EKSPERIMEN PERBANDINGAN TEGANGAN DAN TINGKAT KEDEWASAAN (KEMATANGAN) ANTARA SEMEN HOLCIM DAN ORDINARY PORTLAND CEMENT (OPC)

Transkripsi

1 EKSPERIMEN PERBANDINGAN TEGANGAN DAN TINGKAT KEDEWASAAN (KEMATANGAN) ANTARA SEMEN HOLCIM DAN ORDINARY PORTLAND CEMENT (OPC) Nopandi Selamat Tampubolon 1, Ir. Besman Surbakti, MT 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan selamatnopandi@yahoo.com 2 Staf Pengajar Departeman Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan ABSTRAK Karena beton terbuat dari agregat yang diikat bersama oleh pasta semen yang mengeras maka kualitas semen sangat mempengaruhi kualitas beton. Pasta semen adalah lem, yang bila semakin tebal tentu semakin kuat. Namun jika terlalu tebal juga tidak menjamin lekatan yang baik. Dalam tugas akhir ini telah dilakukan percobaan membandingkan tegangan dan tingkat kedewasaan (kematangan) antara Semen Holcim dan Ordinary Portland Cement (OPC). Dari hasil percobaan, diperoleh bahwa tingkat kematangan Ordinary Portland Cement (OPC) pada awalnya lebih tinggi dari pada Semen Holcim, tetapi pada umur 28, 35 dan 40 hari tingkat kematangan Semen Holcim lebih tinggi dari pada Ordinary Portland Cement (OPC). Pada umur 28 hari Ordinary Portland Cement (OPC) yang diproyeksi menurut SNI (Metode Pengujian untuk mengukur nilai kuat tekan beton pada umur awal dan memproyeksikan kekuatan pada umur berikutnya) diperoleh kuat tekan beton adalah sebesar 198,885 kg/cm 2. Sedangkan hasil dari pengujian beton secara konvensional didapat nilai kuat tekan beton adalah sebesar 217,140 kg/cm 2. Persentase perbedaannya adalah 8,407% 10%. Dari hasil tersebut kekuatan hasil proyeksi pada umur 28 hari masih dalam rentang yang diijinkan. Pada Semen Holcim hasil proyeksi pada umur 28 hari diperoleh kuat tekan beton adalah sebesar 191,764 kg/cm 2, sedangkan dari hasil pengujian secara konvensional nilai kuat tekan beton adalah sebesar 219,8147 kg/cm 2. Persentase perbedaannya adalah 11,16% 10%. Hasil tersebut tidak dalam rentang yang diijinkan. Sehingga hasil proyeksi pada umur 28 hari Semen Holcim masih sedikit kurang teliti. Oleh karena itu, dibutuhkan alat yang lebih teliti/canggih agar hasil yang didapat lebih akurat/teliti. Kata kunci: tegangan, kematangan, Semen Holcim, Ordinary Portland Cement (OPC) ABSTRACT Because concrete is made of aggregates are bound together by the cement paste hardens that the cement quality greatly affects the quality of the concrete. Cement paste is the glue, which when the thicker certainly stronger. However, if too thick nor does it guarantee a good juxtaposition. In this final experiment was conducted to compare the stress and maturity (maturity) between Holcim Cement and Ordinary Portland Cement (OPC). From the experimental results, found that the level of maturity of Ordinary Portland Cement (OPC) initially higher than the Holcim Cement, but at age 28, 35 and 40 days maturity of Holcim Cement higher than Ordinary Portland Cement (OPC). At the age of 28 days of Ordinary Portland Cement (OPC) which is projected by SNI (Testing Methods for measuring the value of the compressive strength of concrete at early age and projecting the strength in the next age) compressive strength of concrete is obtained at kg/cm2. While the results of testing the value obtained in the conventional concrete compressive strength of concrete is equal to kg/cm 2. The percentage difference is 8.407% 10%. From these results projected strength at 28 days is still within the allowable range. At Holcim Cement projected results obtained at 28 days compressive strength of concrete is equal to kg/cm 2, while the results of the conventional testing concrete compressive strength value is equal to kg/cm 2. The percentage difference is 11.16% 10%. These results are not in the allowable range. So that the projection at 28 days Holcim Cement is slightly less rigorous. Therefore, it takes a more rigorous / advanced so that the results are more accurate / thorough. Keywords: stress, maturity, Holcim Cement, Ordinary Portland Cement (OPC)

2 1. PENDAHULUAN Semen dapat didefenisikan sebagai material yang memiliki sifat adhesif dan kohesif, sehingga memungkinkan untuk menyatukan bagian-bagian dari mineral menjadi suatu kesatuan. Dalam lingkup konstruksi, pengertian dari semen ini terbatas pada material penyatu yang digunakan bersamaan dengan batu, pasir, bata, dan lainnya. Salah satu jenis dari semen Portland adalah Ordinary Portland Cement (OPC) yaitu semen Portland yang dipakai untuk semua macam konstruksi apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus seperti ketahanan terhadap sulfat, panas hidrasi, dan kekuatan awal. Ordinary Portland Cement (OPC) memenuhi persyaratan SNI , ASTM C a, BSS , JIS R Dalam hal ini pemilihan Ordinary Portland Cement (OPC) sebagai pembanding dikarenakan semen ini merupakan jenis semen yang sering dipakai dalam semua jenis konstruksi. Pada percobaan ini akan dilakukan perbandingan antara Semen Holcim dengan Ordinary Portland Cement (OPC) dalam konteks tegangan dan tingkat kedewasaan (kematangan). Karena berdasarkan suatu kasus di lapangan (proyek), tegangan dan tingkat kedewasan (kematangan) yang terjadi pada semen Holcim akan mengalami penurunan tetapi setelah beberapa hari tegangan dan tingkat kedewasaan (kematangan) semen Holcim akan sama atau mendekati sama dengan tegangan dan tingkat kedewasaan (kematangan) Ordinary Portland Cement (OPC). Dengan menggunakan metode kematangan akan diketahui penurunan tegangan yang dialami semen Holcim yang kemudian setelah beberapa hari akan sama atau mendekati sama dengan tegangan Ordinary Portland Cement (OPC). 2. METODOLOGI Eksperimen ini menggunakan konsep kematangan 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 pengujian. Tentukan faktor temperatur- dengan peralatan pencatat kematangan atau dapat dihitung riwayat temperatur beton dengan cara membagi umur ke dalam rentang yang sesuai, temperatur beton rata-rata selama masing-masing rentang dikalikan dengan panjang rentang dan hasilnya dijumlahkan untuk mendapatkan nilai faktor temperatur-. t M (t) 0 (T n T 0 ) t (1) dimana: M (t) : faktor termperatur- pada umur t ( o C.jam) Δ t : rentang T n : temperatur beton rata-rata selama rentang Δt ( o C) T 0 : temperatur datum ( o C) Catat faktor temperatur- pada umur awal dari benda uji. Bila data yang mewakili kuat tekan dan faktor temperatur-wakru akan digunakan untuk memproyeksikan kekuatan beton pada - 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- 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- pada pengujian (dimulai dari 100 o C.jam dan berakhir pada o C.jam) Plotkan nilai kekuatan yang diperoleh dari langkah pertama terhadap faktor temperatur- 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- M S m : kuat tekan yang diukur pada temperatur- 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- dalam kondisi pemeliharaan standar. m : faktor temperatur- 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%. 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 Ordinary Portland Cement (OPC) pada berbagai umur No. Umur Kuat tekan rata-rata (kg/cm 2 ) 1 24 jam 69, hari 83, hari 138, hari 191, hari 204, hari 217,14

4 Tabel 3.2 Temperatur benda uji silinder Ordinary Portland Cement (OPC) Temperatur Benda Uji Umur 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, Faktor Temperatur-Waktu diperoleh berdasarkan persamaan: t M (t) 0 (T n T 0 ) 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- 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.

5 Kuat Tekan (kg/cm 2 ) b = 92 kg/cm Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) Gambar 3.1 Nilai b pada persamaan Pendugaan - Ordinary Portland Cement (OPC) Tabel 3.3 Perhitungan untuk menentukan Faktor Temperatur-Waktu pada umur pengujian Ordinary Portland Cement (OPC) Umur Temperatur ( o C) Rentang umur Temp. Rata-rata selama rentang ( o C) T-To Kenaikan faktor ( o C.jam) Kumulatif faktor temp.- ( 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- setelah 28 hari perawatan pada temperature 28 o C adalah: M = 28 o C 28 hari 24 jam = o C.jam

6 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. Tabel 3.4 Kematangan dan Tegangan Karakteristik pada OPC Tegangan Kematangan ( 0 Karakteristik C.jam) (Kg/cm 2 ) , , , , , , , , Kuat Tekan (kg/cm 2 ) Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) Gambar 3.2 Perbandingan Kematangan dan Tegangan pada OPC

7 2. Semen Holcim Nilai kekuatan benda uji silinder yang diperoleh dari hasil pengujian pada berbagai umur: Tabel.3.5 Nilai Kuat Tekan Semen Holcim pada berbagai umur No. Umur Kuat tekan rata-rata (kg/cm 2 ) 1 24 jam hari hari hari hari hari Tabel 3.6 Temperatur benda uji silinder Semen Holcim Temperatur Benda Uji Umur Benda Benda Uji Benda Uji Uji I ( o C) II ( o C) III ( o C) Rata-rata Faktor Temperatur-Waktu diperoleh berdasarkan persamaan: t M (t) 0 (T n T 0 ) t 24 jam 27,6667 o C = 664 o C jam 3 hari 24 jam 27,6667 o C o C jam = 2.656,0024 o C jam 7 hari 24 jam 27,6667 o C ,0024 o C jam = 7.304,008 o C jam

8 14 hari 24 jam 27,6667 o C ,008 o C jam = ,0192 o C jam 21 hari 24 jam 27,6667 o C ,0192 o C jam = ,036 o C jam 28 hari 24 jam 27,6667 o C ,036 o C jam = ,0584 o C jam Hasil plot nilai kekuatan terhadap factor temperatur- 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. kuat tekan (Mpa) b = 102 kg/cm Faktor Temperatur Waktu ( o C jam) Gambar 3.3 Nilai b pada persamaan Pendugaan Semen Holcim Tabel.3.7 Perhitungan untuk menentukan Faktor Temperatur-Waktu pada umur pengujian Semen Holcim Umur Temperatur (oc) Rentang umur Temp. Rata-rata selama rentang (oc) T-To Kenaikan faktor (oc.jam) Kumulatif faktor temp.- (oc.jam)

9 Faktor temperatur- setelah 28 hari perawatan pada temperature 27,17 o C adalah: M = 28,17 o C 28 hari 24 jam = ,24 o C.jam Kekuatan yang diproyeksikan pada umur 28 hari, dihitung sebagai berikut: S M = S m + b (log M log m) = 48, (log ,24 log 684,295) = 48, (1,407) = 195,264 kg/cm 2 Umur Temperatur (oc) Rentang umur Rentang perbedaan yang diproleh dari hasil proyeksi pada umur 28 hari adalah: 219,8147 kg/cm 2 195,264 kg/cm 2 = 24,5507 kg/cm 2 Persentase perbedaan adalah:, 100% = 11,16 %, Temp. Rata-rata selama rentang (oc) 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. T-To Kenaikan faktor (oc.jam) Kumulatif faktor temp.- (oc.jam) Dari hasil perhitungan indeks kematangan Semen Holcim 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 Semen Holcim Tegangan Karakteristik (Kg/cm 2 ) Kematangan ( 0 C.jam)

10 Tegangan (Mpa) Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) Gambar 3.4 Perbandingan Kematangan dan Tegangan pada Semen Holcim Tegangan (Mpa) holcim opc Faktor Temperatur-Waktu ( o C.jam) Gambar 3.5 Perbandingan Kematangan dan Tegangan pada Semen Holcim dan Ordinary Portland Cement (OPC)

11 4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa tingkat kematangan Ordinary Portland Cement (OPC) pada awalnya lebih tinggi dari pada Semen Holcim, tetapi pada umur 28, 35 dan 40 hari tingkat kematangan Semen Holcim lebih tinggi dari pada Ordinary Portland Cement (OPC). Pada umur 28 hari Ordinary Portland Cement (OPC) yang diproyeksi menurut SNI (Metode Pengujian untuk mengukur nilai kuat tekan beton pada umur awal dan memproyeksikan kekuatan pada umur berikutnya) diperoleh kuat tekan beton adalah sebesar 198,885 kg/cm 2. Sedangkan hasil dari pengujian beton secara konvensional didapat nilai kuat tekan beton adalah sebesar 217,140 kg/cm 2. Persentase perbedaannya adalah 8,407% 10%. Dari hasil tersebut kekuatan hasil proyeksi pada umur 28 hari masih dalam rentang yang diijinkan. Pada Semen Holcim hasil proyeksi pada umur 28 hari diperoleh kuat tekan beton adalah sebesar 191,764 kg/cm 2, sedangkan dari hasil pengujian secara konvensional nilai kuat tekan beton adalah sebesar 219,8147 kg/cm 2. Persentase perbedaannya adalah 11,16% 10%. Hasil tersebut tidak dalam rentang yang diijinkan. Sehingga hasil proyeksi pada umur 28 hari Semen Holcim masih sedikit kurang teliti. Walaupun kematangan awal dari semen ini rendah tetapi pada akhirnya kematangan semen ini sama dan bahkan sedikit lebih tinggi dari pada Ordinary Portland Cement (OPC) pada umur 28, 35 dan 40 hari. Dengan adanya perbandingan ini, maka para konsumen dapat memilih Semen Holcim untuk konstruksi bangunan seperti bendungan, pelat lantai atau konstruksi yang memerlukan beton dengan volume skala besar karena pengerjaannya membutuhkan yang lebih lama. Saran 1. Dalam penelitian percobaan berikutnya, dapat dikembangkan pada jenis semen lain dengan jumlah dan bentuk sampel yang berbeda untuk mendapatkan karakteristik semen yang lebih banyak lagi. 2. Diharapkan dapat dilakukan percobaan dengan menggunakan alat yang lebih teliti/canggih sehingga didapat hasil yang lebih akurat. 5. DAFTAR PUSTAKA 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. Murdock, L, J, dan Brook, K, M,1991, Bahan dan Praktek Beton, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. Pratomo, Alfonsus, A,2007, Proses Pembuatan Semen,, Jakarta. Hidayat, Syarif,2009, Semen Jenis & Aplikasinya, Kawan Pustaka, 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. Oktopianto,Yogi,2010,Air dalam Pembuatan Beton,Teknik Sipil Gunadarma,Jakarta pdf, diakses tanggal 1 Oktober pdf, diakses tanggal 5 Oktober pdf, diakses tanggal 28 Mei pdf, diakses tanggal 1 Juni 2012.