perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGARUH SUSUT TERHADAP KOMPATIBILITAS DIMENSIONAL ANTARA BETON INDUK DENGAN
UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR
(Influence of Shrinkage to Dimensional Compatibility between Substrate Concrete and Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh:
NUR KHOTIMAH HANDAYANI NIM. I0108127
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
ABSTRAK
Nur Khotimah Handayani, 2012. “PENGARUH SUSUT TERHADAP KOMPATIBILITAS DIMENSIONAL ANTARA BETON INDUK DENGAN UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Unsaturated Polyester Resin (UPR) adalah polimer yang mempunyai plastisitas yang baik, daya elastis yang sempurna, serta daya tahan dan daya lekat yang baik. Sehingga UPR-Mortar dipilih sebagai bahan patch repair karena UPR dapat meningkatkan kuat tarik dan kuat lentur dari material perbaikan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan polimer Unsaturated Polyester Resin (UPR) pada material perbaikan terhadap karakterisitik susut bebas yang terjadi, mengetahui material perbaikan yang memenuhi batasan susut maksimum yang diijinkan pada umur 28 hari, serta mengevaluasi kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material perbaikan berdasarkan nilai susut yang terjadi.
Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu membuat benda uji silinder diameter 75 mm dan tinggi 275 mm yang dipakai untuk uji susut. Variasi kadar UPR yang digunakan adalah 0%, 50%, 55%,dan 60% dari berat binder. Hasil dari percobaan akan diperoleh data susut bebas pada benda uji non-komposit dan susut pada benda uji komposit. Dari data tersebut kemudian dianalisis menjadi tegangan tarik dan digunakan untuk mengevaluasi kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material perbaikan.
Analisis data menunjukkan bahwa penambahan kadar UPR akan menurunkan nilai susut bebas. Nilai susut bebas terbesar pada umur 28 hari terjadi pada mortar tanpa UPR (kadar 0%) yaitu 1340 microstrain. Sedangkan untuk UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% berturut-turut sebesar 811 microstrain, 730 microstrain dan 614 microstrain. Keempat jenis material perbaikan tersebut tidak memenuhi syarat berdasarkan McDonald et al (2000) karena melebihi susut maksimum yang disyaratkan sebesar 400 microstrain, akan tetapi masih memenuhi syarat susut maksimum menurut aturan ASTM C928-00 (2000) yang memberi batasan maksimum susut bebas pada umur 28 hari sebesar 1500 microstrain. Material perbaikan dikatakan kompatibel terhadap beton induk jika tegangan tarik yang timbul pada material perbaikan masih di bawah nilai kapasitas tariknya. Pada penelitian ini mortar tanpa UPR tidak kompatibel karena kapasitas tarik jauh lebih kecil dibandingkan tegangan tarik yang timbul. Sedangkan UPR-Mortar kadar 50%, 55% dan 60% berdasarkan nilai susutnya kompatibel terhadap beton induk karena tegangan tarik yang terjadi masih berada di bawah kapasitas tariknya.. . Kata kunci : kompatibilitas dimensional, susut, polymer mortar, UPR, patch
repair.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRACT
Nur Khotimah Handayani, 2012. “INFLUENCE OF SHRINKAGE TO DIMENTIONAL COMPATIBILITY BETWEEN SUBSTRATE CONCRETE AND UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR”. Thesis of Civil Engineering Department Faculty of Engineering, University of Sebelas Maret Surakarta.
Unsaturated Polyester Resin (UPR) has good plasticity, perfect elasticity, also good durable and adhesion. For that reason, UPR-Mortar was chosen as the patch repair material because it can increase the tensile strength and flexural strength of repair material. The purpose of this study was to determine the effect of the addition of Unsaturated Polyester Resin polymer (UPR) in the repair material to the characteristics of free shrinkage, knowing the repair material that qualified to maximum allowable limit shrinkage at 28 days, and also to evaluate the dimensional compatibility viewed from the shrinkage that occurs in substrate concrete and repair material.
The method used in this research is an experimental method, namely to make the cylindrical specimen with a diameter of 75 mm and 275 mm high. The variation of UPR that were used 0%, 50%, 55%, and 60% by weight of binder. In this experiment, the data of shrinkage observed on non-composite specimens and data of shrinkage observed on composite specimens are required. From the data that was obtained, then it analyzed to tensile stress and is used to evaluate the dimensional compatibility between substrate concrete and repair material.
Data analysis showed that the increasing of UPR content would be decreased the value of free shrinkage. The largest free shrinkage values at 28 days occurs in mortar without UPR (content 0%), that is 1340 microstrain. Meanwhile the UPR-Mortar with 50%, 55% and 60% content of UPR consecutive were 811 microstrain, 730 microstrain and 614 microstrain. These four types of repair material not qualified based on McDonald et al (2000) because it exceeds the maximum shrinkage required of 400 microstrain, but still qualified under the rules of the maximum shrinkage of ASTM C928-00 (2000) which gives a limit maximum free shrinkage at 28 days are 1500 microstrain. The repair material can be classified to compatible if the tensile stress still under to the tensile capacity. In this experiment showed that mortar without UPR was not compatible because the tensile capacity was much smaller than the tensile stress that occurs. But UPR-Mortar with 50%, 55% and 60% content of UPR showed that it was compatible with substrate concrete because the tensile stress still under to the tensile capacity.
Keywords : dimensional compatibility, shrinkage, polymer mortar, UPR, patch repair.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
PENGANTAR
Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga
penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi
ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka
banyak kendala yang sulit untuk dipecahkan hingga terselesaikannya penyusunan
laporan skripsi ini. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terimakasih
kepada:
1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
3. Yang terhormat Bapak S.A. Kristiawan, ST, MSc, (Eng), PhD selaku Dosen
Pembimbing I.
4. Yang terhormat Bapak Wibowo, S.T., DEA selaku Dosen Pembimbing II.
5. Yang terhormat Bapak Ir. Slamet Prayitno, MT dan Achmad Basuki, ST, MT
selaku Dosen Penguji pada ujian skripsi.
6. Yang terhormat Bapak Ir. JB Sunardi Widjaja, MSi selaku Dosen Pembimbing
Akademik.
7. Rekan rekan satu kelompok yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.
8. Rekan-rekan angkatan 2008.
Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh
sebab itu penyusun mengharap saran dan kritik yang membangun dari pembaca
demi kesempurnaan laporan skripsi yang akan datang. Akhir kata semoga laporan
skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan
mahasiswa pada khususnya.
Surakarta, Agustus 2012
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN .............................................. iv
ABSTRAK .......................................................................................................... v
PENGANTAR ................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... viii
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................... xv
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. LatarBelakang ....................................................................................... 1
1.2. RumusanMasalah .................................................................................. 3
1.3. BatasanMasalah ..................................................................................... 4
1.4. TujuanPenelitian.................................................................................... 4
1.5. ManfaatPenelitian.................................................................................. 5
1.5.1. Manfaat Teoritis .................................................................................... 5
1.5.2. Manfaat Praktis...................................................................................... 5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKADAN LANDASAN TEORI
2.1. TinjauanPustaka .................................................................................... 6
2.2. LandasanTeori ....................................................................................... 8
2.2.1. Kerusakan-Kerusakan yang Terjadi pada Beton ................................... 8
2.2.2. PenyebabKerusakan-KerusakanpadaBeton ........................................... 9
2.2.3. MetodePerbaikanBeton ......................................................................... 10
2.2.4. Syarat-Syarat Material PerbaikanBeton ................................................ 13
2.2.5. MetodePatch Repair.............................................................................. 14
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
2.2.6. Mortar .................................................................................................... 16
2.2.6.1. Mortar Semen .......................................................................................... 16
2.2.6.2. Polymer-modified Mortar........................................................................ 16
2.2.6.3. Polymer Mortar ....................................................................................... 17
2.2.7. Polimer ................................................................................................. 18
2.2.7.1. PolimerBerdasarkanSifatThermalnya ..................................................... 18
2.2.7.2. Unsaturated Polyester Resin (UPR)........................................................ 20
2.2.7.3. EfekPolimerterhadap Proses Hidrasi Semen ........................................... 21
2.2.7.4. EfekPolimerterhadapSifat-sifatAdukanpada Material Perbaikan............ 22
2.2.7.5. DurabilitasPolimerdalamCampuran Material Perbaikan......................... 22
2.2.8. Susut (Shrinkage) .................................................................................. 22
2.2.8.1. DefinisiSusut (Shrinkage) .......................................................................22
2.2.8.2 Macam-macamSusut (Shrinkage) ........................................................... 24
2.2.8.3 SusutBebas (Free Shrinkage) .................................................................... 25
2.2.8.4. Faktor-faktor yang MempengaruhiSusut (Shrinkage) ............................. 26
2.2.8.5. EfekSusut (Shrinkage)............................................................................. 27
2.2.8.6. PrediksiSusutJangkaPanjang ................................................................... 28
2.2.8.7 Batasan Susut Maksimum padaMaterial Perbaikan ............................... 29
2.2.9. Kompatibilitas Dimensional .................................................................. 30
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Tinjauan Umum..................................................................................... 33
3.2. Tahap-tahap Penelitian ......................................................................... 33
3.3. Bahan Penyusun Benda Uji ................................................................... 37
3.3.1. Air ......................................................................................................... 37
3.3.2. Semen ................................................................................................... 37
3.3.3. Agregat Halus (Fine Agregat) .............................................................. 37
3.3.4. Agregat Kasar(Coarse Agregat) ............................................................ 40
3.3.5. Unsaturated Polyester Resin (UPR) ..................................................... 41
3.4. Benda Uji Penelitian ............................................................................. 44
3.4.1. Jenis Benda Uji...................................................................................... 41
3.4.2. Pembuatan Benda Uji ........................................................................... 43
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
3.5. Peralatan Penelitian .............................................................................. 44
3.6. Prosedur Pengujian Susut (Shrinkage) .................................................. 45
BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil PengujianSusut Bebas pada Benda Uji Non-Komposit ............... 47
4.1.1. PengujianSusutBebasPlastispada Benda Uji Non-Komposit ................ 47
4.1.2. PengujianSusutBebasKeringpada Benda Uji Non-Komposit ............... 48
4.2. Hasil Pengujian Susut pada Benda Uji Komposit ................................. 50
4.1.1. PengujianSusutPlastispada Benda UjiKomposit ................................... 47
4.1.2. PengujianSusutKeringpada Benda UjiKomposit .................................. 48
4.3. Perhitungan Prediksi Susut Bebas ........................................................ 55
4.4. Evaluasi Kompatibilitas Dimensional antara Material Perbaikan
dengan Beton Induk Ditinjau dari Nilai Susut ...................................... 58
4.4.1. NilaiselisihSusutBebaspadabendaUji Non-Komposit ........................... 58
4.4.2. NilaiSelisihSusutpada Benda UjiKomposit........................................... 59
4.4.3. PerhitunganSusutTerkekangdanPerkiraanFraksiPengekangan ............. 60
4.4.4. PrediksiNilaiSelisihSusutBebaspadaUmurBetonIndukTertentu. .......... 64
4.4.5. PerkiraanTeganganTarik yang TimbulAkibatSusutTerkekang ............. 66
4.4.6. MembandingkanPrediksiTeganganTarikdenganKapasitasTarik........... 67
4.5. Pembahasan .......................................................................................... 72
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan............................................................................................ 74
5.2. Saran ..................................................................................................... 75
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... xvi
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Pembangunan infrastruktur di Indonesia telah banyak menggunakan bahan
konstruksi beton sebagai salah satu pilihan bahan konstruksi bangunan sipil
dibandingkan dengan bahan-bahan konstruksi lain seperti kayu maupun baja.
Beton sendiri telah digunakan secara luas oleh masyarakat sebagai bahan
konstruksi terutama untuk struktur utama bangunan. Hal ini berhubungan erat
dengan beberapa kelebihan sifat beton dibanding bahan lain seperti: 1) Beton
memiliki kuat tekan yang tingi, 2) Dapat dibentuk sesuai dengan keinginan,
3) Relatif mudah dalam pelaksanaannya, dan 4) Dapat dihasilkan dengan cara
yang sederhana dan modern (Subakti,1992).
Struktur beton sebenarnya dapat tahan lama dan umumnya dapat mencapai umur
sesuai yang direncanakan. Akan tetapi seringkali pada bagian struktur beton
tertentu yang telah direncanakan dapat mengalami kerusakan karena beberapa
faktor. Faktor yang mempengaruhi kerusakan diantaranya karena perencanaan
yang kurang tepat, pengaruh mekanis, pengaruh kimia, dan pengalaman kerja.
Kerusakan-kerusakan yang timbul diantaranya terjadi retak-retak, delaminasi,
spalling (terlepasnya bagian beton atau rontok), scalling (pengelupasan), dan void
(berlubang) (Nugraha dan Antoni, 2007).
Salah satu contoh kerusakan yang terjadi pada konstruksi bangunan yaitu spalling
(terlepasnya bagian beton atau rontok). Spalling salah satunya disebabkan oleh
korosi tulangan beton yang dapat meningkatkan volume karat pada tulangan.
Peningkatan volume karat dapat membentuk retakan di sekeliling tulangan dan
menyebabkan selimut beton sekeliling tulangan mengalami kerontokan. Jika
spalling tidak ditangani maka proses korosi dapat berlanjut sehingga mampu
mengurangi luas tulangan dan luas beton. Hal ini dapat mengakibatkan penurunan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
kekuatan struktur beton. Oleh sebab itu diperlukan perbaikan kerusakan untuk
mengembalikan kekuatan struktur beton agar dapat mencapai umur sesuai yang
direncanakan.
Metode perbaikan secara penambalan (patching repair method) adalah metode
perbaikan yang paling tepat direkomendasikan untuk perbaikan beton akibat laju
korosi yang merusak selimut beton (JSCE, 2007). Syarat-syarat yang harus
dipenuhi untuk material patch repair adalah cepat mengeras, mampu menyatu
atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch repair, dapat menyesuaikan
dengan bentuk beton yang akan di-patch repair, dan tidak mengurangi kekuatan
beton setelah dilakukan patch repair.
Material patch repair telah banyak beredar di pasaran Indonesia. Akan tetapi
harga material patch repair relatif mahal sehingga perlu dikembangkan material
perbaikan baru yang dapat diaplikasikan dengan mudah di lapangan. Salah satu
bahan polimer yang memenuhi syarat untuk material patch repair adalah
Unsaturated Polyester Resin (UPR). UPR termasuk dalam matriks polimer
thermoset yang berupa resin cair dan dapat mengeras pada suhu kamar dengan
penggunaan katalis, pengerjaannya mudah, tahan terhadap korosi, dan memiliki
daya ikat tinggi. Penggunaan UPR juga memakan biaya lebih murah
dibandingkan penggunaan material patch repair yang telah banyak beredar di
pasaran Indonesia. Sehingga penggunaan UPR dapat menjadi alternatif material
patch repair yang dapat diaplikasikan di lapangan.
Material perbaikan yang diaplikasikan sebagai patch repair cenderung memiliki
sifat susut dengan laju tinggi pada umur awal, sementara beton induk yang telah
berumur tua hampir tidak mengalami susut lagi. Penyusutan yang terjadi pada
material perbaikan harus diperhitungkan karena dapat menyebabkan retak. Retak
yang terjadi akibat laju susut yang tinggi tersebut dapat mengakibatkan
terlepasnya material perbaikan dari beton induk (Kristiawan, 2011). Oleh sebab
itu diperlukan kajian mengenai karakteristik susut dari material perbaikan yang
akan digunakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Karakteristik UPR adalah sebagai material pengikat (matriks) yang masih
memerlukan material penguat (reinforce). Material perbaikan sebaiknya memiliki
sifat yang seragam dengan beton yang akan ditambal (Paul Nugraha & Antoni,
2007). Sehingga material penguat sebaiknya memiliki bahan yang menyerupai
beton induk. Dalam penelitian ini dipilih UPR dengan material penguat berupa
mortar, yang selanjutnya disebut Polimer UPR-Mortar, karena mortar memiliki
karakteristik menyerupai beton konvensional.
Sebelum diaplikasikan sebagai material perbaikan, UPR-Mortar harus dianalisis
apakah memenuhi batas susut maksimum yang diijinkan atau tidak. Selanjutnya
UPR-Mortar juga harus menjalani analisis evaluasi kompatibilitas dimensional.
Evaluasi kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material
perbaikan dapat dihitung dari data karakteristik susut saja antara mortar dan beton
induk, yang selanjutnya disebut evaluasi kompatibilitas susut. Evaluasi
kompatibilitas susut ini sangat penting mengingat masih banyak arsitek dan
perencana struktur rehabilitasi bangunan tidak mengetahui tentang spesifikasi
material perbaikan yang digunakan. Mereka seringkali tidak memahami arti dan
pentingnya sebuah kompatibilitas antara material perbaikan dengan beton induk.
Oleh karena itu, evaluasi kompatibilitas susut perlu dikaji dalam penelitian ini.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka diambil suatu rumusan
masalah sebagai berikut:
a. Bagaimana perilaku susut bebas pada Unsaturated Polyester Resin (UPR)-
Mortar dibanding dengan mortar tanpa UPR.
b. Apakah susut bebas pada material perbaikan masih memenuhi batasan susut
maksimum yang diijinkan pada umur 28 hari.
c. Bagaimana kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material
perbaikan berdasarkan evaluasi kompatibilitas susut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
1.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini, maka diperlukan batasan-batasan
masalah sebagai berikut :
a. Tidak dilakukan penelitian tentang sifat kimia dari material penyusun mortar.
b. Tidak dilakukan kontrol terhadap kondisi lingkungan, seperti suhu ruangan
dan kelembapan udara.
c. Tidak dilakukan perawatan (curing) pada benda uji.
d. Menggunakan jenis semen tipe OPC (Ordinary Pozolan Cement)
e. Polimer yang dipakai yaitu Unsaturated Polyester Resin (UPR) merk Yukalac
157® BQTN-EX Series.
f. Lamanya pengujian susut adalah 28 hari.
g. Pengujian susut dimulai jam ke-3 pada hari ke-1 setelah benda uji dibuat
untuk material perbaikan UPR-Mortar, dan dimulai hari ke-1 setelah benda uji
dibuat untuk material perbaikan mortar tanpa UPR.
h. Pengujian susut beton induk dimulai hari ke-93 setelah benda uji dibuat
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah yang telah dibahas, maka dapat diambil tujuan dari
penelitian ini adalah:
a. Mengetahui pengaruh penambahan polimer Unsaturated Polyester Resin
(UPR) pada material perbaikan terhadap karakterisitik susut bebas.
b. Mengetahui material perbaikan yang memenuhi batasan susut maksimum
yang diijinkan pada umur 28 hari.
c. Mengetahui kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material
perbaikan berdasarkan evaluasi kompatibilitas susut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
1.5. Manfaat Penelitian
1.5.1. Manfaat Teoritis
Dengan adanya penelitian ini, maka didapat karakteristik susut formula
Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar yang dapat digunakan dalam
pekerjaan penambalan (patch repair) dengan kinerja yang baik. Sekaligus
memberikan informasi mengenai kriteria kompatibilitas antara beton induk
dengan material perbaikan UPR-Mortar ditinjau dari karakteristik susut bebas
yang terjadi pada beton induk dan material perbaikan.
1.5.2. Manfaat Praktis
Hasil penelitian ini dapat menjadi petunjuk praktis di lapangan mengenai
karakterisitik susut Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar yang efektif
digunakan dalam pekerjaan patch repair.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Beton adalah material yang tahan lama namun terkadang masih ada beton yang
perlu diperbaiki, masalahnya adalah defisiensi secara structural, estetika atau
keduanya. Secara umum defisiensi dapat disebabkan oleh desain yang salah,
kualitas kerja yang jelek, lingkungan agresif yang tidak normal, beban struktural
yang berlebihan, kecelakaan, dan kombinasinya. Perbaikan dan restorasi menjadi
perlu untuk mengembalikan beton kepada kondisi yang memuaskan dari
kemampuan struktural, ketahanan, maupun penampilan. (Paul Nugraha & Antoni,
2007:226).
Pada perlindungan (perbaikan) konstruksi beton tersedia banyak bahan. Bahan
mana yang dipilih tergantung pada kerusakan yang diserang, kualitas bahan dasar
yang dilindungi dan lokasi lingkungan (kering, lembab, agresif) (Sagel, dkk, 1997
: 225).
Material perbaikan harus mempunyai sifat yang seragam dengan beton sekitarnya,
dalam hal kekuatan dan modulus elastisitas dan juga warna dan tekstur, untuk
beton terekspos. (Paul Nugraha & Antoni, 2007:227).
Metode perbaikan secara penambalan (patching repair method) adalah metode
perbaikan yang paling tepat direkomendasikan untuk perbaikan beton akibat laju
korosi yang menyebabkan pengelupasan selimut beton (JSCE, 2001).
Polimer memberikan sifat yang flexible pada mortar sehingga material yang
dihasilkan setelah kering memiliki flexibilitas yang lebih baik dibandingkan
dengan material yang terbentuk dari campuran semen biasa. Bahan polimer yang
terkandung di dalam campuran material perbaikan diharapkan mampu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
memodifikasi kelemahan komposit beton normal dengan repair mortar.
Diharapkan polimer tersebut mampu mengisi porositas, sehingga total porositas
yang terbentuk dapat berkurang. Dengan adanya penambahan polimer pada
material perbaikan, diharapkan retakan yang mungkin timbul akan berkurang,
sehingga selain kekuatan meningkat, ketahanan komposit beton normal dengan
material perbaikan akan meningkat pula (Andayani, 2007).
Kompatibilitas dimensional adalah kesesuaian perubahan dimensi beton dilihat
dari ukuran, volume yang dipengaruhi oleh temperatur dan waktu yang berfungsi
agar perbaikan beton tahan lama dan mengurangi retak, maka diperlukan bahan
(material perbaikan) yang tepat saat digabung dengan beton induk. (James E,
2000).
Kompatibilitas susut antara material perbaikan dengan beton tidak bisa semata-
mata ditentukan dengan pembatasan besaran susut maksimum. Evaluasi
kompatibilitas susut lebih tepat didekati dengan cara merelasikan sifat susut
dengan kinerjanya di lapangan (Kristiawan, 2011)
Unsaturated Polyester resin (UPR) memiliki kekuatan mekanis yang baik,
ketahanan terhadap zat kimia, mudah dalam pengerjaan, kuat lekat yang baik,
permeabilitas yang rendah,pengerasan awal yang cepat, kuat lentur yang optimal,
mengurangi susut, dan ketahanan abrasi yang baik dan sebagainya. (Kruger dan
Penhall, 2002).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Landasan Teori
2.1.1. Kerusakan-Kerusakan yang Terjadi pada Beton
a. Retak (Cracking)
Retak pada beton biasanya dikarenakan proporsi campuran pada beton kurang
baik. Retak merupakan kerusakan paling ringan yang terjadi pada beton.
Keretakan dibedakan menjadi retak struktur dan non-struktur. Retak struktur
umumnya terjadi pada elemen struktur konstruksi bangunan, sedang retak non-
struktur terjadi dinding bata atau dinding non-beton lainnya. Pada retak non
struktur dapat terjadi karena beberapa sebab, diantaranya proporsi campuran beton
kurang baik, umur bangunan, cuaca, efek panas yang berlebihan, reaksi kimia dan
susut. Sedangkan penyebab retak pada struktur sama dengan retak non struktur
tapi retak pada struktur juga terjadi karena gempa, kebakaran dan korosi pada
struktur beton.
b. Terlepasnya bagian beton (Spalling)
Spalling atau terlepasnya bagian beton merupakan jenis kerusakan beton yang
sering terjadi pada bangunan beton dan biasanya kurang diperhatikan dalam
pembuatan campurannya. Kerusakan ini terjadi karena campuran beton yang
kurang homogen dan juga faktor umur beton. Oleh karena itu metode perbaikan
pada kerusakan spalling, tergantung pada besar dan dalamnya spalling yang
terjadi.
c. Disintegrasi
Bagian yang terlemah dari beton akan mengalami disintegrasi, permukaan beton
menjadi kasar, karena umur akan terjadi proses alami yang mengalami pelapukan
pada bidang-bidang terluar beton, proses pelapukan beton akibat lingkungan
agresif antara lain air laut, karbonasi dan lain-lain. Beton yang berhubungan
dengan lingkungan yang berkadar asam akan lebih cepat mengalami disintegrasi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
d. Patah
Patah yang terjadi pada beton biasanya dikarenakan struktur beton yang tidak
mampu untuk menahan beban. Kerusakan ini bisa terjadi karena pada saat
pembuatan campuran beton (mix design) kurang diperhatikan proporsi yang
digunakan. Sebelum pembuatan campuran beton harus menghitung beban-beban
yang akan menimpa struktur beton tersebut agar patah pada beton tidak terjadi.
e. Keropos (Honeycomb)
Keropos merupakan jenis kerusakan yang disebabkan salah satunya karena umur
beton yang terlalu lama. Kerusakan ini biasanya kurang diperhatikan karena
kerusakan terjadi pada bagian bangunan yang sulit dijangkau. Misalnya pada
bagian bawah jembatan. Untuk itu agar tidak terjadi keropos dini karena reaksi
kimia atau yang lain maka perlu diperhatikan pada saat pembuatan bangunan.
f. Delaminasi
Beton mengelupas sampai kelihatan tulangannya disebut Delaminasi. Kerusakan
ini bisa terjadi pada konstruksi bangunan dikarenakan banyak sebab, diantaranya
kegagalan pada pembuatan campuran, reaksi kimia, kelebihan beban dan
sebagainya. Oleh karena itu perlu diperhitungkan agar kerusakan ini tidak terjadi
pada konstruksi bangunan.
2.1.2. Penyebab Kerusakan-Kerusakan pada Beton
Struktur beton yang telah direncanakan dapat mengalami kerusakan karena
beberapa faktor. Faktor yang mempengaruhi kerusakan diantaranya adalah:
a. Pengaruh Mekanis
Beton dapat mengalami kerusakan karena adanya pengaruh mekanis, seperti :
pengikisan permukaan oleh air, ledakan, gempa bumi dan pembebanan yang
berlebihan. Kerusakan beton akibat pengaruh mekanis ini dapat bervariasi
dari kerusakan permukaan sampai hancur berkeping-keping.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
b. Pengaruh fisik
Pengaruh fisik yang dapat menyebabkan kerusakan pada beton antara lain
pengaruh temperatur (panas hidrasi, kebakaran), susut dan rayap, pelesakan
yang tidak sama dari pondasi atau perletakan.
c. Pengaruh kimia
Pengaruh kimia yang bisa merusak beton antara lain serangan asam karena
semen portland dan semen campuran mempunyai ketahanan yang rendah
terhadap asam. Pengaruh lain adalah serangan sulfat yang mana hampir
semua sulfat dapat merusak pasta semen. Terjadinya korosi juga dapat
menjadi penyebab kerusakan pada beton.
d. Kerusakan akibat pengaruh pekerja
Pekerja yang berpengalaman sangat penting dalam proses pelaksanaan beton.
Banyak kerusakan akibat dari ketidaktelitian pelaksanaan seperti kurangnya
kekokohan dari bekisting, tidak tepatnya pemilihan jenis semen, penggunaan
bahan kimia tambahan yang mengandung sulfat.
2.1.3. Metode Perbaikan Beton
Dengan adanya kerusakan pada beton maka kita harus melakukan perbaikan agar
beton yang telah kita kerjakan dapat memuaskan, oleh sebab itu untuk
mendapatkan hasil perbaikan dan perkuatan yang tepat guna dan mencapai
sasaran yang telah ditetapkan, maka dilakukan investigasi untuk mendapatkan
data – data kerusakan baik melalui pengamatan visual ataupun dengan pengujian
non-destructive maupun semi-destructive dan me-review dokumen dari struktur
yang ada. Dari hasil investigasi tersebut, kemudian dianalisis dan evaluasi pada
struktur tersebut untuk menetapkan apakah kerusakan yang terjadi hanya perlu
perbaikan atau perlu perkuatan atau dalam kondisi yang terjelek struktur yang
mengalami kerusakan harus dilakukan pembongkaran dan dibangun struktur baru.
Berikut ini adalah contoh untuk perbaikan beton (beserta penjelasannya) yang
mengalami keretakan ataupun mengalami spalling (terlepasnya bagian beton)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
a. Keretakan
Untuk retak non-struktur, dapat digunakan metode injeksi dengan material pasta
semen yang dicampur dengan expanding agent serta latex atau hanya melakukan
sealing saja dengan material polimer mortar, geopolymer atau polyurethane
sealant. Sedang pada retak struktur, digunakan metode injeksi dengan material
epoxy yang mempunyai viskositas yang rendah, sehingga dapat mengisi dan
sekaligus melekatkan kembali bagian beton yang terpisah. Proses injeksi dapat
dilakukan secara manual maupun dengan mesin yang bertekanan, tergantung pada
lebar dan dalamnya keretakan.
b. Spalling
1) Grouting
Sedang pada spalling yang melebihi selimut beton, dapat digunakan
metode grouting, yaitu metode perbaikan dengan melakukan pengecoran
memakai bahan non-shrink mortar. Metode ini dapat dilakukan secara
manual (gravitasi) atau menggunakan pompa. Pada metode perbaikan ini
yang perlu diperhatikan adalah bekisting yang terpasang harus benar-
benar kedap, agar tidak ada kebocoran spesi yang mengakibatkan
terjadinya keropos dan harus kuat agar mampu menahan tekanan dari
bahan grouting. Material yang digunakan harus memiliki sifat mengalir
dan tidak susut. Metode ini dilakukan dengan cara membongkar retakan
hingga dasar retakan atau sampai terlihat daging betonnya. Setelah itu,
menuang material perbaikan struktur berbahan dasar semen pada celah
retakan. Umumnya digunakan bahan dasar seperti lem (bounding agent)
untuk mempermudah proses perekatan antara beton lama dengan material
perbaikan struktur.
2) Shot-crete (Beton Tembak/ Semprot)
Apabila spalling yang terjadi pada area yang sangat luas, maka sebaiknya
digunakan metode Shot-crete. Pada metode ini tidak diperlukan bekisting
lagi seperti halnya pengecoran pada umumnya.Metode shot-crete ada dua
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
sistim yaitu dry-mix dan wet-mix. Pada sistim dry-mix, campuran yang
dimasukkan dalam mesin berupa campuran kering, dan akan tercampur
dengan air di ujung selang. Sehingga mutu dari beton yang ditembakkan
sangat tergantung pada keahlian tenaga yang memegang selang, yang
mengatur jumlah air. Tapi sistim ini sangat mudah dalam perawatan
mesin shot-crete-nya, karena tidak pernah terjadi ‘blocking’. Pada sistim
wet-mix, campuran yang dimasukkan dalam mesin berupa campuran
basah, sehingga mutu beton yang ditembakkan lebih seragam. Tapi sistim
ini memerlukan perawatan mesin yang tinggi, apalagi bila sampai terjadi
‘blocking’. Pada metode shot-crete, umumnya digunakan additive untuk
mempercepat pengeringan (accelerator), dengan tujuan mempercepat
pengerasan dan mengurangi terjadinya banyaknya bahan yang terpantul
dan jatuh (rebound).
3) Grout Preplaced Aggregat (Beton Prepack)
Metode perbaikan lainnya untuk memperbaiki kerusakan berupa spalling
yang cukup dalam adalah dengan metode Grout Preplaced Aggregat.
Pada metode ini beton yang dihasilkan adalah dengan cara menempatkan
sejumlah agregat (umumnya 40% dari volume kerusakan) kedalam
bekisting, setelah itu dilakukan pemompaan bahan grout, kedalam
bekisting. Material grout yang digunakan sebaiknya memiliki flow cukup
tinggi dan tidak susut.
4) Overlay
Metode overlay ini merupakan metode perbaikan beton yang terjadi
spalling hampir keseluruhan pada permukaan beton. Oleh karena itu
sebelum dilakukannya metode ini perlu persiapan-persiapan permukaan
yang akan diperbaiki.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
5) Patch Repair
Untuk spalling yang tidak terlalu dalam (kurang dari selimut beton) dan
area yang tidak luas, dapat digunakan metode patch repair. Metode
perbaikan ini adalah metode perbaikan manual, dengan melakukan
penempelan material perbaikan secara manual. Pada saat pelaksanaan
yang harus diperhatikan adalah penekanan pada saat material perbaikan
ditempelkan, sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat. Material
yang digunakan harus memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak susut dan
tidak jatuh setelah terpasang, terutama untuk pekerjaan perbaikan
overhead.
Pada penelitian ini, dititikberatkan pada penanganan masalah spalling beton dan
digunakan metode patch repair untuk mengatasi masalah tersebut. Material patch
repair yang digunakan adalah mortar dengan bahan tambah polimer Unsaturated
Polyester Resin (UPR).
2.1.4. Syarat-Syarat Material Perbaikan Beton
Adapun syarat-syarat material perbaikan, yaitu :
a. Daya lekat kuat
Kelekatan antara material perbaikan dengan beton yang akan diperbaiki harus
menyatu dengan baik sehingga menjadi satu kesatuan beton yang utuh.
b. Modulus elastisitas mampu menahan overstressing
Modulus elastisitas disini adalah kekakuan suatu bahan. Semakin tinggi
nilainya maka semakin sedikit perubahan bentuk pada material perbaikan
apabila diberi gaya, selain itu semakin tinggi modulus elastisitas maka
material perbaikan lebih tahan terhadap benturan dan tahan retak.
c. Tidak mengurangi kekuatan beton
Material perbaikan yang akan digunakan untuk memperbaiki beton mampu
menahan beban yang sama pada beton yang akan diperbaiki.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
d. Tidak susut
Material perbaikan tidak terjadi susut terlalu besar agar beton yang akan
diperbaiki tidak kehilangan kekuatan sebagian.
e. Memiliki Permeabilitas yang baik
Permeabilitas material perbaikan adalah tingkat derajat kerapatan yang
dimiliki material perbaikan untuk dapat ditembus oleh zat cair (air misalnya).
Material perbaikan di harapkan memiliki permeabilitas yang tinggi sehingga
awet dan tahan lama, selain itu juga material perbaikan juga mampu
meningkatkan permeabilitas beton yang diperbaiki.
f. Deformable pada beton.
Material perbaikan harus dapat menyesuaikan bentuk beton yang akan
diperbaiki.
Material beton yang akan digunakan harus diketahui respon pada saat kondisi
layan beton. Pemilihan material perbaikan yang akan diperlukan harus
mempunyai hasil perbaikan yang tahan lama.
2.1.5. Metode Patch Repair
Metode patch repair adalah metode perbaikan manual dengan melakukan
penempelan mortar secara manual dan harus memperhatikan penekanan pada saat
mortar ditempelkan, sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat.
Permukaan beton yang akan diperbaiki atau diperkuat perlu dipersiapkan dengan
tujuan agar terjadi ikatan yang baik, sehingga material perbaikan atau perkuatan
dengan beton lama menjadi satu kesatuan. Permukaan tersebut harus merupakan
permukaan yang kuat, padat, tidak keropos ataupun bagian lemah lainnya serta
harus bersih dari debu dan kotoran lainnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Persiapan-persiapan permukaan beton yang akan diperbaiki antara lain:
a. Erosion (pengikisan)
Erosion dilakukan untuk meratakan atau pengasaran permukaan beton.
Pengikisan dilakukan dengan menggunakan gerinda atau sejenisnya.
b. Impact (kejut)
Impact pada permukaan beton yang akan diperbaiki dilakukan untuk
mendapatkan nilai kuat tarik dan kuat tekan beton yang lebih baik.
c. Pulverization (menghancurkan permukaan beton)
Penghancuran ini dilakukan dengan cara menabrakan partikel kecil dengan
kecepatan yang tinggi ke permukaan beton.
d. Expansive pressure
Persiapan ini bisa dilakukan dengan dua cara yaitu steam dan water. Steam
dilakukan dengan temperatur sumber panas yang tinggi, sedangkan cara water
dilakukan menggunakan water jetting yang bekerja dengan tekanan yang
tinggi sama dengan cara steam.
Permukaan yang sudah dipersiapkan sangat tergantung pada material yang
digunakan. Untuk material berbahan dasar semen atau polimer, permukaan beton
harus dijenuhkan terlebih dahulu.
Ada beberapa material patch repair yang dapat digunakan, antara lain :
1. Portland Cement Mortar.
2. Portland Cement Concrete.
3. Microsilica-Modified Portland Cement Concrete.
4. Polymer-Modified Portland Cement Concrete.
5. Polymer-Modified Portland Cement Mortar.
6. Magnesium Phosphate Cement Concrete.
7. Preplaced aggregate Concrete.
8. Epoxy Mortar.
9. Methyl Methacrylate (MMA) Concrete.
10. Shotcrete.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
2.1.6. Mortar
Mortar adalah campuran plastis yang dibuat dengan campuran semen, air dan
agregat halus yang digunakan sebagai material pengikat dan material pengisi
dalam konstruksi. Mortar mempunyai sifat mengembang dan menyusut yang
cukup tinggi karena reaksi hidrasi semen dan ukuran agregat yang kecil disamping
akibat kondisi kelembaban udara di sekeliling mortar. Berikut beberapa jenis
mortar yang biasa digunakan.
2.1.6.1. Cemantitious Mortar
Cemantitious Mortar (sering dikenal hanya sebagai mortar semen) dibuat dari
semen Portland dicampur dengan pasir dan air. Campuran semen dan air inilah
yang menjadi pasta sebagai bahan perekat/pengikat sekaligus pengisi pori-pori
diantara butiran-butiran agregat halus (pasir). Fungsi pasta inilah yang dapat
menyebabkan saling terekatnya butiran-butiran agregat dengan kuat sehingga
terbentuklah suatu massa yang kompak.
2.1.6.2. Polymer-modified Mortar
Polymer-modified mortar merupakan modifikasi mortar dengan tambahan polimer
dalam jumlah tertentu. Fungsi utama sebagai material pengikat masih dilakukan
oleh pasta semen dan air, sedang polimer ditambahkan untuk memodifikasi sifat
mortar. Penambahan polimer dapat meningkatkan sifat mortar, yaitu polimer
dapat mengurangi kecepatan penguapan air, meningkatkan workability, daya
lekat, kekuatan dan durability.
Modifikasi polimer dalam campuran mortar sebagai material perbaikan dapat
meningkatkan kekuatan tarik dan lentur pada komposit beton normal dengan
material perbaikan serta dapat mengurangi sifat rapuh. Penambahan polimer pada
material perbaikan akan memperkuat ikatan antara material perbaikan dengan
beton pada saat proses pelapisan atau penambalan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
2.1.6.3. Polymer Mortar
Polymer mortar (atau resin-based mortar) merupakan campuran antara binders,
agregat halus, dan bahan campur lainnya yang menggunakan polimer resin
sebagai pengikat. Pada awal reaksi, fungsi pengikat antara agregat halus dan
bahan campur lainnya sepenuhnya dilakukan oleh polimer, sedang binders bekerja
setelah dilakukan curing pada mortar.
Polymer mortar biasa digunakan untuk komponen struktur pada join dan struktur
yang berbentuk unik. Polymer mortar memberikan ketahanan korosi lebih besar
daripada bahan bangunan konvensional seperti semen Portland. Sehingga polimer
mortar maupun beton mortar banyak digunakan dan diaplikasikan pada beberapa
produk seperti material tahan abrasi, tahan serangan kimia, konduktif, beton serat,
castable, sprayable, maupun tahan air (waterproof). Produk lain memberikan
perlindungan terhadap keausan, korosi, atau electrostatic discharge (ESD).
Beberapa produk digunakan untuk shotcrete untuk membentuk dinding maupun
terowongan. Polymer mortar juga diaplikasikan untuk komponen penambalan
(patching) dan finishing.
Polymer mortar memiliki sifat serta perilaku yang berbeda satu dengan yang
lainnya karena sangat bergantung terhadap bahan polimer yang digunakan, hal ini
mendorong dilakukannya banyak penelitian untuk mempelajari sifat dan perilaku
polymer mortar. Dalam penelitian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui
formula yang akan digunakan sebagai desain campuran, dilakukan dengan
memberikan variasi terhadap persentase polimer serta membuat bahan penyusun
lainnya tetap. Lalu dilihat pengaruh perubahan persentase polimer terhadap
susutnya.
Penelitian ini menggunakan Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang dicampur
dengan semen OPC dan fly-ash sebagai binder serta agregat halus berupa pasir.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
2.1.7. Polimer
Polimer adalah jenis bahan tambahan baru yang dapat menghasilkan beton
dengan kuat tekan tinggi. Modifikasi polimer dalam campuran material perbaikan
dapat meningkatkan kekuatan tarik dan lentur pada komposit beton normal
dengan material perbaikan serta dapat mengurangi sifat rapuh. Penambahan
polimer pada material perbaikan akan memperkuat ikatan antara material
perbaikan dengan beton pada saat proses pelapisan atau penambalan.
Polimer (polymer) berasal dari bahasa Yunani yaitu poly (banyak) dan mer
(partikel/molekul). Polimer adalah molekul besar (makromolekul) yang dibangun
oleh pengulangan unit kimia yang kecildan sederhana (mer). Pada dasarnya,
polimer dapat dibagi menjadi polimer alamiah dan polimer sintesis/buatan.
Polimer alamiah adalah polimer yang langsung diambil dari tumbuh-tumbuhan
dan hewan, seperti karet, kayu, wol, dan kulit. Terdapat pula polimer alamiah
seperti protein, enzim, dan selulosa. Sedangkan polimer sintesis/buatan
merupakan polimer hasil buatan manusia. Saat ini hampir seluruh peralatan
manusia terbuat dari polimer sintesis.
Polimer berdasarkan sifat thermalnya juga diklasifikasikan menjadi tiga
kelompok, yaitu termoplastik, thermoset, dan elastomer.
2.2.7.1. Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya
Sifat-sifat polimer ditentukan oleh empat hal, yaitu : panjangnya rantai, gaya antar
molekul, percabangan dan ikatan silang antar rantai polimer. Kekuatan dan titik
leleh polimer naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer. Makin banyak
ikatan silang makin kaku polimer dan mudah patah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
a. Thermoplastik
Polimer yang tidak mempunyai ikatan silang bersifat thermoplastik artinya dapat
dipanaskan berulang-ulang. Ketika dipanaskan, polimer yang bersifat
thermoplastik meleleh dan kembali mengeras ketika didinginkan. Jadi apabila
pecah, polimer thermoplastik dapat disambungkan kembali denan cara dipanaskan
atau dapat dicetak ulang dengan cara dipanaskan. Yang termasuk thermoplastik
antara lain : PE, PP (Polypropilene), PS (Polystirene), ABS (Acrylonitrile
Butadiene Styrene), SAN, Nylon, PET, BPT, Polyacetal (POM), PC, dan lain-
lain.
b. Thermoset
Polimer yang mempunyai ikatan silang bersifat thermoset artinya hanya dapat
dipanaskan satu kali yaitu pada saat pembuatannya, selanjutnya apabila pecah tak
dapat disambungkan lagi dengan pemanasan , karena susunan molekul-
molekulnya pada ikatan silang antar rantai akan rusak apabila dipanaskan lagi.
Ikatan silang ini jugalah yang membuat thermoset tidak meleleh saat dipanaskan
melainkan menjadi bertambah keras. Yang termasuk thermoset adalah : PU (Poly
Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde),
Unsaturated Polyester, Epoksi dan lain-lain.
c. Elastomer
Rantai molekul dari elastomer mempunyai sedikit jumlah ikat silang dan tersusun
secara acak (ketidakteraturan). Pada suhu ruang, molekul yang mempunyai
banyak ikat silang akan sangat keras tetapi mudah patah yaitu sensitive terhadap
beban kejut (impact). Yang termasuk elastomer adalah karet alam dan sintetis.
Dalam penelitian ini, modifier polymer yang digunakan adalah Unsaturated
Polyester Resin (UPR).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
2.2.7.2. Unsaturated Polyester Resin (UPR)
Unsaturated Polyester Resin (UPR) termasuk dalam matriks polimer thermoset.
UPR berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu
kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan
seperti banyak resin thermoset lainnya. Unsaturated Polyester Resin yang
digunakan dalam penelitian ini adalah seri Yukalac 157® BQTN-EX Series.
Spesifikasi sifat mekanis dari Unsaturated Polyester Resin dapat dilihat pada
Tabel 2.1 berikut ini.
Tabel 2.1 Sifat mekanik unsaturated polyester resin Yukalac 157® BQTN 157-EX Sifat Mekanis Satuan Nilai Catatan
Berat Jenis Kg/m3 1.215 pada suhu 25°C Kekerasan - 40 Barcol/GYZJ 934-1 Suhu distorsi panas °C 70 - Penyerapan air % 0,188 24 jam % 0,466 7 hari Kekuatan Flextural Kg/mm2 9,4 - Modulus Elastisitas (E) Kg/mm2 300 - Kekuatan Tarik statis Kg/mm2 5,5 - Modulus Tarik Kg/mm2 300 - Elongation % 2,1 -
Sumber: Justus Kimia Raya, 2001
UPR banyak digunakan sebagai perkuatan fiberglass pada badan kapal dan mobil,
pipa, genteng atap, dan furniture pada kamar mandi. UPR juga digunakan sebagai
bahan campuran dalam beton polimer (biasanya diaplikasikan pada drainase
jalan). Hal ini karena UPR dapat meningkatkan kuat tarik dan kuat lentur dari
bahan utama fiberglass. UPR juga cepat mengeras pada suhu kamar. Oleh sebab
itu, pada penelitian ini digunakan UPR sebagai material patch repair untuk
meningkatkan kekuatan.
Keunggulan dari UPR adalah sifat mekanis yang baik, hemat biaya, ketahanan
terhadap korosi yang baik, dan memiliki berat jenis yang cenderung lebih ringan
dibanding polimer lain.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
2.2.7.3. Efek Polimer terhadap Proses Hidrasi Semen
Larbi dan Bijen [1990] dan Chandra dan Flodin [1987] melaporkan bahwa ada
dua pemahaman yang ada mengenai mekanisme aksi polymer pada beton, dimana
teori yang pertama mengungkapkan bahwa tidak ada interaksi antara
polimer dengan beton, selama hidrasi bagian hidrofilik dari polimer
diorientasikan terhadap fase air sedangkan bagian hidrofobik mengarah kepada
fase udara dan kepada pengeringan dimana air dikeluarkan, partikel hidrofobik
bergabung bersama dan membentuk film.
Penundaan hidrasi semen tersebut dapat disebutkan satu persatu sebagai berikut:
a. Polimer mungkin membatasi akses air terhadap butiran semen dengan
membentuk (kulit) diatasnya dan hal ini mungkin juga menghambat
hilangnya produk hidrasi dari permukaan inti semen yang unhydrous.
b. Penyerapan deterjen diatas permukaan partikel semen dapat
mempengaruhi hidrasi semen.
c. Interaksi antara polimer dengan ion-ion Ca2+
Kekuatan semen merupakan hasil dari proses hidrasi. Proses kimiawi ini berupa
rekristalisasi dalam bentuk interclocking- kristal sehingga membentuk gel semen
yang mempunyai kekuatan desak yang tinggi apabila mengeras. ( Nawy, 1990 ).
Nilai banding berat air dan semen untuk suata adukan beton dinamakan faktor air
semen. Agar terjadi proses hidrasi yang sempurna dalam adukan beton,
pada umumnya dipakai nilai faktor air semen 0,2 - 0,25 tergantung mutu beton
yang hendak dipakai. Semakin tinggi mutu beton yang ingin dicapai
umumnya menggunakan nilai water coment ratio rendah, sedangkan di lain
pihak, untuk menambah daya workability ( kelecakan, sifat mudah dikerjakan )
diperlukan dalam menentukan nilai faktor air semen agar diperoleh beton dengan
mutu baik tetapi dalam tingkat pengerjaan yang mudah. ( Dipohusodo, 1990 : 4 ).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
2.2.7.4. Efek Polimer terhadap Sifat-sifat Adukan pada Material Perbaikan
Selain variabel yang mempengaruhi sifat-sifat adukan dan beton biasa, sifat beton
dan adukan yang baru dan hasil modifikasi polimer yang diperkeras dipengaruhi
oleh berbagai macam faktor seperti jenis polimer, rasio antara polimer
dengan semen, rasio air dan semen, kandungan air dan kondisi perawatan.
Selain itu, Riley dan Razl [melaporkan] bahwa sifat-sifat campuran yang baru
akan sangat bervariasi tergantung pada urutan penambahan latex dan air. Mereka
menyatakan bahwa jika latex ditambahkan terlebih dahulu, maka campuran
tersebut akan kurang berfungsi daripada apabila air ditambahkan sebelum
latex. Mereka mengungkapkan bahwa efek ini disebabkan oleh fakta bahwa
latex mengembangkan karakteristik thiksotropik jika hal ini dikeringkan secara
tiba-tiba oleh penyerapan kedalam bahan-bahan kering. Maka dari itu,
mereka menganjurkan agar air campuran ditambahkan sebelum latex.
2.2.7.5. Durabilitas Polimer dalam Campuran Material Perbaikan
Ketahanan beton dikatakan baik apabila dapat bertahan lama dalam kondisi
tertentu tanpa mengalami kerusakan selama bertahun-tahun. Kondisi yang
dapat mengurangi daya tahan beton dapat disebabkan faktor dari luar dan
dari dalam beton itu sendiri. Faktor luar antara lain cuaca, perubahan suhu yang
ektrim, erosi kembang dan susut akibat basah atau kering yang silih berganti
dan pengaruh bahan kimia. Faktor dari dalam yaitu akibat reaksi agregat dengan
senyawa alkali.
2.1.8. Susut (Shrinkage)
2.2.8.1. Definisi Susut (Shrinkage)
Proses susut secara umum didefinisikan sebagai perubahan volume yang tidak
berhubungan dengan beban. Pada umumnya faktor-faktor yang mempengaruhi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
rangkak juga mempengaruhi susut, khususnya faktor-faktor yang berhubungan
dengan hilangnya kelembaban. (Istimawan Dipohusodo, 1994).
Apabila beton mulai mengeras, berarti beton tersebut akan mengalami susut.
Shrinkage atau susut pada beton dapat disebabkan air karena proses evaporasi,
serta disebabkan oleh karbonasi (reaksi antara CO2 yang ada di atmosfer dan yang
ada di pasta semen). Satuan shrinkage dinyatakan dalam mm per mm (in per in),
tetapi biasanya dinyatakan dalam microstrain.
Proses kehilangan air dari dalam mortar sehingga menyebabkan penyusutan
merupakan sesuatu yang menarik untuk diketahui. Berikut ini adalah mekanisme
penyusutan dalam mortar:
1. Pasta semen terdiri dari pori-pori kapiler besar dan kecil. Seiring
bertambahnya umur mortar, pori-pori yang terisi air tersebut akan menguap.
Air yang pertama menguap adalah air yang terdapat pada pori yang besar,
berlangsung pada pori yang besar habis. Berkurangnya air dari pori yang
besar ini belum menyebabkan timbulnya tegangan kapiler yang cukup untuk
menimbulkan shrinkage, ketika sudah tidak ada lagi sumber air dalam pori
yang besar, air dari kapiler mortar yang lebih kecil dan lebih halus secara
berangsur angsur akan mulai menguap. Kehilangan air dari kapiler kecil
inilah yang menimbulkan tegangan signifikan sehingga menyebabkan
penyusutan.
2. Luas permukaan dari sistem koloid pasta semen cukup luas, karena itu air
yang terserap di permukaan akan mempengarungi keseluruhan sifat koloidal
tersebut. Ketika air menguap maka terjadi perubahan energi di dalam sistem
koloid silikat hidrat. Perubahan energi ini akan menyebabkan penyusutan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
2.2.8.2. Macam-macam Susut (Shrinkage)
Macam-macam susut yang terjadi pada beton adalah :
a. Susut plastis (plastic shrinkage)
Adalah perubahan volume akibat berkurangnya air dalam beton segar (fresh
concrete) pada proses hidrasi. Berkurangnya air tersebut diakibatkan adanya
penguapan air dari permukaan beton (evaporasi) dan penyerapan air (absorbsi)
oleh cetakan. Faktor-faktor yang mempengaruhi susut plastik antara lain suhu
udara, kelembaban relatif, dan kecepatan angin. Susut plastik terjadi beberapa
jam setelah beton di cor ke dalam cetakan. (Nawy, 2001)
b. Susut pengeringan (drying shrinkage)
Adalah penyusutan yang disebabkan oleh keluarnya air pori karena penguapan
(evaporasi).
Drying shrinkage merupakan susut yang terjadi setelah beton mencapai bentuk
proses hidrasi pasta semen telah selesai, dan terjadi kehilangan uap air karena
penguapan.(Nawy, 2001) Drying shrinkage dipengaruhi oleh beberapa faktor
antara lain jenis kehalusan semen, jumlah dan modulus elastisitas agregat,
kelembaban udara, faktor air semen, ukuran dan bentuk beton dan campuran
kimia.
c. Susut Karbonasi (carbonation shrinkage)
Karbonasi adalah reaksi kimia antara CO2 dengan hasil hidrasi semen, dimana
gas CO2 berasal dari udara sekitar. Pada daerah lembab gas CO2 membentuk
asam karbonat yang akan bereaksi dengan Ca(OH)2 dan membentuk CaCO3,
sedangkan komponen semen yang lain akan terurai. Hal ini akan
mengakibatkan terjadinya susut dari proses karbonasi tersebut.
d. Autogenous Shrinkage
Adalah penyusutan yang disebabkan oleh berkurangnya air pori karena di
konsumsi semen untuk proses hidrasi sehingga menyebabkan naiknya tegangan
pori. Autogenous shrinkage dimulai beberapa jam setelah beton di cor kedalam
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
cetakan. Pada awal proses hidrasi rongga-rongga dipenuhi oleh partikel semen
secara bertahap diganti oleh rongga yang di isi oleh produk-produk hasil
hidrasi. Pada awal pengerasan, sebagian besar pori-pori kapiler dan partikel
agregat dalam keadaan jenuh, ketika proses hidrasi berlanjut air yang
dibutuhkan untuk proses hidrasi ini tersedia cukup dengan adanya external
curing, namun bila beton tertutup rapat dan tidak mendapatkan external curing,
maka semen mengkonsumsi air pori yang ada dalam beton untuk proses hidrasi
tersebut (self desiccation). Sebagai akibat dari proses ini, kelembaban relatif
dari beton turun dan di dalam pori-pori kapiler timbul tegangan, tegangan pori
ini disebabkan oleh adanya gaya kapiler. Gaya kapiler ini menarik dinding-
dinding pori sehingga beton akan mengalami penyusutan.
2.2.8.3. Susut Bebas (Free Shrinkage)
Susut bebas adalah istilah yang berhubungan dengan metode untuk menguji susut
pada beton. Metode ini menggunakan sampel beton tidak terkekang yang
diperkenankan untuk menyusut di dalam lingkungan yang terkontrol. Susut bebas
menggambarkan susut asli dari material itu sendiri yang tidak terpengaruh oleh
tegangan tarik akibat perbedaan tegangan susut pada material perbaikan dan beton
induk. Tegangan susut bebas yang timbul, normalnya tegangan longitudinal,
diukur dalam interval waktu tertentu. Untuk mengevaluasi kecenderungan retak
pada beton, maka dibutuhkan metode lain yaitu dengan metode susut terkekang.
Biasanya pengujian susut terkekang menggunakan beton berbentuk cincin yang
dicetak dalam cincin besi pengekang. Hal yang diamati adalah tegangan akibat
susut dan umur sampel ketika retak pertama. Dalam berbagai penelitian, susut
bebas dan susut terkekang dilakukan secara bersamaan.
Susut bebas tidak mengevaluasi kecenderungan retak pada beton. Walaupun
dalam hal ini ada korelasi antara susut bebas dan kecenderungan retak pada beton,
yaitu susut bebas memiliki kemungkinan menggambarkan performa dasar dari
spesifikasi untuk sistem beton terkekang (Deshpande et al, 2007).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Pengujian susut bebas dilakukan dengan membuat benda uji sesuai Neville et al.,
(1983) yaitu berbentuk silinder dengan ukuran diameter 75 mm dan tinggi 275
mm. Metode ini menggunakan demec point yang berjarak 200 mm dan dipasang
pada keempat sisi silinder. Sedangkan pengukuran susut dilakukan dengan
menggunakan Demountable Mechanical Strain Gauge (Demec Gauge).
2.2.8.4. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Susut (Shrinkage)
Menurut (Edward G. Nawy, 2001) faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya
susut adalah :
1. Agregat
Agregat bereaksi menahan susut pasta semen, jadi beton dengan kandungan
lebih banyak agregat akan lebih sedikit mengalami susut. Selain itu, derajat
pengekangan suatu beton ditentukan oleh besaran agregat. Beton dengan
modulus elastisitas tinggi atau dengan permukaan kasar akan lebih dapat
menahan proses susut.
2. Rasio air semen
Semakin tinggi rasio air semen, semakin tinggi pula susut.
3. Banyaknya penulangan
Beton bertulang menyusut lebih sedikit dari pada beton polos, perbedaan
relatifnya merupakan fungsi dari persentase penulangan.
4. Ukuran elemen beton
Baik laju maupun besar total susut berkurang apabila volume elemen beton
semakin besar. Namun durasi susut akan lebih lama untuk komponen struktur
yang lebih besar karena lebih banyak waktu yang dibutuhkan dalam
pengeringan untuk mencapai pengeringan daerah dalam. Mungkin saja satu
tahun dibutuhkan untuk proses pengeringan pada kedalaman 10 in dari
permukaan yang di ekspos, dan 10 tahun untuk mulai pada 24 in di bawah
permukaan yang di ekspos.
5. Bahan tambahan
Efek ini bervariasi bergantung pada jenis bahan tambahan, accelerator seperti
kalsium klorida yang digunakan untuk mempercepat pengerasan beton,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
ternyata memperbesar susut. Pozzolan juga dapat memperbesar susut
pengeringan, sedangkan bahan-bahan pemerangkap udara hanya sedikit
mempunyai pengaruh.
6. Kondisi kelembaban sekitar
Kondisi relatif pada lingkungan sekitar sangat mempengaruhi besarnya susut.
Laju penyusutan lebih kecil pada kelembaban relatif yang lebih tinggi.
Temperatur lingkungan juga merupakan faktor. Itu sebabnya susut menjadi
stabil pada temperatur rendah.
7. Jenis semen
Semen yang cepat mengering akan susut lebih banyak dibandingkan jenis-jenis
lainnya. Sedangkan semen pengkompensasi susut akan mengurangi atau
mengeliminasi retak susut apabila digunakan bersama tulangan pengekang.
8. Karbonasi
Banyaknya susut gabungan bergantung pada urutan proses karbonasi dan
pengeringan, susut karbonasi disebabkan oleh reaksi antar karbon dioksida
(CO)2 yang ada di atmosfer dan yang ada di pasta semen. Apabila kedua
fenomena tersebut terjadi secara simultan, maka susut yang terjadi akan lebih
sedikit. Proses karbonasi dapat sangat tereduksi pada kelembaban relatif di
bawah 50 persen.
2.2.8.5. Efek Susut (Shrinkage)
Gejala susut terjadi karena beton kehilangan kelembabannya yang disebabkan
oleh penguapan ataupun digunakan untuk hidrasi semen. Adanya susut yang
berlebihan pada struktur akan menyebabkan deformasi seiring bertambahnya
umur beton. Pada beton bertulang susut yang terjadi dapat menimbulkan tegangan
tekan pada baja dan tegangan tarik pada beton. Efek yang paling terlihat pada
struktur yaitu timbulnya retak-retak pada struktur dalam jangka waktu yang relatif
lama. Pada struktur beton prategang susut dapat menyebabkan kehilangan
prategang, dimana kehilangan prategangnya harus dibatasi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
2.2.8.6. Prediksi Susut Jangka Panjang
Shrinkage yang terjadi pada beton tidak hanya terjadi sesaat setelah beton selesai
dicor atau dicetak, namun akan terjadi sepanjang waktu seiring dengan
bertambahnya umur beton tersebut. Besarnya nilai shrinkage yang akan terjadi
sepanjang waktu harus diperhitungkan dengan memprediksikan nilai shrinkage
jangka panjang. Salah satu cara memprediksikan penyusutan beton jangka
panjang menurut ACI 209R-92. Didalam memprediksikan shrinkage jangka
panjang, diperlukan data atau nilai shrinkage yang telah diteliti dari pengujian
jangka pendek (28) hari.
Pengukuran shrinkage pada beton dilakukan dengan membandingkan antara
selisih panjang awal dan panjang akhir dengan panjang mula-mula benda uji tanpa
pembebanan.
Gambar 2.1 Hubungan Susut (shrinkage) dengan Waktu
Tabel 2.2 Cara Perhitungan Nilai Susut
Waktu Panjang Perubahan Panjang dari
Panjang Mula-mula (L0) Susut
t0 L0 0 0
t1 L1 L0 – L1 (L0 – L1) / L0
t2 L1 L0 – L2 (L0 – L2) / L0
to
Lo
t1
L1
t2
L2
Shrinkage
waktu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Dari penggambaran di atas, dapat diambil rumus sebagai berikut:
0LL
sh
D=e .................................................................................................. (2.1)
dengan:
Ɛsh = nilai susut (shrinkage)
L0 = panjang benda uji mula-mula (mm)
∆L = perubahan panjang benda uji setelah t waktu (mm)
ACI 209R-92 merekomendasikan untuk memprediksi penyusutan beton jangka
panjang dari data-data jangka pendek dengan rumus sebagai berikut :
)()( 35 ushtsh tt ee+
= ....................................................................................... (2.2)
dengan :
t = Umur pengujian
Ɛsh (t) = Susut/shrinkage umur t (selama pengujian)
Ɛsh (u) = Ultimate Shrinkage
2.2.8.7. Batasan Susut Maksimum pada Material Perbaikan
McDonald et al. (2000) menyusun kriteria performa untuk menyeleksi material
perbaikan dalam Tabel 2.3 berikut ini.
Tabel 2.3 Kriteria performa material perbaikan menurut McDonald et al. (2000)
Terlihat bahwa batasan susut maksimum untuk 28 hari adalah 400 microstrain.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Sedangkan menurut aturan ASTM C928-00 (2000), bahwa batasan susut
maksimum yang diijinkan pada umur 28 hari adalah 1500 microstrain.
2.1.9. Kompatibilitas Dimensional
Material perbaikan beton memerlukan pengukuran mengenai perbedaan sifat fisik
dan kimia sekaligus teknik untuk mengaplikasikannya. Kompatibilitas material
perbaikan dengan beton induk perlu adanya pembahasan mengenai mudah
tidaknya bahan itu dapat digunakan dalam berbagai situasi dan kondisi. Meskipun
begitu, masih banyak arsitek dan perencana struktur rehabilitasi bangunan tidak
mengetahui tentang spesifikasi material perbaikan yang digunakan. Mereka
seringkali tidak memahami arti dan pentingnya sebuah kompatibilitas antara
material perbaikan dengan beton induk (Mailvaganam, 2004).
Kompatibilitas dapat digambarkan sebagai suatu keseimbangan secara fisik, kimia
dan dimensi antara suatu material perbaikan dengan substrat yang ada. Dapat
dipastikan bahwa material perbaikan tersebut dapat melawan semua tekanan yang
muncul karena proses perubahan volume dan bahan kimia serta kerusakan dalam
suatu periode waktu tertentu. (Morgan, 1995).
Kristiawan (2011) telah menyusun prosedur evaluasi kompatibilitas susut antara
material perbaikan dan beton induk hanya dengan menggunakan informasi susut
tanpa harus menguji parameter-parameter yang lain. Kompatibilitas susut antara
material perbaikan dan beton induk dapat dievaluasi dengan prosedur berikut:
a. Tentukan nilai Δεsh-b(t) dari hasil pengujian susut material perbaikan dan beton
induk pada benda uji non-komposit.
b. Tentukan nilai Δεt-b(t) dari hasil pengujian total defromasi material perbaikan
dan beton induk pada benda uji komposit.
c. Hitung besarnya susut terkekang
Δεsh-k(t) = Δεsh-b(t) - Δεt-b(t). ..................................................................... (2.3)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
d. Korelasikan antara nilai Δεsh-k(t) dan Δεsh-b(t) untuk mendapatkan perkiraan
fraksi pengekangan.
e. Gunakan formulasi ACI 209R-92 (persamaan 2.2) untuk memperkirakan nilai
susut jangka panjang dari beton induk misalnya setelah 365 hari (εsh-c(365+t)).
f. Estimasikan nilai perbedaan susut bebas apabila aplikasi material dilakukan
setelah 365 hari dengan rumus
Δεsh-b(365+t) = εsh-r(t ) –[εsh-c(365+t).- εsh-c(365)] .............................................. (2.4)
g. Gunakan korelasi d) untuk memperkirakan nilai susut terkekang apabila
aplikasi material perbaikan dilakukan setelah 365 hari (Δεsh-k(365+t)).
h. Estimasi nilai susut ultimite εsh~ material perbaikan dengan formulasi ACI
209R-92. Lakukan modifikasi nilai paruh waktu bila perlu agar sesuai dengan
kecederungan susut material perbaikan.
i. Dengan masukan nilai εsh~, perkirakan nilai tegangan tarik yang timbul akibat
susut terkekang.
shes 0093.0= ................................................................................... (2.5)
dengan:
σ = Tegangan susut/tarik (MPa)
Ɛsh = Susut bebas (10-6)
j. Bandingkan nilai tegangan tarik yang diestimasi dari langkah i) dengan
kapasitas tarik dari material perbaikan. Material perbaikan dikatakan
kompatibel dengan beton induk jika tegangan tarik yang diestimasikan masih
dibawah nilai kapasitas tarik dari material perbaikan yang berdasarkan
pengujian MOR (Modulus of Rupture).
Salah satu syarat kompatibilitas dimensional adalah material perbaikan tidak
mengalami retak. Retak terjadi karena tegangan susut/tarik yang diprediksi
melebihi kapasitas tarik yang dimiliki oleh material perbaikan sesuai pengujian
kuat tarik lentur (MOR). Waktu terjadinya retak dapat diilustrasikan dalam grafik
pada Gambar 2.2 berikut ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Gambar 2.2 Grafik terjadinya retak pada material perbaikan
Syarat kompatibilitas susut harus terpenuhi agar material perbaikan kompatibel
terhadap beton induk. Pada evaluasi kompatibilitas susut harus memperhitungkan
susut ultimate εsh~ sehingga estimasi tegangan susut/tarik untuk waktu tak
terhingga dapat diprediksi. Oleh karena itu, material perbaikan tergolong
kompatibel jika pada analisis perhitungan didapatkan bahwa material perbaikan
tidak retak sampai waktu tak terhingga.
Terjadi retak
Waktu terjadinya retak
Grafik kuat tarik material perbaikan
Grafik tegangan susut material perbaikan
Waktu (hari)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
33
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Tinjauan Umum
Metodologi sangat diperlukan dalam suatu penelitian. Metodelogi penelitian
adalah langkah-langkah atau metode yang dilakukan dalam penelitian suatu
masalah, kasus, gejala, fenomena atau lainnya dengan jalan ilmiah untuk
menghasilkan jawaban yang dapat dipertanggungjawabkan agar suatu penelitian
dapat tercapai seperti yang diharapkan. Metodelogi penelitian yang digunakan
dalam penelitian ini adalah metode eksperimental laboratorium, yaitu metode
dengan melakukan percobaan untuk mendapatkan data sebagai hasil penelitian.
Kemudian data dianalisis untuk pengambilan kesimpulan.
Penelitian ini dilakukan dengan mengadakan pengujian susut pada Unsaturated
Polyester Resin (UPR)-Mortar dan susut pada beton induk. Adapun penelitian
yang dilakukan adalah mengamati besarnya perubahan dimensi pada benda uji
yang disebabkan oleh adanya penyusutan, kemudian membandingkan hasil
tersebut dengan susut pada mortar semen biasa (tanpa UPR). Pengujian susut ini
dilakukan pada benda uji komposit dan non-komposit (bebas/utuh). Seluruh
penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.2. Tahap-tahap Penelitian
Sebagai penelitian ilmiah, maka penelitian ini harus dilaksanakan dalam
sistematika yang jelas dan teratur sehingga nantinya diperoleh hasil yang baik dan
dapat dipertanggungjawabkan. Pelaksanaan penelitian ini dibagi dalam beberapa
tahap, yaitu:
a. Tahap I (Persiapan)
Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan disiapkan
lebih dulu agar penelitian berjalan dengan lancar. Pembuatan cetakan benda
uji juga dilakukan pada tahap ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
b. Tahap II (Uji Bahan)
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan penyusun mortar dan
beton induk yaitu: semen, pasir dan kerikil. Dari pengujian ini dapat diketahui
apakah bahan tersebut memenuhi syarat atau tidak.
c. Tahap III (Pembuatan Mix Design)
Disebut tahap pembuatan mix design. Dalam tahap ini dilakukan perencanaan
pembuatan komposisi Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar. Dan
perencanaan pembuatan beton induk dengan target strength 30 MPa.
d. Tahap IV (Pembuatan Benda Uji)
Pada tahap ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut:
1) Menimbang bahan-bahan yang akan digunakan sesuai mix design.
2) Membuat adukan Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar dan beton
induk sesuai mix design.
3) Memasukkan adukan ke dalam cetakan.
Benda uji yang digunakan terdiri dari 2 jenis benda uji, yaitu benda uji bebas
dan benda uji komposit. Pembuatan benda uji bebas terdiri dari beton induk,
UPR-Mortar dan mortar tanpa UPR. Benda uji bebas dicetak sepenuhnya
berbentuk silinder. Sedang pembuatan benda uji komposit dilakukan dua kali
pencetakan. Campuran yang pertama adalah beton induk yang dicetak pada
cetakan berbentuk setengah silinder sampai berumur 90 hari. Sedangkan
campuran kedua adalah material perbaikan yang dapat dilihat pada Tabel 3.2
dan Tabel 3.3 proporsi campuran benda uji yang digabungkan dengan
mencetak pada sisi lain pada satu cetakan silinder sehingga membentuk benda
uji komposit.
e. Tahap V (Pengujian Benda Uji)
Pada tahap ini dilakukan pengujian susut bebas dan komposit berbentuk
silinder.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
f. Tahap VI (Analisis Data dan Pembahasan)
Pada tahap ini dilakukan perhitungan hasil pengujian benda uji, yaitu
mengetahui nilai susut bebas Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar
serta membandingkannya dengan benda uji mortar tanpa UPR. Lalu
menganalisis hasil susut apakah sudah memenuhi batas susut maksimum,
Dilanjutkan mengevaluasi kompatibilitas dimensional yang dihasilkan oleh
beton induk dan material perbaikan. Evaluasi ini memerlukan data hasil
pengujian nilai susut komposit dan susut bebas.
g. Tahap VII (Kesimpulan dan Saran)
Pada tahap ini diambil kesimpulan terhadap hasil penelitian yang diperoleh.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Tahap-tahap penelitian ini dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir
berikut ini :
Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian
Mulai
Persiapan alat dan bahan
Semen OPC
Pasir UPR Air
Uji bahan : 1. Kadar lumpur
2. Gradasi3. Specific gravity
Pembuatan mix design:a. Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar
b. Mortar normal tanpa UPR c. Beton induk dengan target strength 30 MPa
Pembuatan benda uji
Tinjauan terhadap susut
Analisis data dan pembahasan
Kesimpulan dan saran
Selesai
I
II
III
IV
V
VI
VII
Kerikil
Uji bahan: 1. Specific Gravity 2. Gradasi
Fly Ash
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
3.3. Bahan Penyusun Benda Uji
3.3.1 Air
Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen serta menjadi pelumas antara butir-
butir agregat, agar dapat mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air yang digunakan
harus memenuhi ketentuan AASHTO T26 dan memenuhi persyaratan sebagai
berikut:
1. Tidak mengadung benda melayang atau lumpur lebih dari 2 gram/liter.
2. Tidak mengandung garam-garaman yang dapat merusak beton (asam, zat
organik,dll) lebih dari 15 gram/liter.
3. Tidak mengandung klorida lebih dari 0,5 gram/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
3.3.2 Semen
Semen yang akan digunakan dalam penelitian ini akan melalui uji vicat untuk
mengetahui waktu pengikatan awal. Hasil uji vicat untuk Initial setting time
(waktu pengikatan awal) semen dengan faktor air semen 0,5 harus memenuhi
standar yang disyaratkan, yaitu antara 45-375 menit.
3.3.3 Agregat Halus (Fine Agregat)
Agregat halus (fine agregat) merupakan agregat yang lolos ayakan 9,5 mm dan
tertahan di atas ayakan 0,15 mm. Sebelum penelitian berlangsung dilakukan uji
pendahuluan terhadap material yang digunakan, meliputi:
a) Pengujian Kadar Lumpur
Pada penelitian ini, pasir digunakan sebagai agregat halus. Pasir berfungsi sebagai
pengisi rongga-rongga yang terbentuk dari campuran pasta semen dan agregat
kasar. Salah satu spesifikasi pasir yang dapat digunakan dalam campuran beton
yaitu kandungan lumpurnya tidak melebihi 5% dari berat keringnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM), pasir yang mengandung lumpur 5%
dari berat keringnya harus dicuci, karena kandungan lumpur yang berlebihan
dalam pasir dapat mengganggu lekatan antara partikel dalam pencampuran beton
sehingga dapat menurunkan kekuatan beton.
Kadar lumpur pasir dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut :
......................................................................(3.1)
dengan :
G0 = berat pasir awal (100 gram)
G1 = berat pasir akhir (gram)
b) Pengujian Kadar Zat Organik
Kandungan zat organik pada pasir umumnya besar. Hal ini terjadi karena pasir
sebagai bahan dasar pembentuk beton biasanya diambil dari sungai dan sangat
kotor. Aliran air sungai yang membuat zat organik atau semacamnya dapat
terbawa dan mengendap pada pasir. Kandungan zat organik dapat membahayakan
bila terlalu banyak terdapat pada campuran beton. Sifat zat organik yang mudah
terurai membuatnya cepat membusuk sehingga menimbulkan pori pada beton.
Kandungan zat organik pada pasir dapat diuji menggunakan larutan NaOH 3%
pada percobaan perubahan warna Abrams Harder sesuai dengan PBI 1971 (N-20
atau ASTM). Pada Tabel 3.1 dapat dilihat kadar zat organik pada pasir
berdasarkan prubahan warnanya.
Tabel 3.1. Tabel Perubahan Warna dalam Pengujian Kadar Zat Organik
Warna Prosentase kandungan zat organik (%)
Jernih
Kuning muda
Kuning tua
Kuning kemerahan
Coklat kemerahan
Coklat
0
0 – 10
10 – 20
20 – 30
30 – 50
50 – 100
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
c) Pengujian Specific Gravity
Pengujian specific gravity agregat halus dengan berpedoman pada ASTM C 128
ditujukan agar mendapatkan :
i. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi
kering dengan volume pasir total
ii. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam
kondisi kering permukaan dengan volume pasir total
iii. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam
kondisi kering dengan volume butir pasir
iv. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat
pasir kering
Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:
Bulk Specific Gravity cdb
a
-+= .......................................................... (3.2)
Bulk Specific Gravity SSD cdb
d
-+= ........................................................... (3.3)
Apparent Specific Gravity cab
a
-+= ........................................................... (3.4)
Absorbtion %100´-
=a
ad ............................................................................. (3.5)
dengan :
a = berat pasir kering oven (gram)
b = berat volumetricflash berisi air (gram)
c = berat volumetricflash berisi pasir dan air (gram)
d = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (500 gram)
d) Pengujian Gradasi
Gradasi pada pasir sebagai agregat halus menentukan sifat workability dan kohesi
dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat halus sangat diperhatikan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian ASTM C 136.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran
pasir, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka
yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehausan butir pasir.
Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan persamaan 3.6 sebagai berikut :
................................................................... (3.6)
dengan:
d = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan
e = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal
3.3.4 Agregat Kasar
Pada penelitian ini menggunakan batu pecah berukuran 10 mm. Agregat kasar
adalah agregat dengan besar butir lebih dari 4,75 mm. Pengujian agregat kasar
berupa:
a) Pengujian Gradasi
Pengujian gradasi dilakukan untuk menentukan distribusi ukuran butir dari
agregat kasar (split). Uji gradasi untuk menunjukkan nilai modulus halus kerikil.
Hal ini telah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh ASTM C.33-84 yaitu 5-8.
b) Pengujian specific grafity
Pengujian specific grafity merupakan pengujian untuk mengetahui berat jenis
agregat tersebut. Syarat yang ditetapkan oleh ASTM C.127-81 yaitu specific
gravity agregat kasar antara 2,5-2,7.
c) Uji abrasi agregat kasar
Uji abrasi agregat kasar menunjukkan keausan kerikil yang digunakan dalam
penelitian. Syarat yang ditetapkan yaitu keausan agregat kasar maksimum adalah
50%.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
3.3.5 Unsaturated Polyester Resin (UPR)
Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang digunakan pada penelitian ini adalah
Yukalac 157® BQTN-EX Series dari PT. Justus Kimia Raya Semarang.
3.4. Benda Uji Penelitian
3.4.1. Jenis Benda Uji
Benda uji pada pengujian susut bebas adalah silinder dengan ukuran diameter 75
mm dan tinggi 275 mm seperti pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Benda uji susut bebas
Gambar 3.3 Benda uji susut komposit
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
Tabel 3.2. Benda uji susut bebas
Kode Benda Uji Proporsi Campuran Jumlah Benda Uji
BI
Beton induk dengan target strength: 30 MPa 3 buah
PUB50
Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : UPR = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.50 Hardener Katalis MEKPO 3%*) (UPR-Mortar 50%)
3 buah
PUB55
Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : UPR = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.55 Hardener Katalis MEKPO 3%*)
(UPR-Mortar 55%)
3 buah
PUB60
Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : UPR = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.60 Hardener Katalis MEKPO 3%*)
(UPR-Mortar 60%)
3 buah
MNB
Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : Air = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.32 (Mortar tanpa UPR)
3 buah
Jumlah benda uji 15 buah Keterangan: Seluruh proporsi campuran menggunakan perbandingan berat *) = dihitung dari berat UPR
Tabel 3.3. Benda uji susut komposit
Kode Benda Uji Komposit Beton-Material Perbaikan Jumlah Benda Uji
PUK50 Gabungan Beton Induk - UPR-Mortar 50%
3 buah
PUK55 Gabungan Beton Induk -
UPR-Mortar 55% 3 buah
PUK60 Gabungan Beton Induk -
UPR-Mortar 60% 3 buah
MNK Gabungan Beton Induk -
Mortar tanpa UPR 3 buah
Jumlah benda uji 12 buah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
3.4.2. Pembuatan Benda Uji
Pembuatan campuran adukan UPR-Mortar dilakukan setelah menghitung proporsi
masing-masing bahan yang digunakan, kemudian mencampur dengan langkah-
langkah sebagai berikut:
a. Mengambil bahan-bahan pembentuk UPR-Mortar yaitu : semen, fly ash,
pasir yang dalam kondisi jenuh dan polimer dengan berat yang ditentukan
sesuai rencana campuran.
b. Mencampur dan mengaduk semen, fly ash, dan pasir hingga benar-benar
homogen.
c. Mencampur UPR dengan katalis MEKPO hingga benar-benar homogen pada
wadah terpisah.
d. Menambah campuran UPR dan katalis sedikit demi sedikit sesuai dengan
takaran yang telah ditentukan serta mengaduk campuran tersebut sehingga
menjadi adukan UPR-mortar homogen.
e. Memasukkan adukan ke dalam cetakan silinder beton yang telah disiapkan.
Pada penelitian ini, bahan untuk cetakan adalah pipa paralon yang dipotong
sesuai ukuran dan salah satu ujungnya ditutup plastik kemudian di selotip.
Adukan beton dimasukkkan ke dalam cetakan secara berlapis dan tiap lapis
dipadatkan agar pemadatannya sempurna. Permukaan adukan diratakan
dengan sendok semen.
f. Bekesting atau cetakan dapat dibuka apabila pengerasan sudah berlangsung
selama 2 jam.
Benda uji yang digunakan pada penelitian ini menggunakan konsentrasi polimer
yang berbeda-beda. Jenis benda uji dan proporsi bahan dasar yang digunakan
sesuai yang telah disajikan dalam Tabel 3.2 dan Tabel 3.3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
3.5. Peralatan Penelitian
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain :
1. Timbangan
a) Neraca merk Murayama Seisakusho Ltd Japan, dengan kapasitas 5 kg
dengan ketelitian hingga 0,10 gram. Alat ini digunakan untuk
menimbang berat material yang berada di bawah kapasitasnya.
b) Timbangan “Bascule” merk DSN Bola Dunia, dengan kapasitas 150 kg
dengan ketelitian 0,10 kg. Jenis ini digunakan untuk mengukur berat
material yang jauh lebih berat dan tidak memerlukan ketelitian yang
sangat tepat.
2. Alat bantu
a. Cangkul, digunakan untuk mengaduk campuran UPR-mortar.
b. Cetok semen, digunakan untuk memasukkan adukan UPR-mortar tersebut
ke dalam cetakan.
c. Gelas ukur, digunakan untuk menakar air yang akan dipakai dalam
campuran UPR-mortar.
d. Pengaduk, digunakan untuk mengaduk pada saat membuat campuran
Unsaturated Polyester Resin (UPR) dengan katalis.
e. Ember untuk tempat air dan sisa adukan
3. Ayakan dan mesin penggetar ayakan
Ayakan baja dan penggetar dengan lubang ayakan bujur sangkar. Ukuran
lubang ayakan yang tersedia adalah 75 mm, 50 mm, 38.1 mm, 25 mm, 19 mm,
12.5 mm, 9.5 mm, 4.75 mm, 2.36 mm, 1.18 mm, 0.30 mm, 0.15 mm, dan pan.
4. Cetakan mortar susut bebas silinder diameter 75 mm dan tinggi 275 mm.
5. Mesin penggetar ayakan.
Mesin penggetar ayakan yang digunakan adalah mesin penggetar dengan merk
Controls Italy, mesin digunakan sebagai dudukan sekaligus penggetar ayakan.
Penggunaannya untuk uji gradasi agregat halus (pasir).
6. Oven
Oven yang digunakan merk Binder, dengan temperatur maksimum 300o C,
daya listrik 1500 W, digunakan untuk mengeringkan material pasir.
7. Corong Konik / Conical Mould
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Corong konik dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm
dan tinggi 7,6 cm lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk
mengukur keadaan Saturated Surface Dry (SSD) agregat halus.
8. Demountable Mechanical Strain Gauge
Demountable Mechanical Strain Gauge digunakan untuk mengukur
perubahan panjang mortar sehingga didapatkan nilai susut.
3.6. Prosedur Pengujian Susut (Shrinkage)
Dalam pengujian susut ini digunakan benda uji sesuai Neville et al., (1983) yaitu
berbentuk silinder dengan ukuran diameter 7,5 cm dan tinggi 27,5 cm dimana di
keempat sisi-sisinya akan dipasang demec point, sedangkan pengukuran susut
dilakukan dengan menggunakan Demountable Mechanical Strain Gauge (Demec
Gauge).
Langkah-langkah pemasangan demec point pada benda uji:
1. Meletakkan benda uji pada dudukan.
2. Memberi tanda pada titik titik yang akan ditinjau sejarak 200 mm dan agar
tepat digunakan alat bar reference.
3. Demec point yang berupa butiran berbentuk silinder terbuka di kedua sisinya
dan berdiameter 3 mm, ditempelkan dengan lem tepat diatas titik-titik
tersebut.
4. Setelah proses pemasangan selesai, benda uji didiamkan selama kira-kira 4
jam sampai lem mengeras sehingga posisi demec point benar-benar stabil.
Langkah-langkah pengujian shrinkage adalah sebagai berikut :
1. Benda uji dikeluarkan dari begesting 1 hari setelah proses pembuatan untuk
menjalani uji shrinkage.
2. Setting alat Demoun table Mechanical Strain Gauge. Dimana digunakan nilai
bar reference sebesar 200 mm.
3. Mengatur nilai dial gauge yang terdapat pada Demountable Mechanical
Strain Gauge dan jarum disetel pada posisi angka nol.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
4. Kemudian pengujian siap dilakukan dengan membaca dan mencatat
perubahan jarum pada angka yang ditunjukkan oleh dial gauge setelah jarum
berhenti atau dalam keadaan stabil.
5. Mengulangi pengukuran pada masing-masing demec point sebanyak 5 kali.
6. Menghitung nilai shrinkage mortar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
BAB 4
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian Susut Bebas pada Benda Uji Non-Komposit
Pengujian susut bebas pada penelitian ini menggunakan benda uji silinder
berdiameter 75 mm dan tinggi 275 mm. Benda uji susut bebas merupakan benda
uji utuh tanpa dipadukan dengan material lain. Pengujian susut bebas dibagi atas
dua pengujian yaitu susut plastis dan susut kering. Pengujian susut plastis dimulai
jam ke-3 setelah benda uji dibuat sampai umur 24 jam. Selanjutnya pengujian
susut kering dimulai pada hari ke-1 setelah benda uji dibuat sampai material
perbaikan berumur 28 hari.Sedangkan pengujian susut beton induk dimulai hari
ke-93 setelah beton induk dibuathingga material perbaikan berumur 28 hari.Nilai
susut didapat dari perhitungan antaraselisih perubahan panjang dibagi panjang
mula-mula.
4.1.1. Pengujian Susut Bebas Plastis pada Benda Uji Non-Komposit
Pengujian susut bebas plastis ini hanya dilakukan pada material perbaikan yang
menggunakan UPR yaitu UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%, dan UPR-Mortar
60%. Hal ini dikarenakan UPR-Mortar umur 2 jam telah mengeras dan dapat
diamati susut plastisnya. Sedangkan susut plastis pada mortar tanpa UPR tidak
dapat dilakukan karena benda uji belum mengeras dan demec point tidak dapat
terpasang.Pengujian susut bebas plastis ini bertujuan untuk mengetahui sifat awal
UPR-Mortar setelah pengecoran. Dilakukan juga pengujian susut bebas beton
induk yang telah berumur 3 bulan pada umur pengujian UPR-Mortar 3 jam
hingga 24 jam.
Data pengujian susut bebas plastis pada benda uji utuh (non-komposit)
selengkapnya terdapat pada Lampiran C. Berikut ini grafik hubungan antara susut
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
bebas plastis material perbaikan dan susut bebas beton induk terhadap umur
pengujian.
Gambar 4.1.Grafik Susut Bebas Plastis UPR-Mortar pada umur 3 jam
hingga 24 jam
Gambar 4.1 menunjukkan perilaku susut bebas plastis dari berbagai kadar UPR-
Mortar setelah pengecoran dari umur 3 jam hingga 24 jam atau 1 hari. Terlihat
bahwa penambahan kadar UPR pada UPR-Mortar dapat menurunkan nilai susut
bebas. Setelah 24 jam berturut-turut nilai susut bebas UPR-Mortar 50%, 55% dan
60% adalah 277 microstrain,236 microstrain dan185 microstrain.
4.1.2. Pengujian Susut Bebas Kering pada Benda Uji Non-Komposit
Pengujian susut bebas kering dilakukan pada seluruh jenis material perbaikan
yaitu Mortar tanpa UPR, UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%, dan UPR-Mortar
60%. Pengujian dilakukan setiap hari dimulai dari material perbaikan berumur 1
hari hingga berumur 28 hari.Dilakukan juga pengujian susut bebas beton induk
yang telah berumur 3 bulan pada umur pengujian UPR-Mortar 1 hari hingga 28
hari.
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Susu
t Beb
as (1
0-6)
Umur (jam)
UPR-Mortar 50%
UPR-Mortar 55%
UPR-Mortar 60%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
Data pengujian susut bebas kering pada benda uji utuh (non-komposit)
selengkapnya terdapat pada Lampiran C. Berikut ini grafik hubungan antara susut
bebas plastis material perbaikan dengan umur pengujian.
Gambar 4.2. Grafik Susut Bebas Material Perbaikan dihitung setelah umur 1 hari
Gambar 4.2 menunjukkan bahwa UPR-Mortar mengalami susut lebih tinggi
pada awal umur pengujian, namun mengalami susut lebih rendah dibandingkan
dengan mortar tanpa UPRsetelah 2 hari.Penggunaan UPR dapat mengurangi
terjadinya susut bebas secara drastis dibandingkan dengan mortar tanpa UPR.Hal
ini dapat dilihat pada grafik bahwa UPR-Mortar mengalami penambahan nilai
susut yang sangat kecil setelah umur 10 hari. Sedangkan mortar tanpa UPR masih
mengalami kenaikan susut yang signifikan setelah umur 10 hari dan memiliki
nilai susut hingga 1340microstrain pada umur 28 hari.
Penambahan kadar UPR dalam UPR-Mortar pun dapat mengurangi susut
bebas.Hal ini dapat dilihat pada hasil pengujian susut bebas umur 28 hari UPR-
Mortar kadar 50%, 55% dan 60% yaitusebesar 811microstrain, 730microstrain
dan 614microstrain. Sehingga semakin tinggi kadar UPR yang digunakan maka
akan semakin mengurangi susut bebas yang terjadi.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Susu
t Beb
as (1
0-6)
Waktu (hari)UPR-Mortar 50% UPR-Mortar 55% UPR-Mortar 60 % Mortar tanpa UPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
Gambar 4.3. Grafik Susut Bebas Beton Induk dengan UmurPengujian
Material Perbaikan
Grafik dalam Gambar 4.3.di atas menunjukkan nilai susut bebas yang terjadi pada
beton induk utuh dan belum dipadukan dengan material perbaikan. Pengujian
susut bebas pada beton induk dilakukan setelah beton berumur 93 hari hingga
pengujian material perbaikan berumur 28 hari atau hingga beton berumur 120
hari.Data pengujian susut bebas pada beton induk selengkapnya terdapat pada
Lampiran C. Terlihat bahwa beton induk masih mengalami susut bebas namun
masih dibawah 450 microstrain.
4.2. Hasil Pengujian Susut pada Benda Uji Komposit
Pengujian susut pada benda uji komposit juga menggunakan silinder berdiameter
75 mm dan tinggi 275 mm. Benda uji komposit merupakan paduan beton induk
dengan material perbaikan dengan volume bagian yang sama besar yaitu setengah
volume benda uji silinder. Pengujian susut pada benda uji komposit ini juga
dibagi atas dua pengujian yaitu susut plastis dan susut kering.Pengujian susut
plastis dimulai 3 jam setelah material perbaikan dipadukan dengan beton induk
hingga material perbaikan berumur 24 jam.Selanjutnya pengujian susut kering
dimulai pada hari ke-1 setelah benda uji dibuat sampai material perbaikan
berumur 28 hari.Sedangkan pengujian susut beton induk dimulai hari ke-93
setelah benda uji dibuat hingga material perbaikan berumur 28 hari.
050
100150200250300350400450
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Susu
t Beb
as (1
0-6)
Waktu (hari)
Beton Induk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
4.2.1. Pengujian Susut Plastis pada Benda Uji Komposit
Seperti halnya pengujian susut bebas plastis pada benda uji non-komposit,
pengujian iini hanya dilakukan pada benda uji yang dipadukan dengan material
perbaikan yang menggunakan UPR yaitu UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%,
dan UPR-Mortar 60%. Hal ini dikarenakan UPR-Mortar umur 2 jam telah
mengeras dan dapat diamati susut plastisnya. Sedangkan susut plastis pada mortar
tanpa UPR tidak dapat dilakukan karena benda uji belum mengeras dan demec
point tidak dapat terpasang.Pengujian susut bebas plastis ini bertujuan untuk
mengetahui sifat awal UPR-Mortar setelah dipadukan dan pengaruhnya terhadap
susut beton induk.Pengujian susut plastis ini dilakukan pada 2 sisi yaitu pada
beton induk yang telah berumur 3 bulan dan pada UPR-Mortar dari umur 3 jam
hingga 24 jam.
Data pengujian susut bebas plastis pada benda uji komposit selengkapnya terdapat
pada Lampiran C. Berikut ini grafik hubungan antara susut plastis material
perbaikan pada benda uji komposit terhadap umur pengujian.
Gambar 4.4.Grafik Susut Plastis UPR-Mortar pada Benda Uji Komposit
umur 3 jam hingga 24 jam
0
500
1000
1500
2000
2500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Susu
t (10
-6)
Umur (jam)Susut UPR-Mortar 50% pada benda uji kompositSusut UPR-Mortar 55% pada benda uji kompositSusut UPR-Mortar 50% pada benda uji komposit
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
Gambar 4.5.Grafik Susut Beton Induk pada Benda Uji Komposit
umur 3 jam hingga 24 jam
Dari Gambar 4.4.dapat dilihat bahwa nilai susut plastis UPR-Mortar pada benda
uji komposit sangat tinggi pada umur awal penambalan. Pada umur 6 jam
penambalan, UPR-Mortar 50%, 55% dan 60% secara berturut-turut memiliki nilai
susut sebesar 550 microstrain, 916 microstrain, dan 1004 microstrain. Nilai ini
sangat tinggi mengingat nilai susut bebas plastis pada umur 6 jam berkisar antara
100 sampai 250 microstrain. Hal ini disebabkan oleh beton induk yang
mengembang.
Beton induk mengembang ditunjukkan pada Gambar 4.5 yang menunjukkan
besaran susut beton induk bernilai negatif.UPR-Mortar yang melekat kuat dengan
beton induk akan mengakibatkan beton induk melengkung. Hal ini terjadi karena
beton induk pada benda uji silinder tidak bersifat rigid karena kedua bahan
komposit memiliki bagian yang sama besar sehingga beton induk mudah
terpengaruh oleh material perbaikan yang menempel. Beton induk mengembang
merupakan efek dari melengkungnya benda uji komposit akibat susut material
perbaikan, maka susut pada benda uji komposit sudah tidak lagi mencerminkan
susut yang sebenarnya.Namun berdasarkan pengamatan, beton induk tidak
terlepas dari material perbaikannya.Hal ini dikarenakan UPR-Mortar memiliki
kuat lekat yang tinggi dibandingkan dengan mortar biasa tanpa UPR sehingga
-400.0
-300.0
-200.0
-100.0
0.0
100.0
0 5 10 15 20 25 30
Susu
t (10
-6)
Waktu (jam)
Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 50%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 55%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 60%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
53
kedua bahan tidak terlepas.Nilai kuat lekat UPR-Mortar dapat dilihat pada Tabel
4.1 berikut.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kuat Lekat Material Perbaikan
Umur UPR-Mortar
50% UPR-Mortar
55% UPR-Mortar
60% Mortar
tanpa UPR (MPa) (MPa) (MPa) (MPa)
6 jam 3,62 7.62 4.88 - 24 jam - - - 2.69 7 hari 8.39 10.64 11.04 2.96
4.2.2. Pengujian Susut Kering pada Benda Uji Komposit
Pengujian susut kering pada benda uji komposit dilakukan pada seluruh jenis
material perbaikan yaitu Mortar tanpa UPR, UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%,
dan UPR-Mortar 60%. Pengujian dilakukan setiap hari dimulai dari material
perbaikan berumur 1 hari setelah dilakukan perpaduan hingga berumur 28
hari.Pengukuran dilakukan pada kedua sisi yaitu pada beton induk dan material
perbaikan.Hasil pengujian susut pada benda uji komposit antara beton induk
dengan material perbaikan disajikan dalam Gambar 4.6 sebagai berikut:
Gambar 4.6.Grafik Susut Material Perbaikan pada Benda Uji Komposit
dihitung setelah umur 1 hari
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Susu
t (10
-6)
Umur (hari)Susut UPR- Mortar 50% pada benda uji kompositSusut UPR-Mortar 55% pada Benda Uji KompositSusut UPR-Mortar 60% pada Benda Uji KompositSusut Mortar tanpa UPR pada Benda uji Komposit
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
54
Dari Gambar 4.6.dapat dilihat bahwa nilai susut UPR-Mortar pada benda uji
komposit lebih tinggi daripadamortar tanpa UPR pada awal umur pengujian.
Namun setelah hari ke 2 maka perlahan nilai susut UPR-Mortar berada dibawah
nilai susut mortar tanpa UPR. Sehingga pada umur 28 hari nilai susut mortar tanpa
UPR menjadi yang terbesar yaitu hingga 1531 microstrain, dan disusul oleh nilai
susut UPR-Mortar 55%, 50% dan 60% berturut-turut sebesar 1289 microstrain,
1203 microstrain, dan 1176 microstrain.
Gambar 4.7.Grafik Susut Beton Induk pada Benda Uji Komposit dihitung setelah umur 1 hari
Gambar 4.7 menunjukkan nilai susut beton induk pada beberapa jenis benda uji
komposit.Beton induk pada komposit BI dengan mortar tanpa UPR memiliki
susut terbesar yaitu 750 microstrain. Sedangkan beton induk pada komposit BI
dengan UPR-Mortar 50%, 55% dan 60% memiliki kecenderungan mengembang
pada umur awal dan kembali menyusut setelah umur 10 hari. Sehingga nilai akhir
susut pada umur 28 hari UPR-Mortar 50%, 55% dan 60% adalah 221 microstrain,
123 micro strain dan 198 microstrain.
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Susu
t Beb
as (1
0-6)
Umur (hari)Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 50%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 55%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 60%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan Mortar tanpa UPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
55
4.3. Perhitungan Prediksi Susut Bebas
Hitungan prediksi susut bebas pada penelitian ini menggunakan metode ACI
209.R-92.Untuk memprediksikan susut jangka panjang, petode ini memerlukan
data atau nilai susut yang telah diteliti dari pengujian jangka pendek 28 hari. Susut
Sh(t-t0) saat waktu t (hari) tertentu dapat diukur dari permulaan pengeringan saat t0
(hari) dengan rumus sebagai berikut:
)(0
0)( )(35
)(ushtsh tt
ttee
-+-
= ................................................................................ (4.1)
dengan :
t = Umur pengujian
Ɛsh (t) = Susut/shrinkage umur t (selama pengujian)
Ɛsh (u) = Ultimate Shrinkage
Prediksi susut material perbaikanakan ditinjau sampai umur 1000 hari dan
menghitung nilai susut ultimit pada setiap jenis material perbaikan. Data hitungan
prediksi susut selengkapnya dapat dilihat pada lampiran D. Berikut ini grafik hasil
hitungan prediksi susut.
Gambar 4.8.Grafik Prediksi Susut Bebas Material Perbaikan dengan Metode ACI 209.R-92
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 200 400 600 800 1000 1200
Shrin
kage
Hari
UPR-Mortar 50%
UPR-Mortar 55%
UPR-Mortar 60%
Mortar tanpa UPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
56
Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa setelah mengalami pengeringan dalam
jangka waktu yang relatif lama, maka susut pada mortar akan semakin kecil
seiring dengan bertambahnya umur mortar. Nilai susut akhir yang tidak akan
bertambah lagi disebut dengan susut ultimit. Prediksi ACI 209R–92 tersebut
diatas menghasilkan nilai susut ultimit yang disajikan dalam Tabel 4.2 berikut.
Tabel 4.2. Nilai Susut Bebas Ultimit Metode ACI 209R–92
Benda Uji Susut Bebas Ultimit
Metode ACI 209R-92 (microstrain)
Mortar tanpa UPR 3596 UPR-Mortar 50% 2488 UPR-Mortar 55% 2097 UPR-Mortar 60% 1837
Selanjutnya akan diprediksi susut bebas pada beton induk berdasarkan data susut
bebas pada umur 93 hari hingga 158 hari. Dikarenakan data susut dimulai pada
hari ke-93 dan bukan dari hari ke-1 maka dilakukan modifikasi metode ACI
209R-92 agar sesuai dengan kecederungan susut beton induk setelah 93
hari.Berikut data susut bebas beton induk yang diperoleh dari hasil pengujian.
Gambar 4.9. Grafik Susut Bebas Beton Induk umur 93 hari hingga 158 hari
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165
Susu
t Beb
as (1
0-6)
Waktu (hari)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
57
Terlihat bahwa susut bebas beton induk pada Gambar 4.9 cenderung sudah tidak
bertambah setelah umur 140 hari.Sehingga dapat diprediksi susut bebas beton
induk dengan memodifikasi nilai konsatanta pada rumus ACI 209R-92 menjadi
lebih sesuai dengan kecederungan susut beton induk setelah 93 hari.
Berdasarkan data pengujian yang diperoleh maka didapat rumus modifikasi ACI
209R-92 untuk beton induk setelah umur 93 hari sebagai berikut.
)(0
0)( )(11
)(ushtsh tt
ttee
-+-
= ................................................................................ (4.2)
dengan :
t = Umur pengujian (setelah 93 hari)
Ɛsh (t) = Susut/shrinkage umur t (selama pengujian)
Ɛsh (u) = Ultimate Shrinkage
Prediksi susut bebas beton induk akan ditinjau sampai umur 1500 hari. Data
hitungan prediksi susut selengkapnya dapat dilihat pada lampiran D. Berikut ini
grafik hasil hitungan prediksi susut bebas beton induk setelah 93 hari.
Gambar 4.10.Grafik Prediksi Susut Bebas Beton Induk setelah umur 93 hari dengan modifikasi Metode ACI 209.R-92
0
100
200
300
400
500
600
0 200 400 600 800 1000
Susu
t Beb
as (1
0-6)
Waktu (Hari)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
58
4.4. Evaluasi Kompatibilitas Dimensional antara Material Perbaikan dengan Beton Induk Ditinjau dari Nilai Susut
Kompatibilitas dimensional antara material perbaikan dengan beton induk dapat di
evaluasi berdasarkan data susut yang didapat pada hasil pengujian benda uji non-
komposit dan komposit.Metode evaluasi ini menggunakan nilai selisih susut bebas
antara beton induk dan material perbaikan serta selisih susut pada benda uji
komposit untuk menghitung susut pengekangan yang terjadi.Selanjutnya nilai
susut pengekangan tersebut digunakan untuk mengevaluasi material perbaikan
apakah terjadi retak atau tidak.Berikut tahapan evaluasi kompatibilitas
dimentional antara material perbaikan dengan beton induk berdasarkan nilai susut.
4.4.1. Nilai selisih Susut Bebas pada benda Uji Non-Komposit
Susut bebas adalah susut yang terjadi pada benda uji utuh tanpa dipadukan dengan
material lain atau disebut benda uji non-komposit.Susut ini mencerminkan susut
asli dari material bahan tersebut.Perbedaan susut bebas pada beton induk dengan
material perbaikan dapat ditunjukkan dengan menghitung selisih susut yang
terjadi antara susutbebas material perbaikan dikurangi dengan susut bebas beton
induk.
Δεsh-b(t) = εsh-r(t) – εsh-c(t). ................................................................................ (4.3)
dengan:
Δεsh-b(t) = Selisih Susut Bebas (10-6)
εsh-r(t) = Susut bebas pada Material Perbaikan (10-6)
εsh-c(t) = Susut bebas pada Beton Induk (10-6)
Selengkapnya, selisih susut bebas pada berbagai benda uji non-komposit dapat
dilihat pada Gambar 4.11.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
59
Gambar 4.11.Grafik Nilai Selisih Susut Bebas pada Benda Uji Non-Komposit
Berdasarkan Gambar 4.11terlihat bahwa nilaiselisih susut benda uji non
komposit terbesar adalah selisih susut Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR
yaitu sebesar 975,8microstrain pada umur 28 hari. Sedangkan selisih Beton Induk
dengan UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% berturut turut sebesar 438,3 microstrain,
428,3 microstrain, dan 314,3 microstrain.
4.4.2. Nilai Selisih Susut pada Benda Uji Komposit
Susut pada benda uji komposit adalah susut yang terjadi dalam keadaan terkekang
karena material perbaikan dan beton induk dipadukan.Perbedaan susut beton
induk dengan material perbaikan dapat ditunjukkan dengan menghitung selisih
susut yang terjadi antara susut material perbaikan dikurangi dengan susut beton
induk.
Δεt-b(t) = εt-r(t) - εt-c(t). ...................................................................................... (4.4)
dengan:
Δεt-b(t) = Selisih Susut pada Benda Uji Komposit (10-6)
εt-r(t ) = Susut pada Material Perbaikan (10-6)
εt-c(t) = Susut pada Beton Induk (10-6)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Selis
ih S
usut
Beb
as (1
0-6)
Umur (hari)BI dengan UPR-Mortar 50% BI dengan UPR-Mortar 55%BI dengan UPR-Mortar 60% BI dengan Mortar tanpa UPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
60
Selengkapnya, selisih nilai susut pada berbagai benda uji komposit dapat dilihat
pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12.Grafik Nilai Selisih Susut pada Benda Uji Komposit
Berdasarkan Gambar 4.12.terlihat bahwa nilaiselisih susut pada benda uji
komposit terbesar adalah selisih susut Beton Induk dengan UPR-Mortar 55%
yaitu sebesar 1166microstrain pada umur 28 hari. Menyusul nilai selisih pada
komposit Beton Induk dengan UPR-Mortar 50% dan 60% sebesar 982
microstrain dan 978 microstrain. Sedangkan selisih susut terkecil dimiliki oleh
komposit Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR yaitu sebesar 781 microstrain
pada umur 28 hari.
4.4.3. Perhitungan Susut Terkekang dan Perkiraan Fraksi Pengekangan
Setelah didapat nilai selisih susut bebas baik pada benda uji non-komposit
maupun komposit, selanjutnya dapat dihitung besaran susut terkekang yang terjadi
pada masing-masing jenis material perbaikan. Perhitungan susut terkekang dapat
dihitung dengan rumus:
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Selis
ih S
usut
(10-6
)
Umur (hari)BI dengan UPR-Mortar 50% BI dengan UPR-Mortar 55%BI dengan UPR-Mortar 60% BI dengan Mortar tanpa UPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
61
Δεsh-k(t) = Δεsh-b(t) - Δεt-b(t). ............................................................................. (4.5)
dengan:
Δεsh-k(t) = Susut Terkekang (10-6)
Δεsh-b(t) = Selisih Susut pada Benda Uji Non-Komposit (10-6)
Δεt-b(t) = Selisih Susut pada Benda Uji Komposit (10-6)
Perhitungan susut terkekang berlaku jika pengekangan material perbaikan bersifat
linier dan beton induk dalam keadaan rigid.Syarat ini dipenuhi oleh komposit
beton induk dengan mortar biasa tanpa UPR.Perhitungan nilai susut terkekang
pada komposit Beton Induk dengan mortar tanpa UPR tersaji dalam Tabel 4.3
berikut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
62
Tabel 4.3 Perhitungan Susut Terkekang pada Komposit BI dengan Mortar tanpa UPR.
hari ke-
Non-Komposit Komposit Susut
Terkekang
Susut Material
Perbaikan
Susut Beton Induk
Selisih Susut Bebas
(Δεsh-b(t))
Susut Material
Perbaikan
Susut Beton Induk
Selisih Susut
Komposit (Δεt-b(t))
Δεsh-k(t)
= Δεsh-b(t) - Δεt-b(t)
1 0 0 0 0 0 0 0 2 124 32 93 177 48 129 -36 3 360 47 313 525 163 362 -49 4 359 65 294 435 91 344 -49 6 664 89 575 756 198 558 17 7 723 112 611 878 292 586 25 8 985 135 849 1158 533 625 224 9 954 165 789 1186 555 631 158 10 1029 168 862 1267 506 760 102 11 959 207 752 1189 446 743 9 13 1124 216 908 1404 609 795 113 14 1227 238 988 1439 599 840 148 15 1283 238 1045 1396 574 822 223 16 1194 246 949 1399 616 784 165 17 1265 270 994 1506 732 774 220 18 1272 270 1002 1533 749 784 218 20 1280 295 985 1485 701 784 201 21 1362 298 1064 1508 721 787 277 22 1273 301 972 1477 658 819 153 23 1388 311 1077 1595 787 808 269 24 1379 311 1068 1588 741 848 220 26 1279 309 971 1434 752 682 289 27 1339 328 1011 1516 800 717 294 28 1341 325 1016 1531 750 781 235
Sehingga fraksi pengekangan komposit Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR
dapat dihitung dengan mengorelasikan nilai selisih susut bebas dan susut
pengekangan.Besarnya fraksi pengekangan dapat diestimasikan berdasarkan
persamaan yang dihasilkan dari data-data dalam Tabel 4.3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
63
Gambar 4.13.Fraksi Pengekangan pada Komposit Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR
Sehingga dapat diasumsikan bahwa mortar tanpa UPR mengalami pengekangan
seluruhnya (full restraint) saat dipadankan dengan beton induk. Hal ini karena
beda susut pada benda uji komposit menurun akibat pengekangan yang
menjadikannya lebih kecil dibandingkan dengan beda susut bebas.
Sedangkan pada komposit beton induk dengan UPR-Mortar baik kadar 50%, 55%
maupun 60%, beton induk mengembang dan benda uji komposit melengkung. Hal
ini menjadikan persamaan (4.5) tidak dapat digunakan karena susut pada benda
uji komposit ini sudah tidak lagi mencerminkan susut yang sebenarnya.Seperti
yang telah dibahas sebelumnya bahwa beton induk pada benda uji komposit
melengkung disebabkan oleh kuatnya lekatan antara beton induk dengan UPR-
Mortar dan kondisi beton induk yang tidak rigid akibat volume bagian beton
induk yang setara dengan material perbaikan.Akan tetapi berdasarkan
pengamatan, material perbaikan tidak terlepas dari beton induknya. Hal ini dapat
diasumsikan bahwa komposit beton induk dengan UPR-Mortar baik kadar 50%,
55% maupun 60% mengalami pengekangan sempurna (full restraint) karena
material perbaikan masih menempel kuat dengan beton induknya walaupun benda
uji komposit melengkung.
y = 0.190xR² = 0.603
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
0 200 400 600 800 1000 1200
Susu
t Ter
keka
ng
Selisih Susut Bebas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
64
4.4.4. Prediksi Nilai Selisih Susut Bebaspada Umur Beton Induk Tertentu
Prediksi susut bebas pada material perbaikan yang telah dihitung (Gambar 4.8)
akan dikurangkan dengan susut bebas pada beton induk pada jangka waktu
tertentu (Gambar 4.10).
Pada penelitian ini beton induk diasumsikan mengalami penambalan pada umur
500 hari. Sehingga estimasi perbedaan susut bebas apabila aplikasi material
dilakukan setelah 500 hari adalah dengan rumus:
Δεsh-b(500+t) = εsh-r(t ) –[εsh-c(500+t).- εsh-c(500)] ..................................................... (4.6)
dengan:
Δεsh-b(500+t) = Selisih susut bebas pada umur beton 500+t
εsh-r(t) = Nilai susut bebas material perbaikan pada waktu t
εsh-c(500+t) = Nilai susut bebas beton induk pada umur 500+t
εsh-c(500)] = Nilai susut bebas beton induk pada umur 500 hari
Perhitungan estimasi selisih susut bebas selengkapnya tersaji dalam Tabel 4.4
berikut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
65
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Estimasi Selisih Susut Bebas
Umur Beton Induk
Selisih Waktu
Penambalan (Umur
Material Perbaikan)
Prediksi Susut Bebas Material Perbaikan (εsh-r(500+t) ) berdasarkan metode ACI
209.R-92
Prediksi Susut Beton Induk
(εsh-c(500+t))
Susut Beton setelah di
Patch (εsh-c(t))
Selisih Susut Bebas (Δεsh-b(500+t) )
UPR-Mortar
50%
UPR-Mortar
55%
UPR-Mortar
60%
Mortar tanpa UPR
UPR-Mortar
50%
UPR-Mortar
55%
UPR-Mortar
60%
Mortar tanpa UPR
(Hari) (Hari) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) 500 0 0 0 0 0 502 0 0 0 0 0 501 1 277 236 185 0 502 0 277 236 185 0 550 50 1740 1470 1266 2115 503 1 1739 1468 1264 2114 600 100 2120 1790 1546 2663 504 3 2117 1787 1543 2661 650 150 2294 1936 1675 2915 505 4 2291 1933 1671 2912 700 200 2394 2021 1748 3060 506 4 2390 2016 1744 3056 750 250 2459 2076 1797 3154 507 5 2454 2071 1791 3149 800 300 2505 2114 1830 3220 507 6 2499 2108 1825 3214 850 350 2539 2143 1855 3269 508 6 2533 2136 1849 3262 900 400 2565 2164 1874 3306 508 7 2558 2158 1868 3300 950 450 2585 2182 1890 3336 509 7 2578 2175 1883 3329
1000 500 2616 2208 1912 3380 509 7 2609 2200 1905 3373 1050 550 2616 2208 1912 3380 509 8 2608 2200 1905 3373 1100 600 2628 2218 1921 3397 510 8 2620 2210 1913 3389 1150 650 2638 2226 1928 3412 510 8 2630 2218 1920 3404 1200 700 2646 2233 1935 3424 510 8 2638 2225 1926 3416 1250 750 2654 2240 1940 3435 510 9 2645 2231 1932 3427 1300 800 2661 2245 1945 3445 510 9 2652 2236 1936 3436 1350 850 2667 2250 1949 3453 511 9 2657 2241 1940 3444 1400 900 2672 2255 1953 3461 511 9 2663 2245 1944 3452 1450 950 2677 2259 1957 3468 511 9 2667 2249 1947 3458 1500 1000 2681 2262 1960 3474 511 10 2671 2253 1950 3464
65
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
66
4.4.5. Perkiraan Tegangan Tarik yang Timbul Akibat Susut Terkekang
Perkiraan tegangan tarik yang timbul akibat susut terkekang dapat dihitung
dengan rumus:
shes 0093.0= ............................................................................................ (4.7)
dengan:
σ = Tegangan Susut/Tarik (MPa)
Ɛsh = Susut Bebas (10-6)
Persamaan ini berlaku jika material perbaikan dalam kondisi terkekang seluruhnya
(full restraint). Dengan kata lain diasumsikan bahwa susut yang terjadi pada beton
induk diabaikan sehingga perbedaan susut antara material perbaikan dengan beton
induk setara dengan susut material perbaikan itu sendiri. Apabila kasus yang
ditinjau masih memperhitungkan susut pada beton induk, maka nilai susut yang
digunakan dalam memprediksi tegangan pada Persamaan (4.6) adalah nilai
perbedaan susut antara material perbaikan dengan beton induk atau Δεsh-b(t)
(Kristiawan, 2011).
Pada penelitian ini masih memperhitungkan nilai susut pada beton induk,
sehingga persamaan menjadi:
)()( 0093.0 tbsht -D= es ................................................................................ (4.8)
dengan:
σ(t) = Tegangan Susut/Tarik (MPa)
∆Ɛsh-b(t) = Selisih Susut Bebas antara Material Perbaikan dengan Beton Induk
(10-6)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
67
Tabel 4.5. Hasil Perkiraan Tegangan Tarik yang Timbul Akibat Susut Terkekang
Umur Beton Induk
(t)
Selisih Waktu
Penambalan (Umur Material
Perbaikan)
Tegangan tarik akibat Susut Terkekang (σ(t)=0,0093 ∆Ɛsh-b(t))
UPR-Mortar
50%
UPR-Mortar
55%
UPR-Mortar
60%
Mortar tanpa UPR
(Hari) (Hari) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 500 0 0.0 0.0 0.0 0.0 501 1 2.6 2.2 1.7 0.0 550 50 16.2 13.7 11.8 19.7 600 100 19.7 16.6 14.4 24.7 650 150 21.3 18.0 15.5 27.1 700 200 22.2 18.8 16.2 28.4 750 250 22.8 19.3 16.7 29.3 800 300 23.2 19.6 17.0 29.9 850 350 23.6 19.9 17.2 30.3 900 400 23.8 20.1 17.4 30.7 950 450 24.0 20.2 17.5 31.0 1000 500 24.3 20.5 17.7 31.4 1050 550 24.3 20.5 17.7 31.4 1100 600 24.4 20.5 17.8 31.5 1150 650 24.5 20.6 17.9 31.7 1200 700 24.5 20.7 17.9 31.8 1250 750 24.6 20.7 18.0 31.9 1300 800 24.7 20.8 18.0 32.0 1350 850 24.7 20.8 18.0 32.0 1400 900 24.8 20.9 18.1 32.1 1450 950 24.8 20.9 18.1 32.2 1500 1000 24.8 21.0 18.1 32.2
4.4.6. Membandingkan Prediksi Tegangan Tarik dengan Kapasitas Tarik
Material perbaikan dikatakan kompatibel dengan beton induk jika tegangan tarik
yang diestimasikan masih dibawah nilai kapasitas tarik dari material perbaikan
yang berdasarkan pengujian MOR (Modulus of Rupture).Hasil pengujian MOR
pada umur 1 hari, 7 hari dan 28 hari dapat dilihat pada Tabel 4.6 berikut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
68
Tabel 4.6. Hasil Pengujian MOR pada Material Perbaikan
Umur (hari)
Modulus of Rupture (MOR) (MPa)
UPR-Mortar 50%
UPR-Mortar 55%
UPR-Mortar 60%
Mortar tanpa UPR
1 24.6 26.0 31.8 5.8 7 28.2 28.9 32.4 6.6 28 31.9 32.5 32.9 10.9
Selanjutnya akan dibandingkan nilai tegangan tarik dengan kapasitas tarik untuk
mengetahui prediksi waktu retak dari material perbaikan. Retak terjadi jika
tegangan tarik melebihi kapasitas tariknya, sehingga material menjadi tidak
kompatibel.Hasil prediksi terlihat pada grafik berikut.
Gambar 4.14.Grafik Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul
pada UPR-Mortar 50% dibanding Kapasitas Tariknya
Pada Gambar 4.14. grafik perkembangan tegangan tarik UPR-Mortar 50%
hingga 1000 hari terlihat bahwa material masih berada di bawah kapasitas tarik
UPR-Mortar 50%.Sehingga UPR-Mortar 50% diprediksi tidak retak hingga 1000
hari.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800 1000 1200
Tega
ngan
(MPa
)
Waktu (hari)Tegangan Tarik UPR-Mortar 50% Kapasitas Tarik UPR-Mortar 50%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
69
Maka selanjutnya akan dihitung nilai tegangan tarik untuk waktu tak terhingga
dengan masukan nilai susut ultimit dan asumsi beton induk tidak mengalami susut
lagi. Susut plastis UPR-Mortar 50% pada umur 3 jam hingga 24 jam juga
dimasukkan dalam analisis hitungan. Perhitungan tegangan tariknya adalah:
σ~50% = 0,0093 (Ɛsh(3-24) + Ɛsh~)
= 0,0093(277+2488) MPa
= 25,7 MPa
Nilai tegangan tarik pada waktu tak terhingga untuk UPR-Mortar 50% didapat
senilai 25,7 MPa, nilai ini masih dibawah kapasitas tarik UPR-Mortar 50%
sebesar 31,9 MPa. Artinya UPR-Mortar 50% diprediksi tidak retak untuk jangka
waktu tak terhingga.Sehingga UPR-Mortar 50% ditinjau dari nilai susutnya
kompatibel jika digunakan untuk penambalan (patching).
.Gambar 4.15.Grafik Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul
pada UPR-Mortar 55% dibanding Kapasitas Tariknya
Pada Gambar 4.15. grafik perkembangan tegangan tarik UPR-Mortar 55%
hingga 1000 hari terlihat bahwa material masih berada di bawah kapasitas tarik
UPR-Mortar 55%. Sehingga UPR-Mortar 55% diprediksi tidak retak hingga 1000
hari.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800 1000 1200
Tega
ngan
(MPa
)
Waktu (hari)Tegangan Tarik UPR-Mortar 55% Kapasitas Tarik UPR-Mortar 55%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
Maka selanjutnya akan dihitung nilai tegangan tarik untuk waktu tak terhingga
dengan masukan nilai susut ultimit dan asumsi beton induk tidak mengalami susut
lagi. Susut plastis UPR-Mortar 55% pada umur 3 jam hingga 24 jam juga
dimasukkan dalam analisis hitungan. Perhitungan tegangan tariknya adalah:
σ~55% = 0,0093 (Ɛsh(3-24) + Ɛsh~)
= 0,0093 (236+2097) MPa
= 19,5 MPa
Nilai tegangan tarik pada waktu tak terhingga untuk UPR-Mortar 55% didapat
senilai 19,5 MPa, nilai ini masih dibawah kapasitas tarik UPR-Mortar 55%
sebesar 32,5 MPa. Artinya UPR-Mortar diprediksi tidak retak untuk jangka waktu
tak terhingga.Sehingga UPR-Mortar 55% ditinjau dari nilai susutnya kompatibel
jika digunakan untuk penambalan (patching).
Gambar 4.16.Grafik Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul pada UPR-Mortar 60% dibanding Kapasitas Tariknya
Pada Gambar 4.16. grafik perkembangan tegangan tarik UPR-Mortar 60%
hingga 1000 hari terlihat bahwa material masih berada di bawah kapasitas tarik
0
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800 1000 1200
Tega
ngan
(MPa
)
Waktu (hari)Tegangan Tarik UPR-Mortar 60% Kapasitas Tarik UPR-Mortar 60%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
71
UPR-Mortar 60%. Sehingga UPR-Mortar 60% diprediksi tidak retak hingga 1000
hari.
Maka selanjutnya akan dihitung nilai tegangan tarik untuk waktu tak terhingga
dengan masukan nilai susut ultimit dan asumsi beton induk tidak mengalami susut
lagi. Susut plastis UPR-Mortar 60% pada umur 3 jam hingga 24 jam juga
dimasukkan dalam analisis hitungan. Perhitungan tegangan tariknya adalah:
σ~60% = 0,0093 (Ɛsh(3-24) + Ɛsh~)
= 0,0093 (185+1837) MPa
= 17,1 MPa
Nilai tegangan tarik pada waktu tak terhingga untuk UPR-Mortar 60% didapat
senilai 17,1 MPa, nilai ini masih dibawah kapasitas tarik UPR-Mortar 60%
sebesar 32,5 MPa. Artinya UPR-Mortar diprediksi tidak retak untuk jangka waktu
tak terhingga.Sehingga UPR-Mortar 60% ditinjau dari nilai susutnya kompatibel
jika digunakan untuk penambalan (patching).
Gambar 4.17. Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul pada
Mortar tanpa UPR dibanding Kapasitas Tariknya
Pada Gambar 4.17grafik perkembangan tegangan tarik Mortar tanpa UPR terlihat
bahwa material mengalami retak kurang lebihpada hari ke-28 karena tegangan
0
5
10
15
20
25
30
35
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Tega
ngan
(MPa
)
Waktu (hari)Tegangan Tarik Mortar tanpa UPR Kapasitas Tarik Mortar tanpa UPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
72
tarik yang terjadi melebihi kapasitas tariknya.Sehingga Mortar tanpa UPRditinjau
dari nilai susutnya tidak kompatibel jika digunakan untuk penambalan(patching).
4.5. Pembahasan
Susut adalah penyusutan volume dalam keadaan tidak terbebani.Dalam penelitian
ini dilakukan pengujian susut pada beton induk dan material perbaikan berupa
UPR-Mortar dan mortar biasa tanpa UPR.Susut yang diukur adalah susut kering
dimana mortar telah mengeras yaitu setelah mortar berumur 1 hari.
Pada pengujian susut bebas, setiap material perbaikan mengalami susut yang
berbeda. Susut bebas UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% pada umur 28 hari adalah
810microstrain, 730microstrain dan 614microstrain. Sedangkan susut bebas
mortar tanpa UPR pada umur 28 hari sebesar 1341microstrain.
Terlihat bahwa susut terbesar dialami oleh mortar tanpa UPR karena reaksi hidrasi
semen masih berlangsung pada mortar ini hingga memiliki susut yang besar.
Dibandingkan dengan mortar tanpa UPR, UPR-Mortar baik kadar 50%, 55%, atau
60% memiliki susut bebas yang lebih kecil yaitu dibawah 1000 microstrain.
Penambahan kadar UPR juga dapat menurunkan nilai susut bebasseperti terlihat
pada Gambar 4.2.
Dilihat dari nilai susut maksimum pada umur 28 hari, empat jenis material
tersebut tidak memenuhi syarat susut maskimum berdasarkan McDonald et al
(2000).Hal ini disebabkan oleh material perbaikan yang melebihi susut maksimum
yang disyaratkan sebesar 400 microstrain.Akan tetapi susut bebas tersebut masih
memenuhi syarat susut maksimum menurut aturan ASTM C928-00 (2000) yang
memberi batasan maksimum susut bebas pada umur 28 hari sebesar 1500
microstrain.
Pada evaluasi kompatibilitas dimensional berdasarkan nilai susut didapat bahwa
UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%, dan UPR-Mortar 60% kompatibel terhadap
beton induk. Hal tersebut karena pada estimasi tegangan tarik untuk waktu tak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
73
terhingga dengan masukan susut ultimit masih berada di bawah kapasitas tarik
masing-masing.Sehingga UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% ditinjau dari nilai
susutnyadiprediksi tidak mengalami retak dan kompatibel digunakan untuk
penambalan(patching).
Berbeda dengan UPR-Mortar, Mortar tanpa UPR mengalami retak setelah
diestimasikan besaran tegangan tarik yang timbul akibat susut terkekang lebih
besar dari kapasitas tariknya. Hal ini disebabkan karena nilai kapasitas mortar
biasa tanpa UPR yang sangat kecil yaitu hanya 10,9 MPa jauh lebih kecil
dibandingkan dengan UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% sebesar 31,9 MPa, 32,5
MPa, dan 32,9 MPa. Sehingga berdasarkan nilai susutnya, mortar tanpa UPR
tidak kompatibel terhadap beton induk jika digunakan untuk penambalan
(patching).