PERENCANAAN CAMPURAN BETON (MIX DESIGN) DAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BETON K-250 UMUR 7, 14, DAN 28 HARI PDF

Preview

Summary

Lab. Kekuatan Bahan Rabu, 23 Desember 2015 LAPORAN PRAKTIKUM BAHAN KONSTRUKSI PERENCANAAN CAMPURAN BETON (MIX DESIGN) DAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BETON K-250 UMUR 7, 14, DAN 28 HARI Disusun oleh: Dzaky Syifaurrahman (F44130037) Deni Dwi Yudhistira (F44130038) Ahmadi Syukra Murdy (F44130039) Ramananda A...

Description

Lab. Kekuatan Bahan

Rabu, 23 Desember 2015

LAPORAN PRAKTIKUM BAHAN KONSTRUKSI PERENCANAAN CAMPURAN BETON (MIX DESIGN) DAN PENGUJIAN KUAT TEKAN BETON K-250 UMUR 7, 14, DAN 28 HARI Disusun oleh: Dzaky Syifaurrahman Deni Dwi Yudhistira Ahmadi Syukra Murdy Ramananda Arrifah Fandri Cahya Okyawan Fauzan Muhammad Ilmi

(F44130037) (F44130038) (F44130039) (F44130042) (F44130044) (F44130051)

Dosen Praktikum : Ir. Meiske Widyarti M. Eng M. Fauzan ST., MT.

Asisten : 1. Alfandias Seysna Putra 2. Yessie Julinanda

(F44120054) (F44120063)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2015

1`

PENDAHULUAN Era modern ini, pembangunan infrastruktur bergerak semakin cepat dan secara berkelanjutan. Kegiatan-kegiatan konstruksi seperti pembangunan gedung, jalan, perumahan, perhotelan, pasar modern, jaringan komunikasi, pengairan hingga sarana dan prasarana transportasi terjadi hampir di setiap sudut kota. Penggunaan beton sebagai bahan utama tidak terlepas dalam kegiatan rancang bangun konstruksi. Beton sejak dulu dikenal sebagai material dengan kekuatan tekan yang memadai, mudah dibentuk, mudah diproduksi secara lokal, relatif kaku, dan ekonomis. Beton dibuat dengan cara mencampurkan semen portland atau semen hidrolik, agregat halus, agregat kasar, dan air dengan atau tanpa bahan campuran tambahan. Kualitas beton sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan penyusunnya (Jumiati et al. 2012). Keseragaman kualitas beton sangat dipengaruhi oleh keseragaman bahan dasar dan metode pelaksanaan perencanaan beton. Kualitas dan keseragaman beton yang disyaratkan dapat dicapai jika dalam proses pelaksanaan pembuatan beton dilakukan dengan baik dan sesuai dengan prosedur. Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk membuat perencanaan beton diantaranya yaitu metode ACI (American Concrete Institute) dan metode SNI (Standar Nasional Indonesia). Perencanaan campuran beton (mix design) adalah suatu langkah yang sangat penting dalam pengendalian mutu dan kualitas beton. Kekuatan tekan beton merupakan salah satu kinerja utama beton. Kuat tekan beton merupakan kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Pengujian kuat tekan dilakukan untuk mengetahui tingkat kekuatan beton yang diharapkan hasilnya, serta sesuai dengan mutu beton yang direncanakan (Hamid et al. 2007). Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini bertujuan untuk melakukan perencanaan campuran beton dan pengujian kuat tekan beton umur 7, 14, dan 28 hari.

TUJUAN Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perencanaan campuran beton (SNI 03-2834-2000) serta melakukan pengujian kuat tekan beton (SNI 03-1974-1990) umur 7, 14, dan 28 hari.

ALAT DAN BAHAN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Slump (Gambar 1) Timbangan digital (Gambar 2) Agregat halus (pasir) (Gambar 3) Agregat kasar (kerikil) (Gambar 4) Semen portland tipe I (Gambar 5) Air (Gambar 6) Wadah (Gambar 7) Sendok semen (Gambar 8) Mold silinder, diameter 10 cm dan tinggi 20 cm (Gambar 9) Universal Testing Machine (UTM) (Gambar 10)

2`

Gambar 1 Slump

Gambar 3 Pasir

Gambar 2 Timbangan digital

Gambar 4 Kerikil

Gambar 5 Semen portland

Gambar 6 Air

Gambar 7 Wadah

Gambar 8 Sendok semen

3`

Gambar 9 Mold silinder

Gambar 10 UTM

METODE Penelitian perencanaan campuran beton (mix design) dan pengujian kuat tekan beton dilakukan di Laboratorium Kekuatan Bahan Konstruksi, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB, pada 25 Novemeber hingga 16 Desember 2015. Langkah awal dalam penelitian ini yaitu dilakukannya pengendalian kualitas dan mutu beton dengan mix design. Perencanaan campuran beton dilakukan berdasarkan SNI 03-2834-2000 tentang Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Tata cara yang dilakukan meliputi persyaratan umum dan persyaratan teknis perencanaan proporsi camporan beton untuk digunakan sebagai salah satu acuan bagi perencana dan pelaksana dalam menghitung proporsi campuran beton tanpa bahan tambahan untuk menghasilkan beton yang sesuai rencana. Diagram alir proses pembuatan beton disajikan dalam Gambar 11. Penentuan nilai kuat tekan beton benda uji silinder dan tinggi slump Penentuan kadar, air, semen, agregat kasar dan halus (SNI 03-2834-2000) Mixing

Pengujian tinggi slump

Pencetakan beton pada mold silinder Pengeringan selama 24 jam Proses pelepasan mold silinder Proses perendaman

Beton siap uj Gambar 11 Diagram alir perencanaan campuran beton

Kuat tekan beton yang diisyaratkan sebesar 250 kg/cm2 (benda uji silinder) untuk umur 28 hari, dengan bagian cacat 5%. Nilai slump test yang diisyaratkan 12 ± 2 cm. Nilai standar deviasi yang digunakan sebesar 50. Nilai tambah (margin) pada beton dapat dihitung dengan persamaan (1).

4`

Nilai tambah = k × S ………………...……...…...………………………………(1) Setelah diperoleh nilai tambah beton, maka dapat ditentukan nilai kuat tekan rata-rata yang ditargetkan. Kekuatan tekan rata-rata dapat dihitungan dengan persamaan (2). σbm' = σbk +( k × S)…...………...………………..………………………………(2) Semen yang digunakan adalah portland tipe I dengan agregat kasar batu pecah, kemudian dapat ditentukannya perkiraan kekuatan beton. Kekuatan beton yang diperkirakan pada umur 28 hari sebesar 37 MPa dengan nilai FAS sebesar 0.43 (Lampiran 1). Ukuran butir agregat maksimum yang digunakan sebesar 20 mm dengan nilai kadar air bebas yang diperoleh sebesar 190 kg/m3 (Lampiran 1). Kadar semen yang diperlukan dalam perencanaan beton dihitung dengan persamaan (3). Kadar semen =

kadar air bebas FAS

……..........……...…………………………………(3)

Berdasarkan Tabel 4 SNI 03-2834-2000 diperoleh kadar air semen minimum sebesar 275 kg/m3 dan FAS maksimum sebesar 0.6 (Lampiran 1). Kadar semen maksimum dapat dihitung dengan persamaan (4). Kadar semen maks=

kadar air bebas FAS maks

..……...………………………………………(4)

Kadar semen ditentukan dengan nilai yang terbesar, yaitu 441.86 kg/m3 dengan nilai FAS sebesar 0.43. Persen pasir diperoleh berdasarkan Grafik 14 SNI 032834-2000, yaitu sebesar 32.5% (Lampiran 1). Berat isi beton basah ditentukan berdasarkan hasil plotting Grafik 16 SNI 03-2834-2000, yaitu sebesar 2435 kg/m3 (Lampiran 1). Selanjutnya besarnya kadar agregat, agregat kasar, dan agregat halus secara berturut-turut dapat dihitung dengan persamaan (5), (6), dan (7). Kadar agregat= berat beton isi basah - kadar semen - kadar air …………...……(5) Kadar pasir= kadar agregat × %pasir …..…………….…….……...……………(6) Kadar kerikil = kadar agregat – kadar pasir …………………………...…..……(7) Keterangan: k = tetapan statistik yang nilainya tergantung pada persentase kegagalan hasil uji sebesar maksimum 5 % = 1.64 S = deviasi standar rencana σbm’ = kuat tekan rata-rata (kg/cm2) σbk = kuat tekan yang diisyaratkan (kg/cm2) Setelah dilakukannya perhitungan perencanaan beton, langkah selanjutnya yaitu pelaksanaan campuran adukan beton. Bahan campuran sesuai dengan 5`

perencanaan disiapkan pada wadah yang terpisah. Berat rencana ditambahkan sebanyak 50% dari rencana awal untuk mengatasi kehilangan mutu beton ketika diaduk. Agregat kasar dan halus dimasukkan dalam wadah dan diaduk dengan bantuan sekop atau alat pengaduk. Selanjutnya, semen ditambahkan pada agregat campuran dan diaduk hingga tercampur secara merata. Sepertiga air dari air total dimasukkan ke wadah dan diaduk. Air ditambahkan sebanyak sisa air total dalam wadah dan dilakukan pengadukan kembali. Adanya kendala campuran beton yang terlalu kering, maka sebanyak 800 ml air ditambahkan dalam campuran beton. Setelah pelaksanaan campuran adukan beton selesai, langkah selanjutnya yaitu pelaksanaan slump test. Cetakan diletakkan di atas pelat dan ditahan pada kedua sisi pinggirnya. Setiap sepertiga isi cetakan, dipadatkan dengan tongkat pemadat sebanyak 25 kali tumbukan secara merata. Tongkat pemadat harus masuk sampai bagian bawah dari sisi lapisan beton. Selesai pemadatan, permukaan benda uji diratakan dengan tongkat dan dibiarkan selama 60 detik. Kemudian cetakan diangkat secara perlahan dan tegak lurus ke arah atas. Tinggi penurunan slump pada campuran beton diukur dan dicatat. Bersamaan dengan uji slump test, mold silinder disiapkan. Mold dibaluri dengan oli agar beton mudah dilepas setelah dicetak dan dikeringkan. Campuran beton diambil langsung dari wadah adukan dengan bantuan sekop. Mold diisi dengan campuran beton dalam tiga lapis, setiap lapis dipadatkan dengan 25 kali tumbukan secara merata. Setelah selesai, beton didiamkan di ruang terbuka selama 24 jam. Setelah 24 jam, mold beton dibuka dan benda uji beton dikeluarkan. Benda uji beton direndam dalam bak perendam berisi air (curing) selama waktu yang dikehendaki untuk proses pengujian. Selanjutnya, pelaksanaan uji tekan beton dengan Universal Testing Machine (UTM) otomatis dilakukan pada umur 7, 14, dan 28 hari.

HASIL DAN PEMBAHASAN Menurut SNI 03-2834-2000, beton adalah campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar, dan air dengan atau tampa bahan tambah membentuk massa padat. Beton sebagai bahan kontruksi memiliki beberapa kelebihan, diantaranya kuat menahan gaya tekan, tahan terhadap perubahan cuaca, lebih tahan terhadap suhu tinggi, mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan, dan mudah dikerjakan dengan cara mencampur semen, agregat, air, serta bahan tambahan lain bila diperlukan. Namun, selain keuntungan yang dimilikinya beton juga memiliki beberapa kekurangan seperti tegangan tarik yang rendah, daktibilitas rendah, dan keseragaman mutu yang bervariatif (Kandi 2012). Beton terdiri dari tiga kelas, yaitu beton kelas I, kelas II, dan kelas III. Beton kelas I adalah beton untuk pekerjaan non struktural yang pelaksanaannya tidak diperlukan keahlian khusus. Beton kelas I terdiri dari Bo, B-0, K-100, K-125, K150, K-175, K-200. Beton kelas II adalah beton untuk pekerjaan struktural secara umum dan pelaksanaannya memerlukan keahlian yang cukup dan harus dilakukan di bawah pengawasan tenaga ahli, misalnya lantai dan kolom. Beton kelas II dibagi dalam mutu-mutu standar B1, K-125, K-175, K-225, K-250, K-275, K-300. Beton kelas III adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan struktural dengan menggunakan mutu beton dengan kekuatan tekan lebih tinggi dari K-125. Pelaksanaan beton ini memerlukan keahlian khusus dan memerlukan laboratorium

6`

dengan peralatan yang lengkap yang dilayani tenaga-tenaga ahli yang dapat melakukan pengawasan mutu beton secara kontinu, misalnya balok dan jembatan. Beton kelas III dibagi dalam mutu-mutu standar K-350, K-325, K-375, K-400, K450, K-500 (Brook 2003). Dalam membuat beton yang berkualitas baik, tidak hanya dengan mencampurkan bahan-bahan dasarnya hingga membentuk suatu benda padat. Namun, perlu diperhatikan juga perhitungan untuk memperoleh adukan beton yang baik dan sesuai dengan mutu yang diinginkan. Perencanaan campuran beton dilakukan berdasarkan SNI 03-2834-2000 tentang Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Hasil perencanaan campuran beton dengan kuat tekan rencana 250 kg/cm2 (benda uji silinder) umur 28 hari dan tinggi slump test yang diisyaratkan 12 ± 2 cm disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1 Hasil perencanaan campuran beton mutu K-250 benda uji berbentuk silinder Uraian Nilai / Tipe Satuan Kuat tekan yang disyaratkan (benda uji silinder) 250 kg/cm2 Deviasi Standar 50 kg/cm2 Nilai tambah (margin) 82 kg/cm2 Kekuatan rata-rata yang ditargetkan 332 kg/cm2 Jenis semen Portland I Agregat kasar Batu pecah Agregat halus Alami Faktor air semen bebas (FAS) 0.43 Faktor air semen maksimum 0.43 Slump 10-30 cm Slump test aktual (hasil pengujian) 11.50 cm Ukuran agregat maksimum 20 mm Kadar air bebas 190 kg/m3 Kadar semen 441.86 kg/m3 Kadar semen maksimum 316.67 kg/m3 Kadar semen minimum 275 kg/m3 Faktor air semen yang disesuaikan 0.43 Persen agregat halus 32.5 % Berat isi beton 2435 kg/m3 Kadar agregat gabungan 1803.14 kg/m3 Kadar agregat halus 586.02 kg/m3 Kadar agregat kasar 1217.12 kg/m3

Berdasarkan hasil perencanaan campuran beton dalam Tabel 1 dapat ditunjukkan kuat tekan rata-rata yang ditargetkan untuk mutu beton K-250 yaitu sebesar 332 kg/m2. Nilai kuat tekan rata-rata yang ditargetkan diperoleh dari hasil penjumlahan nilai margin dengan nilai kuat tekan yang diisyaratkan sebesar 250 kg/cm2. Nilai faktor air semen (FAS) dalam pembuatan beton mutu K-250 yaitu sebesar 0.43. FAS pada dasarnya adalah perbandingan banyaknya jumlah air bebas dengan jumlah semen pada satu campuran beton. Secara umum, diketahui bahwa semakin tinggi nilai faktor air semennya maka semakin rendah mutu beton, namun nilai FAS yang rendah tidak selalu berarti bahwa kekuatan beton semakin tinggi dikarenakan nilai FAS yang rendah akan menyebabkan kesulitan dalam pengerjaan, yaitu kesulitan pelaksanaan pemadatan yang pada akhirnya menyebabkan mutu beton menurun (Kartini 2007).

7`

Slump test merupakan cara untuk mengetahui konsistensi dan kemudahan pengerjaan beton (workability). Nilai slump ditentukan berdasarkan selisih antara tinggi beton dalam kerucut terpancung dan diluar kerucut terpencung (Kusnadi dan Sulityorini 2011). Hasil slump test pada campuran beton K-250 benda uji berbentuk silinder diperoleh tinggi slump sebesar 11.50 cm. Hasil tersebut masih berada di dalam nilai range slump yang diisyaratkan, yaitu 12 ± 2 cm. Data hasil perencanaan campuran beton dalam Tabel 1, juga menunjukkan bahwa untuk membuat beton mutu K-250 dengan benda uji berbentuk silinder, diperlukan kadar semen sebesar 441.86 kg/m3, kadar air sebesar 190 kg/m3, kadar agregat halus sebesar 586.02 kg/m3, dan kadar agregat kasar batu sebesar 1217.12 kg/m3. Jenis semen yang digunakan yaitu semen portland tipe I. Sedangkan, jenis agregat kasar dan halus yang digunakan secara berturut-turut yaitu batu pecah dan alami. Perbandingan kuat beton pada berbagai umur disajikan dalam Tabel 2 . Tabel 2 Perbandingan nilai kuat tekan beton menurut literatur dan sebenarnya Kuat tekan Kuat tekan sebenarnya literatur Umur beton (hari) Perbandingan (kg/cm2) 2 (kg/cm ) 3 0.46 115 7 0.70 175 155.75 14 0.88 220 172.06 21 0.96 240 28 1.00 250 198.03

Berdasarkan hasil dalam Tabel 2 dapat ditunjukkan bahwa kekuatan beton semakin meningkat seiring bertambahnya umur beton. Menurut literatur (Jumiati et al. 2012), beton pada umur 7 hari memiliki kuat tekan sebesar 70 % dari kuat tekan yang diisyaratkan. Nilai kuat tekan literatur pada umur beton 7 hari yaitu sebesar 175 kg/cm2 sedangkan nilai kuat tekan sebenarnya yaitu sebesar 155.75 kg/cm2. Hasil tersebut secara tidak langsung menunjukkan bahwa nilai kuat tekan beton sebenarnya pada umur 7 hari memiliki mutu yang lebih rendah dari nilai kuat tekan literatur, dengan selisih sebesar 19.25 kg/cm2. Beton pada umur 14 hari memiliki kuat tekan sebenarnya sebesar 172.06 kg/cm2. Hasil tersebut apabila dibandingkan dengan kuat tekan literatur memiliki hasil yang lebih rendah, dengan selisih sebesar 47.94 kg/cm2. Kekuatan beton yang tidak sesuai literatur dapat disebabkan oleh proses penambahan air. Penambahan air pada campuran beton segar untuk meningkatkan workabilitasnya akan memperbesar FAS, yang berdampak pada penurunan kekuatan beton (Kusnadi dan Sulityorini 2011). Menurut Hamid et al. (2007) campuran beton yang terlalu cair juga akan menyebabkan mutu beton menjadi rendah dan lama mengering. Kondisi tersebut dapat mengakibatkan tidak tercapainya kekuatan beton yang ditargetkan dalam perencanaan. Nilai kuat tekan beton pada umur 28 hari yang diperoleh melalui pengujian yaitu sebesar 198.03 kg/cm2. Hasil tersebut apabila dibandingkan dengan nilai kuat tekan literatur maka memiliki hasil yang lebih rendah, dengan selisih sebesar 21.97 kg/cm2. Mutu kuat beton berada di bawah kuat beton literatur, dapat disebabkan oleh proses pencampuran beton yang tidak merata. Proses pencapuran beton yang tidak merata dapat menimbulkan kekuatan beton yang tidak seragam dan memicu timbulnya udara pada benda uji beton. Beton dengan kekuatan menengah dan tinggi, tiap 1% peningkatan kandungan udara akan mengurangi 8`

kekuatan beton sekitar 5% tanpa perubahan air semen (Mehta 1986). Hasil pengukuran berat beton pada umur 7, 14, dan 28 hari disajikan dalam Tabel 3. Tabel 3 Berat dan berat isi beton di setiap umur beton Umur beton (hari) 7 14 28

Berat Beton (kg) 3.407 3.406 3.464

Berat isi beton (kg/m3) 2167.785 2167.148 2204.376

Tabel 3 menunjukkan bahwa berat beton memiliki hasil yang berfluktuasi di setiap umur beton. Berat beton tertinggi terjadi pada umur 28 hari yaitu sebesar 3.464 kg dan yang terendah terjadi pada umur 14 hari yaitu sebesar 3.406 kg. Rasio antara berat beton dengan volume beton disebut dengan berat isi beton. Berat beton secara langsung akan mempengaruhi nilai berat isi beton, semakin tinggi berat beton maka semakin tinggi juga berat isi beton yang diperoleh. Berat isi beton tertinggi terjadi pada umur 28 hari yaitu sebesar 2204.376 kg/m3 dan terendah terjadi pada umur beton 14 hari yaitu sebesar 2167.148 kg/m3. Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 7 hari disajikan dalam Gambar 12.

Gambar 12 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 7 hari

Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 7 hari dalam Gambar 12 menunjukkan bahwa nilai lendutan (displacement) meningkat seiring bertambahnya pembebanan. Nilai lendutan saat mengalami kondisi ultimate yaitu sebesar 9 mm, dengan kuat tekan 155.75 kg/cm2. Selanjutnya, setelah melewati kondisi ultimate, beton mulai mengalami kondisi rupture. Kondisi rupture biasanya ditandai dengan adanya retakan atau patahan pada benda uji beton. Besarnya kekuatan beton dalam menahan beban mulai mengalami penurunan yang secara drastis. Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 14 hari disajikan dalam Gambar 13.

9`

Gambar 13 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 14 hari

Hasil pengujian kuat beton dalam Gambar 13 juga menunjukkan bahwa besarnya pembebanan yang diberikan dapat mempengaruhi displacement pada benda uji beton. Displacement terus mengalami peningkatan hingga kekuatan beton berada pada kondisi ultimate. Nilai displacement dan kuat tekan beton dalam kondisi ultimate, secara berturut-turut sebesar 8.7 mm dan 172.06 kg/cm2. Setelah melewati kondisi ultimate, benda uji beton mulai mengalami retakan atau patahan (rupture) yang ditandai dengan menurunnya kekuatan beton secara drastis. Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 28 hari disajikan dalam Gambar 14.

Gambar 14 Grafik hasil pengujian kuat tekan beton pada umur 28 hari

Berdasarkan grafik hasil pengujian kuat tekan beton umur 28 hari dalam Gambar 14, dapat ditunjukkan bahwa lendutan terus mengalami peningkatan seiring bertambahnya pembebanan. Proses ini terus berlangsung hingga beton mencapai kondisi ultimate. Dalam kondisi ultimate nilai kuat tekan beton dan lendutan berada pada kondisi maksimum, secara berturut-turut sebesar 198.03

10`

kg/cm2 dan 5.9 mm. Setelah melewati kondisi ultimate, kuat tekan beton akan mengalami retakan atau patahan pada benda uji beton yang ditandai dengan penurunan kekuatan beton secara drastis.

KESIMPULAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa dalam perencanaan beton mutu K-250 dengan benda uji berbentuk silinder dan tinggi slump 12 ± 2 cm, diperlukan kadar semen portland tipe I sebanyak 441.86 kg/m3, kadar air sebanyak 190 kg/m3, kadar agregat halus alami sebanyak 586.02 kg/m3, dan kadar agregat kasar batu pecah sebanyak 1217.12 kg/m3. Kekuatan beton K-250 semakin meningkat seiring bertambahnya umur beton. Nilai kuat tekan beton sebenarnya pada umur 7 hari sebesar 155.75 kg/cm2, umur 14 hari sebesar 172.06 kg/cm2, dan umur 28 hari sebesar 198.03 kg/cm2. Mutu kuat tekan beton berada di bawah nilai literatur, dapat disebabkan oleh proses penambahan air. Beton K-250 tergolong dalam kelas II yang dapat diaplikasikan pada pembuatan lantai dan kolom struktural.

DAFTAR PUSTAKA Brook KM. 2003. Bahan dan Praktek Beton Cetakan Keti...