BAB III METODE PENELITIAN Proses penelitian dibagi menjadi dua bagian, yaitu; proses pengujian keadaan fisik bahan-bahan beton ( cth : specific gravity, absorpsi, dan kadar air ) serta preparasi benda uji dan pengujian kuat tekan beton. Data-data akan berbentuk kuantitatif, dan diolah berdasarkan pedoman pengolahan data pengujian pada Laboratorium Struktur dan Bahan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, ITB, Bandung. 3.1 Alat dan Bahan Alat: 1. Ayakan, pemisah partikulat berdasarkan ukuran partikel. 2. Timbangan mekanik, bergalat 0,01, 1, dan 10 gram. 3. Gelas kimia, bervolume 1000 ml. 4. Piknometer, bervolume 500 ml. 5. Penumbuk baja. 6. Lingkaran indikator warna zat organik ( organic plate ). 7. Oven pengering, bertemperatur 220 C. 8. Silinder pengukur berat volume agregat, kapasitas 2,781 dan 1,862 liter. 9. Pipa PVC, berdiameter dalam 5,7 cm. 10. Spektroskopi Serapan Atom/Atomic Absorption Spectroscopy ( AAS ). 11. Difraktometer Sinar-X / X-Ray Difractometer ( XRD ). 12. Scanning Electron Microscope ( SEM ) 13. Mesin uji kuat tekan beton, berkapasitas 100 ton. Bahan: 1. Abu ampas tebu dari PT Jatitujuh, Jatitujuh - Majalengka. 2. Semen portland tipe I merk Semen Gresik. 3. Air PDAM Laboratorium Struktur dan Bahan, ITB. 4. Agregat kasar dan halus. 5. Larutan NaOH 3%. 17
3.2 Diagram Alir Penelitian Penelitian ini dilakukan sesuai dengan diagram alir yang tertera di bawah ini : 18
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian 3.3 Perancangan Percobaan 3.3.1 Proses Pengujian Keadaan Fisik Bahan-Bahan Beton 3.3.1.1 Pemeriksaan Zat Organik Dalam Agregat Halus Pemeriksaan kandungan zat organik perlu dilakukan untuk mengevaluasi adanya zat organik di dalam agregat khususnya agregat halus. Kandungan zat organik ini perlu diperiksa untuk melihat apakah agregat yang dipakai di dalam campuran beton mengandung zat organik dalam batas yang masih dapat ditolerir atau tidak. Kandungan zat organik yang melebihi batas yang diizinkan dapat mempengaruhi kualitas beton yang dihasilkan. Dalam hal ini, agregat halus yang memenuhi persayaratan adalah agregat halus yang memenuhi spesifikasi warna menurut percobaan warna Abrams-Harder. Prosedur pemeriksaan zat organik dalam agregat halus adalah sebagai berikut: 19
1. Masukkan 115 ml pasir ke dalam botol tembus pandang bervolume 350 ml (kurang lebih 1/3 isi botol). 2. Tambahkan larutan NaOH 3% hingga mencapai ± ¾ isi botol. 3. Tutup botol tersebut dengan penutup karet tahan basa dan kocok hingga lumpur yang menempel pada agregat tampak terpisah. Biarkan selama 24 jam agar lumpur tersebut mengendap. 4. Setelah 24 jam bandingkan warna cairan yang terlihat dengan standar warna pada organic plate. Warna larutan yang lebih gelap daripada lingkaran no. 3 dianggap memiliki pengotor zat organik yang melebihi batas untuk digunakan. (a) (b) Gambar 3.2 (a) Pembuatan larutan NaOH 3% (b) Verifikasi warna larutan agregat halus 3.3.1.2 Pemeriksaan Kadar Lumpur Agregat Halus Tujuan pemeriksaan kadar lumpur agregat halus ini adalah untuk menentukan besarnya persentase lumpur yang terkandung di dalam agregat halus. Prosedur pengujian ini adalah sebagai berikut : 1. Masukkan contoh benda uji (agregat halus) ke dalam gelas ukur. 2. Tambahkan air ke dalam gelas ukur untuk melarutkan lumpur yang terkandung di dalam agregat halus. 3. Kocok gelas untuk mencuci agregat halus dari lumpur. 4. Simpan gelas pada tempat yang datar dan dibiarkan selama 24 jam agar lumpur mengendap. 20
Gambar 3.3 Pengujian kadar lumpur agregat halus 5. Catat tinggi lumpur ( H 1 ) dan tinggi pasir ( H 2 ). 6. Kadar lumpur dihitung sebagai ( H 1 / [H 1 + H 2 ] ) x 100%. 3.3.1.3 Analisis Saringan Analisis saringan agregat kasar dan agregat halus bertujuan untuk melihat gradasi atau distribusi ukuran butir dari kedua jenis agregat ini. Langkah-langkah pelaksaaan analisis saringan ini adalah sebagai berikut : 1. Keringkan benda uji (agregat kasar maupun agregat halus) di dalam oven pada temperatur 110 ± 5 o C sampai beratnya konstan. 2. Saring benda uji menggunakan perangkat saringan dengan ukuran bukaan saringan yang telah distandarkan. Perangkat saringan divibrasi dengan mesin pengguncang maupun secara manual selama 15 menit, kemudian distribusi partikel yang tertinggal dicatat sesuai dengan prosedur. Kurva distribusi dibuat berdasarkan persen kumulatif yang tertinggal. 21
Gambar 3.4 Saringan agregat 3.3.1.4 Pemeriksaan Berat Volume Agregat Berat volume agregat adalah perbandingan antara berat agregat kering dengan volumenya. Data berat volume agregat halus dan agregat kasar diperlukan untuk menyusun rancangan campuran (mix design) beton. Prosedur pemeriksaan berat volume agregat adalah sebagai berikut : 1. Keringkan agregat halus dan agregat kasar menggunakan oven pada temperatur 110 ± 5 o C selama 24 jam hingga beratnya konstan. 2. Masukkan benda uji (agregat) ke dalam silinder pengukur dengan spesifikasi yang telah ditentukan (tabel 4.2), lalu ratakan dengan mistar perata dan ditumbuk menggunakan penumbuk baja sebanyak 25 kali. Catat berat wadah yang berisi benda uji (W 2 ). Hitung berat benda uji W 3 = W 2 W 1, dimana W 1 adalah berat silinder ukur. Gambar 3.5 Pengujian berat volume Agregat (a) Oven drying (b) Pemadatan. 3. Berat volum agregat = W 3 / V ( kg.m -3 ), dimana V adalah volume wadah (dm 3 ). 22
3.3.1.5 Pemeriksaan Kadar Air Agregat Kasar dan Halus Pemeriksaan kadar air agregat dilakukan untuk menentukan besarnya kandungan air di dalam agregat. Informasi mengenai kadar air yang terkandung di dalam agregat ini juga dibutuhkan untuk membuat rancangan campuran (mix design) beton. Prosedur pemeriksaan kadar air agregat kasar dan agregat halus adalah sebagai berikut: 1. Timbang dan catat berat talam (W 1 ). 2. Masukkan benda uji ke dalam talam kemudian ditimbang. Catat beratnya (W 2 ). 3. Hitung berat benda uji, W 3 = W 2 W 1. 4. Keringkan contoh benda uji bersama talam di dalam oven pada temperatur sebesar 110 ± 5 o C hingga beratnya konstan selama 24 jam. 5. Timbang berat yang konstan tersebut (W 4 ). Berat benda uji kering, W 5 = W 4 - W 1. 6. Hitung kadar air agregat = ( [ W 3 - W 5 ] / W 5 ) x 100 %. (a) (b) (c) Gambar 3.6 (a) Dehidrasi agregat dengan oven (b) agregat kasar kering oven (c) agregat halus kering oven 3.3.1.6 Analisis Specific Gravity dan Absorbsi Agregat Halus Specific gravity agregat adalah perbandingan massa suatu unit volume agregat dengan massa air pada unit volume yang sama. Tujuan pemeriksaan ini adalah untuk menentukan bulk dan apparent specific gravity dan penyerapan (absorpsi) agregat halus yang dibutuhkan dalam perancangan campuran beton. Prosedur pengujian adalah sebagai berikut : 1. Siapkan agregat halus sebanyak 1000 gram dengan kondisi jenuh air (keadaan SSD = saturated surface dry). Pembuatan kondisi jenuh air dilakukan dengan 23
perendaman agregat halus selama 24 jam, lalu didehidrasi menggunakan oven hingga mencapai kondisi jenuh air. 2. Pemeriksaan keadaan SSD dilakukan dengan cara memasukkan sebagian contoh ke dalam metal sand cone dan dipadatkan dengan penumbuk baja sebanyak 25 kali tumbukan. Kondisi SSD diperoleh dengan indikasi bahwa jika cetakan diangkat, butir-butir pasir akan longsor / runtuh. Jika kondisi ini tidak diperoleh, proses dehidrasi diteruskan hingga mencapai kondisi jenuh air. 3. Masukkan contoh agregat halus berkondisi SSD sebanyak 500 gram ke dalam piknometer. Kemudian isi piknometer dengan air sebanyak 90 % volume. Bebaskan gelembung - gelembung udara dengan cara menggoyangkan piknometer selama 2 menit. Lalu isi kembali piknometer hingga 100 % volume. Rendam piknometer selama 24 jam. Timbang berat piknometer yang berisi contoh dan air. (a) (b) Gambar 3.7 (a) Piknometer (b) Penimbangan piknometer dalam air 4. Pisahkan benda uji dari piknometer dan keringkan pada temperatur 110 ± 5 o C selama 24 jam. Timbang berat piknometer yang terisi air dengan volume yang sama dengan langkah ke-3 pada temperatur 73,4 ± 3 o F. 5. 3.3.2. Perencanaan Komposisi Bahan Campuran ( Mix Design ) Beton Berdasarkan hasil pengujian keadaan fisik bahan-bahan beton, diperoleh nilai kadar air kedua tipe agregat, berat volume, specific gravity, serta persentase absorpsi air yang akan dialami oleh keduanya. Nilai-nilai ini akan menjadi faktor koreksi dalam penentuan kuantitas bahan dalam campuran beton. 24
Kadar air dalam beton amat dipengaruhi oleh kadar air atau persentase absorpsi air oleh agregat, sehingga kecenderungan agregat mengabsorpsi atau menyumbang air harus diperhitungkan. Kurangnya jumlah air ( rendahnya w/c ratio ) akan menyebabkan kelecakan (workability) beton menurun. Rancangan campuran beton ( mix design ) yang disusun berdasarkan karakteristik bahan bahan yang dipakai dalam penelitian ini dapat dilihat pada bagian lampiran. 3.4 Persiapan Benda Uji Benda uji yang disiapkan berbentuk silinder dengan diameter, Ø, sebesar 5,7 cm, dan tinggi, l, sebesar 11,4 cm sebanyak 48 buah. Benda uji dibuat menggunakan cetakan pipa paralon berdimensi diameter dalam sebesar 5,7 cm, dan l, sebesar 11,4 cm. Proses penyiapan benda uji tersebut secara rinci adalah sebagai berikut : 1. Pengukuran, pemotongan, pengampelasan serta pemberian dasar cetakan. 2. Penimbangan bahan bahan yang dipakai dalam campuran beton, yaitu semen, agregat kasar, agregat halus dan air sesuai dengan rancangan campuran ( mix design ) yang telah dibuat sebelumnya. 3. Pencampuran bahan bahan serta pengecoran manual 48 buah benda uji. (a) (b) (c) Gambar 3.8 (a) Penimbangan bahan (b) Pencampuran (c) Pengecoran 4. Penyimpanan benda coran selama 24 jam, serta pembukaan cetakan dilanjutkan dengan proses curing melalui perendaman di dalam air. Selanjutnya dilakukan pengampelasan benda uji agar diperoleh kerataan dimensi yang cukup baik. 25
(a) (b) (c) Gambar 3.9 (a) Pembukaan cetakan (b) Curing (c) Pengampelasan benda uji 3.5 Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kuat tekan beton terhadap beban berarah koaksial. Pengujian ini dilakukan pada seluruh benda uji (48 buah), sebagai usaha untuk mengamati kecenderungan pengaruh masing-masing kadar bahan penambah (mineral admixture) dalam rentang umur coran 3, 7, 14, dan 28 hari dengan repetisi 3 kali yang digambarkan dalam grafik kekuatan tekan beton sebagai hubungan antara umur beton (hari) dengan nilai kuat tekannya (MPa) pada semua komposisi yang telah ditentukan. Pengujian dilakukan menggunakan mesin uji Universal Testing Mechine tipe RAT 100 berkapasitas beban 100 ton di Laboratorium Struktur dan Bahan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, ITB, Bandung. Gambar 3.10 Pengujian kuat tekan beton Serpihan hasil pengujian kuat tekan beton ini akan dikarakterisasi lebih lanjut menggunakan difraksi sinar-x (XRD) dan mokroskop-elektron pemindai (SEM) untuk mengetahui fasa-fasa atau senyawa penyusun beton yang terlibat didalamnya. Dari sini 26
dapat dianalisis atau diprediksi seberapa jauh pengaruh penambahan mineral admixtures dalam berbagai komposisi pada beton. 3.6 X-Ray Diffraction ( XRD ) ( Lihat bagian 4.12 ). 3.7 Scanning Electron-Microscope ( SEM ) ( Lihat bagian 4.11 ). 27