UJI POROSITAS DAN KEKUATAN MEKANIK PADA KOMPOSIT

BETON SEMEN-POLIMER (RESIN) SEBAGAI BAHAN AQUAFIR

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan

Program Sarjana S1

Oleh:

Nirwan Nugraha

10203076

Pembimbing :

Dr. Ing. Suparno Satira

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2009

Lembar Pengesahan

UJI POROSITAS DAN KEKUATAN MEKANIK PADA KOMPOSIT BETON

SEMEN POLIMER (RESIN) SEBAGAI BAHAN AQUAFIR

Oleh:

NIRWAN NUGRAHA

NIM : 10203076

Telah diujikan pada sidang sarjana mahasiswa Strata-1 Program Studi Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Pada tanggal 25 Juni 2009 di depan tim :

Pembimbing : Dr. Ing. Suparno Satira

Penguji I : Dr. Gunawan Handayani MSCE

Penguji II : Dr. Ing. Mitra Djamal

Telah diperiksa dan disahkan oleh

Pembimbing Tugas Akhir

Dr. Ing. Suparno Satira

NIP : 130515678

ABSTRAK

Beton semen-polimer atau polymer cement concrete (PCC) merupakan hasil

modifikasi pengembangan teknologi beton saat ini. Pada polimer sebagai komponen PCC,

proses pengerasan semen baik anorganik, seperti partikel silika, maupun organik, yaitu reaksi

dari polimer, menjadikan densitas beton lebih tinggi. Hal tersebut disebabkan oleh sifat polimer

yang selain dapat merekatkan juga bisa mengisi pori-pori dari beton. Dari sifat tersebut beton

semen polimer dapat digunakan sebagai bahan yang kedap air atau lapisan aquafir.

Material beton semen-polimer sebagai lapisan aquafir harus memiliki kekuatan tekan

dan derajat impermeabilitas yang cukup besar. Impermeabilitas bahan bergantung pada

porositas terhadap volume beton. Sedangkan, kekuatan dan prositas beton dipengaruhi oleh

konsentrasi polimer juga semen sebagai bahan mortar pembentuk beton. Konsentrasi polimer

sebagai material pengikat partikel semen, dapat diamati dengan melihat besar kekuatan dan

proses waktu pengerasan beton. Sifat atau karakteristik kekuatan serta porositas beton akan

diketahui setelah menganalisis hasil pengujian bahan dengan beberapa perubahan parameter

material pembentuk beton.

Dari hasil pengujian, didapat profil dan karakteristik kekuatan juga porositas beton

semen terhadap konsentrasi polimer resin sebagai bahan material tambahan dari beton. Dapat

diketahui bahwa pada konsentrasi semen tertentu polimer resin dapat menambah kekuatan

tekan dan mengurangi porositas komposit beton, akan tetapi semakin banyak konsentrasi

resin dari beton, maka akan mengurangi densitas dan kekuatan beton. Proses waktu curing

pada komposit beton diperlambat oleh penambahan polimer resin sebagai bahan aditif beton.

i

ABSTRACT

Polymer-cement concrete (PCC) be result of modification of expansion of the existing

concrete technology. The polymer as PCC component, hardening process of cement paste

either anorganic molecules, such as silica particle, or organic molecule, as polymer reaction,

can make density of cement concrete more higher than before. That case, caused by polymer

characteristic that can fill the pore space of concrete. With the result that, polymer-cement

concrete can be used for impermeable materials as aquafir barrier.

Polymer-cement concrete material as aquafir covering must have high force presure

and degree of impermeability that is big enough. Material impermeability bases on concrete

porosity . While, strength of compression and concrete prosity influenced by concentration of

polymer also cement as component of concrete former mortar. Concentration of polymer as

particle binding material cemented, can be observed by seeing strength value and curing time

process of concrete. Nature or strength characteristic and concrete porosity will be known after

analysing result of examination of material with a few change of concrete former material

parameter.

From result of examination and experiment, showed that the pofile and characteritic of

both the force and porosity about resin polymer concentration as additif concrete material. Can

be showed that at some concentration of adding resin can reinforced the concrete, however

the adding resin with excessive resin concentration on concrete can make the concrete more

brittle. Processed time curing at concrete composite slowed down by addition of resin polymer

as component of concrete additive

ii

Kata Pengantar

Segala puji bagi Allah , Tuhan semesta alam penulis panjatkan atas segala nikmat

dan karunia-Nya. Dengan kehendak dan ketetapan-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat kulikuler untuk menyelesaikan

program pendidikan sarjana (S1) pada Program Studi Fisika – Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam – Institut Teknologi Bandung.

Judul dari Tugas Akhir ini adalah Uji Porositas dan Kekuatan Mekanik Pada Komposit

Beton Semen-Polimer Sebagai Bahan Akuafir, yang menguraikan proses pembentukan

komposit beton semen-polimer kedalam tanah dan hasil pengujian kekuatan, porositas, dan

waktu curing pada komposit beton ini. Tujuannya untuk mendapatkan pengetahuan secara

ilmiah dari sifat alamiah pada bidang fisika. Sebuah bukti lain batapa Maha Besar-Nya Allah

SWT didalam penciptaan-Nya.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Bapak Asep dan Ibu Yani sebagai orang tua yang telah membesarkan serta

mendewasakan aku dengan penuh kasih sayang, kesabaran, perjuangan, rintangan

dan segala cobaan dari Allah SWT sebagai. Dan tak lupa adik dan kakaku yang

selalu membantu dan memberikan motivasi positif serta menyadarkanku ke jalan yang

lurus.

2. Dr. Ing. Suparno Satira selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu

memberikan wawasan, kesempatan berfikir serta pengarahan atas tersusunnya Tugas

Akhir ini.

iii

3. Bapak Dr. Gunawan Handayani selaku dosen penguji dan membantu dalam

pengadaan teknis sehingga proses penelitian dapat berjalan dengan baik.

4. Semua guru-guru serta dosen yang telah mendidik dan membimbing-ku selama ini.

5. Rekan sepenelitian lab. Polimer, teman-teman baik angkatan ―03, alumni Se-SMA,

dan keluarga besar HIMAFI yang telah banyak sekali membantu, mendorong dan

memberikan pengalaman, serta nuansa hidup didalam sebuah perjuangan menuju

masa depan yang lebih baik. Dan rekan yang lainnya yang tidak bisa penulis

sebutkan satu persatu. Juga seorang wanita tempat-ku berbagi.

6. Segenap keluarga besar Program Studi Fisika ITB yang telah membina, memberikan

tempat dan pengalaman terbaik padaku.

Tugas akhir ini tentunya masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu penulis

mengharapkan kritik serta saran yang membangun. Semoga tugas akhir ini memberikan

khasanah Ilmu pengetahuan.

Bandung, Juni 2009

Nirwan Nugraha

iv

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK i

ABSTRACT ii

KATA PENGANTAR iii

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR viii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan 2

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Metoda Penelitian 3

1.5 Sistematika Penulisan 4

BAB II STUDI LITERATUR BETON, SEMEN DAN POLIMER 5

2.1 Pengertian Beton 5

2.2 Semen 5

2.2.1 Sejarah dan Perkembangan Semen Sebagai Material Utama Beton 5

2.2.2 Senyawa-senyawa Pembentuk Semen 7

2.2.3 Panas Hidrasi dan Kekuatan 9

2.2.4 Jenis-jenis Semen 13

2.2.5 Air Pencampur Semen 15

2.3 Polimer dan Polimerisasi 16

2.3.1 Polimerisasi Adisi Radikal Bebas 16

2.3.2 Polimerisasi Adisi Ionik 17

2.3.3 Polimerisasi Kondensasi 19

2.3.4 Kopolimerisasi 20

2.3.5 Struktur Polimer 22

2.3.6 Termosetting 23

v

2.3.7 Cross linking 24

2.3.8 Berat Molekul 25

2.4 Polimer Polivinil Asetat 27

2.4.1 Cross-Linking Polivinil Asetat 27

2.4.2 PVAc dalam Modifikasi Campuran Semen Mortar 28

2.5 Polimer Polivinil Alkohol 29

2.5.1 Berat Molekul PVAL 30

2.5.2 Sambung silang Polimer Alkohol (Cross-Lingking PVA) 31

2.6 Polimer Sebagai Komponen Beton 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 34

3.1 Prinsip Dasar Percobaan 34

3.2 Pelaksanaan Pencampuran Beton 36

3.2.1 Material dan peralatan yang digunakan 36

3.2.2 Prosedur Pencampuran Material Penyusun Komposit Beton

semen-polimer 38

3.3 Rancangan Alat Lapisan Beton dalam Tanah 38

3.3.1 Cara Kerja Alat dan Pengukuran Pembentukan Lapisan Beton

dalam Tanah 39

3.4 Pengujian Kekuatan Tekan 40

3.5 Pengujian Porositas Beton 41

BAB IV DATA DAN ANALISIS 43

4.1 Pengujian Beton yang Terbentuk Dalam Tanah 44

4.1.1 Uji Kekuatan Tekan Beton 44

4.1.2 Uji Porositas Beton 47

4.2 Hasil Pengujian Beton Dalam Cetakan Silinder 49

4.2.1 Uji Kekuatan Tekan Beton 50

4.2.2 Pengukuran waktu curing terhadap kekuatan beton 53

vi

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56

5.1 KESIMPULAN 56

5.2 SARAN 57

REFERENSI 58

LAMPIRAN

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Senyawa Utama Semen Portland 7

Tabel 2.2 Kandungan Oksida dalam Semen Portland 8

Tabel 2.3 Panas Hidrasi Senyawa murni 10

Tabel 2.4 Karakteristik Panas Hidrasi dan Kekuatan Senyawa semen 12

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses Penguraian Pemicu Atau Pembentukan Radaikal Bebas 17

Gambar 2.2 Polimerisasi Kondensasi 19

Gambar 2.3 Struktur Kopolimer Blok 20

Gambar 2.4 Struktur Kopolimer Cangkok 21

Gambar 2.5 Struktur Kopolimer Sisir, Bintang 21

Gambar 2.6 Bentuk Polimer Rantai 22

Gambar 2.7 Bentuk Polimer Bercabang 23

Gambar 2.8 Bentuk polimer Jaring (Cross Link) 23

Gambar 2.9 Rumus Ikatan Kimia Polivinil Asetat 27

Gambar 2.10 Ccrosslinking PVAc 28

Gambar 2.11 Massa yang Hilang Trehadap Waktu 28

Gambar 2.12 Ikatan Kimia polivinil Alkohol 29

Gambar 2.13 Pembuatan Polivinil alcohol dengan Alkoholisis 30

Gambar 2.14 Untaian Polivinil Alkohol 31

Gambar 2.15 Contoh Ikatan Sambung Silang PVA dengan Perantara Borak 32

Gambar 3.1 Flow chart Percobaan 35

Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Pembentukan dan Pencetakan Beton-polimer 38

Gambar 3.3 Rancangan dan Cara Kerja Alat Penyuntik Beton 39

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Sampel Kekuatan Terhadap Konsentrasi Resin 45

Gambar 4.2 Hasil Pengukuran dan Perhitungan Porositas Setiap Konsentrasi Semen 48

Gambar 4.3 Hasil Penguukuran Kekuatan Beton Cetakan Silinder 52

Gambar 4.4 Hasil Pengujian Tekanan Terhadap Waktu Curing 55