BAB III METODOLOGI PENGUJIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENGUJIAN 3.1 Metodologi Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini terdiri dari peneletian laboratorium dan analisa data laboratorium Penelitian laboratorium Dilakukan dengan cara mendapatkan data-data secara langsung dari hasil pengujian Laboratorium bahan Politeknik Negeri Bandung JL Gegerkalong hilir ds Ciwaruga Bandung Jawa Barat. Fasilitas laboratorium meliputi: Lab. Beton. Metode pelaksanaan penelitian laboratorium uji bahan dilakukan dengan cara pengujian agregat kasar dan agregat halus serta pengujian beton dengan menggunakan bahan tambah styrofoam PT. Beton Elemenindo Putra. Pengujian agregat kasar dan agregat halus meliputi, pengujian berat jenis dan penyerapan air, pengujian berat isi agregat, pengujian analisa ayak, pengujian kadar lumpur agregat, pengujian kadar air agregat, pengujian organik impuritis pada agregat halus dan pengujian kekerasan pada agregat kasar. III-1

2 3.1.2 Studi terdahulu Pada penelitian terdahulu oleh Ida Bagus Dharma Giri', I Ketut Sudarsana, dan Ni Made Tutarani dalam Tulisan KUAT TEKAN DAN MODULUS ELASTIS BETON DENGAN PENAMBAHAN STYROFOAM bahwa dalam Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kuat tekan dan modulus elastisitas beton dengan penambahan butiran styrofoam serta hubungan antara kuat tekan dan modulus elastisitas beton dengan persentase penambahan butiran styrofoam. Butiran styrofoam ini digunakan dengan pertimbangan dapat menjadikan beton lebih ringan namun memiliki kekuatan yang cukup untuk memikul beban yang bekerja. Komposisi campuran yang digunakan adalah 1:2:3 (semen : pasir : batu pecah) dalam perbandingan berat dengan fas sebesar 0,50, dan ukuran agregat maksimum 25 mm. Variasi persentase penambahan butiran styrofoam sebanyak 0%, 10%, 20%, 30%, 40% terhadap volume campuran. Butiran styrofoam yang dipakai memiliki diameter antara 3-10 mm dengan berat satuan 22,89 kg/m 3. Untuk mengetahui nilai kuat tekan dan madulus elastisitas beton dengan penambahan butiran styrofoam, maka dibuat benda uji berbentuk kubus dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm sebanyak 7 buah untuk masing-masing persentase penambahan butiran styrofoam dimana 5 buah benda uji dilakukan pembacaan perpendekan untuk mendapatkan nilai modulus elastisitasnya. Pengujian dilakukan pada umur benda uji 28 hari. Hasil penelitian menunjukkan kuat tekan beton dan modulus elastisitas yang dihasilkan mengalami penurunan dengan bertambahnya persentase butiran styrofoam yang ditambahkan pada carnpuran beton. Nilai kuat tekan dengan variasi persentase butiran styrofoam sebesar 0%, 10%, 20%, 30%, 40% berturutt-turut sebesar 32,395 MPa, 24,144 MPa, 17,994 MPa, 13,411 MPa, 9,995 MPa. III-2

3 Penurunan nilai modulus elastisitas dengan penambahan 10%, 20%, 30%, dan 40% berdasarkan ASTM C 469 berturut-turut 0,278%, 5,797%, 16,555%, dan 32,553%, dan berdasarkan kemiringan kurva tegangan-regangan 0,587%, 6,256%,17,006%, dan 32,83%. 3.2 Waktu & Tempat Penelitian Waktu pengujian : Bulan april s/d mei 2010 Tempat pengujian : Laboratorium Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung 3.3 Bahan-Bahan Penelitian. - Air yang digunakan adalah air yang tersedia di laboratorium - Semen yang digunakan, adalah semen portland. Merek gresik PC type1 - Agregat halus yang digunakan, adalah agregat dari Batujajar - Agregat kasar yang digunakan adalah agregat dari Galunggung - Bahan tambah Styrofoam dari hasil fabrikasi III-3

4 3.4 Metode Pengujian Pengujian Pendahuluan A.AGREGAT KASAR Tabel 3.1 Batas Standar Pengujian Agregat Kasar JENIS PENGUJIAN 1 Berat jenis 2 Gradasi 3 Abrasi STANDAR PENGUJIA N ASTM C ASTM C ASTM C- 33 max 50% BATAS 4 5 kadar zat organik Kadar butir lolos ayakan no 200 ASTM C Lebih muda (negatif), organik rendah sehingga tidak membahayakan pada saat beton segar dan beton kering. Lebih tua (positif), organik tinggi sehingga membahayakan pada saat beton segar dan beton kering (dicuci). ASTM C maksimum 1 % III-4

5 B. AGREGAT HALUS Tabel 3.2 Batas Standar Pengujian Agregat Halus JENIS PENGUJIAN STANDAR PENGUJIAN BATAS 1 Berat jenis Bina marga GRADASI ASTM C kadar zat organik ASTM C Lebih muda (negatif), organik rendah sehingga tidak membahayakan pada saat beton segar dan beton kering. Lebih tua (positif), organik tinggi sehingga membahayakan pada saat beton segar dan beton kering (dicuci). 5 Kadar butir lolos ayakan no 200 ASTM C maksimum 1 % C. SEMEN Tabel 3.3 Batas Standar Pengujian Bahan Bersifat Semen JENIS PENGUJIAN STANDAR PENGUJIAN BATAS 1 Berat jenis ASTM C ,00 3,20 III-5

6 3.5 MIX DESAIN Faktor air semen Faktor air semen adalah persentase berat air terhadap berat semen, dimana agregat dalam keadaan jenuh permukaan kering (S.S.D = Saturated surface Dry) Tabel 3.4 F.a.s Maksimum untuk Tipe Struktur dan Lingkungan yang Berbeda Kekuatan Tekan 28 hari* (Mpa)** Beton Airentrained FAS Beton Non Airentrained Kemudahan Pengerjaan (Workability) Kemudahan pengerjaan dapat dilihat dari nilai slump yang identik dengan tingkat keplastisan beton. Semakin plastis beton, semakin mudah pengerjaannya. Unsur unsure yang mempengaruhi antara lain : 1. Jumlah air pencampur Semakin banyak air semakin mudah untuk dikerjakan. 2. Kandungan semen Jika FAS tetap, semakin banyak semen berarti semakin banyak kebutuhan air sehingga keplastisaannya akan tinggi. 3. Gradasi campuran pasir-kerikil Jika memenuhi syarat dan sesuai dengan standar, akan lebih mudah dikerjakan. 4. Bentuk butiran agregat kasar III-6

7 Tabel 3.5. Slump Agregat berbentuk bulat bulat lebih mudah dikerjakan. Tipe konstruksi slump cm max min tembok &pondasi plat &sumuran lantai, balok & dinding, kolom 10 2,5 lantai jembatan pavement trotoir 10 5 bendungan, konstruksi masa besar Max slump 15 cm, min 2.5 cm Tabel 3.6 Perkiraan Air Campuran dan Persyaratan Kandungan Udara untuk Berbagai Slum dan Ukuran Nominal Agregat Maksimum Slump (mm) 9.5 mm a) Air (lt/m3) 12.7 mm a) 19.1 mm a) 25.4 mm a) 38.1 mm a) 50.8 mm ab) 76.2 mm bc) mm bc) 25.4 s/d s/d s/d Mendekati jumlah kandungan udara dalam beton airentrained (%) 25.4 s/d s/d s/d Kandungan udara total rata-rata yang disetujui d) (dalam persen) Diekspose sedikit Diekspose menengah Sangat akspose ef) 3.5 ef) 4.5 ef) ef) 3.0 ef) 4.0 ef) Keterangan : a) Banyaknya air campuran disini dipakai untuk menghitung faktor air semen untuk suatu campuran percobaan (trial batch). Harga-harga ini adalah III-7

8 maksimal butirnya 1.5 in ( 40 mm), untuk suatu agregat kasar bentuk dan gradasinya cukup baik dan dalam batas yang diterima oleh spesifikasi. b) Nilai slump untuk beton yang mengandung agregat dengan ukuran maksimum 1.5 inch (38.1 mm atau 40 mm) ini adalah berdasarkan percobaan-percobaan yang dibuat setelah membung partikel agregat yang lebih besar dari 38 atau 40 mm c) Banyaknya air campuran disini dipakai untuk menghitung faktor air semen untuk suatu campuran percobaan (trial batch). Jika digunakan butiran maksimum agregat 3 inch (76.2 mm) atau 6 inch (152.4 mm). Harga-harga ini adalah maksimal untuk suatu agregat kasar bentuk dan gradasinya cukup baik dari halus sampai kasar. d) Rekomendasi lainnya tentang kandungan air dan toleransi yang diperlukan untuk control di lapangan tercantum dalam sejumlah dokumen ACI, seperti ACI 201, 345, 318, 301, dan 302. Batas-batas kandungan air dalam beton juga diberikan oleh ASTM C-94 untuk beton ready mix. Persyaratan-persyaratan ini bias saja tidak sama untuk masing-masing peraturan, sehingga perancangan beton perlu ditinjau lebih lanjut dalam menentukan kandungan air yang memenuhi syarat untuk pekerjaan yang juga memenuhi syarat peraturan. e) Untuk beton yang menggunakan agregat lebih besar dari 1.5 inch (40mm) dan tertahan di atasnya, prosentase udara yang diharapkan pada 1.5 inch. Dikurangi material ditabelkan dikolom Akan tetapi, dalam perhitungan komposisi awal seharusnya kandungan udara juga ada sebagai suatu persen keseluruhan. f) Jika menggunakan agregat besar pada beton dengan FAS besar, gelembung udara yang ada bias saja tidak mengurangi kekuatan. Dalam banyak hal, persyaratan air campuran akan berkurang jika FAS bertambah, artinya pengaruh reduksi kekuatan akibat air entrained akan berkurang. g) Harga-harga ini berdasarkan criteria 9% udara di perlukan pada fase mortar. Jika volume mortar sangat berbeda dengn yang ditentukan dalam III-8

9 rekomendasi praktis ini, besarnya dapat dihitung dengan mengambil 9% dari volume mortar sesungguhnya. Tabel 3.7 Volume Agregat Kasar Per Satuan Volume Beton Ukuran Agregat Maks (mm) Volume Agregat kasar kering* persatuan volume untuk berbagai modulusa halus butir *) Volume ini didasarkan atas agregat kasar kondisi kering oven (dry-rodded) sesuai dengan ASTM C-29, Satuan Berat Agegat. Volume ini dihasilkan dari hubungan empiris yang menghasilkan beton dengan tingkat kemudahan pengerjaan yang tinggi, cocok untuk beton biasa. Untuk beton yang kurang mudah dikerjakan dalam syarat konstruksi maka nilai ini dapat dinaikan sekitar 40%. Untuk beton yang lebih mudah dikerjakan kandungan agregat kasarnya dapat dikurangi sekitar 10%, apabila nilai slump dan FAS telah dipenuhi. Tabel 3.8 Estimasi Berat Awal Beton Segar* (kg/m 3 ) Ukuran Agregat Maks (mm) Beton Air-entrained 2,304 2,334 2,376 2,406 2,442 2,472 2,496 2,538 Beton Non Air-entrained 2,214 2,256 2,304 2,340 2,376 2,400 2,424 2,472 III-9

10 3.6 Pengujian Beton Kuat tekan beton Kekuatan tekan beton merupakan salah satu kinerja utama beton. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya tekan persatuan luas. Walaupuun dalam beton terdapat tegangan tarik yang kecil, diasumsikan bahwa semua tegangan tekan didukung oleh beton tersebut. Penentuan kekuatan tekan dapat dilakukan dengan menggunakan alat uji tekan dan benda uji berbentuk silinder dengan prosedur uji ASTM c-39 atau kubus dengan prosedur BS-1881 part 116 pada umur 28 hari. Kuat tekan beton = (kg/cm 2 ) atau N/mm 2 atau MPa P = Gaya Tekan [gaya maksimum yang diberikan oleh mesin kepada benda uji sampai benda uji hancur, Newton(N) atau kilogram(kg)] A = luas penampang benda uji [cm 2 atau mm 2 ] Jika benda uji silinder A= luas lingkaran =0,25 x x D 2 Contoh utk D = 15 cm = 0,25 x 3,14 x 15 2 = 176,7 cm 2 Jika benda uji kubus A=luas bujur sangkar = H x L Contoh utk D=H=L=15 cm = 15 x 15 = 225 cm 2 III-10

11 III-11

12 Contoh perhitungan manual mix desain menggunakan sistem ACI Diketahui kuat rencana beton = 40 mpa BJ semen tipe 1 = 3.06 ( diketahui dari hasil uji pendahuluan) Agregat halus o Angka kehalusan = 3.09 ( hasil uji pendahuluan) o Berat Jenis Kering (BDG dry) = 2.64 (hasil uji pendahuluan) III-12

13 o Penyerapan Air = 6.32% (hasil uji pendahuluan) o Bobot isi padat kering = 1679 kg/cm3 (hasil uji pendahuluan) Agregat kasar o Max butir = 19 mm o Berat Jenis Kering (BDG dry) = 2.54 o Penyerapan Air = 3.6% (hasil uji pendahuluan) o Bobot isi padat kering = 1528 kg/cm3 Slump = 25 s/d 50 mm Kuat tekan rata rata target, fcr = = 55.2 Mpa Max butir > 55.2 Mpa = 19 mm Kadar Opimum Agregat kasar = Vol Padat Kering x Bobot isi padat kering = 0.72 x 1528 kg/m3 = 1100 kg /m3 Volume Padat kering agregat ( Tabel 2.7 ) untuk agregat kasar 19 mm = 0.72 Perkiraan Kadar air dalam meter kubik = 169 liter / m3 (tabel 2.8) Menentukan W/(c+p) Koreksi pelaksanaan dilapangan, maka = 0.9 x 55.2 Mpa = 49.7 Mpa Dalam untuk 49.7 Mpa = ( hasil Interpolasi) III-13

14 Kebutuhan bahan semen Untuk 1m3 beton = Kadar air dalam meter kubik / (w/c+p) = 169 / = kg/m3 Proporsi kebutuhan bahan beton (m3) o Semen = (keb semen /m3) / (bj semen x 1000) = = m3 o Aggregate kasar = kadar optimum aggregate kasar / (bj agg kasar x 1000) = = m3 o Air = perkiraan air dalam / 1000 = = m3 o Kadar udara = 2 % x1000 / 1000 = 0.02 m3 ( table ) o Volume aggregate halus = 1 komulatif volume bahan tanpa aggregate halus = = m3= 622 kg Jadi proporsi campuran dasar beton o Semen = kg/m3 o Aggregate kasar = 1100 kg/m3 o Aggregate halus = 622 kg/m3 o Air = 169 kg/m3 Total = kg/m3 III-14

15 Kadar air lapangan = aggregate halus = 6.4 % Aggregate kasar = 0.5 % Dengan mempertimbangkan kadar air lapangan, maka kebutuhan bahan (1m3): a. Semen kg b. Agregat Halus =(556) x (1.064) kg c. Agregat Kasar =(1100) x (1.005) kg d. Air =(136.93)-[(1100)x( )] Total + [(688)x( )] kg kg Pembuatan benda uji : Dimensi kubuh x keb benda uji = 15 cm x 15 cm x 15 cm x 24 buah = m %( factor keamanan) = m3 Kebutuhan bahan untuk benda uji kubus dengan komposisi 0,1053 m3 III-15

16 (sebelum koreksi kadar air lapangan) SEMEN (kg) SEMEN (m3) AIR (kg) AIR (m3) KASAR (kg) KASAR (m3) HALUS (kg) HALUS (m3) kebutuhan bahan pada campuran Styrofoam 0 % = Semen = / 4 (tipe campuran) = kg Air = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate kasar = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate halus = / 4 (tipe campuran) = kg Styrofoam = 0 kg kebutuhan bahan pada campuran Styrofoam 5 % = Semen = / 4 (tipe campuran) = kg Air = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate kasar = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate halus = (5 % x agg halus) = kg Styrofoam (5 % ) = x 5%x bj sterofoam = x 5% x 12 kg/m3 = kg kebutuhan bahan pada campuran Styrofoam 10 % = III-16

17 Semen = / 4 (tipe campuran) = kg Air = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate kasar = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate halus = (10 % x agg halus) = kg Styrofoam (10% ) = x 10%x bj sterofoam = x 10% x 12 kg/m3 = kg kebutuhan bahan pada campuran Styrofoam 15 % = Semen = / 4 (tipe campuran) = kg Air = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate kasar = / 4 (tipe campuran) = kg Aggregate halus = (15 % x agg halus) = kg Styrofoam (15 % ) = x 5%x bj sterofoam = x 15% x 12 kg/m3 = kg III-17

18 III-18