BAB 3. METODE PENELITIAN
3.7. Perancangan Campuran Beton
Rencana campuran antara semen, air dan agregat-agregat sangat penting untuk mendapatkan kekuatan beton sesuai yang diinginkan dan mudah dalam
commit to user
memperoleh kualitas beton yang seragam. Dalam penelitian ini rencana campuran beton menggunakan rencana mix design dengan metode standar Pekerjaan Umum dengan kekuatan yang akan dicapai pada umur 28 hari adalah 25 MPa.
Variasi perbandingan pencampuran metakaolin, slag dan kapur padam sebagai Semen Replika (SR) adalah 1:1:1 (SR.A) dan 4:5:1 (SR.B). Variasi penggantian semen dengan metakaolin, slag dan kapur padam / Semen Replika (SR) pada setiap benda uji adalah 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%. Untuk mempermudah pencampuran maka setiap kelompok benda uji pada tiap variasi silinder sebanyak 4 buah dibuat hitungan jumlah bahan yang dibutuhkan. Rencana campuran beton (mix design) dan kebutuhan bahan tiap satu kali adukan dapat dilihat pada Lampiran B.
3.8. Standar Penelitian dan Spesifikasi Bahan Dasar
Pengujian bahan-bahan pembentuk beton dilakukan untuk mengetahui sifat dan karakteristik dari material pembentuk. Pengujian dilakukan terhadap agregat halus dan agregat kasar, sedangkan air yang digunakan sesuai dengan spesifikasi standar air dalam PBI 1971 pasal 3.6.
3.8.1 Standar Pengujian Terhadap Agregat Halus.
Pengujian agregat halus dilakukan berdasarkan standar ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM dan PBI 1971 (dalam Yanuar, 2005). Standar pengujian terhadap agregat halus adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-40 : Standar penelitian untuk pengujian kandungan zat organik agregat halus.
b. ASTM C-117 : Standar penelitian untuk pengujian agregat yang lolos ayakan no.200 dengan pencucian (Tes Kandungan Lumpur)
c. ASTM C-128 : Standar penelitian untuk menentukan spesific grafity dari agregat halus.
commit to user
a. ASTM C-330 : Spesifikasi standar untuk agregat halus beton ringan. b. PBI 1971 : Spesifikasi standar untuk agregat halus.
3.8.2 Standar Pengujian Terhadap Agregat kasar.
Pengujian agregat kasar dilakukan berdasarkan standar ASTM dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan menurut ASTM dan PBI 1971 (dalam Yanuar, 2005). Standar pengujian terhadap agregat kasar adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-127 : Standar penelitian untuk pengujian spesific grafity agregat kasar.
b. ASTM C-131 : Standar penelitian untuk pengujian keausan agregat kasar. c. ASTM C-136 : Standar penelitian untuk analisis ayakan.
d. ASTM C-566 : Standar penelitian untuk pengujian kadar air agregat kasar. Spesifikasi untuk agregat kasar adalah sebagai berikut :
a. ASTM C-330 : Spesifikasi standar untuk agregat kasar berbobot ringan. b. PBI 1971 : Spesifikasi standar untuk agregat kasar.
3.9. Pengujian Bahan Dasar Beton
Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat dan karakteristik dari material pembentuk beton. Pengujian dilakukan sesuai dengan standar yang ada. Dalam penelitian ini hanya dilakukan pengujian terhadap agregat halus dan agregat kasar. Sedangkan terhadap semen tidak dilakukan pengujian.
3.9.1 Pengujian Agregat Halus
a. Pengujian kandungan zat organik agregat halus.
Pasir sebagai agregat halus dalam campuran 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 persyaratan dalam Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 (PBI NI-2, 1971).
commit to user Beton.
Warna Penurunan Kekuatan Jernih Kuning Muda Kuning Tua Kuning Kemerahan Coklat Kemerahan Coklat Tua 0% 0%-10% 10%-20% 20%-30% 30%-50% 50%-70% Sumber : Tabel Prof. Ir. Rooseno, 1975.
a. Tujuan :
Untuk mengetahui kadar zat organik dalam pasir berdasarkan tabel perubahan warna (Tabel 3.1.).
b. Alat dan Bahan :
· Pasir kering oven.
· Larutan NaOH 3%.
· Gelas ukur 250 cc.
· Oven listrik. c. Cara Kerja :
· Mengambil pasir kering oven sebanyak 130 cc dan masukkan ke dalam gelas ukur.
· Memasukkan NaOH 3% hingga volume mencapai 220 cc.
· Mengocok pasir selama ± 10 menit.
· Mendiamkan campuran tersebut selama 24 jam.
· Mengamati warna air yang terjadi, bandingkan dan lihat Tabel 3.2.
b. Pengujian kadar lumpur dalam agregat halus.
Agregat halus yang umum dipergunakan sebagai bahan dasar beton adalah pasir. Kualitas pasir sudah tentu akan mempengaruhi kualitas beton yang dihasilkan.
commit to user
salah satunya adalah pasir harus bersih dari kandungan lumpur. Lumpur adalah bagian dari pasir yang lolos ayakan 0.036 mm. Apabila kadar lumpur yang ada lebih dari 5% dari berat keringnya, maka pasir harus dicuci terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai material penyusun beton.
a. Tujuan :
Untuk mengetahui kadar lumpur yang terkandung dalam pasir. b. Alat dan Bahan:
· Pasir kering oven 100 gram.
· Air bersih.
· Gelas ukur 250 cc.
· Oven yang dilengkapi dengan pengatur waktu.
· Timbangan
· Cawan. c. Cara Kerja :
· Mengambil pasir sebanyak 250 gram.
· Mengeringkan pasir dalam oven dengan temperatur 110° C selama 24 jam.
· Mengambil pasir kering oven 100 gr lalu dimasukkan ke dalam gelas ukur 250 cc.
· Menuangkan air ke dalam gelas ukur hingga setinggi 12 cm di atas permukaan pasir.
· Mengocok air dan pasir minimal 10 kali, lalu membuang airnya.
· Mengulangi perlakuan di atas hingga air tampak bersih.
· Memasukkan pasir ke dalam cawan lalu mengeringkan pasir dalam oven dengan temperatur 110° C selama 24 jam.
· Setelah selesai cawan dikeluarkan dan diangin-anginkan hingga mencapai suhu kamar.
· Menimbang pasir dalam cawan.
· Berat pasir awal G0 = 100 gr, berat pasir akhir adalah G1, sehingga dapat dirumuskan :
commit to user
1
G
· Membandingkan hasil perhitungan dengan persyaratanPBI NI-1971. Bila lebih dari 5% maka pasir harus dicuci kembali sebelum digunakan.
c. Pengujian spesific gravity agregat halus.
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.
a. Tujuan :
· Untuk mengetahui bulk spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi kering dengan volume pasir total.
· Untuk mengetahui bulk spesific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume pasir total.
· Untuk mengetahui apparent spesifc gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir kering dengan volume butir pasir.
· Untuk mengetahui daya serap (absorption), yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat pasir kering.
b. Alat dan Bahan :
· Volumetrik flash · Conicalmould + penumbuk · Oven listrik · Timbangan · Pasir 500 gram · Air bersih c. Cara Kerja :
· Menyiapkan pasir kering oven dalam kondisi SSD (Saturated Surface Dry).
commit to user
langkah-langkah sebagai berikut :
· Pasir dimasukkan ke dalam conical mould 1/3 bagian lalu ditumbuk 10 kali.
· Pasir ditambah hingga 2/3 bagian lalu ditumbuk kembali 10 kali.
· Mengangkat conical mould lalu mengukur penurunan yang terjadi. Pasir berada dalam kondisi SSD bila penurunan yang terjadi tidak lebih dari 1/3 tinggi conical mould.
· Mengambil pasir dalam kondisi SSD sebanyak 500 gr dan memasukkannya ke dalam volumetric flash dan direndam dalam air selama 24 jam.
· Menimbang berat volumetric flash + air + pasir (c).
· Mengeluarkan pasir dari volumetric flash lalu menimbang berat volumetric flash + air (b).
· Mengeringkan pasir yang telah kering oven (a).
· Menganalisa hasil pengujian dengan rumus-rumus sebagai berikut :
Bulk Spesific Gravity =
c b
a
-+500
Bulk Spesific Gravity SSD =
c b+500
-500
Apparent Spesific Gravity =
c b a a -+ Absorbtion = 500- ´100% a a
d. Pengujian gradasi agregat halus.
Gradasi adalah keseragaman diameter pasir sebagai agregat halus lebih diperhitungkan daripada agregat kasar, karena sangat menentukan sifat pengerjaan dan sifat kohesi campuran adukan beton.
commit to user
Pengujian ini untuk mengetahui variasi diameter butiran pasir, persentase gradasi dan modulus kehalusannya.
b. Alat dan Bahan :
· Satu set ayakan ( 9.5 mm; 4.75 mm; 2.36 mm; 1.18 mm; 0.85 mm; 0.30 mm; 0.15 mm; dan PAN)
· Mesin penggetar ayakan
· Timbangan
· Pasir kering oven sebanyak 3000 gram c. Cara Kerja :
· Menyiapkan pasir sebanyak 3000 gr.
· Memasang saringan dengan susunan sesuai dengan urutan besar diameter lubang dan yang paling bawah adalah pan.
· Memasukkan pasir ke dalam saringan teratas kemudian ditutup rapat.
· Memasang susunan saringan tersebut pada mesin penggetar selama 5 menit, kemudian mengambil susunan saringan tersebut.
· Memindahkan pasir yang tertinggal dalam masing-masing saringan ke dalam cawan lalu ditimbang.
· Menghitung Modulus Kehalusan dengan menggunakan rumus :
Modulus kehalusan =
e d
dimana : d = jumlah dari persentase komulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan.
e = jumlah dari persentase berat pasir yang tertinggal.
3.9.2 Pengujian Agregat Kasar.
a. Pengujian abrasi agregat kasar.
Agregat kasar merupakan salah satu bahan dasar beton yang harus memenuhi standar tertentu untuk daya tahan keausan terhadap gesekan. Standar ini dapat diketahui dengan alat yang disebut bejana Los Angeles. Agregat kasar harus tahan
commit to user
dari 50%. a. Tujuan :
Untuk mengetahui daya tahan agregat kasar terhadap gesekan. b. Alat dan Bahan :
· Bejana Los Angeles dan 11 bola-bola baja
· Saringan / Neraca
· Timbangan
· Agregat Kasar c. Cara Kerja :
· Mencuci agregat kasar dari kotoran dan debu yang melekat, kemudian dikeringkan dengan oven bersuhu 110° C selama 24 jam.
· Mengambil agregat kasar dari oven dan membiarkannya hingga suhu kamar kemudian mengayak dengan ayakan 12.5 mm, 9.5 mm, 4.75 mm. Dengan ketentuan : lolos ayakan 12.5 mm dan tertampung 9.5 mm sebanyak 2.5 kg. Lolos ayakan 9.5 mm dan tertampung 4.75 mm sebanyak 2.5 kg.
· Memasukkan agregat kasar yang sudah diayak sebanyak 5 kg ke mesin Los Angeles (A).
· Mengunci lubang mesin Los Angeles rapat-rapat lalu menghidupkan mesin dan mengatur perputaran mesin sampai 500 kali putaran.
· Mengeluarkan agregat kasar lalu disaring menggunakan saringan 2.36 mm (B).
· Menganalisa persentase berat agregat yang hilang dengan rumus : Prosentase berat yang hilang = - ´100%
A B A
b. Pengujian spesific gravity agregat kasar.
Berat jenis merupakan salah satu variabel ayng sangat pentingdalam merencanakan campuran adukan beton, karena dengan variabel tersebut dapat
commit to user
agregat kasar dalam penelitian ini menggunakan agregat kasar dengan diameter maksimal 10 mm.
a. Tujuan :
· Untuk mengetahui bulk spesific gravity, yaitu perbandingan antara berat agregat kasar dalam kondisi kering dengan volume agregat kasar total.
· Untuk mengetahui bulk spesific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat agregat kasar jenuh dalam kondisi kering permukaan dengan volume agregat kasar total.
· Untuk mengetahui apparent spesifc gravity, yaitu perbandingan antara berat butiran kondisi kering dan selisih berat butiran dalam keadaan kering dengan berat dalam air.
· Untuk mengetahui daya serap (absorption), yaitu perbandingan antara berat air yang diserap agregat kasar jenuh dengan berat agregat kasar kering.
b. Alat dan Bahan :
· Bejana dan kontainer
· Oven listrik
· Timbangan / neraca
· Agregat Kasar 1500 gram
· Air bersih c. Cara Kerja :
· Mencuci agregat kasar lalu mengeringkan dalam oven pada suhu 110° C selama 24 jam.
· Mengambil agregat kasar kering permukaan lalu timbang seberat 1500 gr dan didiamkan hingga mencapai suhu kamar (f).
· Merendam agregat kasar dalam air selama 24 jam, lalu keringkan dengan kain lap agar permukaan agregat kasar kering, lalu menimbang agregat kasar tersebut (g).
commit to user
hingga kontainer terendam seluruhnya dan mengatur posisinya agar neraca seimbang. Memasukkan agregat kasar ke dalam kontainer hingga seluruhnya terendam air.
· Menimbang agregat kasar tersebut (h).
· Menganalisa hasil pengujian tersebut dengan rumus-rumus :
Bulk Spesific Gravity =
h g
f -
Bulk Spesific Gravity SSD =
h g
g -
Apparent Spesific Gravity =
h f f - Absorbtion = - ´100% h h g
c. Pengujian gradasi agregat kasar.
Agregat kasar dapat berupa kerikil kasar hasil disintegrasi alami berupa batu pecah (split) yang dipecah dengan alat pemecah batu. Agregat kasar yang digunakan untuk membuat beton ringan dalam penelitian ini adalah agregat kasar.
a. Tujuan :
Pengujian ini untuk mengetahui susunan gradasi dari agregat kasar yang akan digunakan.
b. Alat dan Bahan :
· Satu set ayakan ( 25 mm; 19 mm; 12.5 mm; 9.5 mm; 4.75 mm; 2.36 mm; 1.18 mm; 0.85 mm; dan PAN)
· Mesin penggetar ayakan
· Timbangan / neraca
· Agregat Kasar kering oven sebanyak 1500 gram
c. Cara Kerja :
commit to user
lubang dan yang terbawah adalah pan.
· Memasukkan agregat kasar ke dalam saringan teratas kemudian ditutup rapat.
· Memasang susunan saringan tersebut pada mesin pengetar dan digetarkan selama 5 menit, kemudian mengambil susunan saringan tersebut.
· Memindahkan agregat kasar yang tertinggal dalam masing-masing saringan ke dalam cawan lalu ditimbang.
· Menghitung persentase berat agregat kasar yang tertinggal dalam masing-masing saringan.
· Menghitung modulus kehalusan dengan rumus :
Modulus kehalusan =
n m
dimana : m = jumlah dari persentase komulatif berat agregat kasar yang tertinggal selain dalam pan.
n = jumlah dari persentase berat pasir yang tertinggal.
3.10. Pengujian Baja Tulangan
Pengujian baja tulangan digunakan untuk mengetahui tegangan leleh, tegangan maksimum baja tulangan sehingga nilai kuat tarik baja dan mutu kelas bajanya dapat diketahui.
Pelaksanaan pengujian baja adalah sebagai berikut :
a) menghitung diameter baja tulangan lalu menghitung luasnya (A). b) meletakkan pada alat uji tarik lalu memberikan beban (P).
c) mencatat beban saat baja terjadi leleh, beban maksimum baja dan beban saat baja mengalami putus.
Untuk mendapatkan nilai tegangan leleh baja, dilakukan pengujian tarik baja dengan alat UTM (Universal Testing Machine) dan dihitung dengan parsamaan:
commit to user A A Pmaks maks = s ... (3.9) dengan: leleh
s = tegangan leleh baja (kgf/mm2)
maks
s = tegangan maksimum baja (kgf/mm2)
leleh
P = gaya tarik leleh baja (kgf)
maks
P = gaya tarik leleh baja maksimum (kgf)
A = luas penampang (mm2)
3.11. Pembuatan Benda Uji
Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini berupa piring dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Total benda uji yang digunakan adalah 44 buah.
Langkah-langkah pembuatan benda uji dalam penelitian ini diuraikan sebagai berikut :
1. Menyiapkan material (air, semen, pasir, kerikil, metakaolin, slag, kapur padam dan aktivator) dan peralatan yang akan digunakan untuk canmpuran beton.
2. Menyiapkan cetakan silinder beton yang bagian dalamnya telah diolesi dengan oli.
3. Menimbang masing-masing material bedasarkan perhitungan mix design beton.
4. Membuat adukan beton dengan cara memasukkan material yang telah ditimbang ke dalam molen, dengan urutan kerikil terlebih dahulu, kemudian pasir, semen, metakaolin, slag, kapur padam dan air. Kemudian aktivator Sodium Karbonat (Na2CO3) ditaburkan terakhir ke dalam molen.
commit to user
dalam cetakan.
7. Kemudian dilakukan pemadatan. Setelah cetakan terisi penuh dan penancapan tulangan baja 12 mm sedalam 15 cm,lalu permukaan diratakan dan dibiarkan selama 24 jam.
8. Mengeluarkan beton dari cetakan dan diberi tanda untuk masing-masing sampel.
9. Merawat beton dengan cara merendamnya dalam air selama 14 hari, kemudian mengangkat dari air dan menyiraminya selama 7 hari dan yang terakhir
mengangin-anginkannya selama 7 hari.
3.12. Pengujian Nilai Slump
Slump beton adalah besaran kekentalan (viscosity) atau plastisitas dan kohesif dari beton segar. Menurut SK SNI M-12-1989-F, cara pengujian nilai slump adalah sebagai berikut :
1. Membasahi cetakan dan pelat dengan kain basah. 2. Meletakkan cetakan di atas pelat dengan kokoh.
3. Mengisi cetakan sampai penuh dalam tiga lapisan dimana tiap lapisan berisi kira-kira 1/3 isi cetakan, kemudian setiap lapis ditusuk dengan tongkat pemadat sebanyak 25 kali tusukan.
4. Segera setelah selesai penusukan, ratakan permukaan benda uji dengan tongkat dan semua sisa benda uji yang ada disekitar cetakan harus disngkirkan.
5. Mengangkat cetakan perlahan-lahan tegak lurus ke atas. 6. Mengukur nilai slump yang terjadi.
3.13. Perawatan (Curing)
Perawatan beton adalah suatu pekerjaan menjaga agar permukaan beton segar selalu lembab sejak adukan beton dipadatkan sampai beton dianggap cukup keras. Hal ini dimaksudkan untuk menjamin proses reaksi hidrasi semen berlangsung
commit to user
beton dapat terjamin.
Pada penelitian ini perawatan dilakukan dengan melepas cetakan setelah berumur 1 hari dan merendam beton dalam air pada hari kedua selama 21 hari. Setelah itu beton dikeluarkan dari dalam air dan perawatan dilanjutkan dengan diangin-anginkan sampai beton berumur 28 hari.