BAB III METODOLOGI 3.1.Ruang Lingkup Penelitian yang dilakukan merupakan penelitian beton ringan dengan perbandingan 1 semen : 4 agregat dan menggunakan agregat buatan dari kertas dengan diameter 10-20 mm. Penelitian ini meliputi: 1. Rencana campuran dan prosedur pencampuran. 2. Workability/kemudahan pengerjaaan. 3.2. Parameter Penelitian Dalam penelitian beton ringan ini dibuat dengan menggunakan semen Gresik, ragregat halus berupa pasir dari Sungai Rangkas, Tangerang, Jawa barat dan agregat kasar berupa agregat buatan dari limbah kertas koran yang dibentuk acak seperti kerikil dengan diameter 10-20 mm. Parameter yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Variasi prosentase volume agregat kertas adalah 30%, 40%, 40%, 60% dan 70% dari volume agregat keseluruhan. 2. Faktor air semen awal yang digunakan adalah 0,3. Faktor air semen untuk prosentase agregat 30%, 40%, 50%, 60% dan 70% dari volume agregat keseluruhan tidak berubah (sebagai acuan dalam mix design). 3. Perbandingan semen : agregat adalah 1 : 4. 3.3. Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan penelitian dilaksanakan dalam beberapa tahap untuk mendapatkan perhitungan dan hasil yang tepat. Tahapan pelaksanaan tersebut dapat dilihat pada bagan alir (flowchart) pada Gambar 3.1 sebagai berikut Ini. III - 15
Mulai Proporsi volume Rencana Pemeriksaan Bahan Penyusun Pembuatan Agregat Kertas (Manual) Pasir Pemeriksaan Gradasi Pasir Semen tipe I kemasan 40 kg/kantong Agregat Kertas Pemeriksaan Berat Jenis Air SK SNI S-04-1989-F Pemeriksaan Berat Satuan Pemeriksaan Berat Satuan Pemeriksaan Berat Jenis Uji Kekuatan Agregat Kertas Uji Kadar Lumpur dengan kadar maksimum 5%. Uji Serapan Air Agregat Kertas Perhitungan Proporsi Berat Untuk 1 m 3 Campuran (Mix Design Awal) Volume Rencana Benda Uji Berat Bahan Pencampuran Uji Coba Pencampuran Homogen Uji Slump 5 12,5 cm Tidak Penambahan Volume Air Pembuatan Benda Uji Beton Agregat Kertas Pembuatan Benda Uji Mortar (Tanpa Agregat Kertas) Sebagai Kontrol Pemeriksaan Berat Satuan Pemeriksaan Serapan Air Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Selesai III - 16 Gambar 3.1. Bagan Alir (Flowchart) Pelaksanaan Penelitian
3.4. Tahap Pembuatan Benda Uji Tahapan pembuatan benda uji adalah sebagai berikut: 1. Campuran dibuat berdasarkan mix design yang telah terkoreksi, dengan urutan pencampuran sebagai berikut: a. Persiapan Cetakan Beton Cetakan untuk benda uji perlu diperhatikan dengan seksama. Langkahlangkah persiapan benda uji adalah sebagai berikut: 1. Cetakan yang akan digunakan disiapkan, untuk mencetak beton silinder digunakan cetakan silinder yang terbuat dari baja dan untuk setiap varisai ada 5 buah benda uji. Untuk setiap satu kali pengadukan dibuat 1 variasi beton sehingga dapat mengetahui kuat tekan dari campuran beton tersebut. 2. Kondisi cetakan diperiksa, apakah cukup rapat dan cukup kuat untuk menahan adukan atau adakah kebocoran pada cetakan. 3. Sebelum digunakan, cetakan harus diolesi terlebih dahulu dengan oli untuk mempermudah melepaskan benda uji dari cetakan. 4. Untuk cetakan silinder beton harus ditimbang terlebih dahulu (dalam keadaan kosong). b. Pencampuran Bahan adukan Beton Pembuatan beton ringan dengan agregat kertas ini dilakukan secara manual dengan prosedur pencampuran sebagai berikut: 1. Semen dan pasir ditimbang sesuai dengan keadaan tiap variasi dan dituang ke tempat pengadukan. 2. Air ditakar sesuai dengan perkiraan fas awal dan kebutuhan untuk sekali pengadukan. 3. Air yang sudah ditakar kemudian dimasukkan sedikit demi sedikit sambil terus diaduk dengan semen tadi sampai campuran benarbenar homogen, lama pengadukan sekitar ± 3 menit. III - 17
4. Agregat kasar (agregat kertas) ditimbang sesuai kebutuhan dan dituang ke tempat pengadukan. Agregat yang digunakan semuanya dalam keadaan kering oven/mutlak. 5. Adukan diperiksa kelecakannya dengan menggunakan meja sebar. Jika belum memenuhi persyaratan maka perlu ditambahkan volume air ke dalam adukan sehingga adukan tersebut mempunyai nilai kelecakan yang memenuhi standar. 6. Setelah homogen dan mempunyai kelecakan yang cukup, adukan dapat dituang ke dalam cetakan benda uji yang telah disiapkan. 7. Campuran dimasukkanpada cetakan benda uji dengan jumlah volume yang sesuai. 8. Campuran dalam cetakan didiamkan selama 24 jam, kemudian dibuka dan dilakukan pemeliharaan seperti beton pada umumnya sampai dengan 28 hari. c. Tahap Perawatan Benda Uji Benda uji dapat dilepas dari cetakannya setelah kira-kira berumur ± 1 hari dan setiap benda uji diberi kode benda uji. Pemeliharaan beton dengan agregat kertas ini tidak dilakukan dengan perendamantetapi dengan cara ditutup dengan karung/goni. d. Tahap Pengujian Tahapan pengujian benda uji, berupa silinder beton dengan ukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm adalah sebagai berikut: 1. Pemeriksaan berat satuan beton Berat satuan adalah perbandingan antara berat dan volume (termasuk rongga-rongga antara butir-butir agregat). Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara menimbang benda uji yang telah berumur 28 hari, dan langsung dibandingkan dengan volumenya. III - 18
2. Pemeriksaan serapan air Pengujian ini dilakukan pada saat benda uji berumur 28 hari. Benda uji terlebih dahulu dikeringkan dengan cara memasukkan benda uji ke dalam oven selama 24 jam. Pengujian serapan air dilakukan dengan cara merendam benda uji dalam air selama 10 menit. 3. Pengujian Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton Benda uji silinder beton dengan agregat buatan kertas dibuat dengan pemadatan standar untuk pengujian beton. Kuat tekan dan tarik silinder ini diharapkan dapat mewakili kekuatan beton kertas. Pengujian ini dilaksanakan dengan cara benda uji tersebut diletakkan pada mesin uji tekan secara sentris. Pembebanan ini dilakukan pada benda uji berumur 28 hari. 3.5.Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian mengenai beton kertas ini meliputi air, semen, agregat halus berupa pasir, dan agregat ringan buatan dari kertas koran dan lem kayu. 3.5.1. Air Air yang digunakan dalam penelitian ini adalah air dari laboratorium Bahan Konstruksi Teknik FTPD UMB. Air ini berasal dari Perusahaan Daerah Air Minum yang menurut pengamatan secara fisik telah memenuhi persyaratan dalam pembuatan beton. 3.5.2. Semen Semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen Gresik tipe I kemasan 40 kg/kantong yang diproduksi oleh PT. Semen Gresik (PERSERO) Tbk. III - 19
3.5.3. Agregat Halus (Pasir) Pasir yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir yang berasal dari pasirdaerahsekitar, dengan kadar lumpur maksimum 5%. Pasir yang dipakai dalam adukan adalah pasir yang telah diayak dan lolos ayakan no. 4. 3.5.4. Kertas Koran Kertas yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah kertas koran yang sudah tidak terpakai lagi. 3.5.5. Lem Kayu (PVAC) Lem kayu yang digunakan pada penelitian ini adalah lem kayu dengan merk Nippe Bond PVAC dalam kemasan 800 gram yang diproduksi oleh PT. Nippon Paint. Lem ini digunakan dengan perbandingan volume 1 lem : 10 bubur kertas dalam pembuatan agregat kertas. 3.6. Benda Uji Pada penelitian ini, benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan ukuran diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Jumlah sampel silinder beton pada pengujian ini sebanyak 25 buah. Benda uji silinder beton dibuat dalam 5 variasi campuran yaitu: 1. 1 semen : 4 agregat dengan kandungan agregat kertas 30% dari volume agregat keseluruhan. 2. 1 semen : 4 agregat dengan kandungan agregat kertas 40% dari volume agregat keseluruhan. 3. 1 semen : 4 agregat dengan kandungan agregat kertas 50% dari volume agregat keseluruhan. 4. 1 semen : 4 agregat dengan kandungan agregat kertas 60% dari volume agregat keseluruhan. 5. 1 semen : 4 agregat dengan kandungan agregat kertas 70% dari volume agregat keseluruhan. III - 20
3.7. Peralatan Persiapan benda uji maupun pelaksanaan pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Konstruksi Teknik Fakultas Teknik SipildanPerencanaan UniversitasMerchubuana. Adapun peralatan yang digunakan adalah: 3.7.1. Timbangan Alat ini digunakan untuk menimbang bahan-bahan yang digunakan pada pengujian bahan dan pembuatan benda uji. Timbangan yang digunakan yaitu: 1. Triple beam balance dengan kapasitas maksimal 2,5 kg dengan ketelitian 0,1 gram. 2. Double beam balancedengan kapasitas maksimal 26 kg dengan ketelitian 1 gram. 3. Timbangan Bascula, kapasitas 150 kg dengan ketelitian 0,1 kg. Timbangan ini digunakan untuk menimbang berat lebih dari 5 kg. 3.7.2. Gelas Ukur Gelas ukur yang digunakan adalah gelas ukur dengan kapasitas 1000 ml, 500 ml, dan 25 ml. Alat ini digunakan untuk mengukur jumlah air yang diperlukan untuk mencampur adukan mortar. 3.7.3. Cetakan Silinder 300 mm. Cetakan silinder terbuat dari baja dengan ukuran diameter 150 mm dan tinggi 3.7.4. Jangka Sorong atau Kaliper Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang diameter dan tinggi benda uji silinder sebelum proses uji tekan. Jangka sorong yang dipakai terbuat dari stainless hardened dengan tingkat ketelitian sampai 0,5 mm. III - 21
3.7.5. Ayakan Uji Ayakan uji digunakan untuk menganalisa gradasi butiran agregat, dengan diameter lubang ayakan 0,15; 0,3; 0,6; 1,18; 2,36; 4,75; 9,5; 19,5 mm. Untuk melakukan pemeriksaan gradasi, pasir terlebih dahulu dimasukkan dalam satu set ayakan. 3.7.6. Alat Uji Tekan Alat uji tekan yang digunakan berkapasitas 2000 kn, dengan ketelitian sampai 0,1 kn. Alat ini digunakan untuk menguji kuat tekan benda uji silinder. Dengan menggunakan alat ini, dapat diketahui gaya maksimum tiap-tiap silinder yang diuji. 3.7.7. Oven Oven diperlukan untuk mengeringkan agregat kasar buatan sehingga menjadi bersifat kering mutlak. 3.7.8. Cetok dan Talam Alat ini digunakan untuk mengambil bahan penyusun seperti semen dan pasir, serta untuk meratakan adukan dalam cetakan. 3.7.9. Kerucut Abrams Alat ini digunakan untuk memeriksa nilai slump yang terjadi pada adukan beton segar. Alat ini berbentuk kerucut terpancung dengan diameter atas 100 mm, diameter bawah 200 mm dan tinggi 300 mm. Alat ini dilengkapi dengan tongkat baja berdiameter 16 mm dan panjang 600 mm. 3.7.10. Mesin Pengaduk Beton (Concrete Mixer) Alat ini digunakan untuk membuat adukan beton ringan dan mortar agar dapat tercampur secara homogen. Mesin yang digunakan memiliki kapasitas 100 kg dengan III - 22
kecepatan putaran 100 putaran/menit. Pada satu kali pengadukan memerlukan waktu kurang lebih 3 menit. 3.7.11. Dial Gauge Alat ini digunakan untuk mengukur lendutan (defleksi) yang terjadi pada saat pengujian kuat tekan beton. Dial gauge yang digunakan dalam penelitian ini dengan faktor kalibrasi 0,0005 inch tiap pembacaan 1 strip. 3.7.12. Alat pendukung lainnya Alat pendukung lain yang digunakan adalah ember, rak pengering, tongkat kayu dan besi, penggaris baja, karung/goni, dan kuas oli. 3.8. Perhitungan Campuran Beton Metode yang digunakan dalam pencampuran ini adalah metode campuran cara coba-coba. Secara garis besar langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: 1. Menetapkan nilai faktor air semen awal (C) = 0,3 2. Perbandingan proporsi semen (A) : agregat (B) = 1 : 4 3. Berat Jenis Semen (A1) = 3,15 gr/cm 3 = 3150 kg/m 3 4. Berat Sendiri Agregat Kertas kondisi Gembur (A2) = 0,18636 gr/cm 3 = 186,36 kg/m 3 5. Berat Jenis Pasir (A3) = 1,800 gr/cm 3 = 1800 kg/m 3 Sebagai contoh perhitungan, digunakan beton dengan variasi agregat kertas sebesar 30% dari volume agregat keseluruhan. Adapun langkah langkah perencanaan campuran beton (mix design) untuk kebutuhan bahan tiap 1 m 3 beton agregat kertas adalah sebagai berikut: 1. Menentukan besar volume semen vol. semen = A (A+B+C) x vol. beton III - 23
vol. semen = 1 (1+4+0.3) x 1 = 0,189 m3 2. Menentukan besar volume agregat keseluruhan vol. agregat = B (A+B+C) x vol. beton vol. agregat = 4 (1+4+0.3) x 1 = 0,755 m3 3. Menentukan besar volume agregat kertas vol. agregat kertas = jumlah proporsi agregat kertas x volume agregat = 30% x 0,755 = 0,227 m 3 4. Menentukan besar volume pasir vol. pasir = vol. agregat keseluruhan vol. agregat kertas = 0,755 0,227 = 0,528 m 3 5. Menentukan berat kebutuhan semen Berat semen = vol. semen x A1 = 0,189 x 3150 = 594,340 kg 6. Menentukan berat kebutuhan agregat kertas Berat agregat kertas = vol. agregat kertas x A2 = 0,227 x 186,36 = 43,303 kg 7. Menentukan berat kebutuhan pasir Berat pasir = vol. pasir x A3 = 0,528 x 1800 = 950 kg 8. Menentukan berat kebutuhan air Berat air = Berat semen x C = 594,340 x 0,3 = 178,302 kg III - 24
Dari perhitungan diatas, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Proporsi campuran (Agregat dalam kondisi SSD) Hitungan campuran secara teoritis untuk setiap m 3 beton sebagai berikut: Semen portland = 594,340 kg/m 3 Agregat kertas = 43,303 kg/m 3 Pasir = 950 kg/m 3 Air = 178,302 ltr/m 3 Berat jenis beton = 1765,779 kg/m 3 2. Volume campuran benda uji - Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm - Jumlah benda uji tiap variasi = 5 buah - Faktor keamanan jumlah bahan berkisar antara 1,2 1,5, diambil = 1,2 - Volume benda uji = Luas alas x tinggi = 1 4 x π x d² x t = 1 x π x 0,15² x 0,3 4 = 0.00530 m³ - Volume total benda uji = jumlah benda uji x faktor aman x vol.benda uji = 5 x 1,2 x 0,00530 = 0,0318 m 3 3. Proporsi campuran yang akan digunakan yaitu: Semen portland = 594,340 x 0,0318 = 18,90 kg Agregat kertas = 43,303 x 0,0318 = 1,377 kg Pasir = 950 x 0,0318 = 30,21 kg Air = 178,302 x 0,0318 = 5,67 ltr Adapun hasil perhitungan proporsi yang digunakan dalam beton ringan dengan agregat buatan dari limbah kertas koran, dengan campuran 1 semen : 4 agregat III - 25
dengan variasi agregat kertas sebesar 30%, 40%, 50%, 60% dan 70% dari volume agregat keseluruhan, dapat dilihat pada Tabel 3.1 sebagai berikut. Tabel 3.1 Proporsi Campuran Yang Digunakan Dalam Beton Agregat Kertas Dengan Variasi Agregat Kertas Yang Berdiameter 10-20 mm Dengan Nilai FAS 0,3 Sebagai Acuan Awal Dalam Mix Design. Berat Semen (kg) Berat Agregat Kertas (kg) Berat Pasir (kg) Berat Air (ltr) Berat jenis (kg/m 3 ) 30% 18.90 1,34 30,21 5,67 1765.779 40% 18.90 1,789 25.92 5,67 1643.99 50% 18.90 2,237 21.6 5,67 1522.211 60% 18.90 2.684 17.28 5,67 1400.42 70% 18.90 3,13 12.96 5,67 1278.64 Jumlah 132,89 8,09 143,78 28,35 Perhitungan rancangan beton berdasarkan kuat tekan beton Kuat tekan yanag di isyaratkan beton : 12 M.pa Deviasi standar :6,5 M.pa Berat isi beton, maximum :1700 kg/cm3 Semen yang di pakai : s 550 Agregat kasar yang dipakai Berat jenis kering :0.344 kg/cm3 Penyerapan air :5.078 % III - 26
3.9 Pembuatan Rencana Campuran Beton (berdasarkan fc rencana) Rencana campuran beton dengan variasi agregat kertas: (1) Kuat tekan beton, fc = 12 Mpa, umur 28 hari. (2) Dari ayat 3.3.1 butir 1 SK SNI devisasi standar 6,5 Mpa. (3) Nilai tambah = ( k x s ), m = 1,64. 6.5, didapat 10,7 Mpa. (4) Kuat tekan rata-rata yang ditargetkan, f c,br f,b + m, didapat 22,7 Mpa. (5) Jenis semen yang digunakan Type 1 (6) Agregat halus digunakan pasir dan agregat kasar digunakan kerikil dari bubur kertas. (7) Faktor air semen : 0,3 (8) Nilai slump 50 mm 120 mm (9) Ukuran nominal agregat maksimum : 20 mm (10) kuat hancur agregat : 10 Mpa (11) Berat Jenis agregat,di ketahui untuk -agragat kasar : 0,345 kg/m3 -agregat halus :2,1 kg/m3 (11) Bobot isi beton maksimun beton BIB, di issyaratkan 1700 kg/m3 (12) Juml ah fraksi agregat kasar nf : 0,50 III - 27
13. Dimana :BIM dan f c,m di dapat dari gambar 4,5,6 atau 7 14. Kuat tekan adukan f;c,a <(1/15) X f c A atau f c A > (1/12) x f c,m 15. Kuat tekan adukan f c,m dipilih (dari no.10) 26/16 Mpa. 16. Bobot isi adukan,bim di pilih(dari no 10) 1300/122 kg/m3 III - 28
17. Susunan campuran adukan (grafik di atas) Semen Air Pasir :535 kg/m3 : 158 kg/m3 : 1688 kg/m3 Jumlah =bobot isi total adukan :2381kg/m3 18.Susunan campuran beton Agregat kasar : 0,343 x 0,5 x 1000 : 171,5 kg/m3 Semen : ( 1-0.35) x 535 : 347 kg/m3 Air : (1 0,5) x 158 : 79 kg/m3 Agregat halus : (1 0,5) x 1688 Jumlah : bobot isi beton : 844 kg/m3 : 1441,5 kg/m3 Campuran mix desain Berat semen (kg) 347 Berat Pasir (kg) 844 Berat Agregat Kertas (kg) 171,5 Berat air (kg) 79 Berat jenis (kg/m3) 1441,5 III - 29