studi tingkat permeabilitas beton serat baja benrat - jurnalsmartek

ekSIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTROSTUDI TINGKAT PERMEABILITAS BETON SERAT BAJA BENRATAtur P.N. Siregar *AbstractBeton fiber using steel benrat which is waste material from any construction industries as well asother industries, is lack of exploited. Used of steel benrat fiber in concrete will decrease quality ofconcrete durability, which is its permeability. In this research, concrete was adding by free formsteel benrat fiber, 20-40-60 l/d ratio and 1% up to 4% of volume concrete. Concrete’s permeabilitywas Increasing significantly by raising l/d ratio as well as volume of steel fiber. Permeability ofconcrete increase more than 5% each raise 1% volume of steel fiber with 20 l/d ratio and morethan 100% if raising 1% volume of steel fiber with 40 l/d ratio. Moreover increasing every 1% of steelfiber with 60 l/d ratio will lift up the concrete permeability more than 200%. On the other hand,quality of fresh concrete workability decline slightly.Key word: fiber concrete, steel benrat fiber, concrete permeabilityAbstrakBeton serat yang memanfaatkan baja benrat yang merupakan limbah industri konstruksi maupunindustri lainnya masih belum banyak termanfaatkan. Penggunaan serat baja benrat akanberdampak pada penurunan kualitas keliatan betonnya yang termasuk diantaranya adalahpermeabilitas beton. Beton serat baja benrat dalam penelitian ini menggunakan bentuk bebasdengan ratio l/d dari 20, 40 dan 60 serta volume penggunaan antara 1% hingga 4% dari volumebeton yang digunakan. Kualitas permeabilitas beton akan meningkat secara signifikan dengansetiap penambahan ratio l/d dan volume serat baja benratnya bahwa peningkatan nilaipermeabilitas akan lebih dari 5% setiap 1% penambahan serat baja dengan panjang ratio l/d=20, dan untuk setiap 1% penambahan serat baja dengan ratio l/d = 40 akan bertambah nilaipermeabilitasnya lebih dari 100%, sedangkan untuk setiap 1% penambahan serat baja denganratio l/d=60 akan bertambah nilai permeabilitasnya lebih dari 200%. Demikian juga terjadipenurunan kulatisa workabilitas dari beton segar yang dihasilkan.Kata kunci: beton serat, serat baja benrat, permeabilitas beton1. PendahuluanBeton serat telah digunakansejak dahulu kala denganmenggunakan rambut kuda untukmemperkuat pasta cement dan jeramiyang digunakan untuk memperkuatbatubata (Gani, M. S. J., 1997).Pada kemajuan berikutnyateknologi beton ini berkembang kearahperkuatan terhadap Portland Cementdengan menggunakan bahan-bahanlain seperti bahan polmersisasi yangmenyerupai baja sehingga munculteknologi beton berupa steel fiberconcrete seperti Harex, Kurganstalmostdan Twintec.Steel fiber concrete adalah sejenisbeton yang menggunakan potonganpotonganserat baja yang terdistribusipada beton. Beton ini dapatdikategorikan sebagai beton komposityang terdiri dari agregat, pasir, seratbaja dan semen sebagai bahanpengikat elemen-elemen yang adapada beton (Kurganstalmost, 2002).Penambahan serat ke dalamasukan beton diharapkan akan dapatmencegah terjadinya retak-retak yangterlalu dini, baik akibat dari panas hidrasi* Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Palu

Studi Tingkat Permeabilitas Beton Serat Baja Benrat(Atur P.N. Siregar)maupun akibat pembebanan(Soroushina dan Bayashi, 1987)Oleh karena penambahan serat berupasteel fiber dari potongan benrat akanmengalami kecenderungan betonmenjadi lebih porous sehingga nilaipermeabilitasnya akan meningkat.2. Pengaruh Steel Fiber terhadap SifatDasar Beton2.1 Kuat tarik, Kuat Kejut dan RenganganBetonSteel fiber pada umumnyaterbuat dari kawat yang terbuatdengan pemanasan rendah (colddrawnwire) dengan diameter sekitar 50sampai 250 μm dan panjang 30 sampai50 mm. Jumlah atau konsentrasi daristeel fiber yang akan ditambahkanpada adukan beton sangat tergantungpada ratio dari diameter danpanjangnya (l/d). Pada Gambar 1, 2dan 3 terlihat dengan jelas bahwadenganbertambahnyajumlah/konsentrasi dari steel fiber makaberpengaruh terhadap peningkatankuat tarik (tensile strength), kuatkejut/tingkat keliatannya (toughnessstrength) dan regangan (strain)betonnya. Demikian pula dengansemakin tinggi ratio l/d maka terjadipeningkatan terhadap kuat tarik dankeliatan betonnya.Gambar 1. Regangan steel fiberconcrete (Twintec, 2002)Peningkatan Kuat tarik Uniaxia(%)402000 3 6Konsentrasi Fibre (%)Gambar 2. Pengaruh konsentrasi seratdan ratio l/d terhadap KuatTarik (tensile strength) Beton(Beaudoin, 1990)Peningkatan Kuat Kejut (%)7035L/dL/d=7500 4000 8000(L/d ratio)^3/2Gambar 3. Pengaruh ratio l/d padaserta terhadap Keliatan(toughness)Beton(Beaudoin, 1990)2.2 Permeabilitas betonBeton akan memiliki kuat tekantinggi jika terbentuk dari bahan-bahanyang berkuatis baik dan membentuksuatu massa yang kuat dan kokoh sertapori-pori yang terbentuk sekecilmungkin. Struktur bangunan terbuatdari beton akan sangatmempertimbangkan keliatan (durability)yang layak sehingga mampu bertahanterhadap jangka waktu yang layak.Scherer (1987) menyatakan bahwaparameter yang paling penting danberpengaruh terhadap porositas adalahumur, mineralogy (kandungan butirankuarsa) dan sortasi.Keliatan beton dapatditentukan dari sebarapa mudahnya89

Jurnal SMARTek, Vol. 6, No. 2, Mei 2008: 88 - 93beton tersebut dapat diintrusi olehcairan atau gas kedalam beton yangtelah mengeras. Pergerakan cairan dangas tersebut dapat terjadi karena aliran,difussi dan absorpsi. Adapun nilaikeliatan beton tersbut dapat terlihat daripermeabilitas beton yang telah keras(Technical Report ACT, 2002). Dengandemikian keliatan beton dapattercermin dari nilai koefisien permeabilitydari beton tersebut.3. Metode Eksperimen3.1 Benda Uji dan Pengujian DasarMaterial dasar penyusun bendauji yang dipakai dalam penelitian iniberupa semen portland tipe I, aggregatkasar, agregat halus, dan air telahmengalami pengujian untuk memenuhistandar sesuai SK SNI T-1990-03 sehinggamaterial dasar tersebut layak untukdigunakan sebagai bahan penyusunbeton.Proporsi campuran beton perm 3 yang digunakan dalam penelitian iniadalah sebagai berikut : (a) SemenPortland Normal seberat 345,45 kg. (b)Agregat Kasar seberat 1066,93 kg. (c)Agregat Halus seberat 772,61 kg. (d) Airseberat 190 kg. Benda uji yang dipakaidalam penelitian ini yang dilakukanvariasi antara panjang serta prosentasebesar serta dapat dilihat pada table 1.Benda uji yang digunakanmenggunakan dimensi silinder denganukuran diameter 150 mm dan tinggi 300mm. Setiap pembuatan benda ujidilakukan dengan pengecoran sebayak3 layer dengan dilakukan pemadatanmenggunakan alat getar dengankomposisi getaran: layer pertamadigetarkan selama 3 detik, layer keduadigetarkan selama 5 detik dan layerketiga selama 5 detik. Sehari setelahpengecoran dilakukan maka benda ujimengalami perawatan (curing) selama28 hari untuk kemudian dilakukan uji.Adapun uji yang dilakukan dalampenelitian ini dapat terlihat padaTabel 2 .Tabel 1. Variasi Penambahan dan Panjang Serat BajaNo Prosentase Serat (%) Panjang Serat (mm) Jumlah Benda Uji (bh)1 0 0 32 13 24 35 4204060204060204060204060333333333333Tabel 2. Pengujian pada SampelTest Parameter StandarBeton Segar Slump - SK SNI T-1990-03Beton Keras Permeability k ASTM 143-90a90

Studi Tingkat Permeabilitas Beton Serat Baja Benrat(Atur P.N. Siregar)3.2 Water Permeability TestSetelah dilakukan curing selama28 hari kemudian benda uji di lapsehingga dalam kondisi SSD sertapenampang benda uji pada bagianatas dan bawah dikasarkan dengandiameter 10 cm. Benda uji tersebutkemudian lapisi dengan aspal padasekelilingnya dan dimasukan ke dalamalat uji water permeability.Pemberian tekanan yangseragam dilakukan pada semua bendauji yaitu 7 bar selama 24 jam.Perhitungan untuk menentukan tingkatpermeabilitas dari benda uji dapatdilakukan dengan menggunakanasumsi bahwa air yang masuk padasystem alat uji tersebut adalah kontinusdan laminar sehingga Hukum Darcydapat digunakan (Aldea, 1999). Olehkarena air yang mengalir adalahkontinus maka jumlah air yang keluardari pipet outputnya dapat dihitungsebagai berikut :dV= A’ . (dh/dt)dengan:A= adalah luas penampangdari pipet output alat ujih= adalah beda tinggi air yangterjadi antara air padapipet dan air yangdimasukant= adalah waktu yangdibutuhkan untuk melaluialat uji tersebutDengan Hukum Darcy diperolehperhitungan sebagai berikut :Dengan:Q= k. A. (h/l)Q =adalah aliran air yang melewatisample (cm 3 /dtk)k =adalah koefisien permeability(cm/dtk)A = adalah luas penampang sample(cm 2 )h =adalah ketinggian permukaan airyang konstan (cm)l = adalah ketebalan sampleyang dialiri air (cm)Dengan demikian akandiperoleh nilai permeabilitas (k) dari tiapsample dari formula tersebut di atas.4. Hasil dan DiskusiDari gambar grafik hasilpengujian nilai slump yang dilakukan(Gambar 1.) maka terlihat bahwasemakin tinggi kadar serat yangdigunakan dalam campuran betonmaka semakin kecil (turun) nilaislumpnya sehingga akan semakinberkurangnya tingkat kemudahandalam pengerjaan. Dengan demikianprosentase penambahan pasta semensemakin meningkat meningkat tanpadikuatirkan terjadinya segregasi padabeton.Nilai Slump (mm)7060504030201000 1 2 3 4 5Serat (%)Beton Seratl=20 mmBeton Seratl=40 mmBeton SeratL=60 mmLinearGambar 1. Hubungan Nilai Slump dan Penambahan Serat91

Jurnal SMARTek, Vol. 6, No. 2, Mei 2008: 88 - 93Koefisien Permeabilitas (k)7.50E-075.00E-072.50E-070.00E+005.47E-076.47E-075.61E-071.72E-073.00E-077.06E-073.33E-075.92E-082.61E-08 2.61E-08 2.75E-081.38E-08 2.90E-080 1 2 3 4 5Serat Baja (%)Beton Seratl=20 mmBeton Seratl=40 mmBeton Seratl=60 mmGambar 2. Hubungan Koefisien Permeabilitas dan Penambahan SeratDari Gambar 2 yangmerupakan grafik hubungan antara nilaikoefisien permeabilitas beton danpenambahan serat beton terlihatbahwa nilai koefisien permeabilitasbeton akan semakin naik dengansemakin besarnya prosentasepenambahan serat baja padacampuran beton. Dan pertambahannilai permeabilitas akan lebih dari 5%setiap 1% penambahan serat bajadengan panjang 20 mm (ratio l/d= 20),dan untuk setiap 1% penambahan seratbaja dengan panjang 40 mm (ratio l/d=40) akan bertambah nilaipermeabilitasnya lebih dari 100%,sedangkan untuk 1% penambahan seratbaja dengan pnajang 60 mm (ratiol/d=60) akan bertambah nilaipermeabilitasnya lebih dari 200%.Ratio serat yang dipakai dalamcampuran beton juga sangatberpengaruh terhadap karakteristikdasar betonnya bahwa semakin besarratio serat baja yang digunakan akanmenyebabkan semakin besarnya nilaipermeabilitas beton. Nilai permeabilitasbeton akan bertambah secarasignifikan setiap penambahanporsentase serat baja dan ratio sertabaja.Dengan semakin menurunnya nilaislump dan semakin besarnya nilaipermeabilitas beton akibatpenambahan serat baja maka betonyang dihasilkan akan bersifat porous.Dengan demikian penambahan seratbaja pada campuran beton akanmenghasilkan tingkat porositas betonyang semakin besar walaupun dilainpihak akan meningkatkan nilai keliatandan kuat tarik betonnya.5. KesimpulanDari hasil penelitian ini telihat bahwa :1. Peningkatan ratio dan prosentaseserta baja yang dicampurkan kedalam beton akan meningkatkanpermeabilitas betonnya sertamenurunkan tingkat kelecakancampuran beton.2. Meningkatnya nilai permeabilitasbeton akibat peningkatan ratio danprosentase serat baja adalah tidaktidak linier.6. DAFTAR PUSTAKAAldea, C. M., dkk (1999), Permeability onCracked Concrete, Materialsand Structures vol. 32, hal. 370-376.Beaudoin, J. J. (1990), Handbook ofFiber-Reinforced Concrete,Noyes Publifications, PearkRidge, New York, hal 30-4092

Studi Tingkat Permeabilitas Beton Serat Baja Benrat(Atur P.N. Siregar)British Standars Institution (1985), BS8110:Structural Use of Concrete. Part1: Code of Practice for Designand Construction; Part 2: Codeof Practice for SpecialCircumstances, BSI London, UKGambhir, M. L., 1986, ConcreteTechnology, McGraw-HillPublishing Company Limited,New DehliGani, M. S. J. (1997), Cement andConcrete, Chapman & Hall,London, hal 129.Krenchel, H. (1974), Fiber ReinforcedBrittle Matrix Materials InReinforced Concrete, SP 44-3,American Concrete Institute,Detroit, hal 45-77Kurganstalmost, http://www. Steel fiberconcrete.htm, 2002Neville, A. M., 1981, Properties ofConcrete, 3 rd Edition, The EnglishBook Society and PitmanPublishing, London93