## Pengaruh Penggunaan Serat Baja terhadap Kuat Tekan Beton ALWA
Fedya Diajeng Aryani 1, *
Teknik Sipil, Universitas Gunung Rinjani Mataram, NTB, Indonesia fedyadiajeng@gmail.com
Meity Wulandari 2
Teknik Sipil, Universitas Negeri Surabaya
Surabaya, Indonesia
meitywulandari@unesa.ac.id
Abstrak  -  Gempa  bumi  merupakan  bencana  yang dapat  merusak  struktur  bangunan,  khususnya  yang  terbuat dari  beton.  Salah  satu  penyebabnya  yaitu  berat  volume struktur  bangunan  beton  yang  tinggi.  Oleh  karena  itu  perlu dilakukan  suatu  inovasi  pada  material  penyusun  beton khususnya  aggregat  kasar.  Pada  Penelitian  ini  digunakan (Artificial  Light  Weight  Aggregate)  ALWA  dengan  bahan styrofoam  untuk  mensubtitusi  aggregate  kasar.  Dalam  proses pembuatannya styrofoam terlebih dahulu dilarutkan menggunakan aseton dan dibentuk menyerupai agregat kasar dengan  ukuran  10mm  sampai  dengan  20  mm.  Selalin  itu untuk  meningkatkan  kuat  tekan  beton  digunakan  serat  baja sebagai  bahan  tambahan.  Jenis  serat  baja  yang  digunakan adalah  jenis  hooked  dengan  diameter  0.8  m,  panjang  60  mm dan  kuat  tarik  1254  N/mm 2 .  Penelitian  ini  bertujuan  untuk menemukan  pengaruh  ALWA  dan  serat  baja  pada  kekuatan tekan  dan  volume  beton.  Metode  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  pengujian  laboratorium  dengan mengujia  kuat  tekan  beton  ALWA.  Pengujian  kuat  tekan dilakukan  setelah  umur  beton  mencapai  28  hari.  Adapun persentase ALWA yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0%,  15%,  50%,  dan  100%  dari  volume  aggreagate  kasar, sedangkan  persentase  serat  baja  yang  digunakan  adalah 0,75%.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  semakin  besar subtitusi  ALWA  maka  semakin  kecil  nilai  berat  volume  dan kuat  tekannya.  Nilai  kuat  tekan  beton  ALWA  efektif  ketika penambahan  serat  baja  dengan  prosentase  ALWA  sebesar 15%  dengan  nilai  34,03  MPa.  Penggunaan  ALWA  berbahan styrofoam  dapat  digunakan  pada  beton  struktural  dengan prosentase  tidak  lebih  dari  47,48%  untuk  beton  tanpa  serat baja dan 74,48% untuk beton dengan serat baja.
Kata kunci; beton ALWA; serat baja; kuat tekan
Abstract - Building structures, those made of concrete in particular,  are  the  most  vulnerable  to  damage  by  earthquakes. One of the contributing factors to this is grounded by the high of volume  weight  to  the  concrete  structure.  Hence,  an  innovation on  the  concrete  constituent  materials  is  required,  particularly coarse  aggregate.  This  study  dealt  with  ALWA  (Artificial  Light Weight  Aggregate)  with  styrofoam  material  used  to  substitute coarse  aggregate.  In  the manufacturing process,  styrofoam  was first  dissolved  by  using  acetone  and  formed  to  resemble  coarse aggregate  with  a  size of 10mm to 20mm. This  study  is aimed at finding  the  the  effect  of  ALWA  and  steel  fibers  on  compressive strength and density. As for the ALWA percentage applied in this study  were  0%,  15%,  50%,  and  100%  of  coarse  aggreagate
volume  whereas  the  steel  fiber  percentage  applied  was  0,75%. Compressive strength of concrete was further increased, whereas steel  fiber  was  applied  as  an  additional  material.  Sort  of  steel fiber used was the hooked type with a diameter of 0.8 m, a length of  60  mm  and  a  tensile  strength  of  1254  N/mm2.  Result  of  the test revealed that the greater the ALWA substitution, the smaller the  density  and  compressive  strength  value.  More,  when  steel fiber is added with an ALWA percentage of 15% with a value of 34.03 MPa., the compressive strength of ALWA concrete was way more  effective.  The  use  of  ALWA  made  from  styrofoam  can  be applied  in  structural  concrete  with  a  percentage  of  less  than 47.48% for concrete without steel fibers and 74.48% for concrete with steel fibers.
Keywords; ALWA concrete;  steel fiber; compressive strength

## 1. PENDAHULUAN
Gempa  bumi  adalah  penyebab  kerusakan  pada struktur  bangunan,  dikarenakan  semakin  berat  struktur bangunan  maka  gaya  geser  yang  terjadi  saat  gempa  bumi juga  semakin  besar.  Hal  ini  mengakibatkan  struktur bangunan  menjadi  lebih  cepat  runtuh  [1][2].  Untuk mengurangi berat struktur dari suatu bangunan maka beton harus dibuat menjadi lebih ringan [3].
Beton ringan merupakan alternatif untuk mengurangi  berat  volume  struktur  bangunan.  Hal  ini dikarenakan  beton  ringan  memiliki  berat  volume  dibawah 1840  kg/m 3 .  Sehingga  perlu  dilakukan  inovasi  untuk membuat  material  beton  menjadi  lebih  ringan.  Salah  satu material penyusun beton yang memiliki berat volume cukup tinggi  adalah  agregat  kasar.  Agregat  ringan  buatan merupakan  salah  satu  inovasi  untuk  mengurangi  berat volume  dari  agregat  kasar  [4][5].  Untuk  membuat  agregat ringan  tentunya  dibutuhkan  bahan yang memiliki karakteristik  ringan.  Salah  satu  bahan  yang  mudah  didapat dan memiliki karakteristik ringan adalah styrofoam [6].
Styrofoam bersifat transfaran, lembut, elastis dengan nilai  susut  yang  kecil  serta  gampang  dibentuk  [7].  Saat  ini Styrofoam banyak digunakan sebagai pembungkus makanan,  pengemas  barang  elektronik  dan  pembuatan bunga  hias.  Namun  setelah  itu styrofoam yang  sudah  tidak digunakan  hanya  menjadi  sampah  yang  mengakibatkan pencemaran  lingkungan.  Hal  ini  dikarenakan styrofoam
sulit  terurai  di  alam.  Oleh  karena  itu,  untuk  mengurangi pencemaran  lingkungan  maka styrofoam dimanfaatkan sebagai  bahan  untuk  membuat  agregat  ringan  [8][9].  Sifat fisik styrofoam lembut  dan  elastis,  dalam  penelitian  ini untuk  membentuk styrofoam menjadi  lebih  keras  dan menyerupai  agregat  kasar  maka styrofoam dilarutkan dengan  aseton.  Aseton  merupakan  salah  satu  larutan  tidak berwarna  dan  mudah  larut  dalam  air  dan  mudah  menguap. Styrofoam yang  sudah  dilarutkan  dengan  aseton  akan menjadi lebih keras.
Pada  penelitian  ini styrofoam dilarutkan  terlebih dahulu  dengan  aseton,  yang  kemudian  membentuk  agregat kasar yang disebut  ALWA ( Lightweight  Artificial Aggregate ). Aseton dapat  berikatan dengan styrofoam [10]. Selain  itu,  penggunaan  serat  baja  pada  campuran  beton dapat  meningkatkan  ketahanan  beton  dari  retak  sehingga kekuatan tekan beton meningkat [11].

## 2. METODE PENELITIAN
2.1 Material
a. Semen
Jenis semen yang dugunakan adalah OPC dengan berat jenis 3,12 gr/cm 3 .
b. Agregat halus dan agregat kasar
Aggregat  halus  adalah  pasir  dengan  ketegori sedang dan termasuk kategori zona II. Selain itu untuk  aggregat  kasar  adalah  batu  pecah berdiameter  maksimal  20  mm.  Hasil  pengujian pasir  dan  batu  pecah  dapat  dilihat  pada  Tabel  1 dan Tabel 2.

## Tabel 1.  Hasil pengujian pasir
Pengujian Satuan Hasil Kadar Air % 4,8 Berat Jenis gr/cm 3 2,7 Air Resapan % 1,58 Berat Volume kg/m 3 1487.3 Kadar Lumpur % 3.6

## Tabel 2.  Hasil pengujian batu pecah
Pengujian Satuan Hasil Kadar Air % 0,7 Berat Jenis gr/cm 3 2,7 Air Resapan % 1,1 Berat Volume kg/m 3 1513.3 Kadar Lumpur % 0,3 Keausan % 20,8
c. Agregat ALWA dengan Styrofoam
Bahan  utama  membuat  ALWA  yakni styrofoam dan  aseton. Styrofoam dilarutkan  dengan  aseton dengan  perbandingan  berat  1:1,9,  kemudian dibentuk  menyerupai  agregat  kasar  ukuran 10mm  sampai  20mm.  Adapun  hasil  pengujian
ALWA  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah sebagai berikut:

## Tabel 3.  Hasil pengujian ALWA
Pengujian Satuan Hasil Berat Volume Kg/m 3 418,33 Berat Jenis gr/cm 3 0,75 Impact % 2,79
Gambar 1. ALWA berbahan Styrofoam
d. Serat baja
Jenis  serat  baja  yang  digunakan  yaitu  hooked berdiameter  0,8  mm  dan  Panjang  60  mm, kekuatan tarik 1254 N/mm 2 , dan aspek rasio (l/d) 75.
Gambar 2. Serat baja

## 2.2 Mix design
Pada  penelitian  ini  digunakan  ALWA  berbahan styrofoam sebagai  pengganti  agregat  kasar  dengan prosentase  0%,  15%,  50%  dan  100%,  dan  tambahan  serat baja  0,75%.  Desain  campuran  yang  digunakan  dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Mix design
Prosentase ALWA (%) Berat (Kg) semen Air Pasir Batu Pecah ALWA 0,75% Serat Baja 0 1,05 0.3 0,88 1,48 0 0,0079
15 1,05 0.3 0,88
1,25 0.06 50 1,05 0.3 0,88 0,77 0.17 100 1,05 0.3
0,88 0,00 0.38 2.3 Benda uji
Benda  uji  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah silinder diameter 100 mm dan tinggi 200 mm. Setiap
jenis  campuran  menggunakan  3  benda  uji.  Tabel  5 menunjukkan jumlah benda uji yang digunakan.
Tabel 5.  Jumlah benda uji
Prosentase ALWA (%) Jumlah Benda Uji 0% Serat Baja 0,75 Serat Baja 0 3 3
15 3 3
50 3 3
100 3 3

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Berat volume
Pengujian  berat  volume  pada  penelitain  ini dilakukan  pada  usia  beton  28  hari.  Pengujiannya  dibagi menjadi 2 yaitu beton ALWA tanpa menggunakan serat baja dan  beton  ALWA  denga  penambahan  serat  baja  sebesar 0,75%.  Hasil  pengujian  berat  volume  beton  dapat  dilihat pada Tabel 6 dan Tabel 7.
Tabel 6.  Berat volume beton ALWA tanpa serat baja
Prosentase ALWA (%) Berat Benda Uji Volume Benda Uji Berat Volume (kg) (m 3 ) (kg/m 3 ) 0 3,86 0,00157 2457,35 15 3,68 0,00157 2342,76 50 3,23 0,00157 2056,28 100 2,63 0,00157 1674,31
Berdasarkan Tabel 6 penambahan prosentase ALWA 15%, 50% dan 100% dapat menurunkan berat volume beton berturut turut sebesar 4,66%, 16,32%, dan 31,87%.
Tabel 7.  Berat volume beton ALWA dengan serat baja
Prosentase ALWA (%) Berat Benda Uji Volume Benda Uji Berat Volume (kg) (m 3 ) (kg/m 3 ) 0 3,93 0,00157 2501,92 15 3,70 0,00157 2355,49 50 3,25 0,00157 2069,01 100 2,88 0,00157 1833,46
Berdasarkan  tabel  diatas  penambahan  prosentase ALWA  sebesar  15%,  50%,  dan  100%  pada  beton  ALWA dengan serat baja sebagai bahan tambah  menurunkan berat volume  beton  berturut  –  turut  sebesar  5,85%,  17,30%,  dan 26,72%.
Gambar 3. Grafik hubungan berat volume beton dan prosentase ALWA
Gambar  3  menunjukkan  penambahan  prosentase ALWA  mampu  menurunkan  nilai  berat  volume  beton.  Hal ini  dikarenakan  ALWA  memiliki  berat  volume  yang  lebih kecil  dibandingkan  degan  batu  pecah.  Menurut  SNI 2847:2013  beton  dapat  dikategorikan  beton  ringan  apabila memiliki  berat  volume  kurang  dari  1840  kg/m 3 .  Sehingga dalam  penelitian  ini  yang  termasuk  beton  ringan  yaitu dangan  penambahan  ALWA  sebesar  100%  dalam  beton ALWA tanpa serat baja maupun menggunakan serat baja.
3.2. Kuat tekan
Pengujian  kuat  tekan  dilakukan  setelah  umur  beton mencapai  28  hari.  Uji  kuat  tekan  mengacu  pada  standar ASTM  C39.  Alat  yang  digunakan  untuk  pengujian  ini adalah UTM (Universal Testing Machine). Hasil pengujian kuat tekan ditunjukkan pada Tabel 8 dan Tabel 9.
Tabel 8. Kuat tekan beton ALWA tanpa serat baja
Prosentase ALWA (%) Kuat Tekan (f’c) (MPa) 0 42,72 15 28,12 50 19,37 100 13,57
Tabel diatas menunjukkan penuruan nilai kuat tekan seiring dengan bertambahnya prosentase ALWA. Penurunan nilai  kuat  tekan  perturut-turtu  dengan  penambahan  ALWA 15%, 50%, dan 100% adalah 34,18%, 54,66%, dan 68,24%.
Tabel 9. Kuat tekan beton ALWA 0,75% serat baja
Prosentase ALWA (%) Kuat Tekan (f’c) (MPa) 0 46,35 15 34,03 50 25,37 100 14,40
Tabel  9  menunjukkan  berkurangnya  nilai  kuat  tekan beton  berbanding  lurus  dengan  peningkatan  prosentase ALWA.  Adapun  prosentase  penurunan  kuat  tekannya dengan  penambahan  ALWA  15%,  50%,  dan  100%  adalah 26,58%, 45,36%, dan 68,93%.
Berdasarkan  Tabel  6  dan  Tabel  7  nilai  kuat  tekan tertinggi  untuk  beton  ALWA  adalah  dengan  penambahan serat  baja  dan  presntase  ALWA  sebesar  15%.  Selain  itu,
penambahan styrofoam ALWA akan menurunkan kuat tekan beton.  Selain  itu,  kuat  tekan  beton  dengan  penambahan serat baja lebih tinggi dibandingkan beton tanpa serat baja. Nilai kuat tekan beton tanpa serat baja dan beton serat baja dengan  persentase  ALWA  masing-masing  sebesar  8,50%, 21,02%,  30,98%,  dan  6,17%  untuk  0%,  15%,  50%,  dan 100%.

## Gambar 4. Pola keruntuhan
Berdasarkan  gambar  4  salah  satu  penyebab menurunnya  kuat  tekan  seiring  bertambahnya  prosentase ALWA adalah kurang berikatannya ALWA dengan material penyusun  beton  lainnya  hal  ini  dikarekanan  permukaan AWLA  yang  licin.  Berikut  ini  merupakan  grafik  hubungan kuat tekan dengan proentase ALWA.
Gambar  5.  Grafik  hubungan  kuat  tekan  dan  presentase ALWA
Menurut  SNI  2847:2013,  syarat  kuat  tekan  beton struktural  adalah  20  MPa.  Sehingga  untuk  mendapatkan nilai  kuat  tekan  sebesar  20  MPa  maka  prosentase  ALWA yang  dibutuhkan  adalah  47,48%  untuk  beton  tanpa  serat baja dan 74,48% untuk beton dengan serat baja. Sedangkan persyaratan untuk beton tahan gempa adalah 17 MPa, maka dibutuhkan subtitusi ALWA tidak lebih dari 70,43% umtuk beton  ALWA  tanpa  serat  baja  dan  88,15%  dengan  serat baja.

## 4 KESIMPULAN
Adapun kesimpulannya adalah sebagai berikut :
a. Semakin  besar  subtitusi ALWA  maka  semakin  kecil nilai  kuat  tekannya.  Nilai  kuat  tekan  beton meningkat ketika ditambahkan serat baja.
b. Berat  volume  beton  menurun  seiring  dengan bertmbahnya  prosentase  ALWA.  Beton  ALWA termasuk kategori beton ringan dengan penambahan ALWA sebesar 100%.
c. Nilai  kuat  tekan  beton  ALWA  efektif  dengan prosentase  ALWA  sebesar  15%  dan  menggunakan bahan tambah serat baja.
d. Penggunaan  ALWA  dapat  digunakan  pada  beton struktural dengan prosentase tidak lebih dari 47,48% untuk beton tanpa serat baja dan 74,48% untuk beton dengan serat baja.
e. Penggunaan  ALWA  dapat  digunakan  pada  beton struktural dengan prosentase tidak lebih dari 70,43% untuk beton tanpa serat baja dan 88,15% untuk beton dengan serat baja.

## REFERENSI
[1] I. G. P. Rakaa, Tavio, and M. D. Astawaa, “State-of- the-art  report  on  partially-prestressed  concrete earthquake-resistant  building  structures  for  highly- seismic region,” Procedia Eng. , vol. 95, no. Scescm, pp. 43–53, 2014, doi: 10.1016/j.proeng.2014.12.164.
[2] M.  D.  Astawa,  Tavio,  and  I.  G.  P.  Raka,  “Ductile structure  framework  of  earthquake  resistant  of highrise  building  on  exterior  beam-column  joint with  the  partial  prestressed  concrete  beam-column reinforced  concrete,” Procedia  Eng. ,  vol.  54,  pp. 413–427, 2013, doi: 10.1016/j.proeng.2013.03.037.
[3] D. Raharjo, A. Subakti, and Tavio, “Mixed concrete optimization using fly ash, silica fume and iron slag on the SCC’s compressive strength,” Procedia Eng. , vol. 54, pp. 827–839, 2013, doi: 10.1016/j.proeng.2013.03.076. [4] B.  Alam,  Z.  Ullah,  F.  U.  Jan,  K.  Shahzada,  and  S. Afzal,  “Investigation  of  Styrofoam  as  Lightweight Aggregate,” Int. J. Adv. Struct. Geotech. Eng. ISSN , vol. 02, no. 02, pp. 2319–5347, 2013.
[5] F.  Diajeng  Aryani,  Tavio,  I.  Gusti  Putu  Raka,  and Puryanto,  “The  influence  of  OPC  and  PPC  on compressive  strength  of  ALWA  concrete,” MATEC Web  Conf. ,  vol.  195,  pp.  1–10,  2018,  doi: 10.1051/matecconf/201819501021.
[6] D.  H.  Darayani,  T.  Tavio,  I.  G.  P.  Raka,  and  P. Puryanto,  “The  Effect  of  Styrofoam  Artificial Lightweight  Aggregate  (ALWA)  on  Compressive Strength of Self Compacting  Concrete  (SCC),” Civ. Eng.  J. ,  vol.  4,  no.  9,  p.  2111,  2018,  doi: 10.28991/cej-03091143.
[7] Ashish,  P.  Kulkarni,  M.  E.  Student,  and  A.  P.  Viit, “Experimental  Investigation  on  Styrofoam  Based Concrete,” Int.  J.  Mech.  Prod.  EngParanjeineering , no.  5,  pp.  2321–2071,  2017,  [Online].  Available: http://iraj.in.
[8] M.  Wulandari,  T.  Tavio,  I.  G.  P.  Raka,  and  P. Puryanto,  “Compressive  Strength  of  Steel-Fiber
Concrete  with  Artificial  Lightweight  Aggregate (ALWA),” Civ. Eng. J. , vol. 4, no. 9, p. 2011, 2018, doi: 10.28991/cej-03091134.
[9] Y.  J.  Priyono  and  Nadia,  “Pengaruh  Penggunaan Styrofoam  Sebagai  Pengganti  Agregat  Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton,” J.  Konstr. ,  vol.  5,  no.
2, pp. 55–61, 2014, [Online]. Available:
https://jurnal.umj.ac.id/index.php/konstruksia/article /download/279/255.
[10] Pujadi  and  M.  Yola,  “Analisis  Sustainability Packaging  dengan  Metode  Life  Cycle Assessment  ( LCA  ),” UIN  Sultan  Syarif  Kasim  Riau ,  vol.  1,  pp. 1–127, 2013.
[11] P. Pascasarjana, “Optimasai Diameter Serat,” 2007.