PENGARUH PENGGUNAANCARBON FIBER REINFORCEMENT POLYMER DAN

GLASS FIBER REINFORCEMENTPOLYMERTERHADAP PENINGKATAN KUAT

TEKAN BETON f’c 20 MPa

TUGAS AKHIR

Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Sains Terapan

Oleh:

NUR ANNISA NASUTION

NIM:1305141041

PROGRAM STUDI MANAJEMEN REKAYASA KONSTRUKSI GEDUNG

JURUSAN TEKNIK SIPIL

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

2017

i

LEMBAR PENGESAHAN

Yang bertanda tangan di bawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Ketua Penguji, dan

Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan, menyatakan bahwa Tugas Akhir

dari Mahasiswa :

Nama Mahasiswa : NUR ANNISA NASUTION

NIM : 1305141041

Dengan Judul :PENGARUH PENGGUNAAN CARBON FIBER

REINFORCEMENT POLYMER DAN GLASS FIBER

REINFORCEMENT POLYMERTERHADAP

PENINGKATAN KUAT TEKAN BETON f’c 20 MPa,

telah selesai diperiksa, dinilai, dan dinyatakan selesai oleh Dosen Pembimbing dan Ketua

Penguji TA

Medan, 25 Agustus 2017

Disahkan Oleh:

Dosen Pembimbing, Ketua Penguji.

Ernie Shinta Y. Sitanggang, S.T, M.T Drs. Widayanto, M.T

NIP: 19761103 2003122 001 NIP: 19590202 198603 1 003

Ketua Jurusan Teknik Sipil, Kepala Program Studi,

Ir. Samsudin Silaen, M.T Marsedes Purba, B.Sc, Ci.Eng, M.Sc

NIP: 19620204 198903 1 002 NIP: 19631011 199303 1 001

ii

ABSTRAK

Fiber Reinforcemet Polymer (FRP) merupakansalah satu material perkuatan struktur

yang dapat memperkuat struktur secara eksternal dan menjanjikan dalam industri

perbaikan konstruksi. Material ini dapat diperoleh dalam bentuk lembaran yang dalam

penggunaanya diaplikasikan dengan resin atau epoxy. Penggunaan FRP sebagai salah satu

alternatif baru dalam kegiatan perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu

menawarkan solusi perbaikan yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat

diaplikasikan oleh setiap pelaksana (kontraktor). Penelitian ini khusus membahas

mengenai pengaruh penggunaan Carbon Fiber Reinforcement Polymer (CFRP) dan

Glass Fiber Reinforcement Polymer (GFRP)terhadap peningkatan kuat tekan

beton.Penelitian yang dilakukan adalah dengan melakukan pengujian di

laboratorium.Analisa pada studi ini meliputi studi literatur terkait, pembuatan benda uji

berupa silinder beton yang dirancang dengan mutu f’c 20 MPa, pengujian kuat tekan

beton pada umur 28 hari, dan menganalisa perbandingan kuat tekan dari masing-masing

benda uji.Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa, kuat tekan rata-rata dari beton

tanpa perkuatan FRP sebesar 22,43 MPa, beton dengan CFRP sebesar 26,2 MPa, dan

beton dengan GFRP sebesar 32,37 MPa. Beton yang sudah rusak diperkuat dengan CFRP

memiliki kuat tekan sebesar 46,83% terhadap kuat tekan beton tanpa perkuatan FRP

sedangkan beton rusak dengan perkuatan GFRP memiliki kuat tekan sebesar 90,99%

terhadap kuat tekan beton tanpa perkuatan FRP.

Kata kunci: Kuat tekan, beton, CFRP, GFRP

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis persembahkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

Rahmat-Nya memberikan kesehatan dan kesempatan kepada penulis, sehingga penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat waktu.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu mata kuliah pada program studi

Manajemen Rekayasa Konstruksi Gedung, Jurusan Teknik Sipil yang diselesaikan pada

semester VIII. Tugas Akhir ini disusun berdasarkan pengujian dari hasil laboratorium.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemukan kesulitan namun

berkat dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, waktu,

tenaga dan informasi, laporan ini dapat selesai dengan baik dan tepat waktu.

Dengan selesainya laporan ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang telah

memberikan masukan-masukan kepada kami. Untuk itu kami mengucapkan banyak

terimakasih kepada :

Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan;

1. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik

Negeri Medan;

2. Bapak Marsedes Purba, B.Sc, Ci.Eng, M.Sc, selaku Kepala Program Studi

Manajemen Rekayasa Konstruksi Gedung;

3. Bapak Fadli, S.T., M.T., selaku wali kelas MRKG-8A;

4. Ibu Ernie Shinta Y. Sitanggang, S.T, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah

membantu memberikan bimbingan, pengarahan, dan bersedia meluangkan waktunya

bagi penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan;

5. Seluruh staf laboratorium Politeknik Negeri Medan;

6. Seluruh staf pengajar dan pegawai Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan;

7. CV. Kokoh Bersama Sukses selaku penyalur dari pengaplikasian bahan FRP;

8. Bapak dan Ibu tercinta serta keluarga atas doa dan dukungan yang telah diberikan

sehingga penulis mampu melaksanakan dan menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini

dengan baik;

9. Seluruh rekan mahasiswa Teknik Sipil, khususnya angkatan 2013 yang telah

membantu dalam penyusunan laporan ini;

iv

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari laporan ini, baik dari

materi maupun teknik penyajiannya, mengingat kurangnya pengetahuan dan pengalaman

penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.

Medan, 25 Agustus 2017

Program Studi MRKG

Hormat Saya,

Penulis:

NUR ANNISA NASUTION

NIM: 1305141041

v

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................ i

ABSTRAK ....................................................................................................................... ii

KATA

PENGANTAR ................................................................................................................. ii

i

DAFTAR

ISI ..................................................................................................................................... i

v

DAFTAR

TABEL ............................................................................................................................. v

i

DAFTAR

GAMBAR ........................................................................................................................ v

iii

DAFTAR

LAMPIRAN .................................................................................................................... i

x

DAFTAR NOTASI ......................................................................................................... x

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

A. Latar Belakang ..................................................................................................... 1

B. Perumusan Masalah ............................................................................................. 3

C. Batasan Masalah .................................................................................................. 3

D. Tujuan dan Sasaran Penelitian ............................................................................. 3

E. Lingkup Penelitian ............................................................................................... 3

F. Manfaat Penelitian ............................................................................................... 4

G. Sistematika Pembahasan ..................................................................................... 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 6

A. Umum ................................................................................................................... 6

vi

B. Beton ..................................................................................................................... 6

C. Semen Portland ..................................................................................................... 7

D. Air ......................................................................................................................... 8

E. Agregat ................................................................................................................. 8

F. Faktor Air Semen ............................................................................................... 12

G. Slump .................................................................................................................. 13

H. Perencanaan Campuran Beton ............................................................................ 14

I. Kuat Tekan Beton ............................................................................................... 16

J. Penerimaan Nilai Kekuatan Beton Individu ....................................................... 17

K. FRP (Fiber Reinforcement Polymer) .................................................................. 20

L. Aplikasi FRP Pada Beton ................................................................................... 23

M. Penelitian Terdahulu ........................................................................................... 24

BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................................. 27

A. Bahan-bahan ....................................................................................................... 27

B. Peralatan ............................................................................................................. 27

C. Pemeriksaan Material yang Digunakan .............................................................. 28

D. Perhitungan Campuran Beton (Mix Design) ...................................................... 28

E. Pembuatan dan Perawatan Benda Uji ................................................................. 31

F. Pengujian Kuat Tekan Benda Uji ....................................................................... 33

G. Tahap Penelitian ................................................................................................. 33

H. Jenis Penelitian ................................................................................................... 35

I. Jenis dan Sumber Data ....................................................................................... 36

J. Proses Pengumpulan Data .................................................................................. 37

K. Proses Pengolahan Data ..................................................................................... 37

BAB IV. ANALISA PEMBAHASAN ......................................................................... 38

A. Umum ................................................................................................................. 38

B. Proses Pembuatan Benda Uji .............................................................................. 38

C. Hasil Peelitian dan Pembahasan ......................................................................... 39

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 49

A. Simpulan ............................................................................................................. 49

vii

B. Saran ................................................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1Gradasi Pasir .................................................................................................... 9

Tabel 2.2 Gradasi Kerikil ............................................................................................... 12

Tabel 2.3 Nilai Slump Untuk Berbagai Macam Struktur ............................................... 13

Tabel 2.4 Jenis Propeti Fiber .......................................................................................... 21

Tabel 3.1Benda Uji Silinder ........................................................................................... 35

Tabel 4.1 Nilai Slump ..................................................................................................... 40

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Konvensoinal ......................................... 40

Tabel 4.3Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan CFRP .......................................... 41

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton dengan GFRP ......................................... 42

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Rusak dengan CFRP .............................. 42

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Rusak dengan GFRP .............................. 43

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1Benda Uji (Remi Eid, Patrick Paultre. 2017) .............................................. 25

Gambar 2.2CFRP dan GFRP .......................................................................................... 26

Gambar 3.1Flowchart Pelaksanaan dan Penelitian ........................................................ 34

Gambar 3.2Pengujian Beton ........................................................................................... 36

Gambar 4.1 Grafik Kuat Tekan Beton Tanpa Perkuatan FRP ....................................... 41

Gambar 4.2 Grafik Kuat Tekan Beton dengan CFRP .................................................... 41

Gambar 4.3 Grafik Kuat Tekan Beton dengan GFRP .................................................... 42

Gambar 4.4 Grafik Kuat Tekan Beton Rusak dengan CFRP ......................................... 43

Gambar 4.5 Grafik Kuat Tekan Beton Rusak dengan GFRP ......................................... 43

Gambar 4.6 Grafik Kuat Tekan Beton Gabungan .......................................................... 44

Gambar 4.7 Beton Normal Setelah Diuji........................................................................ 44

Gambar 4.8 Beton dengan CFRPdan GFRP Setelah Diuji ............................................. 45

Gambar 4.9 Beton Rusak yang Akan Dibalut FRP ........................................................ 46

Gambar 4.10 Beton Rusak dengan CFRP dan GFRP Setelah Diuji .............................. 47

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 : Analisa Ayakan Pasir

Lampiran 2 : Analisa Ayakan Kerikil

Lampiran 3 : Berat Jenis Pasir

Lampiran 4 : Berat Jenis Kerikil

Lampiran 5 : Formulir Rancangan Adukan Beton Normal Mutu f’c 20 MPa

Lampiran 6 : Lampiran Perancangan Campuran Beton

Lampiran 7 : Hasil Tes Beton Normal

Lampiran 8 : Hasil Tes Beton dengan CFRP

Lampiran 9 : Hasil Tes Beton dengan GFRP

Lampiran 10 : Hasil Tes Beton Rusak dengan CFRP

Lampiran 11 : Hasil Tes Beton Rusak dengan GFRP

Lampiran 12 : Gambar Dokumentasi Penelitian

x

DAFTAR NOTASI

FRP = Fiber Reinforcement Polymer

CFRP = CarbonFiber Reinforcement Polymer

GFRP =Glass Fiber Reinforcement Polymer

f’c = Kuat tekan

P = Beban maksimal

A = Luas penampang benda uji

f’cr = Kuat tekan rata-rata

P = Persentase berat agregat halus terhadap agregat campuran

K = Persentase berat agregat kasar terhadap agregat campuran

Bjah = Berat jenis agregat halus

Bjak = Berat jenis agregat kasar

Wac = Kebutuhan berat agregat campuran per meter kubik adukan beton

Wah = Proporsi agregat halus terhadap agregat campuran

Wak = Proporsi agregat kasar terhadap agregat campuran

Wa = Jumlah kebutuhan air menurut hasil hitungan (liter/m3)

Wah = Jumlah kebutuhan agregat halus menurut hasil hitungan (kg/m3)

Wak = Jumlah kebutuhan agregat kasar menurut hitungan (kg/m3)

Ah = Kadar air alami agregat halus di lapangan (%)

Ak = Kadar air alami agregat kasar di lapangan (%)

Ah,ssd = Kadar air ssd atau daya serap agregat halus (%)

Ak,ssd = Kadar air ssd atau daya serap agregat kasar (%)

xi

BN = Beton Normal

BC = Beton dengan CFRP

BG = Beton dengan GFRP

MPa = Mega paskal

kN = Kilo newton

mm = Milimeter

kg = Kilogram

m = Meter

gr = Gram

cm = Centimeter

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Seperti yang kita ketahui pada saat ini sering terjadi bangunan-

bangunan yang memiliki banyak kekurangan terutama pada stuktur bangunan.

Hal ini dapat kita lihat dikarenakan runtuhnya bangunan-bangunan akibat

bencana yang sering terjadi di Indonesia contohnya gempa bumi, sehingga para

ahli mencari cara untuk mengatasi hal tersebut terutama pada struktur

bangunan. Cara atau solusi yang diambil untuk mengatasi hal tersebut adalah

dengan membuat perkuatan yang bekerja dari luar.

Salah satu material perkuatan struktur adalah Fiber Reinforcement

Polymer (FRP) yang dapat memperkuat struktur secara eksternal, dan kini

dipakai pada banyak jenis bangunan dikarenakan FRPadalah perkuatan dengan

kekuatan tarik yang besar. Material FRP juga memiliki kekakuan dan kekuatan

yang tinggi, dan pemasangannya sangat mudah dilakukan. Material ini bisa

diperoleh dalam bentuk lembaran yang dalam penggunaanya diaplikasikan

dengan resin atau epoxy. Dengan material ini perkuatan struktur dapat

menghasilkan peningkatan kekuatan yang cukup substansial (aksial, geser,

lentur, dan torsi).(US Army Research Laboratory. 2002)

FRP dapat dibuat dari material yang berbeda seperti kaca, karbon,

aramid, boron, dan produk lainnya. FRP kuat terhadap tarik dan memiliki

kekuatan paling tinggi sepanjang arah longitudinal. Keuntungan penggunaan

pada material kaca yaitu harga murah, kekuatan tarik tinggi, reaksi terhadap

kimia tinggi, sedangkan kebalikannya modulus tarik rendah, berat jenis relatif

tinggi, sensitif terhadap abrasi. Keuntungan penggunaan pada material karbon

yaitu perbandingan kekuatan tarik terhadap berat yang tinggi dan perbandingan

modulus tarik terhadap berat juga tinggi. Keuntungan penggunaan pada

material aramid yaitu tidak ada titik leleh, tingkat integritas pabrik yang baik

terhadap suhu tinggi. (Gangarao, Hota V. S., Narendra Taly, P. V. Vijay. 2006)

Perbaikan Kekuatan dan Daktilitas Balok Beton Bertulang

Menggunakan Fiber Reinforced Polymer (FRP) seperti yang telah diteliti

2

menghasilkan kekuatan balok beton setelah di retrofit dengan FRP mengalami

peningkatan kapasitas beban dari 8 ton ke 10 ton pada titik lendutan yang sama,

sehingga dapat disimpulkan kekuatan balok beton dengan retrofit FRP

mengalami penambahan sebesar 20 % dibandingkan dengan balok beton

original. Dengan meningkatnya kekuatan dan daktilitas pada struktur dengan

retrofit maka material FRP dapat menjadi solusi untuk perkuatan bangunan

utamanya balok beton bertulang pasca terjadi kerusakan.(Taufikurrahman,

Parmo. 2013)

Penggunaan FRP sebagai salah satu alternatif baru dalam kegiatan

perbaikan dan penguatan struktur beton, mampu menawarkan solusi perbaikan

yang lebih mudah dari segi pelaksanaan dan dapat diaplikasikan oleh setiap

pelaksana (kontraktor). Aplikasi metode penguatan dengan serat polimer

membutuhkan perencanaan yang tepat, baik dari segi desain (analisis perilaku

struktur beton), kondisi lapangan (pengaruh lingkungan), dan pemeliharaan

jenis tipe serat (fiber). Hal ini untuk menghindari proses perbaikan sehingga

tidak terjadi kegagalan pada sistem penguatan. Penggunaan serat polimer pada

kondisi lingkungan yang ekstrim, akan memerlukan suatu sistem perlindungan

terhadap permukaan serat dari pengaruh suhu, zat kimia maupun radiasi sinar

ultraviolet. (Basuki, Ariyadi. 2005)

Carbon Fiber Reinforcement Polymer(CFRP)dan Glass Fiber

Reinforcement Polymer(GFRP)adalah salah satu bagian dari FRP yang

berpengaruh terhadap kuat lentur balok. Beban maksimal yang bisa ditahan

balok dengan perkuatan CFRP maupun GFRP lebih besar daripada beban

maksimal yang dapat ditahan balok kontrol. CFRP lebih baik dalam menambah

kekuatan lentur balok daripada GFRP. Hal ini dikarenakan mutu dan bahan

dasar CFRP yang lebih baik dalam menahan beban daripada mutu dan bahan

dasar GFRP. Selain itu, inersia penampang balok yang diperkuat CFRP lebih

kecil daripada inersia dari balok yang diperkuat GFRP.(Petrico G, Ireneus.

2013)

B. Perumusan Masalah

3

Berdasarkan uraian diatas, penulis merumuskan masalah yang akan dijadikan

pembahasan adalah:

1. Bagaimana pengaruh penggunaan CFRP dan GFRP dalam peningkatan kuat

tekan beton?

2. Bagaimana perbandingan kuat tekan beton antarabeton normal

menggunakan CFRP dengan GFRPdan beton rusak menggunakan CFRP

dengan GFRP?

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Benda uji dengan dimensi diameter150 mm dengan tinggi 300 mm yang

digunakan adalah beton.

2. Benda uji silinder tanpa tulangan.

3. Benda uji menggunakan beton mutu f’c 20 MPa.

4. Benda uji kuat tekan pada umur 28 hari dengan jumlah beton 12 buah.

5. Material dasar dari perkuatan serat polimer yang digunakan adalah CFRP

dan GFRP. Dengan ketebalannya CFRP tc= 1,2 mm danGFRP tg = 1,2 mm.

6. Perkuatan eksternal CFRP dan GFRP dilakukan pada daerah sisi beton.

D. Tujuan dan Sasaran Penelitian

Sesuai dengan topik yang dipilih, tujuan yang ingin dicapai dalam

Tugas Akhir ini antara lain:

1. Untuk mengetahui besar peningkatan kuat tekan beton dengan

perkuatanCFRP dan GFRP.

2. Untuk mengetahui perbandingan persentase kuat tekan betontanpa

perkuatan FRP dengan beton menggunakan perkuatan CFRP dan GFRP.

E. Lingkup Penelitian

Dalam penelitian ini hanya menelitisejauh manakah kuat tekan yang

dipikul pada benda uji silinder mutu f’c 20 MPa dengan diameter 150mm dan

tinggi 300mm dimana benda uji akan dites pada umur 28 hari dengantipe 1

beton normal, tipe 2 beton dengan menggunakan CFRP, tipe 3 beton dengan

4

menggunakan GFRP, tipe 4 beton rusak dengan menggunakan CFRP, dan tipe

5 beton rusak dengan menggunakan GFRP.

F. Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, yaitu:

1. Menambah pengetahuan, pengalaman dan memperluas wawasan mengenai

penggunaan CFRP dan GFRP.

2. Menambah konsep baru yang dapat dijadikan sebagai pedoman dan

referensi bagi para pembaca.

3. Sebagai bahan pertimbangan masyarakat jasa konstruksi dalam

peningkatan kekuatan yang bekerja dari luar terhadap struktur bangunan.

4. Dijadikan acuan penyelesaian permasalahan yang terjadi terhadap sturktur

bangunan akibat sering terjadinya bencana di Indonesia khususnya gempa

bumi.

G. Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan dalam Tugas Akhir ini disusun sebagai berikut:

1. Pendahuluan

Pada bab ini berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,

tujuan dan sasaran penelitian, lingkup penelitian, manfaat penelitian, dan

sistematika pembahasan.

2. Tinjauan Pustaka

Pada bab ini berisi uraian singkat mengenaiperencanaan campuran beton,

kuat tekan beton, penggunaan FRP, alasan penggunaan FRP, fungsi FRP,

investigasi, evaluasi, metode perbaikan, struktur bangunan yang

menggunakan FRP, bentuk dan tipe FRP, aplikasi FRP terhadap

bangunan, pekerjaan dan pemasangan FRP.

3. Metode Penelitian

Pada bab ini berisi tentang objek penelitian, metode penelitian seperti:

tahapan penelitian, penentuan sampel, data penelitian, metode

pengumpulan dan pengolahan data.

4. Analisa Pembahasan

5

Pada bab ini berisi data-data yang telah dikumpulkan, yaitu mengenai

gambaran umum data, langkah mitigasi, tabulasi data, analisis data, uji

model, dan pembahasan.

5. Simpulan dan Saran

Pada bab ini berisi simpulan dari hasil pengujian yang telah dilakukan

terhadap objek penelitian, baik penelitian maupun studi literatur.