STUDI MENGENAI PENGARUH KADAR UDARA PADA PERHITUNGAN VOLUME ABSOLUT CAMPURAN BETON TERHADAP KUAT TEKAN BETON Pudji Ayu Lestari 1, dan Priyanto Saelan 2 1 Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional Bandung, Jl. PKH Mustafa 23 Bandung Email: zhyemutz@yahoo.com Email: Psaelan@yahoo.com ABSTRAK Keberadaan udara pada beton tidak dapat dihindari sekalipun proses pemadatan adukan beton pada saat pengecoran dilakukan dengan sebaik mungkin. Dari penelitian para ahli diantaranya Glanville, Collins dan Matthews serta Walker dan Bloem terungkap bahwa udara yang terperangkap dalam massa beton akan mengurangi kuat tekan beton secara signifikan. Karena keberadaan udara dalam beton merupakan suatu keniscayaan yang tidak dapat dielakkan maka diperlukan suatu cara agar kuat tekan beton tidak berkurang sekalipun didalam massa beton tersebut terdapat udara yang terperangkap. Dari analisis hubungan kuat tekan dengan faktor airsemen dan kandungan agregat kasar dalam suatu volume beton menggunakan formulasi Bolomey dapat disimpulkan bahwa jika udara dijadikan sebagai salah satu parameter komposisi bahan dalam campuran beton, kuat tekan beton tidak mengalami penurunan. Untuk membuktikan analisis tersebut dilakukan penelitian uji tekan sejumlah silinder beton diameter 10 cm tinggi 20 cm dengan kuat tekan rencana umur 28 hari sebesar 20 MPa, yang dirancang untuk kandungan udara pada massa beton 0%, 2%, 4%, 6%, dan 8%, dimana volume bahan lainnya berkurang sebanyak volume udara yang direncanakan. Hasil-hasil penelitian ini menunjukan bahwa jika udara diperhitungkan dalam komposisi campuran beton maka kuat tekan hasil uji akan berdekatan dengan kuat tekan yang direncanakan. Hasil uji tekan yang didapat memperkuat kajian secara teoritis bahwa jika udara diperhitungkan sebagai salah satu parameter maka kuat tekan beton tidak akan berkurang. Kata kunci : kuat tekan, kandungan udara, persentase udara 1. PENDAHULUAN Sifat mekanik beton yang sangat penting yaitu kuat tekannya. Faktor-faktor yang mempengaruhi kuat tekan beton dikelompokan menjadi 2 kategori. Kategori yang pertama yaitu faktor-faktor yang tergantung pada pengujian yakni antara lain ukuran dari benda uji, ukuran dari benda uji terhadap ukuran agregat, kondisi kelembaban benda uji, dan tipe pembebanan. Kategori yang kedua yaitu faktor-faktor yang tidak tergantung pada pengujian yakni tipe semen, umur beton, bahan tambahan, tingkat kepadatan/kadar udara, komposisi campuran beton seperti kadar semen, ratio agregat-semen, dan ratio air-semen, tipe perawatan dan suhu perawatan. Selain dari faktor-faktor tersebut diatas terdapat faktor lainnya yaitu kandungan udara dalam beton. Kandungan udara dalam volume beton tidak dapat dihindari keberadaannya sekalipun proses pemadatan adukan beton pada saat pengecoran dilakukan sebaik mungkin. Keberadaan udara dalam beton ini akan menyebabkan kuat tekan beton berkurang. hasil penelitian dari Glenville mengungkapkan bahwa kadar udara dalam volume beton sebesar 2% akan mengakibatkan penurunan kuat tekan beton sebesar 10%. Kadar udara dalam beton sebesar 5% akan menyebabkan kuat tekan beton sebesar 30%. Agar tidak terjadi berkurangnya kuat tekan beton akibat adanya udara tersebut, perlu dilakukan cara untuk mengatasinya. Jika kadar udara dalam volume beton dijadikan sebagai salah satu parameter dalam komposisi campuran beton maka diduga pengurangan kuat tekan beton akibat adanya udara tersebut tidak akan terjadi. Penelitian ini dilakukan untuk membuktikan dugaan tersebut. KoNTekS 6 MB-117
2. TINJAUAN PUSTAKA Pengaruh kepadatan beton terhadap kuat tekan Selain ditentukan oleh faktor air-semen dan jumlah agregat yang digunakan, pada tahap pelaksanaan pembuatan beton kuat tekan beton sangat ditentukan pula oleh tingkat kepadatannya, atau dengan kata lain oleh kandungan udara yang terperangkap dalam massa beton. Glanville, Collins dan Matthews (1947) melakukan penelitian uji tekan atas sejumlah benda uji beton untuk mengetahui pengaruh kepadatan beton terhadap kuat tekannya. Hasil penelitian mereka disajikan pada Gambar 1 dan menunjukkan bahwa rasio kekuatan meningkat dengan meningkatnya rasio kepadatan. Gambar 1. Pengaruh rasio kepadatan beton terhadap kuat tekan Pengaruh dari kandungan udara dalam massa beton terhadap kuat tekannya diteliti juga oleh Walker dan Bloem (1950), yang hasilnya diperlihatkan pada Gambar 2. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penurunan kekuatan akibat adanya udara dalam massa beton akan lebih besar untuk campuran kaya (kadar semen yang banyak) dibandingkan dengan campuran ramping (kadar semen sedikit). Gambar 2. Pengaruh Kadar Udara Terhadap Kuat Tekan Beton Kadar udara sebagai parameter dalam perancangan campuran beton Dari penelitian yang dilakukan oleh Glanville, Collins dan Matthews serta Walker dan Bloem, dapat disimpulkan bahwa kandungan udara yang terperangkap dalam campuran beton pada saat pengecoran akan mempengaruhi kuat tekan beton. Mengingat keberadaan udara yang terperangkap dalam campuran beton pada saat pengecoran merupakan keniscayaan yang tidak dapat dihindari, maka agar keberadaan udara tersebut tidak menyebabkan kuat tekan berkurang, kadar udara tersebut harus diperhitungkan dalam perancangan komposisi campuran beton. Dengan demikian maka kadar udara menjadi salah satu parameter dalam perancangan campuran beton selain parameter lainnya yaitu semen, agregat halus, agregat kasar, dan air. Jika kepadatannya sempurna atau tidak ada udara yang terperangkap, komposisi bahan dalam campuran beton dapat dinyatakan dalam volume absolut beton dengan menggunakan persamaan: MB-118 KoNTekS 6
V c + V ca + V fa + V w = 1 m 3... (1) Dimana : V c = Volume absolut semen (m 3 ) V ca = Volume absolut agregat kasar (m 3 ) V fa = Volume absolut agregat halus (m 3 ) V w = Volume absolut air (m 3 ) Jika kandungan udara dengann volume V a dalam 1 m 3 beton dijadikan sebagai parameter komposisi campuran beton maka persamaan (1) menjadi : V c + V ca + V fa + V w + V a = 1 m 3... (2) Pengaruh dari kandungan udara sebesar V a ini terhadap kuat tekan beton dapat diketahui secara analisis menggunakan model Bolomey untuk memprediksi kuat tekan beton umur 28 hari yaitu : 28 = f pc. G ( 0,50.....(3) dimana : f 28 = kuat tekan pada umur 28 hari (MPa) G = faktor granular yang nilainya 0,35-0,65 f pc = kekuatan tekan mortar semen umur 28 hari (MPa) C/W = rasio berat semen terhadap berat air Rampriatna (2012) merumuskan bahwa nilai faktor granular G dapat didekati oleh persamaan: G = k...(4) dengan : V fa = volume agregat halus dalam 1 m 3 beton V ta = volume total agregat halus dan kasar dalam 1 m 3 beton Nilai k dapat dicari dari Gambar 3 dan Tabel 1. Nilai k 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,232 0,252 0,272 0,292 0,312 0,332 Volume Agregat Halus (m 3 ) Gambar 3. Hubungan nilai k dengan volume agregat halus (V fa ) dan Tabel 1. Nilai k untuk harga volume agragat halus dan yang tak terdapat pada Gambar 3 V agre egat halus/v total agregat Nilai k > 0,5 1 0,4-0,5 1,15 0,3-0,4 1,25 0,25-0,3 1,5 < 0,25 2 KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012 MB-119
Jika volume udara V a pada persamaan (2) dirancang untuk mengurangi volume agregat kasar, maka volume agregat halus akan tetap dan volume agregat kasar berkurang dibandingkan dengan Va pada persamaan (1) sehingga harga V agregat halus /V total agregat akan makin besar. Sebagai akibat harga k akan makin besar sehingga harga G akan makin bertambah. Dengan demikian jika volume udara dalam campuran beton diperhitungkan untuk mengurangi volume agregat kasar, maka berdasarkan persamaan (3) kuat tekan beton f 28 yang dihasilkan tidak akan berkurang seperti pada penelitian dari Glanville. Jika volume udara diperhitungkan untuk mengurangi agregat halus maka harga G juga tidak akan mengecil namun tidak melebihi secara signifikan seperti halnya jika volume udara dirancang untuk mengurangi agregat kasar. Kuat tekan beton f 28 juga tidak akan berkurang dibandingkan dengan hasil penelitian Glanville 3. METODE PENELITIAN Metoda Penelitian Serangkaian uji tekan dilakukan atas sejumlah benda uji silinder beton berukuran diameter 10 cm dan tinggi 20 cm yang dibuat dari campuran beton dengan kuat tekan rerata rencana umur 28 hari sebesar 20 MPa, slump rencana 50 mm, dengan kandungan udara 0 %, 2 %, 4%, 6 %, dan 8 %, yang identik dengan rasio kepadatan 1,00; 0,98; 0,96; 0,94; 0,92. Volume udara dirancang mengurangi volume agregat kasar dan agregat halus. Sifat fisik material yang digunakan tertera pada Tabel 2. Tabel 2. Sifat fisik material Penyerapan Air (%) Material Berat Jenis Kering Modulus Kehalusan SSD Udara Batu Pecah ukuran maksimum 2 cm 2,575 2,63 0,52 - Pasir 2,550 1,59 0,90 2,67 Semen PCC Tiga Roda 3,150 - - - Komposisi Campuran Beton Komposisi bahan/material dalam campuran beton tertera pada Tabel 3 dan Tabel 4. Tabel 3. Komposisi campuran beton untuk volume udara mengurangi volume batu pecah Kadar volume Udara (Rasio kepadatan) Bahan/material Satuan 0% 2% 4% 6% 8% (0,92) (1,00) (0,98) (0,96) (0,94) Batu Pecah Kg/m 3 1070,1 1012,7 961,8 910,8 859,9 Pasir Kg/m 3 713,3 713,3 713,3 713,3 713,3 Air Kg/m 3 203,8 203,8 203,8 203,8 203,8 Semen Kg/m 3 318,5 318,5 318,5 318,5 318,5 Total Kg/m 3 2305,7 2248,3 2197,4 2146,4 2095,5 Tabel 4. Komposisi campuran beton untuk volume udara mengurangi volume pasir Kadar volume Udara (Rasio kepadatan) Bahan/material Satuan 0% 2% 4% 6% 8% (0,92) (1,00) (0,98) (0,96) (0,94) Batu Pecah Kg/m 3 1070,1 1070,1 1070,1 1070,1 1070,1 Pasir Kg/m 3 713,3 656,1 605,1 554,1 503,2 Air Kg/m 3 203,8 203,8 203,8 203,8 203,8 Semen Kg/m 3 318,5 318,5 318,5 318,5 318,5 Total Kg/m 3 2305,7 2248,5 2197,5 2146,5 2095,6 MB-120 KoNTekS 6
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil uji tekan benda uji silinder beton untuk berbagai komposisi diberikan pada Gambar 4 dan Gambar 5. 30 Kuat tekan rerata f 28 (MPa) 25 20 15 10 5 23,19 23,98 24,71 17,36 13,64 14,89 26,23 24,81 21,09 Hasil uji Prediksi Glanville 0 0,92 0,94 0,96 0,98 1 Rasio kepadatan Gambar 4. Hasil uji tekan untuk volume udara mengurangi volume batu pecah 30 Kuat tekan rerata f 28 (MPa) 25 20 15 10 5 20,62 13,64 19,15 14,89 24,46 17,36 24,81 21,97 21,09 Hasil uji Prediksi Glanville 0 0,92 0,94 0,96 0,98 1 Rasio kepadatan Gambar 5. Hasil uji tekan untuk volume udara mengurangi volume pasir Pengujian tekan benda uji beton pada umur benda uji 28 hari menunjukkan hasil-hasil yang berkesesuaian dengan apa yang telah dianalisis dan diprediksi sebelumnya menggunakan formulasi kuat tekan menurut model Bolomey, Dengan demikian maka udara dalam massa beton dapat dialihkan keberadaannya agar tidak mengurangi kekuatan beton. Agar tidak mengurangi kekuatan beton, keberadaan udara tidak lagi dipandang sebagai udara yang terperangkap saat pengecoran, tetapi sebagai salah satu parameter dalam perancangan komposisi campuran beton selain semen, agregat halus, agregat kasar, dan air. Agar tidak mengurangi kekuatan beton, parameter udara ini merupakan perameter substitusi yang ditambahkan untuk mengurang volume agregat dalam KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012 MB-121
komposisi campuran beton. Adanya udara yang mengurangi kekuatan beton dapat dianggap sebagai udara yang tidak diperhitungkan keberadaannya dalam perancangan komposisi campuran beton. 5. KESIMPULAN Dari anilisis teoritis dan pembahasan hasil-hasil pengujian dapat disimpulkan: 1. jika keberadaan udara diperhitungkan dalam perancangan komposisi campuran beton, yaitu pada perhitungan volume absolut beton, maka kuat tekan beton tidak akan mengakibatkan berkurangnya kuat tekan beton seperti halnya jika udara tersebut terperangkap pada saat pengecoran dan tidak diperhitungkan sebelumnya; 2. karena keberadaan udara dalam beton merupakan sebuah keniscayaan, maka agar kehadiran udara tidak mengurangi kuat tekan beton, keberadaan udara tersebut harus diperhitungkan untuk mensubstitusi volume agregat dalam komposisi campuran beton. DAFTAR PUSTAKA 1. Enrique, I.E. (1966). An investigation into the relation between the strength and density of normal concrete, University of Illinois Urbana, Illinois. 2. Gambhir, LM. (1986). Concrete technology, Tata Mc Graw-Hill Publishing Company Limited, New Dehli. 3. Neville, AM. (1981). Properties of concrete, Longman, Singapore. 4. Rampriatna, T. (2012). Studi mengenai prediksi kuat tekan beton trial mix dengan cara SNI, ACI, dan Bolomey, Itenas, Bandung, MB-122 KoNTekS 6