PERBANDINGAN TEGANGAN-REGANGAN BETON HVFA-SCC …

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PERBANDINGAN TEGANGAN-REGANGAN BETON

HVFA-SCC (KADAR FLY ASH 50%) DAN BETON

NORMAL PADA PEMBEBANAN UNIAKSIAL TEKAN

The Comparison between Stress-Strain Behavior of HVFA-SCC (50% Fly

Ash Content) and Normal Concrete on Uniaxial Compression Test

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST)

pada Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

SYIFA RAHMA ALISIYAH

NIM. I 0115108

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2019




iv

MOTTO

“Dijadikan terasa indah dalam pandangan manusia cinta terhadap apa yang

diinginkan, berupa perempuan-perempuan, anak-anak, harta benda yang

bertumpuk dalam bentuk emas dan perak, kuda pilihan, hewan ternak dan sawah

ladang. Itulah kesenangan hidup di dunia, dan di sisi Allah-lah tempat kembali

yang baik. ”

QS. Al-Imran 3:14


v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Puji syukur atas berkat rahmat Allah SWT atas nikmat iman, nikmat sehat dan

nikmat ilmu sehingga penyusun dapat menyelesaikan pengerjaan laporan skripsi

ini. Dengan penuh rasa hormat, pada kesempatan ini penyusun mengucapkan

terma kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang tua tercinta, Ibu Asiyah dan Bapak Mohamad Ali, atas segala kasih

sayang, doa, dukungam, nasihat serta motivasi dalam kondisi apapun. Serta

kedua adik tercinta, Ridho Faqih Alisiyah dan Farah Shiba Alisiyah yang selalu

menyemangati, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Semoga Allah SWT

selalu melindungi dan melimpahkan kasih sayang-Nya.

2. Bapak Agus Setiya Budi S.T, M.T. beserta Ibu Dr. Endah Safitri S.T, M.T.

selaku Dosen Pembimbing skripsi yang telah meluangkan waktu untuk

membimbing dengan penuh kebaikan dan kesabaran. Semoga Allah selalu

mencurahkan rahmat kepada Bapak Agus Setiya Budi dan Ibu Endah Safitri.

3. Teman-teman terbaik, yang selalu menemani dalam susah maupun senang,

Gilang, Arjun, Diva, Rangga, Stevani, Kinel, Yuli, Tata, Firda, Rani, Farikh,

Fathur, Faisal, Hasna, Syahreza, Aldo, dan Tim KKN UNS Ciwidey. Semoga

pertemanan kita terus berlanjut bukan hanya sekedar relasi dan sukses untuk

kita semua.

4. Tim Gabungan Super, yang telah berjuang bersama dan saling menguatkan

dari awal hingga terselesaikannya skripsi ini, Arjun, Cahyo, Faisal, Faiz, Gilang,

Ilham, Karin, Maulana, Maulida, Riswanda, dan Silvia . Semoga segala impian

kita terwujud dan sukses untuk kita semua.

5. Teman-teman Teknik Sipil UNS angkatan 2015 dan angkatan lainnya, yang

banyak membantu baik dalam bidang akademis kampus ataupun non-

akademis.


vi

ABSTRAK

Syifa Rahma Alisiyah, 2019, Perbandingan Tegangan - Regangan BetonHVFA - SCC (Kadar Fly Ash 50%) pada Pembebanan Uniaksial Tekan,Tugas Akhir Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas SebelasMaret Surakarta.

Pemanfaatan limbah fly ash dari sisa pembakaran batu bara dapat digunakandalam inovasi beton karena ukurannya yang kecil sebagai subtituen semen danfiller dengan proporsi ≥50%. Fly ash mengandung silika (SiO2) tinggi yangberfungsi sebagai pozolan yang dapat mengikat hasil sisa reaksi hidrasi semendengan air berupa kristal Ca(OH)2 menjadi gel CSH yang dapat menambahkekuatan beton, inovasi tersebut dikenal sebagai beton High Volume Fly Ash(HVFA). Penggunanaan bahan tambah lain berupa superplasticizer agar betondapat memadat sendiri bertujuan untuk mengatasi permasalahan terbentuknyarongga pada beton bertulang, inovasi tersebut dikenal sebagai beton SelfCompacting Concrete (SCC). Apabila inovasi tersebut dikombinasikan dapatdisebut sebagai beton HVFA-SCC. Penelitian ini mengkaji tegangan-regangandan kuat tekan beton HVFA-SCC terhadap beton normal. Dari kurva tegangan -regangan dikaji pula modulus elastisitas, daktilitas, dan toughness. Untuk mengujikeakuratan data, dilakukan pemodelan menurut persamaan beberapa peneliti yangpernah ada.

Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, sampelyang digunakan adalah beton HVFA-SCC kadar fly ash 50% dan beton normalsebagai pembanding. Benda uji berbentuk silinder dengan ukuran 150 mm x 300mm terdiri dari 5 sampel usia 28 hari.

Hasil penelitian menumjukkan bahwa beton HVFA-SCC memiliki kuat tekanlebih besar 28% dibandingkan dengan beton norma. Daktilitas menunjukkan sifatbeton normal lebih liat dibandingkan beton HVFA - SCC. Penyebaran energiHVFA-SCC lebih baik, dibuktikan dengan nilai toughness HVFA-SCC lebihbesar dari pada beton normal. Pemodelan kurva tegangan-regangan secaraeksperimen dan teoritis berdasarkan Eq. Samani lebuh akurat dari pada CEBModel.

Kata kunci : fly ash, HVFA-SCC, tegangan, dan regangan.


vii

ABSTRACT

Syifa Rahma Alisiyah, 2019, The Comparison Between Stress - Strain Behaviorof HVFA - SCC (50% Fly Ash Content) and Normal Concrete on UniaxialCompression Test, Undergraduate Thesis of Civil Engineering DepartmentFaculty of Engineering Sebelas Maret University Surakarta.

The utilization of fly ash from the residual of coal combustion can be used inconcrete innovation because it has a small size as cement substituent and fillerwith a proportion of ≥50%. Fly ash contains high silica (SiO2) functions as apozzolan which can bind the results of the residual cement hydration reactionwith water in the form of crystals of Ca(OH)2 to CSH gel which can increase thestrength of concrete, this innovation is known as High Volume Fly Ash (HVFA)concrete. The use of other added materials in the form of superplasticizer so thatthe concrete can compact by itself aims to overcome the problem of formingcavities in reinforced concrete, this innovation is known as Self CompactingConcrete (SCC). If the innovations are combined can be called HVFA-SCCconcrete. This study examines stress-strain and compressive strength of HVFA-SCC concrete against normal concrete. From stress - strain curve will be studiedabout modulus of elasticity, ductility, and toughness. To verify data accuracy,curve modeling based on established equation is undertaken.

This research using an experimental method, the sample used is HVFA-SCCconcrete with 50% fly ash content and normal concrete as a comparison. Cylinderspecimens with a size of 150 mm x 300 mm consist of 5 variation in 28 days.

The results showed that HVFA-SCC had 28% higher compressive strengthcompared to normal concrete. Ductility shows that HVFA-SCC concretecharacteristic is more ductile than normal concrete. Energy distribution of HVFA- SCC is better than normal concrete, proved by HVFA - SCC toughness index isgreatter than normal concrete. Sress - strain modeling curve by experimental andtheoritical based on Eq. Samani is more accurate than CEB Model.

Keywords: fly ash, HVFA-SCC, stress, and strain


viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia- Nya

sehingga penyusun dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul

Perbandingan Tegangan-Regangan Beton Normal dan Beton HVFA-SCC (Kadar

Fly Ash 50%) pada Pembebanan Uniaksial Tekan. Penelitian ini merupakan syarat

meraih gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak

banyak kendala yang sulit untuk penyusun hadapi sehingga terselesaikannya

penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu penyusun ingin mengucapkan terimakasih

kepada :

1. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Agus Setiya Budi, S.T, M.T, dan Dr. Endah Safitri, S.T, M.T, selaku Dosen

Pembimbing skripsi, yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan

skripsi.

3. Edy Purwanto, S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Seluruh staff pengajar serta pengelola/laboran Laboratorium Bahan Bangunan

dan Struktur Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

5. Seluruh anggota skripsi tim GABUNGAN SUPER angkatan 2015.

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan.

Penyusun berharap dengan segala kerendahan diri saran dan kritik yang bersifat

membangun. Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini berguna dan

bermanfaat bagi pihak-pihak yng membutuhkan.

Surakarta, Juli 2019

Penyusun


ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

HALAMAN MOTTO .......................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................... v

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

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

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

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

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL .................................................................. xvi

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

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

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

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

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

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

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ........................... 5

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

2.2.1 Beton High Volume Fly Ash (HVFA) ....................................................... 6

2.2.1.1 Pengertian High Volume Fly Ash (HVFA) ............................................... 6

2.2.1.2 Kelebihan dan Kekurangan Beton High Volume Fly Ash (HVFA) .......... 7

2.2.2 Beton Self Compacting Concrete (SCC)................................................... 7

2.2.2.1 Pengertian Beton Self Compacting Concrete (SCC) ................................ 7

2.2.2.2 Kelebihan dan Kekurangan Beton Self Compacting Concrete (SCC) ...... 8

2.2.2.3 Karakteristik Beton Self Compacting Concrete (SCC) ............................. 8

2.2.3 High Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete (HVFA-SCC) ........... 10

2.2.4 Mix Design .............................................................................................. 10

2.2.4.1 Mix Design Beton High Volume Fly Ash-Self Compacting Concrete

(HFVA-SCC) .......................................................................................... 10


x

2.2.4.2 Mix Design Beton Normal ...................................................................... 15

2.2.5 Kuat Tekan Beton (f’c) ........................................................................... 18

2.2.6 Tegangan dan Regangan pada Beton ...................................................... 19

2.2.7 Karakteristik Hubungan Tegangan dan Regangan Beton ....................... 21

2.2.8 Modulus Elastisitas ................................................................................. 23

2.2.9 Daktilitas Material .................................................................................. 24

2.2.10 Toughness ............................................................................................... 24

2.2.11 Pemodelan Grafik Tegangan-Regangan ................................................. 25

BAB 3 METODE PENELITIAN ..................................................................... 30

3.1 Tinjauan Umum ...................................................................................... 30

3.2 Bahan Penelitian ..................................................................................... 30

3.4 Benda Uji ................................................................................................ 38

3.5 Diagram Alir ........................................................................................... 39

3.6.1 Tahap Studi Literatur dan Pengadaan Bahan .......................................... 40

3.6.2 Tahap Pengujian Material ....................................................................... 40

3.6.3 Pembuatan Benda Uji HVFA-SCC ......................................................... 45

3.6.4 Perawatan (Curing) Benda Uji HVFA-SCC ........................................... 46

3.6.5 Pembuatan Capping Beton ...................................................................... 46

3.6.6 Pengujian Benda Uji .............................................................................. 47

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................... 49

4.1 Hasil Pengujian Material......................................................................... 49

4.1.1 Hasil Pengujian Agregat Kasar ............................................................... 49

4.1.2 Hasil Pengujian Agregat Halus ............................................................... 49

4.1.3 Hasil Pengujian Fly Ash ......................................................................... 50

4.2 Mix Design Beton ................................................................................... 51

4.3 Hasil Pengujian Sampel .......................................................................... 52

4.3.1 Hasil Pengujian Beton Segar ................................................................... 52

4.3.2 Hasil Pengujian Berat Volume ................................................................ 53

4.3.3 Hasil Pengujian Kuat Desak Beton ......................................................... 54

4.3.4 Hasil Grafik Hubungan Tegangan - Regangan ....................................... 55

4.3.5 Pembahasan Hasil Pengujian Hubungan Tegangan-Regangan Beton

HVFA-SCC Kadar Fly Ash 50% dan Beton Normal .............................. 57


xi

4.3.6 Perbandingan Hubungan Tegangan-Regangan Beton HVFA-SCC dan

Beton Normal .......................................................................................... 60

4.4 Analisis Hubungan Tegangan-Regangan Beton HVFA-SCC Kadar Fly

Ash 50% dan Beton Normal .................................................................... 63

4.4.1 Pemodelan Berdasarkan Rumus Empiris ................................................ 63

4.4.2 Pengujian Keakuratan Data ..................................................................... 72

BAB 5 KESIMPULAN ..................................................................................... 74

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 74

5.2 Saran ........................................................................................................ 74

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 75

LAMPIRAN


xii

DAFTAR TABEL

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Tabel 2.1 Persyaratan Kandungan Kimia Fly Ash .............................................. 13

Tabel 2.2 Mix Design range Beton HVFA-SCC ................................................ 15

Tabel 2.3 Perkiraan Kekuatan Tekan (MPa) Beton dengan Faktor Air-Semen dan

Agregat Kasar yang Biasa Digunakan di Indonesia ............................. 16

Tabel 2.4 Persyaratan Jumlah Semen Minimum dan Faktor Air Semen

Maksimum untuk Berbagai Macam Pembetonan dalam Lingkungan

Khusus .................................................................................................. 17

Tabel 2.5 Perkiraan Kadar Air Bebas (kg/m3) yang Dibutuhkan untuk Beberapa

Tingkat Kemudahan Pekerjaan Adukan Beton .................................... 18

Tabel 2.6 Daerah Gradasi Agregat Halus ........................................................... 18

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Agregat Kasar ........................................................... 49

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Agregat Halus ........................................................... 50

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Fly Ash ..................................................................... 50

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Fly Ash (untuk mengklasifikasikan fly ash) ............. 51

Tabel 4.5 Mix Design Beton High Volume Fly Ash – Self Compacting Concrete

(HVFA – SCC) dan Beton Normal l .................................................... 52

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Slump Flow Test ....................................................... 52

Tabel 4.7 Hasil Pengujian V-funnel Test ........................................................... 52

Tabel 4.8 Hasil Pengujian L-Box Test ................................................................ 53

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Berat Volume Benda Uji ........................................ 54

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Desak Benda Uji ............................................ 55

Tabel 4.11 Hasil Data dari Grafik Hubungan Tegangan-Regangan HVFA-SCC

Kadar Fly Ash 50% dan Grafik Hubungan Tegangan-Regangan Beton

Normal .................................................................................................. 58

Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Beton HVFA-SCC dan Beton

Normal .................................................................................................. 59


xiii

Tabel 4.13 Nilai Toughness dan Index Toughness Beton HVFA-SCC 50% dan

Beton Normal ....................................................................................... 62

Tabel 4.14 Daktilitas HVFA-SCC 50% dan Beton Normal ............................... 62

Tabel 4.15 Rekapitulasi Cofficient of Variation of Error (COV) ....................... 73


xiv

DAFTAR GAMBAR

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Gambar 2.1 Slump-Flow Test (EFNARC, 2005) .................................................. 8

Gambar 2.2 L-Shape Box Test (EFNARC, 2005) ................................................. 9

Gambar 2.3 V- Funnel Test (EFNARC, 2005) .................................................... 10

Gambar 2.4 Tegangan Normal (Normal Stress) ................................................. 19

Gambar 2.5 Regangan (Strain) ........................................................................... 20

Gambar 2.6 Grafik Tegangan-Regangan beton pada Umumnya ........................ 21

Gambar 2.7 Perilaku Grafik Tegangan – Regangan Beton ................................. 22

Gambar 2.7 Perilaku Grafik Tegangan – Regangan Beton (lanjutan) ................ 23

Gambar 2.8 Menentukan Regangan Infleksi Berdasarkan Samani ..................... 28

BAB 3 METODE PENELITIAN

Gambar 3.1 Agregat Kasar (Kerikil) ................................................................... 31

Gambar 3.2 Agregat Halus (Pasir) ...................................................................... 31

Gambar 3.3 Semen OPC ..................................................................................... 32

Gambar 3.4 Fly Ash............................................................................................. 32

Gambar 3.5 Superplasticizer ............................................................................... 33

Gambar 3.6 Belerang .......................................................................................... 33

Gambar 3.7 Timbangan ....................................................................................... 34

Gambar 3.8 Oven ................................................................................................ 34

Gambar 3.9 Conical Mould dan Temper............................................................. 35

Gambar 3.10 Kerucut Abrams .............................................................................. 35

Gambar 3.11 Mould .............................................................................................. 36

Gambar 3.12 Alat Capping ................................................................................... 36

Gambar 3.13 Universal Testing Machine (UTM) ................................................. 37

Gambar 3.14 Peralatan Pendukung ....................................................................... 37

Gambar 3.15 Sketsa Benda Uji ............................................................................. 38

Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 39

Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian (lanjutan) .................................................. 40

Gambar 3.17 Curing Benda Uji ............................................................................ 46


xv

Gambar 3.18 Beton yang sudah di-capping .......................................................... 47

Gambar 3.19 Pengujian Benda Uji pada Alat UTM ............................................. 48

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Gambar 4.1 Grafik Tegangan-Regangan Beton HVFA-SCC Kadar Fly Ash

50% dan Beton Normal ................................................................... 56

Gambar 4.2 Grafik Tegangan-Regangan Beton HVFA-SCC Kadar Fly Ash

50% .................................................................................................. 57

Gambar 4.3 Grafik Tegangan-Regangan Beton Normal ................................... 57

Gambar 4.4 Perbandingan Nilai Modulus Elastisitas ......................................... 59

Gambar 4.5 Grafik Non-Dimensional Beton HVFA-SCC Kadar Fly Ash 50%

dan Beton Normal ............................................................................ 60

Gambar 4.6 Luas Grafik Tegangan-Regangan untuk Nilai Toughness Beton

HVFA-SCC 50% dan Beton Normal ............................................... 61

Gambar 4.6 Luas Grafik Tegangan-Regangan untuk Nilai Toughness Beton

HVFA-SCC 50% dan Beton Normal (lanjutan) .............................. 62

Gambar 4.7 Perbandingan Hasil Eksperimen Pemodelan Prediksi untuk Rasio

Regangan Infleksi ............................................................................ 69

Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Hubungan Tegangan-Regangan Eksperimen

dengan Teoritis Beton HVFA-SCC kadar fly ash 50% dan Beton

Normal ............................................................................................. 70



Normal (lanjutan) ............................................................................ 71



Normal (lanjutan) ............................................................................ 72


xvi

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

% = presentase

cm = centimeter

mm = millimeter

OPC = Ordinary Portland Cement

MPa = Mega Pascal

Sr = deviasi standar rencana

f’cr = kuat tekan rata-rata

f’c = kuat tekan yang disyaratkan

f’c = kuat tekan beton benda uji silinder

P = beban desak maksimum

A = luas permukaan benda uji silinder

σ = tegangan

F = Gaya

ε = Regangan

∆l = Selisih panjang awal dan panjang akhir

l0 = Panjang awal

E = Modulus elastisitas beton

𝜇 = Daktilitas material

Documents

PERBANDINGAN TEGANGAN-REGANGAN BETON HVFA-SCC …