dan 20% dari total penggunaan semen.
Pengujian dilakukan ketika beton berumur 7, 14 dan 28 hari. Sampel benda uji
berbentuk silinder dengan dimensi tinggi (H) 30 cm dan diameter (D) 15 cm.
Parameter pengujian yang dilakukan merupakan karakteristik beton yang meliputi
kuat tekan dan modulus elastisitas, penyerapan air, densitas dan penyusutan. Dari
hasil pengujian kuat tekan beton umur 7, 14 dan 28 hari, menunjukkan bahwa
pada kadar 5%-10% eggshell powder dapat digunakan sebagai bahan substitusi
semen. Selanjutnya, ketika kadar ESP ditingkatkan, terjadi penurunan kuat tekan.
Semakin tinggi kadar ESP, kuat tekan beton semakin rendah. Modulus elastisitas
tertingi terjadi pada beton normal (0% ESP). Penyerapan air pada beton berkisar
antara 9,414% - 10,345%. Di mana, penyerapan air paling kecil terjadi pada beton
umur 7 hari dan paling besar terjadi pada beton saat berumur 28 hari. Dari hasil
pengujian densitas, menunjukkan bahwa densitas beton ESP berkisar antara
2,0193 gr/cm3 – 2,1845 gr/cm3 , serta penyusutan beton yang beragam mulai dari
0,044% – 0,184%. Dari hasil penelitian, menunjukkan bahwa karakteristik beton
untuk setiap variasi ESP memiliki karakteristik yang sama dengan beton normal,
sehingga dapat digunakan sebagai beton struktural.
30
Teknik Sipil - ITI
Berdasarkan penelitian Dari Tara Jecky, Okta Meliawaty dan Frieda,
Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pangka Raya. Beberapa limbah organik rumah
tangga yang sering dibuang adalah kulit telur ras ayam. Serta fungsi semen yang
merupakan bahan penyusun beton yang paling mahal Portland cement adalah
kalsium karbonat yang harus mengandung sebesar 60%-65%. Dan juga
kandungan dari cangkang kulit telur ras ayam sendiri mewakili 11% dari total
bobot telur dan tersusun oleh kalsium karbonat (94%), kalsium fosfat (1%),
material organik (4%), dan magnesium karbonat (1%). Nilai reduksi bubuk kulit
telur ayam ras terhadap penggunaan semen pada campuran beton menghasilkan
nilai kuat tekan yang bervariasi. Nilai kuat tekan karakteristik berturut-turut yaitu:
0% = 194,941 kg/cm2; 2,5% = 208,873 kg/cm2; 5% = 203,587 kg/cm2; 7,5% =
192,370 kg/cm2; dan 10% = 135,792 kg/cm2. Dari nilai kuat tekan karakteristik
tersebut dapat dikatakan beton yang dengan bahan kulit telur ayam ras mengalami
penurunan berbanding lurus dengan jumlah reduksi.
Top Related