BAB 3 METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Tinjauan Umum Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dan penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bahan Fakultas Teknik Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta. Tahap awal pelaksanaan penelitian berupa pemeriksaan bahan meliputi pemeriksaan atau pengujian terhadap bahan agregat kasar dan halus, setelah pemeriksaan bahan dilakukan dan memenuhi standart maka dilanjutkan dengan pembuatan benda uji. Dalam penelitian ini variabel yang digunakan adalah variabel bebas dan variabel terikat. Variabel bebas dalam penelitian ini yaitu variasi persentase serbuk kaca (0%; 2%; 4%; 6%; dan 8%) sementara variabel terikat dalam penelitian ini yaitu serat galvanis (1%) dan agregat lainnya seperti, semen, pasir, kerikil dan air. Benda uji akan diuji dengan uji kuat tekan, modulus of rufture, dan kuat kejut (impact). Pengujian kuat tekan menggunakan silinder 15 cm x 30 cm, pengujian Modulus Of rufture menggunakan balok 10 cm x 10 cm x 50 cm dan pengujian kuat kejut (impact) menggunakan silinder 15 cm x 5 cm dengan variasi persentase serbuk kaca 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8% berjumlah 3 buah per sampel. Benda uji dapat dilihat pada gambar 3.1. Nama dan spesifikasi dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.2 dan Tabel 3.3. Pengujian dilakukan setelah beton berumur 28 hari, dengan menggunakan alat CTM (Compression Testing Machine), alat uji lentur (Loading frame), alat uji kejut (Impact Drop Weight) di Laboratorium, data yang digunakan yaitu analisis statistic menggunakan program Microsoft Excel. Data hasil pengujian tersebut nantinya dapat diambil kesimpulan seperti apa pengaruh penggantian sebagian semen dengan serbuk kaca dan penambahan serat galvanis pada beton mutu tinggi metode ACI terhadap kuat tekan, Modulus Of Rupture dan Impact. 37

2 38 15 cm 30 cm 15 cm 50 cm 10 cm 5 cm 10 cm Gambar 3.1. Benda Uji Tabel 3.1. Jumlah dan kode benda uji Kuat Tekan No Kadar serbuk Jumlah benda Kode Benda Uji kaca Uji 1 0% GT % GT % GT % GT % GT Tabel 3.2. Jumlah dan kode benda uji Modulus Of Rufture No Kadar serbuk kaca Kode Benda Uji Jumlah benda Uji 1 0% BR % BR % BR % BR % BR Tabel 3.3. Jumlah dan kode benda uji Kuat Kejut (Impact)

3 39 No Kadar serbuk kaca Kode Benda Uji Jumlah benda Uji 1 0% BK % BK % BK % BK % BK Tahapan Penelitian Tahapan-tahapan dalam penelitian ini meliputi : a. Tahap I Pada tahap pertama ini dilakukan persiapan berdasarkan data hasil studi, studi literature. Persiapan meliputi bahan maupun peralatan yang akan digunakan dalam pembuatan benda uji. b. Tahap II Disebut tahapan uji bahan. Pada tahapan ini dilakukan pengujian terhadap agregat halus yang meliputi uji kadar lumpur, uji kadar organik, uji specific gravity, dan uji gradasi. Hal ini dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik bahan tersebut. c. Tahap III Disebut tahapan pembuatan benda uji. Pada tahapan ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut : a. Hitungan rencana campuran adukan beton mutu tinggi Metode ACI b. Pembuatan adukan beton mutu tinggi metode ACI c. Pengecoran ke dalam cetakan d. Tahap IV Pada tahapan ini dilakukan perawatan terhadap benda uji yang telah dibuat pada tahap III. Perawatan beton umur 28 hari dilakukan dengan cara merendam benda uji dalam air pada hari kedua selama 21 hari, kemudian beton dikeluarkan dari air dan diangin anginkan sampai benda uji berumur 28 hari, pengujian

4 40 beton pada umur ke- 28 hari untuk uji tekan, uji modulus of rufture, dan uji ketahanan kejut. e. Tahap V Pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tekan, modulus of rupture, dan ketahanan kejut (impact). Pengujian kuat tekan dilakukan pada benda uji silinder 15 cm x 30 cm, pengujian Modulus Of Rufture pada balok berukuran 10 cm x 10 cm x 50 cm dan pengujian ketahanan kejut dilakukan pada benda uji silinder 15 cm x 5 cm setelah beton berumur 28 hari. f. Tahap VI Disebut tahapan analisa data. Pada tahap ini, data yang diperoleh dari hasil pengujian dianalisa untuk mendapatkan suatu kesimpulan hubungan antara variable variable yang diteliti dalam penelitian. g. Tahap VII Disebut tahapan pengambilan keputusan. Pada tahap ini, data yang telah dianalisis dibuat suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian. Tahapan penelitian ini dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir pada Gambar 3.2.

5 Persiapan 41 Persiapan Semen Serbuk kaca Serat Galvanis Air Agregat Halus Agregat Kasar Uji : Uji : Kadar lumpur Kadar Organik Spesific Gravity Gradasi Abrasi Spesific Gravity Gradasi OK Tidak OK Hitungan Rancang Campur Tahap II Pembuatan Adukan Beton Tes Slump Pembuatan Benda Uji Tahap III Perawatan (Curing) Tahap IV Pengujian Tahap V Analisis Data Tahap VI Kesimpulan Tahap VII Gambar 3.2 Bagan Alir Tahap Penelitian

6 Tahapan analisis data dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir pada Gambar Data Analisis Data Tabel Pengujian Agregat Halus Tabel Pengujian Agregat Kasar Tabel Pengujian Kuat Tekan Tabel Pengujian Modulus Of Rupture Tabel Pengujian Impact Diagram Hubungan Kuat Tekan dengan % Serbuk Kaca Diagram Hubungan Modulus Of Rupture dengan % Serbuk Kaca Nilai Tegangan Regangan berbagai % Serbuk Kaca Kurva Regresi Kuat Tekan dengan % Serbuk Kaca Kurva Regresi dengan Modulus Of Rupture % Serbuk Kaca Kurva Regresi Impact dengan % Serbuk Kaca KESIMPULAN Gambar 3.3. Bagan Alir Tahap Analisis Data

7 Alat Uji Penelitian Alat alat yang digunakan dalam pembuatan beton berserat ini antara lain: a. Timbangan dengan kapasitas 2 kg dan 50 kg yang digunakan untuk menimbang berat bahan campuran beton b. Timbangan digital c. Ayakan konvensional dengan ukuran 1 mm d. Ayakan dengan ukuran diametersaringan 4,75 mm; 2,36 mm;1,18 mm; 0,85 mm; 0,3 mm; 0,15 mm; pan dan mesin penggetar ayakan yang digunakan untuk pengujian gradasi agregat kasar e. Oven dengan temperature 150 C f. Conical Mould untuk mengukur keadaan SSD agregat halus g. Cetakan benda uji berupa silinder beton dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm h. Kolam curing benda uji i. Compression Testing Machine untuk pengujian kuat tekan beton j. Alat bantu lain : 1. Gelas ukur 250 ml untuk pengujian kadar lumpur dan kandungan zat organik dalam pasir 2. Gelas ukur 1000 ml untuk menakar air 3. Cetok semen 4. Ember 5. Alat tulis 6. Sekop, dll Bahan Uji Penelitian Bahan yang digunakan dalam pembuatan beton mutu tinggi berserat ini meliputi : a. Pasir b. kerikil c. Semen PC I

8 44 d. Serat Galvanis e. Air f. Serbuk Kaca 3.5. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar Pengujian terhadap bahan-bahan pembentuk beton perlu dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik dari bahan penyusun beton tersebut. Pengujian ini dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar. Pengujian dilakukan dengan standar ASTM dan SK SNI, sedangkan air yang digunakan dalam adukan beton sesuai dengan air dalam PBI 1971 pasal Standar Pengujian Agregat Halus Pengujian agregat halus dilakukan berdasarkan ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM. Standar pengujian agregat halus adalah sebagai berikut : a. ASTM C-23 :Standar penelitian pengujian berat isi agregat halus. b. ASTM C-40 :Standar penelitian untuk tes kotoran organik dalam agregat halus. c. ASTM C-117 :Standar penelitian untuk agregat lolos saringan no. 200 dengan pencucian. d. ASTM C-128 :Standar penelitian untuk menentukan spesific gravity agregat halus. e. ASTM C-136 :Standar penelitian untuk analisis saringan agregat halus Pengujian Agregat Halus Pengujian Kadar Lumpur dalam Agregat Halus Pasir adalah salah satu bahan dasar beton yaitu sebagai agregat halus. Pasir yang digunakan dalam pembuatan beton harus memenuhi beberapa persyaratan, salah satunya adalah pasir harus bersih. Pasir bersih yaitu pasir yang tidak mengandung lumpur lebih dari 5% dari berat keringnya. Lumpur adalah bagian dari pasir yang lolos dari ayakan 0,063 mm. Apabila kadar lumpur lebih dari 5% maka pasir harus dicuci terlebih dahulu. Syarat-syarat agregat halus harus sesuai dengan PBI NI-2, 1971.

9 45 Kadar lumpur pasir dihitung dengan Persamaan 3.1. Kadar lumpur = (3.1) dengan : G0 G1 = berat pasir awal (100 gram) = berat pasir akhir (gram) Pemeriksaan Kadar Zat Organik Dalam Agregat Halus Pasir biasanya diambil dari sungai maka kemungkinan kotor sangat besar, misalnya bercampur dengan lumpur maupun zat organik lainnya. Pasir sebagai agregat halus dalam adukan beton tidak boleh mengandung zat organik terlalu banyak karena akan mengakibatkan penurunan kekuatan beton yang dihasilkan. Kandungan zat organik ini dapat dilihat dari percobaan warna dari Abrams Harder dengan menggunakan larutan NaOH 3% sesuai dengan Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 (PBI NI-2, 1971). Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kadar zat organik dalam pasir, adapun kadar zat organik dalam pasir ditunjukkan oleh perubahan warna setelah pasir diberi NaOH 3%. Penurunan kekuatan dapat dilihat pada Tabel 3.4. Tabel 3.4. Pengaruh Kadar Zat Organik terhadap Presentase Penurunan Kekuatan Beton

10 46 Warna Penurunan Kekuatan (%) Jernih 0 Kuning Muda 0 10 Kuning Tua Kuning Kemerahan Coklat Kemerahan Coklat Tua (Sumber: Rooseno, 1995) Pengujian Spesific Gravity Agregat Halus Mengetahui sifat-sifat bahan bangunan yang dipakai dalam suatu pekerjaan struktur adalah sangat penting, karena dari sifat-sifat tersebut dapat ditentukan langkahlangkah yang tepat untuk mengerjakan bangunan tersebut. Berat jenis merupakan salah satu variabel yang sangat penting dalam merencanakan campuran adukan beton, karena dengan mengetahui variabel tersebut dapat dihitung volume pasir yang diperlukan. Tujuan dari pengujian ini untuk mendapatkan : a. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi kering dengan volume pasir total. b. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume pasir total. c. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir kering dengan volume butir pasir. d. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat pasir kering. Nilai-nilai yang ingin diketahui di atas dihitung dengan Persamaan Bulk spesific gravity = (3.2)

11 47 Bulk spesific gravity SSD = (3.3) Apparent spesific gravity = (3.4) Absorption = (3.5) dengan : d = berat pasir kering oven (gram) c = berat Volumetric Flask berisi air (gram) b = berat Volumetric Flask berisi pasir dan air (gram) 500 = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (gram) Pengujian Gradasi Agregat Halus Gradasi dan keseragaman diameter pasir sebagai agregat halus lebih diperhitungkan dari pada agregat kasar, karena sangat menentukan sifat pengerjaan dan sifat kohesi campuran adukan beton. Pasir sangat menentukan pemakaian semen dalam pembuatan beton. Menurut ASTM agregat halus yang baik adalah mempunyai gradasi butiran sesuai Tabel 3.5. Tabel 3.5. Syarat Persentase Berat Lolos Standar ASTM

12 48 Diameter Ayakan (mm) 9,5 4,75 2,36 1,18 0,60 0,30 0,15 0 Berat Lolos Sesuai Standar ASTM (%) Modulus kehalusan pasir (MHB) dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.6. Modulus kehalusan pasir = (3.6) dengan : Standar Pengujian Agregat Kasar a. ASTM C-29 :Standar penelitian pengujian berat isi agregat kasar. b. ASTM C-127 :Standar penelitian untuk menentukan specific gravity agregat kasar. c. ASTM C-131 :Standar penelitian untuk pengujian abrasi agregat kasar. d. ASTM C-136 :Standar penelitian untuk analisis ayakan agregat kasar.

13 Pengujian Agregat Kasar Pengujian Spesific Gravity Agregat kasar yang digunakan dalam penelitian adalah kerikil atau batu pecah dengan diameter maksimum 20 mm. Standar pengujian yang digunakan pada pengujian specific gravity agregat kasar adalah ASTM C 127. Pengujian ini ditujukan untuk mengetahui : a. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam kondisi kering dengan volume kerikil total b. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat kerikil jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume kerikil total c. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat kerikil dalam kondisi kering dengan volume butir kerikil d. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat kerikil kering Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan sebagai berikut: Bulk specific gravity Bulk specific gravity SSD Appearent Spesific Gravity Absorbtion dengan : A = berat agregat kasar (3000 gram) B = berat agregat kasar setelah direndam 24 jam dan dilap (gram) C = berat agregat kasar jenuh (gram)

14 Pengujian Gradasi Gradasi pada kerikil sebagai agregat kasar menentukan sifat pengerjaan dan sifat kohesi dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat kasar sangatlah diperhatikan. Pengujian gradasi agregat kasar menggunakan standar pengujian ASTM C 136. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran kerikil, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehalusan kerikil. Modulus kehalusan kerikil dihitung menggunakan Persamaan Pembuatan Benda Uji Langkah-langkah pembuatan benda uji: a. Menyiapkan dan menimbang bahan-bahan campuran adukan beton sesuai dengan mix design. b. Mencampur bahan-bahan tersebut dan mengaduknya sampai campuran homogen dengan cara bahan dimasukkan ke dalam alat adukan secara berurutan. Mulai dari agregat halus, agregat kasar, pasir, semen, serbuk kaca, air, dan serat galvanis. c. Setelah adukan homogen, tuangkan adukan beton ke dalam cetakan yang diinginkan hingga penuh sambil dipadatkan. d. Setelah cetakan penuh dan padat, permukaannya diratakan dan diberi kode benda uji di atasnya, kemudian diamkan selama 24 jam. e. Setelah 24 jam cetakan dibuka dan dilakukan curing dalam air selama 21 hari, kemudian di angin-anginkan supaya benda uji menjadi kering sampai umur beton mencapai 28 hari Perawatan Benda Uji Perawatan dilakukan dengan cara merendam benda uji ke dalam air dengan tujuan agar air yang terdapat di dalam beton tidak menguap dengan cepat, sehingga beton mengalami proses hidrasi yang baik. Dengan demikian mutu beton yang terjadi dapat sesuai dengan mutu yang direncanakan. Benda uji direndam dalam air selama

15 21 hari kemudian di angin-anginkan supaya kering dan dilakukan pengujian pada umur beton 28 hari Pengujian Kuat Tekan Pengujian kuat tekan beton pada penelitian ini menggunakan benda uji berbentuk silinder dengan ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm yang telah berumur 28 hari dengan memberikan tekanan pada benda uji hingga runtuh. Prosedur pengujian dilakukan sebagai berikut: a. Menimbang benda uji dan memberi tanda/label. b. Meletakkan benda uji pada ruang penekan Compression Testing Machine c. Memutar jarum penunjuk tepat pada posisi nol, kemudian menghidupkan mesin tekan. d. Mengamati setiap perubahan/pergerakan pada jarum pengukurnya. e. Bila jarum sudah tidak bergerak lagi maka mesin dimatikan, dengan kata lain beton sudah hancur. f. Selanjutnya membaca dan mencatat angka pada jarum ukur yang merupakan besarnya beban tekan beton. Gambar 3.4. Alat Uji Kuat Tekan Beton g. Menghitung besarnya kuat tekan benda uji dengan rumus: = 7) dengan : = kuat tekan beton yang didapat dari benda uji (MPa) P = beban tekan maksimum (N)

16 A = Luas permukaan benda uji (mm 2 ) 3.9. Pengujian Modulus Of Rupture Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya beban modulus of rupture beton. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan alat uji lentur (loading frame) terhadap benda uji yang telah berumur 28 hari dengan memberikan tekanan hingga benda uji tersebut patah. Langkah-langkah pengujian modulus of rupture beton: a. Menyiapkan benda uji balok beton yang akan diuji. b. Meletakkan benda uji pada alat uji lentur dengan posisi mendatar. c. Mengatur jarum penunjuk lendutan (dial) tepat pada titik nol. d. Memulai pembacaan beban dengan bergeraknya jarum penunjuk lendutan. e. Mencatat besarnya beban maksimum yang terjadi pada benda uji. Setting Up pengujian modulus of rupture dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 3.5. Skema setting up pengujian modulus of rupture beton

17 53 Keterangan gambar: Gambar Setting up pengujian modulus of rupture beton 1. Loadcell 5. Benda uji (sample) 2. Hydraulic Jack 6. Tumpuan 3. Dial gauge 7. Hydraulic Pump 4. Pembagi beban Pengujian Ketahanan Kejut Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya energi serapan yang diterima oleh benda uji sesudah terjadi tumbukan, besarnya energi serapan dihitung berdasarkan banyaknya jumlah pukulan. Benda uji yang digunakan adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 5 cm. Pengujian untuk mengetahui jumlah pukulan (blow) yang diperlukan untuk membuat benda uji ini retak pertama kali sampai benda uji mengalami runtuh. Retak pertama kali dari benda uji ditandai dengan adanya retak rambut pada permukaannya, sedangkan benda uji dikatakan runtuh jika sudah pecah atau terbelah. Pengujian ini menggunakan alat uji kejut atau Impact Drop Weight yang ada di Laboratorium Struktur Universitas Sebelas Maret Surakarta. Beban yang digunakan berbentuk silinder dengan diameter 15 cm, tinggi 5 cm dan berat 2 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 45 cm. Langkah langkah pengujian adalah sebagai berikut : 1. Meletakkan benda uji pada dudukannya.

18 54 2. Memasang alat pemukul (hammer) beserta pipa peralon untuk memposisikan jatuhnya beban. 3. Menjatuhkan alat pemukul dan mengamati retak yang terjadi secara visual, baik saat benda uji mengalami retak pertama maupun pada saat benda uji mengalami runtuh total. 4. Mencatat jumlah pukulan yang diperlukan untuk membuat benda uji retak pertama dan jumlah pukulan untuk membuat benda uji runtuh total Analisis Hasil analisis data adalah proses penyederhanaan data ke dalam bentuk yang lebih mudah dibaca dan diinterpretasikan. Dalam proses ini digunakan uji statistik yang merupakan salah satu fungsi untuk menyederhanakan data menjadi informasi yang lebih sederhana dan mudah dimengerti. Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini diharapkan seragam dalam tiap kondisi pencampurannya yang mewakili suatu karakter tertentu.