3.1 Pendahuluan
Rancangan campuran beton adalah rancangan komposisi beton yang akan dibuat agar mendapatkan komposisi beton yang ekonomis dan memenuhi persyaratan kelecakan, kekuatan, dan durabilitas/ ketahanan. Komposisi/jenis beton yang akan diproduksi biasanya tergantung pada beberapa hal yaitu:
Sifat-sifat mekanis beton keras yang diinginkan yang ditentukan oleh perencana struktur.
Sifat-sifat beton segar yang diinginkan yang dikendalikan oleh jenis konstruksi, teknik penempatan/ pengecoran, dan pemindahan.
Tingkat pengendalian (kontrol) di lapangan.
Untuk mendapatkan komposisi campuran beton tersebut perlu dilakukan proses yang dimulai dari suatu perancangan campuran dan kemudian diikuti oleh pembuatan campuran awal. Sifat-sifat yang dihasilkan dari campuran kemudian diperiksa terhadap persyaratan yang ada, dan jika perlu, dilakukan penyesuaian/ perubahan komposisi sampai didapat hasil yang memuaskan.
Hal utama yang harus diperhatikan dalam perancangan campuran beton adalah kekuatan beton yang disyaratkan. Biasanya, kekuatan yang disyaratkan adalah kekuatan beton umur 28 hari. Namun, ada pertimbangan lain (misalnya: waktu pelepasan bekisting) yang dapat menjadi alasan untuk memilih kekuatan beton umur selain 28 hari sebagai syarat yang harus dipenuhi. Faktor-faktor lainnya adalah rasio air-semen, tipe dan kandungan semen, durabilitas, kelecakan, kandungan air, dan pemilihan agregat.
Nilai perbandingan air-semen merupakan parameter dalam perancangan campuran beton. Sifat-sifat beton, seperti kuat tekannya, biasanya membaik dengan menurunnya nilai perbandingan air - semen yang digunakan dalam campuran. Nilai perbandingan air-semen yang sering digunakan di lapangan berkisar antara 0,40 sampai dengan 0,45. Untuk nilai perbandingan air : semen < 0.4 dibutuhkan adanya penambahan superplastisizer. Mengurangi nilai air : semen suatu campuran merupakan cara termurah untuk mendapatkan beton dengan mutu yang lebih baik. Sifat-sifat beton merupakan fungsi dari nilai perbandingan air : semen. Jika nilai air : semen menurun maka harga fc’ akan naik. Selain itu, porositas atau kepadatan beton juga merupakan fungsi dari nilai perbandingan air : semen.
30
3.2Tujuan
Tujuan dirancangnya campuran beton ini adalah untuk menentukan komposisi campuran beton dengan perhitungan yang sesuai dengan rencana kekuatan, durabilitas dan kelecakan.
3.3Alat dan bahan percobaan
Sekop Timbangan Saringan Mixer Kerucut slump Karung Bekisting Penggaris Tongkat pengaduk Ember besar Semen
Agregat kasar (batu pecah)
Agregat halus (pasir)
Air
3.4Tahapan Rancangan Campuran Beton
3.4.1 Pemilihan Angka Slump
Slump menentukan kelecakan adukan campuran beton. Nilai slump dapat dipilih dari tabel 3.1 berikut untuk berbagai jenis pengerjaan kontruksi.
31
Tabel 3.1Nilai Slump yang Disarankan untuk Berbagai Jenis Pekerjaan Konstruksi
Jenis Konstruksi Slump (mm)
Maksimum Minimum
Dinding fondasi, footing, sumuran, dinding basement
75 25
Dinding dan balok 100 25
Kolom 100 25
Perkerasan dan lantai 75 25
Beton dalam jumlah besar (misalnya DAM) 50 25
Dalam praktikum ini kami memilih jenis konstruksi Kolom dengan nilai slump 7,5 cm.
3.4.2 Pemilihan Ukuran Maksimum Agregat Kasar
Untuk volume agregat yang sama, penggunaan agregat dengan gradasi yang baik dengan ukuran maksimum yang besar akan menghasilkan rongga yang lebih sedikit daripada penggunaan agregat dengan ukuran maksimum agregat yang lebih kecil. Hal ini akan menyebabkan penurunan kebutuhan mortar dalam setiap volume satuan beton.
Dasar pemilihan ukuran maksimum agregat biasanya dikaitkan dengan dimensi struktur. Sebagai contoh, Karena beton akan dibuat menggunakan bekisting, maka persyaratan yang dipakai adalah:
≤ 5
Sehingga didapat ukuran maksimum agregat sebesar 2 cm.
3.4.3 Estimasi Kebutuhan Air Pancampur dan Kandungan Udara
Jumlah air pencampur per satuan volume beton yang dibutuhkan untuk menghasilkan nilai slump tertentu sangat bergantung pada ukuran maksimum agregat, bentuk gradasi agregat, dan jumlah kebutuhan kandungan udara pada campuran.
Jumlah air yang dibutuhkan tersebut tidak banyak terpengaruh oleh jumlah kandungan semen dalam campuran.Tabel 3.2 memperlihatkan informasi mengenai kebutuhan air pencampur untuk berbagai nilai slump dan ukuran maksimum agregat.
32
Tabel 3.2 Kebutuhan Air Pencampuran dan Udara untuk Berbagai Nilai Slump dan Ukuran maksimum Agregat
Jenis Beton Slump
(mm) Air (Kg/m3) 10 mm 12,5 mm 20 mm 25 mm 40 mm 50 mm 75 mm Tanpa Penambahan Udara 25-50 205 200 185 180 160 155 140 75-100 225 215 200 190 175 170 155 150-175 240 230 210 200 185 175 170 Udara Yang Tersekap (%) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 Dengan Penambahan Udara (air entrained concrete) 25-50 180 175 165 160 150 140 135 75-100 200 190 180 175 160 155 150 150-175 215 205 190 180 170 165 160 Kandungan Udara Yang disarankan (%) 8 7 6 5 4,5 4 3,5
Dalam Praktikum ini kami menentukan rencana air adukan sebesar 200 kg/m3 dengan 2% udara yang terperangkap.
3.4.4 Pemilihan Nilai Perbandingan Air Semen
Untuk rasio air semen yang sama, kuat tekan beton dipengaruhi oleh jenis agregat dan semen yang digunakan. Oleh karena itu, hubungan rasio air semen dan kekuatan beton yang dihasilkan seharusnya dikembangkan berdasarkan material yang sebenarnya yang digunkan dalam pencampuran. Terlepas dari hal di atas, Tabel 3.3 berikut bisa dijadikan pegangan dalam pemilihan nilai perbandingan air semen
33
Tabel 3.3 Hubungan Rasio Air Semen dan Kuat Tekan Beton
Kuat Tekan Beton umur 28 hari (Mpa)
Rasio Air Semen (dalam Perbandingan Berat) Tanpa Penambahan Udara Dengan Penambahan Udara 48 0,33 - 40 0,41 0,32 35 0,48 0,4 28 0,57 0,48 20 0,68 0,59 14 0,82 0,74
Dalam Praktikum ini, kuat tekan rencana adalah 207,289 kg Dengan interpolasi 4 data, didapat rasio air semen tanpa penambahan udara 0,752.
Nilai kuat beton yang digunakan pada tabel 3.3 di atas adalah nilai kuat tekan beton rata-rata yang dibutuhkan, yaitu:
fm = fc’ + 1,34 Sd Keterangan:
fm = nilai kuat tekan beton rata-rata
fc’ = nilai kuat tekan karakteristik (yang disyaratkan) Sd = stndar deviasi (dapat diambil berdasarkan table 3.4)
Nilai 1,34 menyebabkan galat pada praktikum tidak melebihi 5 %.
Tabel 3.4Klasifikasi Standar Deviasi untuk Berbagai Kondisi Pengerjaan
Kondisi Pengerjaan Standar Deviasi (MPa)
Lapangan Laboratorium Sempurna < 3 < 1,5 Sangat Baik 3 - 3,5 1,5 – 1,75 Baik 3,5 – 4 1,75 - 2 Cukup 4 – 5 2 – 2,5 Kurang Baik > 5 > 2,5
Dalam Praktikum ini kami menentukan rencana kondisi pengerjaan baik dengan standar deviasi di laboratorium adalah sebesar 3,05.
34
3.4.5 Perhitungan Kandungan Semen
Berat semen yang dibutuhkan per m3 adalah sama dengan jumlah berat air pencampur (3.2.3) dibagi dengan nilai rasio air semen (3.2.4).
Berat semen yang dibutuhkan per m3 dalam praktikum ini = 200 kg/ 0,752 = 265,957 kg.
3.4.6 Estimasi Kandungan Agregat Kasar dan Modulus Agregat Halus
Rancangan campuran beton yang ekonomis bisa didpat dengan menggunakan semaksimal mungkin volume agregat kasar (atas dasar berat isi kering/ dry rodded unit weight) per satuan volume beton. Data eksperimen menunjukan bahwa semakin halus pasir dan semakin besar ukuran maksimum partikel agregat kasar, semakin banyak volume agregat kasar yang dapat dicampurkan untuk menghasilkan campuran beton dengan kelecakan yang baik.
Tabel 3.5 memperlihatkan bahwa pada derajat kelecakan tertentu (slump = 75-100 mm), volume agregat kasar yang dibutuhkan per satuan volume beton adalah fungsi daripada ukuran maksimum agregat kasar dan modulus kehalusan agregat halus.
Tabel 3.5 Volume Agregat Kasar Per Satuan Volume Beton Untuk Beton dengan Slump 75-100 mm
Ukuran Maksimum Agregat Kasar (mm)
Volume Agregat Kasar (Dry Rodded)
Per Satuan Volume untuk Berbagai Nilai Modulus Kehalusan Pasir
2,4 2,6 2,8 3 10 0,5 0,48 0,46 0,44 12,5 0,59 0,57 0,55 0,53 20 0,66 0,64 0,62 0,6 25 0,71 0,69 0,67 0,65 40 0,75 0,73 0,71 0,69 50 0,78 0,76 0,74 0,72 75 0,82 0,8 0,78 0,76 150 0,87 0,85 0,83 0,81
35
Berdasarkan tabel 3.5, volume agregat kasar (dalam satuan m3) per 1 m3 beton adalah sama dengan fraksi volume yang didapat dari tabel 3.5. Volume ini kemudian dikonversikan menjadi berat kering agregat kasar dengan mengalikannya dengan berat isi kering dari agregat yang dimaksud.
Untuk campuran dengan nilai slump selain 75-100 mm, volume agregat kasar dapat diperoleh dengan mengoreksi nilai yang ada pada tabel 3.6.
Tabel 3.6 Faktor Koreksi Tabel 3.5 untuk Nilai Slump yang Berbeda Slump
(mm)
Faktor Koreksi Untuk Berbagai Ukuran Maksimum Agregat
10 mm 12,5 mm 20 mm 25 mm 40 mm
25 - 50 1,08 1,06 1,04 1,06 1,09
75 - 100 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
150-175 0,97 0,98 1,00 1,00 1,00
Dalam Praktikum ini karena modulus kehalusan agregat halus adalah 2,888. Dengan interpolasi data, didapat volume agregat kasar (dry rodded) per satuan volume senilai 0,612/ m3 beton.
3.4.7 Koreksi Kandungan Air Pada Agregat
Pada Umumnya, stok agregat di lapangan berada dalam kondisi basah atau tidak dalam kondisi jenuh dan kering permukaan SSD.
Tanpa adanya koreksi kadar air, harga rasio air semen yang diperoleh bisa lebih besar bahkan lebih kecil dari harga yang telah ditentukan berdasarkan langkah 4 dan berat SSD agregat (kondisi jenuh dan kering permukaan) menjadi lebih kecil dari atau lebih besar dari harga estimasi.
Urutan rancangan beton dilakukan berdasarkan kondisi agregat yang SSD. Oleh karena itu, untuk trial mix, air pencampur yang dibutuhkan dalam campuran bisa diperbesar atau diperkecil tergantung dengan kandungan air bebas pada agregat. Sebaliknya, untuk mengimbangi perubahan air tersebut, jumlah agregat harus diperkecil tau diperbesar.
3.5Prosedur Perencanaan Campuran Beton
Dalam prosedur perencanaan campuran beton terdiri dari beberapa langkah yaitu:
1. Penetapan variabel perencanaan, variabel perencanaan terdiri dari: katagori jenis struktur, rencana slump, rencana kuat tekan beton, modulus kehalusan
36
agregat halus, ukuran maksimum agregat kasar, spesific gravity agregat kasar kondisi SSD, spesific gravity agregat halus kondisi SSD, dan berat volume/ isi agregat kasar.
2. Perhitungan komposisi unsur beton, unsur beton yang dihitung adalah : rencana air adukan untuk 1 m3 beton, persentase udara yang terperangkap, w/c rasio, w/c rasio maksimum, berat semen, volume agregat kasar/ m3 beton, berat agregat kasar, volume semen, volume air, volume agregat kasar, volume udara, dan volume agregat halus/ m3 beton.
3. Komposisi Berat unsur adukan/ m3 beton, yang terdiri dari: semen, air, agregat kasar kondisi SSD, agregat halus kondisi SSD, faktor semen.
4. Komposisi jumlah air dan betat unsur untuk perencanaan lapangan, terdiri dari: kadar air asli/ kelembaban aggregat kasar, penyerapan air kondisi SSD agggregat kasar, kadar air asli/ kelembaban aggregat halus, penyerapan air kondisi SSD agggregat halus, tambahan air adukan dari kondisi aggregat kasar, tambahan aggregat kasar untuk kondisi lapangan, tambahan air adukan dari kondisi aggregat halus, dan tambahan aggregat halus untuk kondisi lapangan.
5. Komposisi akhir unsur untuk perencanaan lapangan, unsur yang dihitung adalah air, semen, agregat kasar, dan agregat halus.
6. Komposisi unsur campuran beton/ kapasitas mesin molen, unsur yang dihitung adalah air, semen, agregat kasar, dan agregat halus.
7. Data-data setelah pengadukan/ pelaksanaan, data yang dihitung diantaranya adalah: sisa air campuran, tambahan air selama pengadukan, jumlah air sesungguhnya yang digunakan, nilai slump hasil pengukuran, dan berat isi beton basah waktu pelaksanaan.
3.6Perhitungan Perencanaan Campuran Beton
Penetapan Variabel Perencanaan
1. Kategori Jenis Struktur : Kolom 2. Rencana Slump (Tabel 3.1) : 7,5 cm 3. Rencana Kuat Tekan Beton : 207,289Kg 4. Modulus Kehalusan Agregat Halus
Berdasarkan tabel 2.6, modulus kehalusan agregat halus pada percobaan ini adalah 2,888.
5. Ukuran Maksimum Agregat Kasar
Berdasarkan tabel 3.2. ukuran maksimum agregat kasar adalah 2 cm dimana semua agregat lolos dalam saringan.
37
6. Specific Gravity Agregat Kasar Kondisi SSD
Berdasarkan tabel 2.10, specific gravity agregat kasar SSD yaitu 2,5609167. 7. Specific Gravity Agregat Halus Kondisi SSD
Berdasarkan tabel 2.9, specific gravity agregat kasar SSD yaitu 2,717391. 8. Berat Volume/ Isi Agregat Kasar
Berdasarkan Tabel 2.3, berat volume/ isi agregat kasar yaitu 1,53 kg/l = 1530 kg/m3.
Perhitungan Komposisi Unsur Beton:
9. Rencana air adukan untuk 1 m3 beton : berdasarkan tabel 3.2 tanpa penambahan udara = 200 kg
10.Persentase udara yang terperangkap : berdasarkan tabel 3.2 tanpa penambahan udara = 2%
11.W/C rasio : berdasarkan tabel 3.3 = 0,752 12.W/C rasio maksimum = 0,752
13.Berat semen yang diperlukan : (9) / (11) = 200 / 0,752 = 265,957 kg
14.Volume agregat kasar perlu/ m3 beton : berdasarkan tabel 3.5 dan 3.6 = 0,612 15.Berat agregat kasar perlu : (14) x (8) = 0,612 x 1530 = 936,36 kg
16.Volume semen : 0,001 x (13) / 3,15 = 0,001 x 265,957 / 3,15 = 0,08443 m3 17.Volume air : 0,001 x (9) = 0,001 x 200 = 0,2 m3
18.Volume agregat kasar : 0,001 x (15) / (6) = 0,001 x 936,36 / 2,609167 = 0,35956 m3
19.Volume udara : (10) = 0,02 m3
20.Volume agregat halus perlu/ m3 beton : 1- [(16)+(17)+(118)+(19)] = 0,33601 m3
Komposisi Berat Unsur Adukan / m3 Beton : 21.Semen : (13) = 265,957 kg
22.Air : (9) = 200 kg
23.Agregat kasar kondisi SSD : (15) = 936,36 kg
24.Agregat halus kondisi SSD : (20) x (7) x 1000 = 0,33601 x 2,717391 x 1000 = 913,0705
38
Komposisi Jumlah Air dan Berat Unsur untuk Perencanaan Lapangan
26.Kadar air asli/kelembaban agregat kasar (mk): berdasarkan tabel 2.8 = 2,56 % 27.Penyerapan air kondisi SSD agregat kasar (ak): berdasarkan tabel 2.10 = 3,38
%
28.Kadar air asli/kelembaban agregat halus (mh): berdasarkan tabel 2.7 = 14,55 %
29.Penyerapan air kondisi SSD agregat halus (ah): berdasarkan tabel 2.9 = 8,93 %
30.Tambahan air adukan dari kondisi agregat kasar : (23)x[(ak-mk)/(1-mk)] = (936,36) x [(3,38-2,56)/(1-2,56)] = +7,851 kg
31.Tambahan agregat kasar untuk kondisi lapangan : (23)x[(mk-ak)/(1-mk)] = (936,36) x [(2,56-3,38)/(1-2,56)] = -7,851 kg
32.Tambahan air adukan dari kondisi agregat halus : (24)x[(ah-mh)/(1-mh)] = (913,0705) x [(8,93-14,55)/(1-14,55)] = -59,976 kg
33.Tambahan agregat halus untuk kondisi lapangan : (24)x [(mh-ah)/(1-mh)] = (913,0705) x [(14,55-8,93)/(1-14,55)] = +59,975 kg
Komposisi Akhir Unsur untuk Perencanaan Lapangan / m3 Beton
34.Semen : (13) = 265,977 kg
35.Air : (22)+(30)+(32) = 200+7,851+(-59,976) = 147,8751 kg
36.Agregat kasar kondisi lapangan : (23)+(31) = 936,36+(-7,851) = 928,509 kg 37.Agregat halus kondisi lapangan : (24)+(33) =913,0705+59,975 = 972,7323 kg
KomposisiUnsur Campuran Beton / Kapasitas Mesin Molen : 0,038
Nilai 1,2 didapat dari 120% x perbandingan volume kubus (a=15 cm) dengan silinder (d=15 dan t=15). Tambahan 20% untuk mengantisipasi hal-hal yang tidak diinginkan.
38.Semen = 0,038 x 1,2 x 265,977 = 10,149 kg 39.Air =0,038 x 1,2 x147,8751 = 5,645042 kg
40.Agregat kasar kondisi lapangan = 0,038 x 1,2 x928,509 = 35,4319 kg 41.Agregat halus kondisi lapangan = 0,038 x 1,2 x972,7323 = 37,11946 kg
Data-data Setelah Pengadukan/ Pelaksanaan
42. Sisa air campuran (jika ada) = 1,36 kg
43.Tambahan air selama pengadukan (jika ada) = -
44.Jumlah air sesungguhnya yang digunakan = 5,645042-1,36= 4,285042 kg 45.Nilai slump hasil pengukuran = 7,5 cm
39
Secara keseluruhan perencanaan campuran beton dipaparkan melalui tabel berikut ini :
Penetapan variabel perencanaan
1 kategori jenis struktur Kolom
2 rencana SLUMP 7,5 cm
3 rencana kuat tekan beton 207,289 kg 4 modulus kehalusan agregat halus 2,888 5 ukuran maksimum agregat kasar 2,00 cm 6 spesific gravity agregat kasar kondisi ssd 2,609167 7 spesific gravity agregat halus kondisi ssd 2,717391 8 berat volume / isi agregat kasar 1,53 kg/ltr
Perhitungan komposisi unsur beton
9 rencana air adukan untuk 1 m3 beton 200 kg 10 persentase udara terperangkap 2,00% 11 w/c ratio berdasarkan grafik 2 0,752 12 w/c ratio maksimum berdasarkan 0,752 13 berat semen yang diperlukan 265,957 kg 14 volume agregat kasar perlu/m3 0,612 m3 15 berat agregat kasar perlu 936,36 kg
16 volume semen 0,08443 m3
17 volume air 0,2 m3
18 volume agregat kasar 0,35956 m3
19 volume udara 0,02 m3
20 volume agregat halus/m3 beton 0,33601 m3
Komposisi berat unsur adukan/m3 beton
21 semen 265,957 kg
22 air 200,00 kg
23 agregat kasar kondisi ssd 936,36 kg 24 agregat halus kondisi ssd 913,0705 kg 25 faktor semen ( 1 zak = 40 kg) 6,649 zak 26 kadar air asli/kelembapan agregat kasar 2,56%
40
27 penyerapan air kondisi ssd agregat kasar 3,38% 28 kadar air asli/ kelembapan agregat halus 14,55% 29 penyerapan air kondisi ssd agregat halus 8,93% 30 tambahan air adukan dari kondisi agg.kasar 7,851 kg 31 tambahan agg.kasar untuk kondisi lapangan -7,851 kg 32 tambahan air adukan dari kondisi agg. Halus - 59,976 kg
Komposisi akhir unsur untuk perencanaan lapangan/m3 beton
34 semen 265,97 kg
35 air 147,87 kg
36 aggregat kasar kondisi lapangan 928,50 kg 37 aggregat halus kondisi lapangan 972,73 kg
Komposisi unsur campuran beton/kapasitas mesin molen : 0,038 M
38 semen 10,14 kg
39 air 5,64 kg
40 aggregat kasar kondisi lapangan 35,43 kg 41 aggregat halus kondisi lapangan 37,12 kg
Data-data setelah pengadukan/pelaksanaan
42 sisa air campuran 1,36 kg
43 tambahan air selama pengadukan - 44
jumlah air sesungguhnya yang
digunakan 4,28 kg
45 nilai slump hasil pengukuran 7,5 cm 46 berat isi beton basah waktu pelaksanaan -
41
3.7Analisis
Berdasarkan hasil perhitungan diatas, didapat jumlah air dibutuhkan adalah sebesar 5.64, semen sebesar 10.14, agregat kasar sebesar 35.43 dan agregat halus sebesar 37.12. dari data ini dapat kita buat perbandingannya, dan hasil perbandingan dari air : semen : agregat kasar : agregat halus adalah sebesar 1 : 1,7 : 6,27 : 6,57. Jika dibandingkan dengan perbandingan normal material pembentuk beton, yaitu 1:2:3:4, cukup berbeda. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, seperti kekurangtelitian praktikan dalam menghitung.
3.8Kesimpulan
Komposisi unsur campuran beton yang di butuh kan untuk menghasilkan beton K-175 adalah :
Semen = 10,14 kg
Air = 5,64 kg
Agregat kasar = 35,4 kg
42