MENENTUKAN TINGKAT KEMATANGAN DAN TEGANGAN ORDINARY PORTLAND CEMENT DIBANDINGKAN DENGAN PORTLAND COMPOSITE CEMENT

Transkripsi

1 MENENTUKAN TINGKAT KEMATANGAN DAN TEGANGAN ORDINARY PORTLAND CEMENT DIBANDINGKAN DENGAN PORTLAND COMPOSITE CEMENT Emsiakui E Sembiring 1, Ir. Besman Surbakti, MT 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan emsiakui_sembiring@yahoo.com 2 Staf Pengajar Departeman Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan ABSTRAK Portland Composite Cement (PCC) memiliki mineral tambahan seperti fly ash, pozzolan, batu kapur kualitas tinggi dan gypsum, sehingga tingkat kematangan dan tegangannya berbeda dengan Ordinary Portland Cement (OPC). Pada percobaan ini akan dilakukan pengujian terhadap benda uji silinder dari kedua jenis semen masing-masing pada umur 24 jam, 3, 7, 14, 21, 28, 35, dan 40 hari. Pengujian dilakukan menurut SNI (Metode Pengujian untuk mengukur nilai kuat tekan. Beton pada umur awal dan memproyeksikan kekuatan pada umur berikutnya). Pada Ordinary Portland Cement (OPC), dari hasil proyeksi pada pengujian umur 28 hari diperoleh nilai kuat tekan beton sebesar 198,885 kg/cm2. Sedangkan dari hasil pengujian secara konvensional diperoleh nilai kuat tekan beton sebesar 217,140 kg/cm2. Adapun persentase perbedaan adalah sebesar 8,407% < 10%. Hasil tersebut masih dalam rentang yang diijinkan. Pada Portland Composite Cement (PCC), dari hasil proyeksi pada pengujian umur 28 hari diperoleh nilai kuat tekan beton sebesar 190,210 kg/cm2, sedangkan dari hasil pengujian secara konvensional diperoleh nilai kuat tekan beton sebesar 215,157 kg/cm2. Adapun persentase perbedaan adalah11,6% >10%, hasil tersebut tidak dalam rentang yang diijinkan. Kekuatan hasil proyeksi pada umur 28 hari berdasarkan pengujian pada umur awal masih kurang teliti, hal tersebut dikarenakan peralatan yang digunakan merupakan peralatan alternative. Dari hasil percobaan ini diperoleh bahwa pada umur awal ( di bawah 28 hari), kematangan Ordinary Portland Cement (OPC) lebih cepat daripada Portland Composite Cement (PCC) sedangkan pada umur akhir (setelah 28 hari), kematangan Portland Composite Cement (PCC) menjadi lebih cepat daripada Ordinary Portland Cement (OPC). Kata kunci: tingkat kematangan, tegangan, Ordinary Portland Cement, Portland Composite Cement, OPC dan PCC. ABSTRACT Portland Composite Cement (PCC) has the additional minerals such as fly ash, pozzolan, high quality limestone and gypsum, so that maturity and tension will be different with Ordinary Portland Cement (OPC). In this experiment will be tested against the cylindrical specimens of both types of cement respectively at the age of 24 hours, 3, 7, 14, 21, 28, 35, and 40 days. Testing was conducted according to SNI (Testing Methods for measuring the value of compressive strength of concrete at early age and projecting strength in the next age). At the Ordinary Portland Cement (OPC), the result of the projection on the testing value at 28 days obtained the compressive strength of concrete at kg/cm2. While the result of conventional testing concrete compressive strength value obtained at kg/cm2. The percentage difference is 8.407% < 10%. The result is in the allowable range. In Portland Composite Cement (PCC), the result of the projection on the test value at 28 days obtained the compressive strength of concrete at kg/cm2, while the result of the conventional testing concrete compressive strength value obtained at kg/cm2. The percentage difference is 11, 6% > 10%, the result is not in the allowable range. The strength of the projection at 28 days based on the age of initial testing is inaccurate, it is caused the equipment is used an alternative equipment. From the results of this experiment found that at early age (under 28 days), the maturity of Ordinary Portland Cement (OPC) is faster than Portland Composite Cement (PCC), while at the age of late (after 28 days), the maturity of Portland Composite Cement (PCC) is faster than Ordinary Portland Cement (OPC). Keywords: maturity level, tension of concrete, Ordinary Portland Cement, Portland Composite Cement, OPC and PCC.

2 1. PENDAHULUAN Berdasarkan suatu kasus yang pernah terjadi di lapangan (proyek) yang ada di suatu daerah di Kalimantan, di mana di daerah tersebut sangat sulit untuk memperoleh semen tipe-i atau Ordinary Portland Cement (OPC) yang merupakan jenis semen yang umum dan paling banyak digunakan untuk semua jenis konstruksi. Sebagai penggantinya, digunakan Portland Composite Cement (PCC) yang merupakan produk yang relatif baru. Pada penggunaan semen ini, tegangan yang timbul berbeda dengan tegangan semen tipe-i. Berdasarkan uji sampel di lapangan, tegangan Portland Composite Cement (PCC) lebih rendah bila dibandingkan dengan Ordinary Portland Cement (OPC), tetapi kemudian naik sehingga pada umur tertentu tegangan kedua semen menjadi sama atau hampir sama. Hal tersebut menimbulkan banyak pertanyaan dan sempat muncul beberapa anggapan bahwa Portland Composite Cement (PCC) tidak sesuai dengan persyaratan umum dan tidak dapat untuk proyek tersebut. Dengan adanya kasus tersebut, perlu dilakukan suatu percobaan untuk mengetahui karakteristik dari Ordinary Portland Cement (OPC) dan Portland Composite Cement (PCC). Dalam hal ini, karakteristik yang akan ditinjau adalah Tingkat Kematangan dan Tegangan yang terjadi pada kedua semen tersebut. Sehingga hasil dari percobaan ini diharapkan dapat menjawab pertanyaan dan anggapan yang muncul di lapangan. Pada percobaan ini, akan dilakukan pengujian terhadap sampel berupa beton silinder yang terbuat dari kedua jenis semen tersebut. Sampel direndam di dalam bak perendam pada suhu yang sama dan diuji pada umur-umur tertentu, yaitu setelah umur 3 hari, 7 hari, 14 hari, 21 hari, 28 hari, dan seterusnya sampai kedua semen tersebut memiliki tegangan yang sama atau hampir sama. Karakteristik Tingkat Kematangan dan Tegangan kedua semen ditampilkan dalam bentuk grafik. 2. METODOLOGI Pada percobaan ini, konsep kematangan yang digunakan adalah menurut SNI (Metode Pengujian untuk mengukur nilai kuat tekan Beton pada umur awal dan memproyeksikan kekuatan pada umur berikutnya). Kematangan merupakan tingkat perkembangan suatu sifat dari suatu campuran yang mengandung bahan semen, tergantung dari reaksi kimia yang terjadi pada campuran tersebut dan cara perawatannya. Adapun prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut: a. Untuk menguji kekuatan beton pada umur awal dan kekuatan yang diproyeksikan Cetak dan pelihara bahan uji sesuai dengan Pd.M (metode Pembuatan dan Perawatan Benda Uji di Laboratorium) Tanamkan sensor temperatur pada tengah-tengah salah satu benda uji, aktifkan alat pencatat temperatur, lanjutkan pemeliharaan sampai sekurang-kurangnya selama 24 jam, catat temperatur beton selama periode pemeliharaan. Dalam percobaan ini, suhu beton diukur dengan melubangi bagian tengah benda uji sedalam ± 7,5 cm dan diukur dengan termometer dengan ketelitian 0,5 o C. Setelah 24 jam, segera keluarkan benda uji dari cetakan. Uji kuat tekan silinder sesuai dengan SNI (Metode Pengujian Kuat Tekan Beton Silinder) pada umur 24 jam atau sesudahnya, kemudian catat kekuatan dan umur pada waktu pengujian. Tentukan faktor temperatur-waktu dengan peralatan pencatat kematangan atau dapat dihitung riwayat temperatur beton dengan cara membagi umur ke dalam rentang waktu yang sesuai, temperatur beton rata-rata selama masing-masing rentang waktu dikalikan dengan panjang rentang waktu dan hasilnya dijumlahkan untuk mendapatkan nilai faktor temperatur-waktu. M (t) (1) dimana: M (t) : faktor termperatur-waktu pada umur t ( o C.jam) t : rentang waktu T n : temperatur beton rata-rata selama rentang waktu t ( o C) T 0 : temperatur datum ( o C) Catat faktor temperatur-waktu pada umur awal dari benda uji. Bila data yang mewakili kuat tekan dan faktor temperatur-wakru akan digunakan untuk memproyeksikan kekuatan beton pada waktu-waktu berikutnya, tentukan kekuatan pendugaan dengan menggunakan persamaan pendugaan seperti di bawah ini.

3 b. Prosedur untuk mencari Persamaan Pendugaan Persiapkan benda uji sesuai dengan SNI (Metode Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di Laboratorium), gunakan prosedur 1 (di atas) untuk mendapatkan nilai kuat tekan dan faktor temperatur-waktu pada saat pengujian, data yang diambil meliputi pengujian pada umur 24 jam, 3, 7, 14, dan 28 hari, apabila kekuatan yang diproyeksikan lebih dari 28 hari, maka data harus termasuk pengujian pada umur yang diinginkan, kekuatan pada tiap-tiap umur adalah nilai ratarata kekuatan dari sekurang-kurangnya 2 buah silinder. Siapkan lembaran kertas semi-log, 3 siklus. Sumbu-Y menyatakan tekanan (kg/cm 2 atau Mpa) dan sumbu-x (skala logaritma) menyatakan faktor temperatur-waktu pada waktu pengujian (dimulai dari 100 o C.jam dan berakhir pada o C.jam) Plotkan nilai kekuatan yang diperoleh dari langkah pertama terhadap faktor temperatur-waktu yang sesuai, gambarkan garis lurus yang mewakili titik-titik yang sudah diplotkan. Cari persamaan pendugaan dengan menggunakan rumus: S M = S m + b (log M log m) (2) di mana: S M : kekuatan yang diproyeksikan pada faktor temperatur-waktu M S m : kuat tekan yang diukur pada temperatur-waktu m. b : tangen dari garis yang didapat dari langkah ke 3, yaitu jarak vertikal antara perpotongan garis dengan permulaan dan akhir dari satu siklus pada-x dibagi dengan jarak siklus tersebut dalam satuan tekanan (kg/cm 2 atau Mpa). M : faktor temperatur-waktu dalam kondisi pemeliharaan standar. m : faktor temperatur-waktu pada pengujian awal. Gunakan konstanta b dan persamaan di atas untuk menentukan kekuatan pendugaan yang didasarkan pada hasil-hasil pengujian umur awal. Interpretasi Hasil Pengujian Variabilitas kuat awal yang didapat dari pengujian adalah sama atau lebih kecil daripada yang didapat dari cara tradisional. Jadi hasilnya dapat digunakan dalam menaksir dengan cepat variabilitas untuk keperluan pengontrolan dan sebagai tanda perlu tidaknya penyesuaian. Penggunaan hasil-hasil dari metode ini dalam memenuhi spesifikasi pendugaan kekuatan pada umur akhir, harus diterapkan hati-hati karena kekuatan yang diminta dalam spesifikasi yang ada tidak berdasarkan pada pengujian umur awal. Diperlukan suatu nilai rentang keandalan untuk menentukan kekuatan yang diproyeksikan. Rentang keandalan didasarkan pada perbedaan-perbedaan yang diukur antara kekuatan yang diproyeksikan dan yang diukur pada umur tertentu. Biasanya rentang keandalan ditentukan pada tingkat keandalan 90%.

4 3. HASIL PENELITIAN 1. Ordinary Portland Cement (OPC) Nilai kekuatan benda uji silinder yang diperoleh dari hasil pengujian pada berbagai umur: Tabel 3.1 Nilai Kuat Tekan OPC pada berbagai umur No. Umur Kuat tekan rata-rata (kg/cm2) 1 24 jam 69, hari 83, hari 138, hari 191, hari 204, hari 217,14 Tabel 3.2 Temperatur benda uji silinder Ordinary Portland Cement (OPC) Temperatur Benda Uji Umur (jam) Benda Benda Uji Benda Uji Uji I ( o C) II ( o C) III ( o C) Rata-rata , ,5 27, , , ,5 26, ,5 26,5 26,5 26, , ,5 28,5 28,5 28, ,5 29, , ,5 29, ,5 29, , ,5 28,5 28,5 28, , , ,5 28,

5 Faktor Temperatur-Waktu diperoleh berdasarkan persamaan: M (t) 24 jam 28 o C = 672 o C jam 3 hari 24 jam 28 o C o C jam = o C jam 7 hari 24 jam 28 o C o C jam = o C jam 14 hari 24 jam 28 o C o C jam = o C jam 21 hari 24 jam 28 o C o C jam = o C jam 28 hari 24 jam 28 o C o C jam = o C jam Hasil plot nilai kekuatan terhadap factor temperatur-waktu yang sesuai, sehingga diperoleh nilai b yang merupakan tangent dari garis yang didapat. Yaitu jarak vertical antara perpotongan garis dengan permulaan dan akhir dari satu siklus pada-x dibagi dengan jarak siklus tersebut dalam satuan tekanan. Gambar 3.1 Nilai b pada persamaan Pendugaan - Ordinary Portland Cement (OPC) Kuat Tekan (kg/cm 2 ) b = 92 kg/cm Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam)

6 Tabel 3.3 Perhitungan untuk menentukan Faktor Temperatur-Waktu pada umur pengujian Ordinary Portland Cement (OPC) umur (jam) Temperatur ( o C) Rentang umur (jam) Temp. Rata-rata selama rentang waktu ( o C) T-To Kenaikan faktor waktu ( o C.jam) Kumulatif faktor temp.- waktu ( o C.jam) , ,67 28,67 28,67 28, , ,84 27,84 27,84 56, ,17 27,17 27,17 83, ,5 1 26,75 26,835 26,75 110, ,5 1 26,5 26,585 26,5 136, ,25 27,25 27,25 164, , , ,17 28,17 28,17 220, ,5 1 28,42 28,42 28,42 248, ,75 28,75 201,25 450, , ,085 29,17 29, , , ,505 29,59 29, , , ,755 29,755 89, , ,335 29,335 29, , ,5 1 28,75 28,75 28,75 655, , ,335 28,335 28, , , ,17 28,17 28,17 712, ,085 28,085 28, ,55 Faktor temperatur-waktu setelah 28 hari perawatan pada temperature 28 o C adalah: M = 28 o C 28 hari 24 jam = o C.jam Kekuatan yang diproyeksikan pada umur 28 hari, dihitung sebagai berikut: S M = S m + b (log M log m) = 69, (log log 740,55) = 69, (1,405) = 198, 885 kg/cm 2 Rentang perbedaan yang diproleh dari hasil proyeksi pada umur 28 hari adalah: 217,14 kg/cm 2 198,885 kg/cm 2 = 18,255 kg/cm 2 Persentase perbedaan adalah:, 100% = 8,407 %, Keandalan hasil proyeksi tersebut masih dalam rentang yang diijinkan yaitu 91,593% 90 %. Jadi kekuatan hasil proyeksi pada umur 28 hari berdasarkan pengujian pada umur awal masih dapat diterima. Dari hasil perhitungan indeks kematangan Ordinary Portland Cement (OPC) dihubungkan dengan Tegangan Karakteristik pada umur 3, 7, 14, 21, 28, 35, dan 40 hari dapat disusun dalam bentuk table di bawah ini.

7 Tabel 3.4 Kematangan dan Tegangan Karakteristik pada OPC Tegangan Kematangan ( 0 Karakteristik C.jam) (Kg/cm 2 ) , , , , , , , ,773 Gambar 3.2 Perbandingan Kematangan dan Tegangan pada OPC 250 Kuat Tekan (kg/cm 2 ) Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) 2. Portland Composite Cement (PCC) Nilai kekuatan benda uji silinder yang diperoleh dari hasil pengujian pada berbagai umur: Tabel.3.5 Nilai Kuat Tekan PCC pada berbagai umur No. Umur Kuat tekan rata-rata (kg/cm2) 1 24 jam 49, hari 51, hari 106, hari 169, hari 196, hari 215,157

8 Tabel 3.6 Temperatur benda uji silinder Portland Composite Cement (PCC) Temperatur Benda Uji Umur (jam) Benda Benda Uji Benda Uji Uji I ( o C) II ( o C) III ( o C) Rata-rata Faktor Temperatur-Waktu diperoleh berdasarkan persamaan: M (t) 24 jam 27,167 o C = 652,008 o C jam 3 hari 24 jam 27,167 o C + 652,008 o C jam = 2.608,032 o C jam 7 hari 24 jam 27,167 o C ,032 o C jam = 7.172,088 o C jam 14 hari 24 jam 27,167 o C ,088 o C jam = ,2 o C jam 21 hari 24 jam 27,167 o C ,2 o C jam = ,368 o C jam 28 hari 24 jam 27,167 o C ,368 o C jam = ,592 o C jam Hasil plot nilai kekuatan terhadap factor temperatur-waktu yang sesuai, sehingga diperoleh nilai b yang merupakan tangent dari garis yang didapat. Yaitu jarak vertical antara perpotongan garis dengan permulaan dan akhir dari satu siklus pada-x dibagi dengan jarak siklus tersebut dalam satuan tekanan

9 Gambar 3.3 Nilai b padaa persamaan Pendugaan Portland Composite Cement (PCC) Kuat Tekan (kg/cm 2 ) b =100 kg/cm Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) Tabel.3.7 Perhitungan untuk menentukan Faktor Temperatur-Waktu pada umur pengujian Portland Composite Cement (PCC). umur (jam) Temperatur (oc) Rentang umur (jam) Temp. Rata-rata selama rentang waktu (oc) T-To Kenaikan faktor waktu (oc.jam) Kumulatif faktor temp.- waktu (oc.jam) Faktor temperatur-waktu setelah 28 hari perawatan pada temperature 27,17 o C adalah: M = 27,17 o C 28 hari 24 jam = ,24 o C.jam

10 Kekuatan yang diproyeksikan pada umur 28 hari, dihitung sebagai berikut: S M = S m + b (log M log m) = 49, (log ,24 log 710,975) = 49, (1,4096) = 190, 21 kg/cm 2 Rentang perbedaan yang diproleh dari hasil proyeksi pada umur 28 hari adalah: 215,157 kg/cm 2 190,21 kg/cm 2 = 24,947 kg/cm 2 Persentase perbedaan adalah:, 100% = 11,6 %, Keandalan hasil proyeksi tersebut tidak dalam rentang yang diijinkan yaitu 88,4% 90 %. Jadi kekuatan hasil proyeksi pada umur 28 hari berdasarkan pengujian pada umur awal masih perlu dilakukan pengukuran suhu dengan alat yang lebih teliti. Dari hasil perhitungan indeks kematangan Portland Composite Cement (PCC) dihubungkan dengan Tegangan Karakteristik pada umur 3, 7, 14, 21, 28, 35, dan 40 hari dapat disusun dalam bentuk table di bawah ini. Tabel 3.8 Kematangan dan Tegangan Karakteristik pada PCC Kematangan ( 0 C.jam) Tegangan Karakteristik (Kg/cm 2 ) 652,008 49, ,032 51, , , ,2 169, , , , , , , , ,3367 Gambar 3.4 Perbandingan Kematangan dan Tegangan pada PCC 250 Kuat Tekan (kg/cm 2 ) Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam)

11 Dari kedua grafik di atas, dapat digabungkan menjadi satu grafik yaitu grafik perbandingan Kematangan dengan Tegangan Karakteristik pada Ordinary Portland Cement (OPC) dan Portland Composite Cement (PCC) Gambar 3.5 Perbandingan Kematangan dan Tegangan pada PCC dan OPC 250 Kuat Tekan (kg/cm 2 ) Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) 4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa Tingkat Kematangan dan Tegangan kedua jenis semen semakin meningkat seiring dengan bertambahnya umur, namun tidak berlangsung secara linier. 2. Pada Ordinary Portland Cement (OPC), pada pengujian umur 28 hari secara konvensional diperoleh nilai kuat tekan beton sebesar 217,140 kg/cm 2, sedangkan hasil proyeksi diperoleh kuat tekan sebesar 198,885 kg/cm 2. Adapun persentase perbedaan adalah sebesar 8,407% < 10%. 3. Pada Portland Composite Cement (PCC), pada pengujian umur 28 hari secara konvensional diperoleh nilai kuat tekan sebesar 215,157 kg/cm 2, sedangkan hasil proyeksi diperoleh kuat tekan sebesar 190,210 kg/cm 2. Adapun persentase perbedaan adalah sebesar 11,6% > 10% (hasil tidak dalam rentang yang diijinkan). 4. Pada umur awal ( di bawah 28 hari), kematangan Ordinary Portland Cement (OPC) lebih cepat daripada Portland Composite Cement (PCC) sedangkan pada umur akhir (setelah 28 hari), kematangan Portland Composite Cement (PCC) menjadi lebih cepat daripada Ordinary Portland Cement (OPC). Saran 1. Faktor-faktor di lapangan sangat perlu diperhatikan, seperti persiapan material, proses pencampuran, pengangkutan dan penuangan, serta perawatan beton karena memberikanpengaruh yang cukup besar terhadap kualitas campuran yang dihasilkan. 2. Perlu dilakukan percobaan dengan jumlah sampel yang lebih banyak dan penggunaan peralatan yang lebih baik dan teliti untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

12 5. DAFTAR PUSTAKA Hidayat, Syarif,2009, Semen Jenis & Aplikasinya, Kawan Pustaka, Jakarta. Murdock, L, J, dan Brook, K, M,1991, Bahan dan Praktek Beton, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. Neville, A, M,1973, Properties of Concrete, Edisi Kedua, Pitman Publishing Limited, London. Nugraha, Paul dan Antoni,2007, Teknologi Beton dan Material, Pembuatan, ke Beton Kinerja Tinggi, Penerbit Andi, Yogyakarta. Pratomo, Alfonsus, A,2007, Proses Pembuatan Semen,, Jakarta. Oktopianto,Yogi,2010,Air dalam Pembuatan Beton,Teknik Sipil Gunadarma,Jakarta. Taufik, Dede,2010, Pengaruh Ash dalam Semen,, Jakarta. Teknologi Semen, Edisi 1998, PT Semen Padang. Usman, Husaini, Mpd & Akbar, R, P, S,1995, Pengantar Statistika, Bumi Aksara, Jakarta pdf, diakses tanggal 1 Oktober pdf, diakses tanggal 5 Oktober pdf, diakses tanggal 28 Mei pdf, diakses tanggal 1 Juni 2012.