BAB I MATERIAL BETON (MIX DESIGN)

Transkripsi

1 BAB MATERAL BETON (MX DESGN) 1.1. APA TU MX DESGN Beton merupakan bahan bangunan yang sangat serbaguna, karena dapat dirancang untuk kekuatan mulai Mpa sampai Mpa dan kemampuan kerja (workability) slump dari mm sampai 18 mm. Semua kasus ini bahan dasar beton adalah sama, tetapi mempunyai proporsi yang relatif berbeda. Beton dirancang untuk keadaan tertentu, yakni tahap plastis dan tahap pengerasan. Sifat yang diinginkan dari beton dalam tahap plastis Workability Kekompakan (cohesiveness) Waktu Setting lama Sifat yang diinginkan dari beton dalam tahap pengerasan Kekuatan (Strength) Daya tahan (Durability) KOMPONEN BETON Campuran beton mempunyai komponen utama yang terdiri dari : 1. Semen : material dasar yang digunakan untuk pengikatan dalam beton. 2. Air : untuk membuat semen sebagai cairan (pasta) 3. Agregat Kasar (kerikil) : komponen material yang akan di ikat oleh semen. 4. Agregat Halus (pasir) : bersama sama dengan pasta semen mengisi rongga pada Agregat Kasar. 5. Admixtures : untuk meningkatkan kelemahan beton yang umum misalnya, meningkatkan kekuatan (strength), mempercepat atau memperlambat waktu setting dari beton, workability, dan sebagainya. (khusus admixtures tidak dibahas di sini). Dalam menentukan campuran yang terutama adalah menentukan komposisi perbandingan dari misalnya A m³ Semen, B m³ Kerikil, C m³ Pasir, D m³ Air akan menghasilkan 1 m³ Beton, Perbandingan A : B : C : D menentukan kekuatan atau fc dari suatu Beton. Cara mencampur Beton, mengadopsi dari DoE (Departement of Environment) dari British Code 1

2 1.2. SEMEN Semen merupakan inti dari beton itu sendiri, ditentukan oleh Specific gravity dari semen itu sendiri, Untuk menentukan Specific Gravity dari semen adalah sebagai berikut : 1.3. KERKL Sebagaimana dengan Semen, kerikil juga komponen utama, juga ditentukan dari Specific Gravity dan juga kandungan Air (Water Content) dari Kerikil PASR Untuk menentukan Specific Gravity dan kandungan Air (Water Content) dari pasir, sama dengan kerikil, selain itu digunakan analisa ayakan untuk mengetahui jumlah prosentase dari masing-masing gradasi AR Air yang digunakan mempunyai standard, yang setara dengan produksi dari PDAM 1.6. KOMPOSS CAMPURAN Tabel dan Grafik yang digunakan dalam mencari komposisi Campuran, Table 1 Approximate Compressive Strength (N/mm²) of Concrete Mixes Made with a free water/cement ratio of.5 Compressive Strength Type of Type of (N/mm²) Cement Coarse Age (days) Aggregate OPC or Uncrushed SRPC Crushed RHOC Uncrushed Crushed reference : Tabel from "Reinforced and Prestressed Concrete", Kong, Evans, 3rd Edition, 1987 Note : ORC = Ordinary Portland Cement SRPC = Sulphate Resisting Portland Cement RHPC = Rapid Harderning Portland Cement 2

3 Table 2 Approximate free water contents (kg/m³) required to give Various levels of workability Slump (mm) V - B (s) Max Size Aggregate Uncrushed Crushed Uncrushed Crushed Uncrushed Crushed reference : Tabel from "Reinforced and Prestressed Concrete", Kong, Evans, 3rd Edition, 1987 Table 3 Grade Zone (Grading Limits for DoE mix Design) Sieve Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone reference : Tabel from "Reinforced and Prestressed Concrete", Kong, Evans, 3rd Edition, 1987 Table 4 Standard Deviation under different conditions Std Conditions Dev Remark Good 4-5 Good control with weight batching, use of graded aggregates, etc. Constant supervision Fair 5-7 Fair control with weight batching. Use of two sizes of aggregates. Occasional supervision Poor 7-8 Poor control. naccurate volume batching of all - in aggregates. No supervision reference : Tabel from "Reinforced and Prestressed Concrete", Kong, Evans, 3rd Edition,

4 Table 5(a) Minimum Cement Content (kg/m³) required in Portland Cement to ensure durability under specified conditions of exposure Plain Concrete Exposure Nominal Size Agg. (mm) Max free 12.5 w/c ratio Mild Moderate Severe Very Severe Table 5(b) Minimum Cement Content (kg/m³) required in Portland Cement to ensure durability under specified conditions of exposure Reinforced Concrete Exposure Nominal Size Agg. (mm) Max free 12.5 w/c ratio Mild Moderate Severe Very Severe Table 5(c) Minimum Cement Content (kg/m³) required in Portland Cement to ensure durability under specified conditions of exposure Prestessed Concrete Exposure Nominal Size Agg. (mm) Max free 12.5 w/c ratio Mild Moderate Severe Very Severe reference : Tabel from "Reinforced and Prestressed Concrete", Kong, Evans, 3rd Edition,

5 Wet Density of Conrete Mix (kg/m3) Compressive Strength (MPa) GRAFK HUBUNGAN COMPRESSVE STRENGTH VC FREE WATER CEMENT RATO Graphic 1 : fc' vs w/c ratio Gambar 1. fc vs Free W/C ratio GRAFK HUBUNGAN WET DENSTY VS WATER CEMENT RATO Graphic 2 : Wet Density vs w/c ratio Free water content (kg/m3) Gambar 2. Wet Density vs free w/c 5

6 Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Grafik Hubungan Proporsi Aggregat Vs Free Water Cement Ratio Ukuran Aggregat Maximum = mm Slump : - mm Slump : - 3 mm V V Gambar 3.a (Slump : - mm) Gambar 3.b (Slump : -3 mm) Slump : 3-6 mm 8 Slump : 6-18 mm V V Gambar 3.c (Slump : 3-6 mm) Gambar 3.d (Slump : 6-18 mm) 6

7 Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Ukuran Aggregat Maximum = mm Slump : - mm Slump : - 3 mm V 3 V Gambar 4.a (Slump : - mm) Gambar 4.b (Slump : -3 mm) Slump : 3-6 mm 7 Slump : 6-18 mm V V Gambar 4.c (Slump : 3-6 mm) Gambar 4.d (Slump : 6-18 mm) 7

8 Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Proportion of Fine Aggregate (%) Ukuran Aggregat Maximum = mm Slump : - mm Slump : - 3 mm V 3 V Gambar 4.a (Slump : - mm) Gambar 4.b (Slump : -3 mm) Slump : 3-6 mm 6 Slump : 6-18 mm V V Gambar 5.c (Slump : 3-6 mm) Gambar 5.d (Slump : 6-18 mm) 8

9 GRADNG ZONE dari PASR ZONA Gambar 6.a Zona ZONA Gambar 6.b Zona 9

10 ZONA Gambar 6.c Zona ZONA V Gambar 6.d. Zona V

11 Sumber : Kong & Evans, "Reinforced and Prestressed Concrete, 3rd Edition", Chapman&Hall, 1994, Table2.7-4, page 58 Data Data Zona pada gambar diatas berdasarkan analisa ayakan dapat dilihat pada tabel berikut : Sieve(mm) Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone Catatan : pada masing-masing zone kolom kiri = batas bawah kolom kanan = batas atas 1.7. KOMPOSS CAMPURAN Data yang diperlukan dalam Mix Design adalah sebagai berikut : Specific Gravity Semen = GsPC t/m³ Specific Gravity Kerikil = GsKr t/m³ Specific Gravity Pasir. = GsPs t/m³ Specific Gravity Air (GsA) = 1 t/m³ Max Aggregate ukuran :,, (dalam mm) Grading Zone Pasir : 1, 2, 3, 4 Type Semen : Type 1, 2 dan 3 Type Agregat : crushed / uncrushed (pecah / tidak pecah) Pada usia beton : 3,7,28,9 hari. Pilihan dari Slump ada : -; -3; 3-6 ; 6-18 Karacteristic Strength : ditentukan sendiri Standard Deviation (s) : SD Target Mean : fc x SD Expose Beton : Mild, Moderate, Severe, Very Severe Mild = terlindung (indoor) Moderate = diluar, tidak berhubungan dengan tanah non agresive Severe = sering basah dan kering Very Severe = tahan terhadap beku Beton untuk : Plain, Reinforce, Prestress Plain : Beton Ringan Reinforce : Beton Bertulang Prestress : Beton Prategang Sumber : DOE 11

12 1.7.1 CONTOH MENENTUKAN GRADNG ZONE PASR Diketahui : Ayakan(mm) Lolos (%) Tentukan Grading Zone dari Pasir diatas Penyelesaian : Lihat Gambar 6.a, 6.b, 6.c, 6.d Gambarkan data diatas pada masing masing Gambar 6.a, 6.b, 6.c, 6.d, posisi grafik data diatas, akan mendapatkan Zona Grading yang diinginkan Titik-titik merah berdasarkan data diatas di masukkan pada Zona 12

13 Titik-titik merah berdasarkan data diatas di masukkan pada Zona Titik-titik merah berdasarkan data diatas di masukkan pada Zona 13

14 Titik-titik merah berdasarkan data diatas di masukkan pada Zona V Dari ke empat Gambar diatas, yang paling cocok adalah Zona Jadi, Pasir berada pada Zona Dapat juga di tentukan tidak berdasarkan Gambar 6, Note : OK = berada dalam range Not OK = berada diluar range Secara manual : Sieve(mm) Zone Lolos Note OK OK OK OK OK.15 6 OK 14

15 Sieve(mm) Zone Lolos Note OK OK OK not OK OK.15 6 OK Sieve(mm) Zone Lolos Note OK not OK not OK not OK OK.15 6 OK Sieve(mm) Zone V Lolos Note OK not OK not OK not OK not OK OK Zone berada dalam range : OK, 75 berada dalam range : OK 6 berada dalam range : OK 32 berada dalam range : OK 12 berada dalam range : OK 6 berada dalam range : OK Zone berada dalam range : OK, 75 berada dalam range : OK 6 berada dalam range : OK 32 berada dalam range : OK 12 berada diluar range : not OK 6 berada dalam range : OK Zone berada dalam range : OK, 15

16 75 berada diluar range : not OK 6 berada diluar range : not OK 32 berada diluar range : not OK 12 berada dalam range : OK 6 berada dalam range : OK Zone V berada dalam range : OK, 75 berada diluar range : not OK 6 berada diluar range : not OK 32 berada diluar range : not OK 12 berada diluar range : not OK 6 berada dalam range : OK Jadi dapat disimpulkan bahwa Grading Zone Pasir masuk pada Zona CONTOH MX DESGN Diketahui : GsPC = 3.15 t/m³ GsKr = t/m³ GsPs = 2.65 t/m³ Max Aggregate = mm Grading Zona Pasir = 1 (lihat Grafik 6.a, 6.b, 6.c, 6.d) Type Cement = OPC Type Agregat = tidak pecah (uncrushed) Usia pengetesan beton = 28 Hari Slump yang diharapkan = -3 mm Standard Deviasi = 5 Mpa (tabel 4) Expose Beton = Moderate Beton = Reinforce Hitung fc (kubus) = 25 MPa Jawab : 1) Karakteritisk Strength (kubus)= 25 MPa Target rata rata = x 5 = 33 Mpa 2) Mencari Max Free Water Cement Ratio dan Cement Content Minimum Lihat Tabel 5, untuk Beton Reinforce : Tabel 5(b) 16

17 Compressive Strength (MPa) Reinforced Concrete Exposure Nominal Size Agg. (mm) Max free 12.5 w/c ratio Mild Moderate Severe Very Severe Didapat : Max Free w/c Ratio =.55 Cement Content Minimum = 29 kg/m³ 3) Mencari fc pendekatan dengan w/c ratio =.5 (Lihat Tabel 1.) Type of Type of Compressive Strength (N/mm²) Cement Coarse Age (days) Aggregate OPC or Uncrushed SRPC Crushed RHOC Uncrushed Crushed Didapat fc pendekatan = Mpa 4) Mencari w/c ratio berdasarkan fc (target mean) = 33 MPa Lihat Gambar 1. Graphic 1 : fc' vs w/c ratio

18 Berdasarkan fc (pendekatan) = MPa dan w/c ratio =.5, perpotongan antara titik dan. 5 didapatkan garis merah. target mean fc = 33, dipotongkan dengan garis merah, didapat =.58 w/c ratio =.58 kemudian dibandingkan dengan langkah 2 dimana, w/c ratio max =.55 jadi digunakan w/c ratio =.55 5) Mencari free Water Content, gunakan tabel 2 Ukuran max Aggregat = mm Agregat jenis = uncrushed Slump antara -3 Slump (mm) V - B (s) Max Size Aggregate Uncrushed Crushed Uncrushed Crushed Uncrushed Crushed Free water Content = 16 kg/m³ 6) Menghitung Cement Content langkah 4, w/c ratio =.55, langkah 2, minimum Cement Content = 29 kg/m³ langkah 5, Free water content = 16 kg/m³ Cement Content = Free water cement / (w/c ratio) = 16/.55 = 291 kg/m³ Bandingkan dengan minimum Cement Content = 29 kg/m³ Jadi Cement Content = 291 kg/m³ 7) Mencari Wet Density Data yang digunakan, Cement Content = 291 kg/m³ Gs Kerikil = 2557 kg/m³ Free water content = 16 kg/m³ Gunakan Gambar 2, untuk mencari Wet Density. GsKr = 2557 berada diantara 2.5 dan 2.6, Bikin garis diantara 2.5 dan 2.6 Dengan free water content = 16, dipotongkan dengan garis 2557, Didapatkan nilai = 2365 kg/m³ 18

19 Wet Density of Conrete Mix (kg/m3) Graphic 2 : Wet Density vs w/c ratio Free water content (kg/m3) Wet Density (GsW) = 2365 kg/m³ 8) Mencari TOTAL Aggregate Content Cement Content = 291 kg/m³ (langkah 6) Free Water Content = 16 kg/m³ (langkah 5) GsPC = 315 kg/m³ (diketahui) GsAir = kg/m³ (diketahui) Total Agregat = GsW ( 1 Cement Content/GsPC Water Content/GsAir) Total Agregat = 2365 ( 1-291/315 16/) Total Agregat = 1768 kg/m³ 9) Mencari Proporsi antara Agregat Kasar dan Agregat Halus Data yang diperlukan : Ukuran Agregat Max = mm Slump = -3 mm w/c ratio =.55 (langkah 4) Grading Zone Pasir = Pilih Gambar 3, 4 dan 5, ukuran Agregat Max = mm Pilih Gambar 4.a, 4.b, 4.c, 4.d Slump = -3 mm, Pilih Gambar 4.b 19

20 Proportion of Fine Aggregate (%) Graphic 4.b: Proportion vs w/c ratio V Bikin garis pada titik.55, sampai Zone. Batas Atas dan Batas Bawah di bagi 2, didapat nilai 42 Jadi Propotion free Fine Aggregate (pasir) = 42% ) Hitung Proporsi Coarse Aggregate (kerikil) = % - 42% = 58% 11) Mencari Free Fine Aggregate (pasir) dan Coarse Aggregate (kerikil) Total Agregat = 1768 kg/m³ (langkah 8) Fine Agregat Content = Proposi Fine Aggregat x Total Agregat Fine Agregat Content = 42% x 1768 = 743 kg/m³ Coarse Agregat Content = Proposi Coarse Aggregat x Total Agregat Coarse Agregat Content = 58% x 1768 = 25 kg/m³ 12) Jadi Komposisi Campuran adalah Air = 16 kg/m³ Semen = 291 kg/m³ Pasir = 743 kg/m³ Kerikil = 25 kg/m³ Total berat = 2219 kg/m³ Dengan kata lain proposi perbandingan antara air, semen, pasir dan kerikil Air : Semen : Pasir : Kerikil = 16 : 291 : 743 : 25 atau Air : Semen : Pasir : Kerikil =.55 : 1 : : 3.522