i

PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE PADA

BETON RINGAN DENGAN TEKNOLOGI GAS TERHADAP

KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAH,

DAN MODULUS ELASTISITAS

“The Influence of Polyethylene Fiber Addition on Lightweight Concrete Made by gas Technology on Compressive Strength, Split Tensile Strength,

and Modulus of Elasticity

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

WARSINO NIM. I 1112091

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2015

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENE PADABETON RINGAN TEKNOLOGI GAS TERIIADAP KUAT

TEKAN, KUAT TARIK BELAH DAI\ MODULUS ELASTISITAS

"The influence of Polyethylene Fiber Addition on Lighweight Concrete Made

by Gas Technolog,t on Compressive Strengh, Split Tensile Strength, and Modulusof Elasticity"

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

I)isusun oleh:

WARSINONrM. r 1112091

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran FakultasTeknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

l{IP. 197312091 NIP.19531227 198601 I 001

HALAMAN PENGESAIIAN

PENGARUH PENAMBAHAN SERAT POLYETHYLENEPADA BETON RINGAN TEKNOLOGI GAS

TERIIADAP KUAT TEKAN, KUAT TARIK BELAHDAN MODULUS BLASTISITAS

oThe influence of Polyethylene Fiber Addition on Lighweight Concrete Madeby Gas Technologt on compressive strengh, split Teisile siength, and Modulus

of Elasticity',

SKRIPSI

DisusunOleh:

WARSINO

-

NrM. I1112091

2. Ir. SlametPravitno. MT.NIP.19531227 198601 1 001

3. Ir. Endans Rismunarsi. M:fNIP. 19570917 198601 2 001

4. Wibowo. ST.DEANIP. 19681007 199502 1 AAl

Disahkan,.Ketua Program Non-Reguler

Jurusan Teknik Sipil

E]DY PURWANTO. ST. MTNIP. r96809t2 t997A2 I 00r

111

ip

Telah dipertahankan djh?egy tim penguji pendadaran Jurusan Teknik Sipil FakultasTeknik universitas Sebelas Maret pada hari : seninftzz April20lS

'[tnrryr1' (.........[I...:....

ft-rp.1e73120e 1ee802 1001 v ';'\"""""""")

I\[IP. 19590823 198601 1001

iv

MOTTO

Sesungguhnya Allah SWT. Tidak akan merubah keadaan suatu kaum

sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka

sendiri

(Q.S. Ar Ra’d. 11)

Kejarlah duniamu seakan-akan engkau hidup 1000 tahun lagi, tapi

kejarlah akhiratmu seakan-akan engkau mati esuk pagi

Kegagalan hanya terjadi bila kita menyerah

( Lessing )

Kita tidak akan mendapatkan apa-apa

Jika kita tidak melakukan apa-apa

( Miss Indonesia 2014 )

Bisa karena Biasa, Biasa karena Terpaksa

( Rijad Rahadi )

v

PERSEMBAHAN

Dengansegenap kerendahan hati kupersembahkan skripsi ini untuk:

1. Allah SWT

2. Orang tua saya yang selalu memberi semangat dan dukungan serta doanya untuk

saya.

3. Seluruh Keluarga besar saya, yang selalu mendukung usaha yang saya

4. Rekan Rekan Tim beton gas yang selalu memberikan ide yang luar biasa

5. Teman – TemanTransfer Non Reg 2012Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret

Surakarta

vi

ABSTRAK

Warsino, 2015, Pengaruh Penambahan Serat Polyethylene Pada Beton Ringan Dengan Teknologi Gas TerhadapKuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Modulus Elastisitas, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

Berat jenis beton adalah salah satu unsur yang sangat diperhitungkan saat merencanakan struktur bangunan karena berpengaruh pada perhitungan pembebanan. Untuk itu, muncul berbagai penelitian mengenai beton ringan. Satu diantaranya adalah beton ringan dengan teknologi gas. Beton ringan gas dibuat dengan menambahkan Alumuium pasta yang terdiri dari serbuk alumuniumdan airkedalam campuran mortar.Solusi untuk meningkatkan kekuatan beton ringan gasini adalah dengan menambahkan serat kedalam adukan berupa serat polyethylene. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat polyethylene terhadap sifat-sifat mekanik beton berupa kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas.

Metode yang digunakan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan di Laboratorium Bahan UNS. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 10 cm dan tinggi 20 cm untuk pengujian modulus elastisitas, kuat tekan, dan kuat tarik belah. Benda uji masing-masing berjumlah 3 buah untuk 1 variasi kadar penambahan serat. Persentase serat yang digunakan adalah 0%; 0,25%; 0,5%; 0,75%; dan 1%. Pengujian menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine). Perhitungan yang digunakan adalah analisis statistik dengan regresi linear pada batas elastis beton menggunakan program Microsoft Excel.

Hasil dari penelitian ini adalah peningkatan nilai kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas beton ringan gassetelah ditambah serat polyethylene. Peningkatan paling maksimum terdapat pada kadar penambahan serat sebesar 0,50% dari berat volume beton.Berat jenis benda uji paling tinggi adalah 1896,34 kg/m3, sehingga masih termasuk beton ringan karena mempunyai berat jenis dibawah 1900 kg/m3. Penambahan kadar serat sebesar 0,50% menghasilkan peningkatan kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas berturut-turut sebesar 25,57%; 24,35%; dan 7,07% dibandingkan dengan beton ringan gas tanpa serat. Berdasarkan analisis regresi polynomial diperoleh kadar optimum penambahan serat polyethylene untuk kuat tekan, kuat tarik belah, dan modulus elastisitas beton dengan nilai maksimum berturut-turut sebesar 10,794 MPa, 2,575 MPa, dan 6083,912 MPa.

Kata kunci : beton ringan, serat polyethylene, kuat tekan, kuat tarik belah, modulus elatisita

vii

ABSTRACT

Warsino, 2015, The Influence of Polyethylene Fiber Addition on Lightweight Concrete Made by Gas Technology on Compressive Strength, Split Tensile Strength, and Modulus of Elasticity, Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty ofSebelasMaret University. The density of concrete is one of aspect which is calculated when design a building framework because it influence the weighting calculation. For that reason, there are many kinds of research on the lightweight concrete and one of them is a lightweight concrete using gas technology. gas lightweight concrete gas is made by adding Aluminium Paste which consist of Aluminium Powder, and water into a mortar mix. The solution to improve this gas lightweight concrete’s strength is by adding fiber to the mixing in form of polyethylene fiber. The purpose of this study is to determine the effect of polyethylene fiber addition to the concrete’s mechanical properties, such as compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity. The research is used experimental method that will be conducted in the Material Laboratory of UNS. The specimen is in form of cylinder with diameter of 10 cm and height of 20 cm for testing the modulus of elacity, compressive strength, and the split tensile strength. Each specimen consist of 3 pieces for 1 variation of fiber additional rate. The used fiber precentage are 0%; 0.25%; 0.5%; 0.75%; and 1%. This experiment using UTM (Universal Testing Machine) tool. The used calculation is statictic analysis with linear regression on the elasticity limit of the concrete using Microsoft Excel.

The result of this research is increase in the compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity of foam lightweight concrete after have been added by some polyethylene fibers. Maximum increase is in fiber addition of 0.50% from concrete’s volume weight. The highest specimen’s density is 1896,34kg/m3 so it is categorized as lightweight concrete because it has density below 1900 kg/m3. The fiber addition of 0.50% makes an increasing in compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity of 25,57%; 24,35%; and 7,07% in a row rather than gas lightweight concrete which without fiber. Based on the polynomial regression analysis, it is obtained that polyethylene fiber addition optimum rate for compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity weight with maximum value of 10,794 MPa, 2,575 MPa, and 6083,912 MPa.

Keywords: lightweight concrete, polyethylene fiber,compressive strength, split

tensile strength, modulus of elasticity

viii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul

“Pengaruh Penambahan Serat Polyethylene Pada Beton Ringan Dengan Teknologi

GasTerhadap Kuat Tekan, Kuat Tarik Belah, dan Modulus Elastisitas”guna

memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka

banyak kendala yang sulit untuk penyusun pecahkan hingga terselesaikannya

penyusunan skripsi ini. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan ucapan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta beserta staf.

3. Ketua program Studi Teknik Sipil Non Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta staf.

4. BapakPurnawan Gunawan, ST, MT selakuDosenPembimbing I.

5. Bapak Ir. Slamet Prayitno, MTselakuDosenPembimbing II.

6. Tim PengujiPendadaran Ibu Endang Rismunarsih dan Bapak Wibowo.

7. BapakPurwanto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.

8. Teman-teman Mahasiswa Sipil Non-Reguler 2012 UNS.

9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada

umumnya dan mahasiswa pada khususnya.

Surakarta, April 2015

Penulis

ix

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iii

MOTTO .......................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN ........................................................................................... v

ABSTRAK ...................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ............................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii

BAB 1.PENDAHULUAN

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

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................... 3

1.3. Batasan Masalah ................................................................................. 3

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................ 4

1.5. Manfaat Penelitian .............................................................................. 4

1.5.1. Manfaat Teoritis ................................................................................. 4

1.5.2. Manfaat Praktis .................................................................................. 4

BAB 2.TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................ 5

2.1.1. Beton Ringan .................................................................................... 5

2.1.2. Beton Serat ........................................................................................ 5

2.1.3. Beton Foam ....................................................................................... 6

2.1.4. Beton Foam Serat .............................................................................. 6

x

2.1.5. Beton Gas ........................................................................................... 7

2.2. Dasar Teori ......................................................................................... 8

2.2.1. Material Pembentuk Beton ................................................................ 8

2.2.1.1. Semen Portland ................................................................................. 8

2.2.1.2. Agregat .............................................................................................. 9

2.2.1.3. Air .................................................................................................... 10

2.2.1.4. Fly Ash .............................................................................................. 12

2.2.2. Perawatan Beton (curing) ................................................................. 12

2.2.3. Workability ........................................................................................ 13

2.2.4. Beton Ringan ..................................................................................... 14

2.2.5. Beton Serat ........................................................................................ 16

2.2.6. Pasta Alumunium .............................................................................. 17

2.2.7. Pengertian Serat ................................................................................ 18

2.2.7.1. Serat Polimer Sintetis ....................................................................... 18

2.2.7.1. Serat Polyethylene ............................................................................ 19

2.2.8. Serat dalam Beton ............................................................................ 20

2.2.8.1. Sifat Struktur Beton Serat ................................................................. 21

2.2.8.2. Konsep Beton Serat ........................................................................... 22

2.2.8.1. Mekanisme Kerja Serat ..................................................................... 22

2.2.9. Pengujian Beton Serat ....................................................................... 25

2.2.9.1. Pengujian Kuat Tekan ....................................................................... 25

2.2.9.2. Pengujian KuatTarik Belah ............................................................... 26

2.2.9.3. Modulus Elastisitas ........................................................................... 28

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Uraian Umum..................................................................................... 30

3.2. Tahapan Penelitian ............................................................................. 31

3.3. Alat Uji Penelitian .............................................................................. 34

3.4. Bahan Uji Penelitian .......................................................................... 35

3.5. Prosedur Pembuatan Benda Uji ......................................................... 36

3.6. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar................................. 37

xi

3.6.1. Standar Pengujian Agregat Halus ....................................................... 37

3.6.2. Pengujian Agregat Halus ..................................................................... 37

3.6.2.1.Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus .................................. 37

3.6.2.2. Pemeriksaan Kadar Zat Organik dalam Agregat Halus ..................... 38

3.6.2.3. Pengujian Spesifik Gravity Agregat Halus ......................................... 39

3.2.2.4. Pengujian Gradasi Agregat Halus ...................................................... 40

3.7. Pembuatan Benda Uji .......................................................................... 40

3.8. Perawatan Benda Uji ........................................................................... 41

3.9. Pengujian Kuat Tekan ......................................................................... 41

3.10. Pengujian Modulus Elastisitas ............................................................ 42

3.11. Pengujian Kuat Tarik Belah ................................................................ 44

BAB 4.ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Agregat ...................................................................... 45

4.1.1. Hasil Pengujian Agregat Halus ............................................................ 45

4.2. Rancang Campuran Adukan Beton ...................................................... 47

4.2.1. Rancang Campuran dengan Trial Mix ................................................. 47

4.3. Hasil PengujianBeton ........................................................................... 48

4.3.1. Hasil Pengujian Berat Jenis .................................................................. 48

4.3.2. Hasil Pengujian Kuat Tekan................................................................. 50

4.3.3. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Tekan .................................... 52

4.3.4. Hasil Pengujian Kuat Tarik Belah........................................................ 53

4.3.5. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Kuat Tarik Belah .................. 55

4.3.6. Hasil Pengujian Modulus Elastisitas .................................................... 56

4.3.7. Perhitungan Regresi Polynominal Kuat Modulus Elastisitas .............. 60

4.3.8. Hasil Pengujian dan Pembahasan Modulus Elastisitas dengan Rumus

Simple Mixture Rule ........................................................................ 61

4.4. Pembahasan .......................................................................................... 63

4.4.1. Berat Jenis Beton.................................................................................. 63

4.4.2. Kuat Tekan Beton ................................................................................ 64

4.4.3. Kuat Tarik Belah Beton ....................................................................... 65

xii

4.4.1. Modulus Elastisitas Beton ................................................................... 65

BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 67

5.2. Saran ................................................................................................... 68

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 55

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel2.1. Susunan Unsur Semen Portland ...................................................... 8

Tabel 2.2. Jenis-Jenis Semen Portland ............................................................. 9

Tabel2.3. Persyaratan Gradasi Agregat Halus ASTM 33-74a ........................ 10

Tabel 2.4. Spesifikasi Serat polyethylene ......................................................... 20

Tabel 2.5. Kolerasi Perbandingan Dimensi silinder......................................... 25

Tabel 2.6. Hubungan Perbandingan Tinggi dan Diameter ............................... 26

Tabel 3.1. Jumlah dan kodeBenda UjiKuat Tekan dan Modulus Elastisitas ... 30

Tabel 3.2. Jumlah dan Kode Benda Uji Kuat Tarik Belah ............................. 31

Tabel 3.3. Kadar Zat Organik terhadap Prosentase penurunan Kekuatan Beton 38

Tabel 3.4. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM ............................... 40

Tabel4.1. HasilPengujianAgregatHalus .......................................................... 45

Tabel4.2. HasilPengujian Gradasi AgregatHalus............................................ 46

Tabel 4.3. Proporsi Campuran adukan Beton Ringan Gas Untuk 1m³ ........... 47

Tabel 4.4. Proporsi Campuran adukan Beton Ringan Gas Untuk 1Kali Adukan 48

Tabel 4.5. Hasil Pengujian BeratJenisBetonRinganGas .................................. 49

Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Ringan Gas ............................. 51

Tabel 4.7. Perubahan Kuat Tekan Beton Ringan Gas ...................................... 52

Tabel 4.8. HasilPengujian Kuat Tarik Belah beton Ringan Gas ..................... 54

Tabel 4.9. Perubahan Kuat Tarik Belah beton Ringan Gas ............................. 55

Tabel 4.10.Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Beton Ringan Gas ............ 59

Tabel 4.11.Perbandingan Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas dengan Rumus

Simple Mixture Rule .................................................................... 63

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Serat Tersebar Merata Dalam Beton ........................................... 16

Gambar 2.2. Serat dalam Beton ....................................................................... 23

Gambar 2.3. Aksi Serat Bersama Pasta Semen ................................................ 24

Gambar 2.4. Aksi Pasak dalam Beton ............................................................. 24

Gambar 2.5. Pengujian Kuat Tarik Belah ....................................................... 27

Gambar 3.1. Bagan alir tahap-tahap penelitian ................................................ 34

Gambar 3.2. Prosedur Pembuatan Beton Ringan Gas Berserat ....................... 36

Gambar 3.3. Cara Pengujian Kuat Tekan Beton .............................................. 42

Gambar 3.4. Cara Pengujian Kuat Tarik Belah Beton ..................................... 43

Gambar 3.5. Cara Pengujian Modulus Elastisitas ............................................ 44

Gambar 4.1. Gradasi Agregat Halus ................................................................ 47

Gambar4.2. Kuat Tekan Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan serat

Polypethylene .............................................................................. 51

Gambar4.3. Kuat Tekan Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan serat

Polypethylene ............................................................................. 54

Gambar 4.4. Nilai Tegangan Regangan Benda uji PET 0-1 ........................... 58

Gambar4.5. Nilai Modulus Elastisitas Pada berbagai Variasi Jumlah Penambahan

Serat Polypethylene .................................................................... 60

xv

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

SK SNI = Surat Keputusan Standar Nasional Indonesia

ASTM = American Society for Testing and Materials

LGFC = lightweight gas fiber concrete

UTM = Universal Testing Machine

SSD = Saturated Surface Dry

PBI = Peraturan Beton Indonesia

ACI = American Civil Institute

BS = British Standartds (inggris)

MPa = Mega pascal

KT = Kuat Tekan

KB = Kuat tarik Belah

PP-1 = Polypethylene 1

PPC = Portland Pozzoland Cement

fas = faktor air semen`

f’c = Kuat desak beton

f’t = Kuatbelahbeton

% = Presentase

π = Phi (3,14285)

σ = Tegangan

xvi

ɛ = Regangan

kg = Kilogram

gr = gram

m3 = meter kubik

inch = Inchi

cm = centimeter

mm = milimeter

P = Bebanyangdiberikan

A = Luas tampangmelintang

D = Diameter silinder (mm)

Ls = Tinggi silinder (mm)

L = PerubahanpanjangakibatbebanP(mm)

L = Panjangsemula (mm)

Ec = Modulus elastis composit

Ef = Modulus elastis serat

1 =Factorpanjangserat

0 =Faktororientasiserat

=Faktorefisiensimatrikbeton

Vf =Volume fraksiserat

lf = Panjang serat

xvii

df = Diameter serat

sf = Spasi serat

v1 = Volume satu buah serat

vf = Volume seluruh serat

G0 = berat pasir awal (100 gram)

G1 = berat pasir akhir (gram)

d = ∑ persentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan

e = ∑ persentase berat pasir yang tertinggal

C = Derajad Celsius

N = Newton

0 = Faktor orientasi serat

n = Jumlah serat

Ɩf = Panjang serat

df = Diameter serat

Sf = Spasi efektif serat

Pet = Serat Polyethylene

Ec = Modulus elastis composit

S1 = Tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal(0,00005)

S2 = Tegangan sebesar (0,4 x f’c)

ε2 = Regangan longitudinal

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Hasil Pengujian Agregat

Lampiran B. Mix Desain

Lampiran C. Hasil Pengujian

Lampiran D. Dokumentasi Penelitian

Lampiran E. Surat-Surat Skripsi