doi: mkts.v26i1.28262

## Analisis Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi Pasca Bakar Menggunakan Serat Polypropylene
* Teuku Budi Aulia, Muttaqin, Mochammad Afifuddin, Zahra Amalia Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh
*) aulia@unsyiah.ac.id
Received: 28 Januari 2020 Revised: 14 Juni 2020 Accepted: 2 Juli 2020

## Abstract
High-strength concrete is vulnerable to high temperatures due to its high density. The use of polypropylene fibers could prevent structure explosion by forming canals due to melted fibers during fire, thus release its thermal  stress.  This  study  aims  to  determine  the  effect  of  polypropylene  fibers  on  compressive  strength  of high-strength concrete after combustion at 400ºC for five hours. High-strength concrete  was made by w/c - ratio 0.3 with cement amount 550 kg/m 3 and added with silica fume 8% and superplasticizer 4% by cement weight.  The  variations  of  polypropylene  fibers  were  0%,  0.2%  and  0.4%  of  concrete  volume.  The compression  test  was carried out  on standard cylinders  Ø15/30 cm of combustion and without  combustion specimens at 7 and 28 days. The results showed that compressive strength of high-strength concretes without using polypropylene fibers decreased in post-combustion compared with specimens without combustion, i.e., 0.81%  at  7  days  and  23.42%  at  28  days.  Conversely,  the  use  of  polypropylene  fibers  can  increase  post- combustion  compressive  strength  with  a  maximum  value  resulted  in  adding  0.2%  which  are  25.52%  and 10.44% at 7 and 28 days respectively. It can be concluded that the use of polypropylene fibers is effective to prevent reduction of high-strength concrete compressive strength that are burned at high temperatures.
Keywords: Compressive strength, high-strength concrete, post-combustion, polypropylene fiber

## Abstrak
Beton  mutu  tinggi  rentan  terhadap  suhu  tinggi  akibat  densitas  strukturnya  yang  tinggi.  Penggunaan  serat polypropylene  dapat  mencegah  peledakan  struktur  dengan  membentuk  kanal-kanal  akibat  pelelehan  serat saat  kebakaran  sehingga  tegangan  thermal  keluar  dari  struktur  beton.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  pengaruh  penggunaan  serat  polypropylene  terhadap  kuat  tekan  beton  mutu  tinggi  pasca  bakar pada  suhu  400ºC  selama  lima  jam.  Beton  mutu  tinggi  dibuat  dengan  faktor  air  semen  0,3  dengan  jumlah semen 550 kg/m 3 yang ditambahkan silica fume 8% dan superplasticizer 4% dari berat semen dengan variasi serat  polypropylene  0%,  0,2%  dan  0,4%  dari  volume  beton.  Pengujian  kuat  tekan  dilakukan  pada  silinder standar  Ø15/30  cm  yang  dibakar  dan  tanpa  bakar,  diuji  pada  umur  7  dan  28  hari.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  beton  mutu  tinggi  tanpa  penggunaan  serat  polypropylene  mengalami  penurunan  kuat tekan pada kondisi pasca bakar dibandingkan dengan beton tanpa bakar, yaitu 0,81% pada umur 7 hari dan 23,42%  pada  umur  28  hari.  Sebaliknya,  penambahan  serat  polypropylene  dapat  meningkatkan  kuat  tekan pasca bakar dengan persentase peningkatan maksimum terjadi pada penambahan 0,2% serat polypropylene yaitu  25,52%  dan  10,44%  pada  umur  7  dan  28  hari.  Dapat  disimpulkan  bahwa  penggunaan  serat polypropylene  efektif  untuk  mencegah  penurunan  kuat  tekan  beton  mutu  tinggi  yang  dibakar  pada  suhu tinggi.
Kata kunci: Kuat tekan, beton mutu tinggi, pasca bakar, serat polypropylene

## Pendahuluan
Seiring  dengan  meningkatnya  kebutuhan  terhadap infrastruktur advance yang  membutuhkan  daya dukung  serta  daya  layan  tinggi,  seperti  gedung-
gedung  tinggi,  struktur  jembatan  dengan  bentang panjang, struktur pondasi dalam, bendungan besar, konstruksi  lapangan  terbang  dan  dermaga  besar, penggunaan  beton  mutu  tinggi  merupakan  salah satu  solusi  yang  dapat  diaplikasikan.  Karakteristik
beton mutu tinggi ditandai dengan faktor air semen (FAS)  rendah,  penggunaan  bahan  tambah  mineral untuk  meningkatkan  kekuatan  serta admixtures untuk memperbaiki workabilitasnya, yang menghasilkan  struktur  yang  padat  berdaya  layan tinggi.  Keuntungan  yang  diperoleh  adalah  daya dukung beban dan durabilitas yang tinggi. Namun, dengan densitas  struktur yang tinggi dan porositas yang  rendah  mengakibatkan  struktur  beton  mutu tinggi  rentan  terhadap  temperatur tinggi,  misalnya apabila  terjadi  kebakaran  (Bošnjak et  al .,  2019, Hamed &  Saberi  2014).  Selain  itu,  dibandingkan dengan  beton  normal,  struktur  matrik  beton  mutu tinggi lebih padat, memiliki ukuran pori yang  jauh lebih kecil dengan lebih banyak pori dalam bentuk gel  dan  pori  kapiler  dibandingkan  dengan  beton normal  yang  mempunyai  lebih  banyak  pori-pori udara dan pori kapiler (Aulia, 2004).
Pada  saat  beton  mutu tinggi  terpapar  dengan  suhu tinggi,  uap  air  yang  terbentuk  akibat  temperatur tinggi  akan  terperangkap  dalam  mikrostruktur beton  yang  padat  sehingga  dapat  menyebabkan terjadinya ledakan di dalam beton ( spalling ) akibat tegangan thermal  yang tinggi. Untuk memperbaiki kelemahan ini dapat dilakukan dengan menambahkan  serat  ( fiber )  yang  mempunyai  titik leleh  yang  tidak  begitu  tinggi  ke  dalam  campuran beton  mutu  tinggi  misalnya  serat polypropylene ( polypropylene fiber , PPF).
Serat polypropylene merupakan  serat  berbahan dasar  plastik  dari  keluarga polyolefin yang berbentuk  gumpalan  ( bundles )  yang  dibuat  dalam ikatan-ikatan kecil ( fibril ) dengan titik leleh 160°C yang  apabila  dibakar  pada  suhu  di  atas  titik lelehnya akan meleleh sehingga membentuk kanal- kanal  sebagai  tempat  keluarnya  uap  air  yang terperangkap  dalam  struktur  beton  mutu  tinggi (Aulia  &  Rinaldi  2015)  serta  membentuk  pori udara  yang  besar  menyebabkan  penurunan  kuat tekan  beton  secara  drastis  (Atashafrazeh et  al .,
2017).  Apabila  ditempatkan  secara  merata  di dalam  beton  kanal-kanal  yang  terbentuk  akan efektif  untuk  mencegah  timbulnya spalling pada matrik  beton  (Amancio et  al .,  2018,  Petrus et  al., 2018,  Mohammadhosseini et  al .,  2018,  Petrus et al., 2016, Aulia & Rinaldi, 2015).
Beberapa  keuntungan  beton  yang  ditambahkan serat polypropylene yaitu  dapat  menghambat terbentuknya  retak  beton  pada  umur  muda, mengurangi kebutuhan air, mempunyai konsistensi campuran  dan  ketahanan  tumbukan  yang  baik, meningkatkan  deformasi  saat  runtuh,  kemudahan perawatan  karena  tidak  menyerap  air,  dapat berfungsi  sebagai micro  reinforcement untuk mengontrol retak yang lebih ekonomis dibandingkan  serat  sintetis  lainnya,  kedap  air,
memiliki  workabilitas  tinggi,  serta  mempunyai masa  layan  tinggi  dan  biaya life  cycle rendah ditinjau  dari  aspek  finansial  dan  lingkungan (Richardson, 2006).
Penggunaan serat polypropylene juga  dapat  meningkatkan  daktilitas beton mutu tinggi dengan memanfaatkan kuat tarik dan modulus elastisitas serat yang lebih tinggi dari beton,  serat polypropylene dapat  menjembatani retak  yang  terbentuk  pada  matrik  beton  sehingga memperlambat  propagasi  retak  di  samping  proses penarikan  serat polypropylene dari  beton  ( fiber pullout )  dapat  menyediakan  energi  kehancuran ( fracture  energy )  dan  ketahanan  hancur  ( fracture toughness )  yang  tinggi  yang  dapat  mencegah kehancuran beton yang tiba-tiba.
Sebaliknya, penggunaan serat polypropylene dapat menurunkan  kekuatan  tekan  beton  mutu  tinggi sebesar  7,53%  (Aulia  &  Rinaldi,  2015),  dan  pada beton  mutu  sedang  sebesar  11,40%  (Richardson, 2006).  Hal  ini  disebabkan  terbentuknya  daerah kerusakan  ( defect  area )  pada  matrik  beton  akibat berat  jenis  dan  densitas  serat polypropylene yang lebih  rendah  dibandingkan  dengan  pasta  semen, sehingga  serat  akan  menghasilkan  deformasi  yang lebih  besar  di  bawah  beban  tekan  dibandingkan pasta semen (Aulia & Rinaldi, 2015).
Studi  tentang  ketahanan  beton  mutu  tinggi terhadap  suhu  tinggi  sangat  perlu  dilakukan  agar dapat diketahui perilaku dan karakteristik  mekanis secara  menyeluruh  dari  beton  mutu  tinggi  untuk dapat dipakai sebagai material konstruksi pembangunan  infrastruktur.  Oleh  sebab  itu penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisis pengaruh penggunaan serat polypropylene terhadap kuat  tekan beton  mutu  tinggi  yang dibakar  pada  suhu  400ºC  selama  lima  jam.  Benda uji  yang  digunakan  adalah  silinder standar dengan ukuran  15  x  30  cm  sebanyak  84  benda  uji,  yang terdiri dari 42 buah silinder beton mutu tinggi yang dibakar  menggunakan  tungku  ( burner )  dan  42 buah  benda  uji  yang  tidak  dibakar  sebagai pembanding  yang  diuji  pada  umur  7  dan  28  hari dengan  variasi  persentase  serat polypropylene
(sikafiber) 0%, 0,2% dan 0,4% dari volume beton. FAS  yang  digunakan  adalah  0,3  dengan  berat semen 550 kg/m 3 dan kuat tekan rencana 70 MPa, yang ditambahkan bahan aditif silica fume sebesar 8%  dari  berat  semen  serta  bahan  tambah ( admixture ) superplasticizer Sikament NN sebesar 4% dari berat semen.
Menurut  American  Concrete  Institute  (1998), beton  mutu  tinggi  adalah  beton  yang  memiliki kekuatan tekan lebih besar dari 6000 Psi atau 41,4 MPa.  Untuk  menghasilkan  beton  mutu  tinggi digunakan  material  dengan  sistem  lima  bahan, terdiri dari semen, air, agregat, bahan tambah yang
bersifat cementitious untuk meningkatkan kekuatan beton ( additive ) disamping bahan tambah cair  untuk  memperbaiki  workabilitas  beton  segar ( admixture ). Aditif  yang banyak digunakan adalah silica  fume , metakaolin dan fly  ash baik  yang berasal  dari  limbah  alami  maupun  material geopolymer . Admixture yang  dipakai  umumnya tipe superplasticizer ( high range water reducer ).
Untuk mencapai kekuatan beton mutu tinggi harus digunakan  jumlah  semen  yang  lebih  banyak dibandingkan  dengan  beton  normal  sehingga menghasilkan  nilai  FAS  yang  rendah.  Produksi beton  mutu  tinggi  menggunakan  komposit  lima bahan ini menyebabkan perubahan yang signifikan pada  mikrostrukturnya  bila  dibandingkan  dengan beton normal, seperti perubahan proses dan produk hidrasi,  struktur  pori  dan interface (bidang  kontak antara agregat dan pasta semen) yang kesemuanya berpengaruh  terhadap  peningkatan  sifat  mekanis dan durabilitas beton .
Beton  serat  adalah  komposit  yang  terdiri  atas matrik  beton  (pasta  semen,  agregat  dan interface ) yang ditambahkan serat dengan dosis tertentu yang dapat  berfungsi  sebagai micro  reinforcement , karena  memiliki kuat tarik dan  modulus elastisitas yang  lebih  tinggi  dibandingkan  pasta  semen  dan interface .  Serat  yang  disebarkan  secara  merata dengan orientasi acak di dalam matrik beton dapat meningkatkan  kuat  tarik  dan  kuat  lentur  serta daktilitas  beton.  Untuk  meningkatkan  kekuatan tarik  beton  mutu  tinggi  harus  digunakan  serat buatan  ( artificial )  seperti  serat  baja,  serat  kaca ( fiberglass ),  serat polymer yang  dibuat  dengan proses  kimia  seperti polypropylene , polyethylene , polyester , nylon , carbon dan acrylic .
Penambahan  serat  ke  dalam  beton  akan  membuat mortar  lebih  kaku  dan  workabilitas  beton  rendah sehingga  dapat  menurunkan  nilai slump serta mempercepat waktu pengikatan awal beton ( initial setting  time ).  Berkurangnya  workabilitas  beton sangat tergantung kepada  jumlah  konsentrasi  serat dan aspek rasio, yaitu panjang serat dibagi  dengan diameter serat ( l/d ). Batas maksimum kelangsingan serat  yang  memungkinkan  mudahnya  pengadukan beton  adalah l/d <  50.  Apabila  rasio  kelangsingan serat tinggi, serat  cenderung  menggumpal  menjadi suatu  bola  sehingga  sulit  untuk  disebar  secara merata selama pengecoran ( balling effects ).
Menurut  Neville  (1999),  selain  pengaruh  rangkak dan  susut,  perilaku  beton  dalam  jangka  panjang juga  ditentukan  oleh  sifat thermal beton  yang meliputi daya hantar panas ( thermal conductivity ), penyebaran  panas  ( thermal  diffusivity )  serta  kalor jenis  ( spesific  heat ).  Pada  suatu  konstruksi bangunan  gedung  beton  bertulang  yang  terbakar,
degradasi  kekuatan  beton  dipengaruhi  oleh  variasi temperatur dan tingkat pemanasan; durasi pemanasan;  jenis  dan  perilaku  pembebanan,  yaitu terkekang  atau  bebas;  jenis  dan  ukuran  agregat yang digunakan; persentase pasta semen dan faktor air semen.
Kerusakan  beton  pada  temperatur  tinggi  dapat disebabkan  oleh  perbedaan  sifat  muai  antara agregat  dan  pasta  semen.  Pada  temperatur  kamar, umumnya batuan  memiliki angka  muai  yang  lebih rendah  dibandingkan  pasta  semen.  Di  dalam matrik  beton,  pemuaian  dan  penyusutan  pasta semen  dan  agregat  terjadi  secara  berkebalikan. Pada  temperatur  tinggi,  tekanan  uap  air  atau  gas yang terperangkap di dalam beton dapat menyebabkan  pasta  semen  menyusut  namun sebaliknya  agregat  memuai  seperti  terlihat  pada Gambar  1  (Aulia,  2004).  Semakin  tinggi  densitas beton  semakin  mudah  terjadi  pengelupasan  oleh panas,  karena  uap  air  tidak  mudah  mengalir  ke bagian  pasta  semen  yang  lebih  dingin.  Akibatnya, apabila  temperatur  meningkat  dengan  cepat,  dapat menimbulkan retakan dan ledakan di dalam beton, terutama pada beton mutu tinggi yang mempunyai porositas dan permeabilitas rendah.
Matrik Interface Agregat (a). Kondisi Awal (b). Penyusutan Pasta Semen - Pengembangan Agregat
Gambar 1. Mekanisme retak yang diakibatkan oleh penyusutan pasta semen dan pemuaian agregat
Perilaku  mekanis  beton  mutu  normal  pada temperatur tinggi menggunakan serat
polypropylene telah  diteliti  oleh  Amancio et  al.
(2018)  dengan  variasi  serat polypropylene 1,2 kg/m 3 ;    1,8  kg/m 3 dan  2,4  kg/m 3 pada  temperatur 200°C,  400°C,  600°C,    800°C  selama  30  menit yang menyimpulkan bahwa jumlah serat polypropylene berpengaruh  signifikan  terhadap kuat tekan dan kehilangan berat beton pasca bakar serta  mencegah  timbulnya spalling beton.  Beton dengan  serat polypropylene dapat  mencegah penurunan  kuat  tekan  yang  drastis  dibandingkan beton tanpa serat setelah temperatur 400°C.
Hal yang sama dilaporkan oleh Atashafrazeh et al. (2017)  serta Hamed dan  Saberi  (2014)  namun menggunakan  variasi  berat  serat polypropylene , temperatur pemanasan dan lama pembakaran yang berbeda  yang  menyimpulkan  bahwa  kekuatan
tekan  dan  ketahanan  beton  terhadap  suhu  tinggi meningkat dengan penggunaan serat polypropylene berbentuk fibril serta  serat polypropylene dapat menghasilkan  penurunan  kuat  tekan  yang  lebih kecil  dibandingkan  beton  normal  tanpa  serat. Bingöl  dan Atashafrazeh  (2015)  mengungkapkan bahwa  penambahan  serat polypropylene sebesar 600 gr/m 3 beton pada temperatur 300°C dan 750°C selama  2  jam  dapat  meningkatkan  kuat  tekan relatif sebesar 10,1% dan 9,2%.
Shihada  (2011)  melaporkan  bahwa  kuat  tekan relatif beton yang ditambahkan serat polypropylene lebih  tinggi  dengan  laju  penurunan kuat  tekan  lebih  kecil  dibandingkan  beton  normal tanpa  serat  yang  dipanaskan  pada  temperatur 200°C, 400°C dan 600°C selama enam jam dengan kuat  tekan  optimum  diperoleh  pada  persentase 0,5%-vol serat. Pada mortar beton yang ditambahkan  0%;  0,1%;  0,2%  dan  0,3%-vol  serat polypropylene dan  dipanaskan  pada  temperatur 100°C,  200°C,  400°C,  600°C  dan  800°C  selama satu jam, Karahan et al. (2020) melaporkan mortar dengan  serat polypropylene menunjukkan perilaku yang  lebih  baik  untuk  kuat  tekan  sisa  relatif  pada temperatur hingga 400°C.
Menggunakan  material  yang  sedikit  berbeda, Mohammadhosseini et  al. (2018)  melaporkan bahwa  beton  dengan  serat  karpet polypropylene 0,5%-vol  yang  dipanaskan  sampai  temperatur 800°C  dapat  meningkatkan  ketahanan  bakar  dan kuat  tekan  sisa  pada  temperatur  tinggi  secara signifikan  serta  menurunkan  perilaku spalling yang explosif pada  beton.  Corpas et  al. (2013) melaporkan bahwa beton normal tanpa penambahan  serat polypropylene yang  dipanaskan dengan  temperatur  sampai  650°C  mengalami penurunan kuat tekan yang signifikan sampai 73%, namun  dengan  penambahan  serat polypropylene sebesar 1%-vol  mampu  mencegah penurunan kuat tekan beton menjadi hanya 36% dibandingkan kuat tekan beton tanpa bakar.
Serrano et  al. (2016)  mengungkapkan  beton  yang ditambahkan  1%  dan  2%  serat polypropylene dan dipanaskan  sampai  temperatur  400°C  selama  satu jam  dapat  menghasilkan  peningkatan  kuat  tekan yang signifikan  dibandingkan dengan beton tanpa serat polypropylene .  Serat polypropylene dapat memperlambat timbulnya retak dan ledakan beton.
Pada  beton  mutu  tinggi, Çavdar (2013)  meneliti mortar  menggunakan  serat polymeric yang  terdiri dari Copolymer Polypropylene/Polyethylene (CPP), Homopolymer  Polypropylene (HPP)  dan Aramid (AR)  yang  dipanaskan  di  dalam  oven untuk  temperatur  100°C  selama  24  jam,  di  dalam tungku pembakaran pada temperatur 450°C selama
130  menit,  650°C  selama  160  menit,  dan  850°C selama 190 menit dengan penambahan variasi serat 0%, 0,3%, 0,6%, 0,9% dan 1,2%-volume.
Kinerja  terbaik  untuk  kuat tekan  ditunjukkan  oleh serat polypropylene (HPP dan CPP) yang diperoleh pada persentase penggunaan serat yang berbeda di bawah  temperatur  tinggi,  dibandingkan  dengan serat Aramid. Penurunan kuat tekan terkecil terjadi pada  temperatur  100°C-450°C  baik  untuk  HPP maupun  CPP.  Pada  temperatur  650°C  dan  850°C kuat tekan turun secara cepat dibandingkan dengan kuat  tekan  pada  suhu  kamar  untuk  ketiga  jenis serat  yang  digunakan  akibat  timbul  retak  dan ledakan di dalam mortar beton.
Bošnjak et  al. (2019)  melaporkan  bahwa penambahan  mikro  serat polypropylene 1  kg/m 3 yang dipanaskan  sampai temperatur 800°C  selama 3  jam  dapat  mencegah spalling pada  beton  mutu tinggi yang eksplosif dan meningkatkan ketahanan terhadap  kebakaran  tanpa  mengurangi  kuat  tekan beton, serta menghasilkan  jumlah retak yang  lebih banyak.  Petrus et  al. (2018)  melaporkan  bahwa serat polypropylene dapat  memperbaiki  kuat  lekat interface antara  agregat  dan  pasta  semen, ketahanan  terhadap spalling serta  kuat  tekan  sisa beton  mutu  tinggi  pada  temperatur  tinggi  secara efektif.  Petrus et  al. (2016)  juga  menyimpulkan bahwa penambahan serat polypropylene 0,5% - vol yang dipanaskan sampai temperatur 800°C  selama 1  jam  dapat  meningkatkan  kuat  tekan  sisa  serta mengurangi spalling beton  mutu  tinggi  pada temperatur tinggi.
Pada self-compacting  concrete ,  penambahan  serat polypropylene dengan  dosis  0,05%-vol  yang dibakar  pada  temperatur  sampai  400°C  mampu mengurangi  ledakan  struktur  ( explosive  spalling ) pada beton mutu tinggi. Hal ini disebabkan karena pelelehan  serat polypropylene saat  titik  lelehnya pada  162°C  menciptakan  kanalisasi  bagi  uap  air untuk  mengalir  keluar  dari  struktur  beton (Alhasanat et al., 2016).
Kuat  tekan  merupakan  salah  satu  kinerja  utama beton  yang  digunakan  sebagai  parameter  disain dalam  perencanaan  struktur.  Semakin  tinggi tingkat  kekuatan  struktur  yang  direncanakan, semakin  tinggi  pula  mutu  beton  yang  harus dipakai.  Kuat tekan  yang  dapat  dipikul  oleh  suatu penampang  beton  ditentukan  dengan  membagikan beban  maksimum  yang  dipikul  ( P )  terhadap  luas penampang beton yang memikulnya ( A ). Benda uji standar yang digunakan dalam uji kuat tekan beton adalah  silinder  dengan  diameter  15  cm  dan  tinggi 30  cm.  Kuat  tekan  yang  dipakai  adalah  tegangan maksimum  pada  pembebanan  sampai  benda  uji hancur.

## Metode Penelitian

## Parameter pengujian
Pada  penelitian  ini  pembakaran  benda  uji  beton mutu tinggi  pada  temperatur  400ºC  selama  5  jam, persentase penambahan serat polypropylene sebesar  0%,  0,2%  dan  0,4%  dari  volume  beton serta  umur  pengujian  kuat tekan  pada  umur  7  dan 28 hari merupakan parameter utama. Material yang digunakan  adalah  semen  Portland  tipe  I,  agregat batu  pecah  ( split )  dengan  ukuran  gradasi  butiran 2-4,76  mm,  4,76-8  mm,  8-11  mm,  11-15,9  mm, pasir  ukuran  0-2  mm,  air,  aditif  mineral silica fume ,  bahan  tambah  kimia superplasticizer jenis sikament NN serta serat polypropylene .
Perencanaan campuran beton ( mix design ) dilakukan  secara  coba-coba  menggunakan  metode perbandingan  volume  material,  yang  disesuaikan dengan  berat  jenis  masing-masing  material pembentuk  beton.  Kuat  tekan  beton  mutu  tinggi yang  direncanakan  adalah  beton  C  70/85,  yaitu 70  MPa  untuk  benda  uji  silinder  standar  ukuran diameter  15  cm  dan  tinggi  30  cm,  atau  85  MPa untuk benda uji kubus 15  15  15 cm 3 dengan FAS 0,3. Silica  fume digunakan  dengan  dosis  8%  dari berat semen dan superplasticizer sikament NN 4% dari berat semen serta  serat polypropylene . Semen yang  digunakan  berjumlah  550  kg/m 3 ,  jumlah agregat  diambil  sebesar  70%  dari  berat  volume beton mutu tinggi yaitu 2550 kg/m 3 .
Dalam  penelitian  ini  dibuat  84  benda  uji  beton mutu  tinggi  berbentuk  silinder  standar  dengan ukuran  15 x 30 cm, terdiri dari 42 buah benda uji yang  dibakar  dan  42  buah  benda  uji  tidak  dibakar sebagai pembanding.  Benda uji yang tidak dibakar dan  pasca  bakar  menggunakan  0%,  0,2%,  0,4% serat polypropylene dari  volume  beton  dengan jumlah benda uji  masing-masing  tujuh  buah untuk setiap  perlakuan.  Untuk  mendapatkan  pengaruh variasi persentase penambahan serat polypropylene dan  umur  pengujian  terhadap  kuat  tekan  beton mutu tinggi pasca bakar digunakan analisis varian. Hubungan  antar  variabel  penelitian  diperoleh dengan melakukan analisis regresi.

## Pembakaran benda uji
Sebelum  pembakaran,  benda  uji  dikeluarkan  dari media  perawatan  goni  basah  dan  ditempatkan  di dalam  laboratorium  selama  24  jam  agar  air permukaannya kering. Benda uji dibakar menggunakan tungku ( burner ) dengan suhu 400ºC selama  5  jam.  Tungku  yang  digunakan  diatur sedemikian  rupa  agar  api  dapat  stabil  dan  merata mengenai  benda  uji  silinder  sesuai  dengan temperatur  dan  waktu  yang  direncanakan,  serta
sesuai  dengan  kondisi  kebakaran  sesungguhnya  di lapangan. Bahan bakar yang digunakan adalah gas. Suhu  pembakaran  dikontrol  setiap  10  menit menggunakan thermocouple .  Alat  ini  dapat mengukur  suhu  hingga  750ºC  dengan  pembacaan secara digital. Set up proses pembakaran benda uji diperlihatkan pada Gambar 2.
Gas LPG 12 Kg Thermocouple Tungku Pembakaran Benda Uji Silinder Tungku Pembakaran (Burner)

## Gambar 2 Skema pembakaran benda uji silinder beton

## Pengujian kuat tekan beton
Pengujian  kuat  tekan  beton  dilakukan  pada  umur benda  uji  7  dan  28  hari  menggunakan  mesin pembebanan tekan ( compressive  loading machine ) merek  Ton  Industrie  buatan  Mannheim  Jerman berkapasitas 400 ton. Untuk benda uji pasca bakar, pengujian  dilakukan  24  jam  setelah  pembakaran. Sebelum  pengujian,  benda  uji  diletakkan  secara sentris  pada  mesin  uji  tekan,  kemudian  mesin dijalankan dengan memberikan beban arah vertikal atau  sejajar  tinggi  silinder  dengan  penambahan beban  yang  konstan  dengan  rentang  antara  2 sampai 4 kg/cm 2 per detik sampai benda uji hancur (SNI 03-1974-1990).
Beban  maksimum  yang  terjadi  selama  pengujian adalah  nilai  kuat  tekan  benda  uji.  Pengukuran regangan  aksial  tekan  pada  setiap  penambahan beban  digunakan tranducer yang  dipasang  pada frame gage guna  mengukur  perpendekan  benda uji. Besarnya  deformasi  yang  timbul  dibaca dengan  data logger TDS-302  dan  dicetak  pada kertas printing  paper P-60  untuk  setiap  interval kenaikan  beban  2  ton  hingga  benda  uji  hancur. Pengujian  kuat  tekan  silinder  beton  diperlihatkan pada Gambar 3.
DATA LOGGER Data Logger Tranducer Benda Uji P Gambar 3 . Skema pengujian kuat tekan

## Hasil dan Pembahasan

## Kuat tekan beton mutu tinggi
Hasil  perhitungan  kuat  tekan  beton  mutu  tinggi untuk tiap persentase penambahan serat polypropylene dan umur pengujian untuk benda uji beton  tanpa  bakar  dan  pasca  bakar  diperlihatkan pada Tabel 1 dan Tabel 2.

## Tabel 1. Kuat tekan rata-rata beton mutu tinggi tanpa bakar
Umur benda uji (hari) Kuat tekan rata-rata untuk tiap persentase PPF (kg/cm 2 ) 0% 0,2% 0,4% 7 503,64 349,23 333,87 28 664,51 457,56 392,89
Tabel 2. Kuat tekan rata-rata beton mutu tinggi
pasca baka r Umur benda uji (hari) Kuat tekan rata-rata untuk tiap persentase PPF (kg/cm 2 ) 0% 0,2% 0,4% 7 499,59 468,88 336,30 28 538,40 510,91 394,50

## Karakteristik beton mutu tinggi pasca bakar
Beton  mutu  tinggi  yang  telah  dibakar  pada temperatur  400ºC  selama  5  jam  mengalami perubahan  warna  menjadi  kehitaman.  Benda  uji juga mengalami retak permukaan  yang  cenderung membesar  serta  terjadi  pengelupasan capping . Akibat  perbedaan  angka  muai  pada  agregat  dan pasta  semen,  terjadi  penyusutan  beton  pada  suhu tinggi,  di  mana  pasta  semen  akan  menyusut sedangkan agregat akan mengembang. Mekanisme ini  membangkitkan  timbulnya  retak  pada  beton yang  berkontribusi  terhadap  penurunan  kuat tekan beton.
Benda  uji  beton  yang  dibakar  akan  mengalami kehilangan  berat.  Besarnya  persentase  kehilangan berat  beton  rata-rata  untuk  tiap  penambahan  serat polypropylene dan  umur  benda  uji  diperlihatkan pada  Tabel  3.  Berdasarkan  Tabel  3  dapat  dilihat bahwa  penambahan  serat polypropylene dan  umur benda  uji  berpengaruh  terhadap  berat  beton. Semakin tinggi persentase serat polypropylene dan semakin  muda  umur  beton  kehilangan  berat  yang timbul  lebih  besar.  Hal  ini  sesuai  dengan  hasil penelitian Karahan et al. (2020) yang menyimpulkan  bahwa  berat  benda  uji  berkurang secara  signifikan  seiring  dengan  peningkatan temperatur.  Penyusutan  pasta  semen  terjadi  lebih besar  karena  serat polypropylene yang  tersebar merata  di  dalam  beton  akan  terbakar  dan  meleleh
yang  dapat  menyebabkan  berkurangnya  volume beton.
Tabel 3. Persentase kehilangan berat beton mutu tinggi rata-rata Umur Benda Uji (Hari) Kehilangan berat rata-rata untuk tiap persentase PPF (%) 0% 0,2% 0,4% 7 4,47 6,00 8,60 28 3,24 5,23 6,85

## Hubungan tegangan dan regangan beton mutu tinggi tanpa bakar dan pasca bakar
Hubungan  tegangan  dan  regangan  beton  mutu tinggi  tanpa  bakar  dan  pasca  bakar  pada  tiap persentase  penambahan  serat polypropylene yang diuji  pada  umur  7  dan  28  hari  diperlihatkan  pada Gambar 4 dan 5. Dari gambar dapat dilihat bahwa penambahan serat polypropylene menurunkan kuat tekan  beton,  di  mana  perilakunya  sama  untuk benda uji yang tidak dibakar dan pasca bakar, yaitu penurunan kuat tekan terjadi semakin besar seiring dengan semakin banyaknya jumlah serat polypropylene yang digunakan.
Gambar 4. Hubungan tegangan regangan beton mutu tinggi tanpa bakar berdasarkan variasi persentase serat polypropylene 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0,00 0,01 0,02 0,03 T ega n ga n ( kg/cm 2 ) Regangan 7 d Tanpa Bakar 0% PPF 7 d Tanpa Bakar 0.2% PPF 7 d Tanpa Bakar 0.4% PPF 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0,00 0,01 0,02 0,03 T ega n ga n ( kg/cm 2 ) Regangan 28 d Tanpa Bakar 0% PPF 28 d Tanpa Bakar 0.2% PPF 28 d Tanpa Bakar 0.4 % PPF
Namun demikian, penambahan serat
polypropylene dapat  meningkatkan  daktilitas material  beton  mutu  tinggi  yang  ditunjukkan  oleh slope kurva  tegangan-regangan  yang  semakin landai.  Hal  ini  dapat  mencegah  kehancuran  beton yang tiba-tiba. Retak yang timbul pada beton mutu tinggi yang ditambahkan serat polypropylene lebih banyak  dan  merata.  Karakteristik  mekanis  yang baik diperoleh pada penambahan serat polypropylene 0,2%-vol,  di  mana  beban  dan regangan beton yang timbul masih relatif tinggi.
Gambar 5. Hubungan tegangan regangan beton mutu tinggi pasca bakar berdasarkan variasi persentase serat polypropylene
Analisis kuat tekan beton mutu tinggi menggunakan serat polypropylene
Penggunaan  serat polypropylene pada  beton menyebabkan  penurunan  kuat  tekan.  Kuat  tekan beton semakin menurun dengan semakin banyaknya  dosis  penggunaan  serat polypropylene . Pada  beton  mutu  tinggi  tanpa  bakar  untuk  umur pengujian 28 hari, penambahan serat polypropylene 0,2%-vol  menurunkan  kuat  tekan sebesar  31,14  %  dan  pada  penambahan  serat polypropylene 0,4%-vol  terjadi  penurunan  sebesar 40,88  %  dibandingkan  kuat  tekan  beton  mutu tinggi tanpa penambahan serat polypropylene .
Kuat  tekan  beton  tanpa  bakar  yang  diperoleh sesuai  dengan  penelitian  beton  mutu  tinggi  oleh Drzymała et  al. (2017),  Aulia  dan  Rinaldi  (2015) yang  menghasilkan  penurunan  kuat  tekan  pada beton  mutu  tinggi  yang  ditambahkan  serat polypropylene . Demikian  juga  pada  beton  mutu sedang (beton normal) sebagaimana yang dilaporkan oleh (Richardson, 2006) yang
mengalami  penurunan  sebesar  11,40%,  serta Karahan et  al. (2020)  yang  menyimpulkan  bahwa kuat  tekan  mortar  dengan  FAS  0,5  yang ditambahkan  serat polypropylene 0,1;  0,2  dan 0,3%-vol  berkurang  8,66%–12,36%  dibandingkan mortar  tanpa  menggunakan  serat polypropylene . Berat  jenis  dan  densitas  serat polypropylene yang lebih  rendah  dibandingkan  dengan  pasta  semen menyebabkan  timbulnya defect  area di  dalam matrik  beton  sebagai  penyebab  penurunan  kuat tekan beton.
(a)  Umur 7 hari
(b)  Umur 28 Hari
Gambar 6. Normalisasi penurunan kuat tekan untuk setiap penambahan serat polypropylene pada beton mutu tinggi tanpa bakar dan pasca bakar
Namun  pada  beton  mutu  tinggi  pasca  bakar, penurunan  kuat  tekan  terjadi  lebih  kecil  dengan
0 100 200 300 400 500 600 700 0,00 0,02 0,04 T ega n ga n ( kg/cm 2 ) Regangan 7 d Pasca Bakar 0% PPF 7 d Pasca Bakar 0.2% PPF 7 d Pasca Bakar 0.4% PPF 0 100 200 300 400 500 600 700 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 T ega n ga n ( kg/cm 2 ) Regangan 28 d Pasca Bakar 0% PPF 28 d Pasca Bakar 0.2% PPF 28 d Pasca Bakar 0.4% PPF 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0,0 0,2 0,4 No rm al is a si kua t te ka n Persentase PPF Tanpa Bakar Pasca Bakar 499,59 499,59 333,87 503,64 349,23 503,64 503,64 503,64 468,88 499,59 336,30 499,59 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0,0 0,2 0,4 No rm al is a si kua t te ka n Persentase PPF Tanpa Bakar Pasca Bakar 538,40 538,40 664,51 664,51 457,56 664,51 392,89 664,51 394,50 538,40 510,91 538,40
penambahan  serat polypropylene ,  yaitu  5,11% pada  penambahan  serat polypropylene 0,2%-vol dan  26,73%  pada  penggunaan  serat polypropylene 0,4%-vol  sebagaimana  terlihat  pada  Gambar  6. Kanalisasi  yang  terbentuk  akibat  pelelehan  serat polypropylene pada  temperatur  tinggi  berfungsi sebagai media untuk mengeluarkan uap air dan gas yang  terperangkap  di  dalam  matrik  beton  untuk mencegah  peledakan  struktur  ( spalling ).  Bila dibandingkan dengan beton tanpa bakar, persentase  peningkatan/penurunan  kuat  tekan beton  mutu  tinggi  pasca  bakar  diberikan  pada Tabel  4.  Dari  Tabel  4  dapat  dilihat  bahwa  untuk umur  7  hari  kuat  tekan  beton  mutu  tinggi  tanpa penggunaan serat polypropylene mengalami penurunan  sebesar  0,81%  sedangkan  dengan penambahan  0,2%-vol  maupun  0,4%-vol  serat polypropylene kuat  tekan  meningkat,  dengan peningkatan  terbesar  terjadi  pada  penambahan 0,2% serat polypropylene yaitu sebesar 25,52%.
Hal  yang  sama  juga  terjadi  untuk  umur  28  hari, kuat  tekan  beton  mutu  tinggi  tanpa  penggunaan serat polypropylene mengalami penurunan  sebesar 23,42 %. Sebaliknya, kuat tekan beton mutu tinggi pasca  bakar  meningkat  secara  signifikan  pada penambahan  0,2%-vol  serat polypropylene yaitu sebesar  10,44%  sedangkan  pada  penambahan 0,4%-vol  terjadi  peningkatan  sebesar  0,41%.  Hal ini  menggambarkan  ketahanan  yang  lebih  baik terhadap  suhu  tinggi  pada  beton  mutu tinggi  yang ditambahkan dengan 0,2%-vol serat
polypropylene .

## Pengaruh variasi penambahan serat
polypropylene dan umur pengujian terhadap kuat tekan beton mutu tinggi pasca bakar
Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa penggunaan serat polypropylene pada beton mutu tinggi pasca bakar menghasilkan  peningkatan  kuat  tekan  optimum pada  persentase  0,2%  dari  volume  beton.  Untuk mengetahui pengaruh penggunaan serat polypropylene pada  variasi  umur  pengujian terhadap  kuat  tekan  beton  mutu  tinggi  yang dibakar  pada  suhu  400ºC  selama  5  jam  dilakukan analisis  varian  menggunakan  metode  klasifikasi dua  arah  dengan  model  efek  tetap  yang  hasilnya diberikan dalam Tabel 5.
Berdasarkan  Tabel  5  menunjukkan  bahwa  F 0 hitung  lebih  besar  dari  F 0 tabel,  hal  ini membuktikan  bahwa persentase penambahan  serat polypropylene dan  umur  pengujian  mempunyai pengaruh  yang  signifikan  terhadap  kuat  tekan beton  mutu  tinggi  pasca  bakar.  Sebaliknya, interaksi  antara  kedua  variabel  tidak  berpengaruh nyata terhadap  kuat tekan  beton  mutu tinggi pasca bakar.  Untuk  mendapatkan  hubungan  antara variasi persentase penambahan serat polypropylene dengan  variasi  umur  pengujian  dilakukan  dengan analisis  regresi.  Nilai  koefisien  determinan tertinggi (R- squared ) diperoleh dengan menggunakan  regresi  linear  berganda  sebesar 0,863  dengan  persamaan  regresi  Y  =  572,622  + 2,387 X 1 – 622,472 X 2 ; di mana X 1 = variasi umur pengujian  dan  X 2 =  variasi  persentase  serat polypropylene .
Tabel 4. Persentase penurunan/peningkatan kuat tekan rata-rata beton pasca bakar terhadap beton tanpa bakar Umur (hari) Persentase PPF (%) Kuat tekan (kg/cm 2 ) Penurunan / peningkatan kuat tekan beton pasca bakar terhadap beton tanpa bakar (%) Tanpa bakar Pasca bakar 7 0 503,64 499,59 -0,81 0,2 349,23 468,88 25,52 0,4 333,87 336,3 0,72 28 0 664,51 538,4 -23,42 0,2 457,56 510,91 10,44 0,4 392,89 394,5 0,41
Tabel 5. Pengaruh variasi persentase penambahan serat polypropylene dan umur pengujian terhadap kuat tekan beton mutu tinggi pasca bakar
Sumber varian Jumlah kuadrat Derajat kebe-basan Rata-rata kuadrat Fo hitung Fo tabel Umur pengujian 17584,93 1 17584,93 21,56 4,26 Persentase serat polypropylene 108492,22 1 108492,22 132,99 4,26 Interaksi 457,46 1 457,46 0,56 4,26 Error 19579,47 24 815,81 Total 146114,08 27

## Kesimpulan
Beton  mutu  tinggi  yang  ditambahkan  serat polypropylene yang  dibakar  pada  temperatur 400ºC  selama  5  jam  mengalami  peningkatan  kuat tekan dibandingkan beton  mutu tinggi tanpa bakar baik untuk umur pengujian 7 dan 28 hari.
Walaupun  penggunaan  serat polypropylene pada beton  mutu  tinggi  dapat  menurunkan  kuat  tekan dibandingkan  beton  mutu  tinggi  normal  tanpa penambahan  serat polypropylene baik  untuk kondisi  tanpa  bakar  dan  pasca  bakar  diakibatkan terbentuknya  daerah  kerusakan  ( defect  area )  pada matrik  beton  akibat  berat  jenis  dan  densitas  serat polypropylene yang  lebih  rendah  dibandingkan dengan  pasta  semen,  namun  beton  mutu  tinggi tanpa  penggunaan  serat polypropylene mengalami penurunan  kuat  tekan  pada  kondisi  pasca  bakar dibandingkan dengan beton tanpa bakar.
Selanjutnya,  penurunan  kuat  tekan  beton  dengan penambahan  serat polypropylene pada  beton  mutu tinggi pasca bakar terjadi lebih kecil dibandingkan dengan beton mutu tinggi tanpa bakar.
Disimpulkan
bahwa penambahan serat polypropylene pada  beton  mutu  tinggi  dapat mencegah  degradasi  kuat  tekan  yang  cepat  pada temperatur tinggi. Kanalisasi yang terbentuk akibat pelelehan  serat polypropylene di  dalam  matrik beton  dapat  berfungsi  sebagai  media  untuk mengeluarkan  uap  air  dan  gas  yang  terperangkap sehingga  mencegah  terjadinya  peledakan  struktur ( explosive spalling )  akibat  tegangan  thermal  yang tinggi.  Persentase  serat polypropylene yang menghasilkan  ketahanan  terhadap  suhu  tinggi optimum  adalah  0,2%-vol,  yang  menghasilkan penurunan  kuat  tekan  yang  tidak  besar  namun memiliki daktilitas material yang lebih baik.

## Daftar Pustaka
Alhasanat,  M.  B.,  Al  Qadi,  A.  N.,  Al  Khashman, O. A., & Dahamsheh, A (2016). Scanning electron microscopic evaluation of self-compacting concrete  spalling  at  elevated  temperatures. American  Journal  of  Engineering  and  Applied Sciences , 9 (1), 119-127.
Amancio,  F.  A.,  de  Carvalho  Rafael,  M.  F.,  de Oliveira  Dias,  A.  R.,  &  Cabral,  A.  E.  B.  (2018). Behavior of concrete reinforced with polypropylene  fiber exposed to  high temperatures. Procedia Structural Integrity , 11 , 91-98.
American  Concrete  Institute  211.4R-93  (1998). Guide for Selecting Proportions for High-Strength
Concrete  with Portland Cement  and Fly Ash . ACI Committee 211, Michigan, United States.
Atashafrazeh, M., Bingöl, A. F., & Caf, M. (2017). The  influence  of  elevated  temperatures  on  the mechanical  properties  of  polypropylene  fiber reinforced concrete. Challenge Journal of
Structural Mechanics , 3 (3), 116-122.
Aulia, T. B (2004). Ein Beitrag Zur Bruchmechanik  Von  Unbewehrtem  Hochfesten
Beton, PhD Thesis , Leipzig, Jerman: University of Leipzig.
Aulia,  T.  B.,  Rinaldi  (2015). Bending  capacity analysis  of  high-strength  reinforced  concrete beams  using  environmentally  friendly  synthetic fiber  composites. Procedia  Engineering , 125 , 1121-1128.
Bingöl,  A.  F.,  &  Atashafrazeh,  M.  (2015). Compressive  strength  of  polypropylene  fiber concrete  under  the  effects  of  high  temperatures. International  Journal  of  Modern  Manufacturing Technologies , 7 (1), 7-11.
Bošnjak,  J.,  Sharma,  A.,  &  Grauf,  K.  (2019). Mechanical  properties  of  concrete  with  steel  and polypropylene  fibres  at  elevated  temperatures. Fibers , 7 (2), 9.
Çavdar, A. (2013). The effects of high temperature on mechanical properties of cementitious composites  reinforced  with  polymeric  fibers. Composites Part B: Engineering , 45 (1), 78-88.
Corpas  F.  A.,  González,  B.,  Gómez,  L.,  Rosa,  F., Figueroa,  J.  M  (2013). The  Fire  Resistance  of Concrete  with  Polypropylene  Fibers .  Paper presented  at  MATEC  Web  of  Conferences , 6 , 02005,  Concrete  Spalling  due  to  Fire  Exposure: Proceedings  of  the  3rd  International  Workshop Paris, France.
Drzymała,  T.,  Jackiewicz-Rek,  W.,  Tomaszewski, M., Kuś, A., Gałaj, J., Šukys, R (2017). Effects of high  temperature  on  the  properties  of  high performance concrete (HPC). Procedia
Engineering , 172 , 256 – 263.
Hamed,  S.,  &  Saberi,  Y.  (2014).  Study  on  the effect of polypropylene fibers on strength and heat resistance  of  concrete. World  Applied  Sciences Journal , 31 (5), 767-770.
Karahan,  O.,  Durak,  U.,  Ilkentapar,  S.,  Atabey,  I. I., Atiş, C. D (2020). Resistance of polypropylene fibered  mortar  to  elevated  temperature  under
different cooling regimes. Journal
of Construction , 18 (2), pp. 386-397 .
Mohammadhosseini,  H.,  Lim,  N.  H.  A.  S.,  Mohd Sam,  A.  R.,  &  Samadi,  M.  (2018).  Effects  of Elevated  Temperatures  on  Residual  Properties  of Concrete  Reinforced  with  Waste  Polypropylene Carpet  Fibres. Arab  J  Sci  Eng , 43 ,  DOI 10.1007/s13369-017-2681-1, pp. 1673-1686.
Neville,  A.  M  (1999). Properties  of  concrete (4 th Eds.). London: Longman.
Petrus, C., Azhar, H. A., Dee, G. L., Ismail, R., & Alisibramulisi, A. (2016). Compressive strength of concrete  with  fibres  at  elevated  temperature. Jurnal Teknologi , 78 (5-4).
Petrus,  C.,  Azhar,  H.  A.,  Goh,  L.  D., Alisibramulisi, A., &  Abu Bakar, I. A (2018). The Mechanical  Properties  of  HFRC  Under  Elevated Temperature  Exposure .  Paper  presented  at  IOP
Conf.  Series:  Materials  Science  and  Engineering 429 , 012030, International Conference on Advanced Manufacturing and Industry
Applications, Sarawak, Malaysia.
Richardson, A. E (2006). Compressive strength of concrete  with  polypropylene  fiber  additions. Structural Survey , March 2006.
Serrano,  R.,  Cobo,  A.,  Prieto,  M.  I.,  &  de  las Nieves  González,  M.  (2016).  Analysis  of  fire resistance  of  concrete  with  polypropylene  or  steel fibers. Construction  and  Building  Materials , 122 , 302-309.
Shihada,  S.  (2011). Effect of  polypropylene  fibers on  concrete  fire  resistance. Journal  of  Civil Engineering and Management , 17 (2), 259-264.
SNI 03-1974-1990 (1990). Metode  pengujian kuat tekan beton . Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.