STUDI KINERJA MORTAR BUSA SEBAGAI MATERIAL LAPISAN PONDASI BAWAH PADA PERKERASAN KAKU TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh RAIHAN ARDITAMA HARNEDI NIM: 26921014 (Program Studi Magister Sistem Teknik Jalan Raya) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Mei 2023 i ABSTRAK STUDI KINERJA MORTAR BUSA SEBAGAI MATERIAL LAPISAN PONDASI BAWAH PADA PERKERASAN KAKU Oleh Raihan Arditama Harnedi NIM: 26921014 (Program Studi Magister Sistem dan Teknik Jalan Raya) Pembangunan perkerasan kaku di atas tanah dasar yang lemah dapat memicu penurunan tanah dasar yang berlebihan dan dapat menyebabkan kerusakan berupa retak atau pergeseran sendi pada pelat perkerasan kaku. Solusi yang diajukan pada penelitian ini adalah mencari material alternatif pada lapisan pondasi bawah dengan tujuan untuk mengurangi beban yang diterima tanah dasar akibat sistem lapisan perkerasan kaku. Material alternatif yang diteliti adalah mortar busa. Mortar busa terdiri dari campuran semen, agregat halus dan air yang membentuk mortar lalu ditambah dengan foam. Material mortar busa memiliki keunggulan berupa massa material yang ringan dan workabilitas yang tinggi. Pengaplikasian mortar busa dipercaya tidak hanya mengurangi beban yang dihasilkan sistem lapisan perkerasan kaku, namun juga mengurangi kebutuhan tebal lapisan permukaan beton dari perkerasan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis, mengevaluasi dan membandingkan kinerja mortar busa sebagai material alternatif lapisan pondasi bawah dengan material granular pada variasi daya dukung tanah dasar. Penelitian ini menguji properties mekanis mortar busa pada beberapa variasi kepadatan campuran yaitu 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, dan 1,4 g/cm 3 . Properties mekanis mortar busa yang diujikan adalah nilai kuat tekan, kuat lentur, dan modulus elastisitas. Hasil pengujian properties menunjukkan bahwa properties mekanis mortar busa dipengaruhi oleh kepadatannya dengan hubungan yang berbanding lurus. Berdasarkan hasil pengujian properties mekanis, kepadatan optimum mortar busa yang digunakan untuk analisis lebih lanjut adalah mortar busa dengan kepadatan 0,8 g/cm 3 karena variasi tersebut merupakan campuran dengan kepadatan terendah dan telah memenuhi persyaratan nilai kuat tekan minimum sebagai lapisan pondasi bawah. Sampel mortar busa dengan kepadatan optimum dianalisis lebih lanjut secara numerik menggunakan software LUSAS V.19 untuk meninjau sebaran tegangan yang diterima mortar busa. Analisis tersebut menunjukkan bahwa mortar busa sebagai campuran homogen dapat menyebarkan beban dengan baik dan merata. ii Perbandingan kinerja perkerasan kaku diawali dengan desain tebal perkerasan kaku menurut AASHTO 1993. Perkerasan kaku dengan lapisan pondasi bawah mortar busa memerlukan tebal lapisan permukaan yang lebih tipis dan dapat memikul repetisi beban yang lebih banyak dibanding perkerasan kaku konvensional. Tanah dasar pada perkerasan kaku dengan lapisan pondasi bawah mortar busa juga mengalami konsolidasi yang lebih rendah dan lambat. Selain itu, pengaplikasian mortar busa pada pondasi bawah perkerasan kaku memerlukan biaya material per sumbu kendaraan yang lebih rendah daripada perkerasan kaku konvensional walaupun biaya material per volume yang hampir sama. Hal ini dapat terjadi karena material mortar busa memiliki kepadatan yang lebih rendah dan kekakuan yang lebih tinggi daripada material granular sehingga perkerasan kaku yang didesain menggunakan pondasi bawah material ini akan menjadi lebih ringan, kaku, dan memiliki umur rencana yang lebih panjang. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa mortar busa memiliki kinerja yang baik dari segi properties mekanisnya dan dapat disarankan sebagai material alternatif untuk lapisan pondasi bawah pada perkerasan kaku. Kata Kunci: Perkerasan Kaku, Mortar Busa, Properties Mekanis, Finite Element Method, Repetisi Beban Izin, Konsolidasi, Biaya Material iii ABSTRACT PERFORMANCE STUDY OF FOAM CONCRETE AS A SUB- BASE MATERIAL ON RIGID PAVEMENT By Raihan Arditama Harnedi NIM: 26921014 (Master’s Program in Highway Engineering and Development) Rigid pavement is a type of pavement that uses a mixture of reinforced concrete as the primary material in its surface layer. This pavement has advantages in terms of strength and service life compared to other types of pavement. One of the factors that can reduce the performance of rigid pavements is a weak subgrade layer. Construction of rigid pavements on weak subgrades can trigger excessive subsidence and may cause damage in the form of cracks or displacement of the joints in the rigid pavement slabs. The solution proposed in this study is to look for alternative materials in the subbase layer to reduce the load received by the subgrade due to the rigid pavement layer system. The alternative material being studied is foam concrete. Foam concrete consists of a mixture of cement, fine aggregate and water, forming mortar and then adding to foam. Foam concrete has the advantage of being a lightweight material with high workability. It is believed that the application of foam concrete not only reduces the load generated by the rigid pavement layer system but also reduces the need for a thick surface layer of concrete from the pavement. This study aims to analyze, evaluate and compare the performance of foam concrete as an alternative material for subbase layers with granular materials for variations in the bearing capacity of subgrade soils. This study examined the mechanical properties of foam concrete at several variations of mixed density, which are 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, and 1,4 g/cm 3 . The mechanical properties of foam concrete tested are compressive strength, flexural strength, and elastic modulus. The property test results show that the mechanical property of foam concrete is affected by its density with a directly proportional relationship. Based on the results of mechanical property testing, the optimum density of foam concrete used for further analysis is foam concrete with a density of 0,8 g/cm 3 because this variation is a mixture with the lowest density and meets the minimum compressive strength value requirements as a subbase layer. Foam concrete samples with optimum density were further analyzed numerically using LUSAS V.19 software to review the stress distribution received by the foam concrete. The analysis shows foam concrete as a homogeneous mixture can spread the load properly and evenly. iv Rigid pavement’s performance analysis begins with the pavement surface thickness design according to AASHTO 1993. Rigid pavements with foam concrete subbase require a thinner surface layer and can carry more load repetitions than conventional rigid pavements. Subgrade on rigid pavements with foam concrete subbase also experience lower and slower rate of consolidation. In addition, the application of foam concrete on a rigid pavement subbase requires lower material costs per vehicle axle than conventional rigid pavements, even though the material costs per volume are almost the same. This can happen because foam concrete has a lower density and higher stiffness than granular material so that a rigid pavement designed using a subbase of this material will be lighter, stiffer, and have a longer design life. Thus, it can be concluded that foam concrete has good performance in terms of its mechanical properties and can be suggested as an alternative material for subbase layers on rigid pavements. Keywords: Rigid Pavement, Foam Concrete, Mechanical Properties, Finite Element Method, Allowable Load Repetition, Settlement, Material Cost vii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian Tesis ini dapat ditulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Harnedi, R. A. (2023), Studi Kinerja Mortar Busa Sebagai Material Lapisan Pondasi Bawah Pada Perkerasan Kaku, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut Harnedi, R. A. (2023), Performance Study of Foam Concrete as a Subbase Material for Rigid Pavement, Master's Thesis Program, Institut Teknologi Bandung Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. ix HALAMAN PERUNTUKKAN Dipersembahkan untuk Ayah, Bunda, Hirzy, Rania dan Rehan di Umur 17 Tahun. xi KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hikmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini untuk melengkapi salah satu syarat dalam menyelesaikan program Pendidikan magister (S2) pada Program Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung.