Hubungan Faktor Air Semen dan Lama Waktu Pengadukan dengan Kuat Tekan Beton Mutu Tinggi
Oleh : Armeyn
Staf Pengajar pada Institut Teknologi Padang
ABSTRACT
There are many aspects that shoud be paid attention in producing a high strength concrete. The aim of this research is to determine water-cement ratio and mixing time that can produce concrete with maximum pressure strength. The pressure strength planned is 425 kg/cm2 and 500 kg/cm2 with cement content 520 kg/m3 and 600 kg/m3, water cement ratio 32.5%, 35%, 37.5%, 40%, 50% and variation of mixing time 1,2,3,4, and 5 minutes.
This research show that concrete with water cement factor 32.5% in 28 days, produced pressure strength K425 and K500 which have weight is 510 kg/cm2 and 588.16 kg/cm2 which is higher that the strength planned. The result also gets the different of the water-cement ration 40% to the normal concrete. In the other hand, concrete with mixing time 2 minute, 0.4 m3 mixer capacity and ± 20 rpm round speeds, produced strong pressure concrete K500 in 28 days.
Keywords : water-cement ratio, mixing time, high strength concrete
1. PENDAHULUAN
Penggunaan beton dan beton bertulang sebagai bahan kontruksi bangunan dewasa ini, tidak terlepas dari sifat beton yang banyak menguntungkan, terutama karena kekuatan beton yang dapat diandalkan, serta konstruksi tersebut dapat dibuat sesuai dengan keinginan perencana. Dengan berkembang pesatnya teknologi beton pada akhir-akhir ini maka beton sudah merupakan material konstruksi yang sangat bersaing terutama untuk struktur pada bangunan gedung bertingkat, jalan dan jembatan, dermaga serta bangunan bendung dan irigasi. Dalam hal proses pembuatan adukan atau campuran beton sangat diperlukan perhatian pengendalian mutu beton.
Sebenarnya kekuatan beton bertulang tergantung dari beberapa aspek, salah satu diantaranya adalah “ Nilai Faktor Air Semen “ yang dipakai dalam adukan beton itu sendiri.
Untuk mencapai adukan beton yang memenuhi syarat, maka adukan beton yang menggunakan nilai faktor air semen yang besar, akan lebih sedikit membutuhkan pasta semen, sebaliknya adonan beton yang menggunakan faktor air semen kecil, akan lebih banyak membutuhkan pasta semen. Dengan demikian jelas, bahwa nilai faktor air semen dalam suatu adukan beton
erat sekali kaitannya dengan jumlah semen yang diperlukan dalam adukan beton tersebut, selanjutnya akan mempengaruhi kekuatan beton itu sendiri.Sehingga pengertian beton mutu tinggi adalah beton yang mempunyai sifat mekanis, fikis dan sifat kimia yang diharapkan.
Dengan kata lain beton yang mempunyai kekuatan yang tinggi ( High Streng Concrete ), keawetan ( durability), kedap air (permeability) dan mudah dikerjakan ( workability) tanpa mengalami segregasi serta mempunyai nilai susut (srinkage) yang dapat diterima.
Dari uraian diatas dapat dikatakan bahwa nilai faktor air semen yang di berikan dalam suatu campuran beton akan berbanding terbalik dengan kekuatan beton, asalkan adukan beton tersebut memenuhi syarat “ workability ” ( mudah di kerjakan ). Pemakaian faktor air semen ini harus ada batasan-batasan yang optimum nantinya akan mencapai kuat tekan beton yang maksimal, untuk itu perlu kiranya dilakukan penelitian tentang hal ini, sebab air semen yang terlalu kecil akan dapat mengakibatkan kesulitan dalam pemadatan beton, walaupun pemadatan dapat dilakukan namun dalam beton dapat terjadi rongga- rongga yang banyak. Hal ini tentu akan dapat mengurangi kekuatan beton. Dan seandainya
air terlalu banyak, maka beton juga akan terjadi penyusutan yang banyak dan pasta semen banyak hilang bersamaan dengan merembesnya air, ini tentunya juga akan mengurangi kekuatan beton itu sendiri.
Faktor lain yang dapat mempengaruhi kekuatan beton adalah aggregat yang di gunakan.
Umumnya aggregat yang digunakan dari macam-macam daerah akan memberikan pengaruh yang berbeda pada kekuatan beton itu sendiri, walaupun masing-masing aggregat telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam peraturan Beton Bertulang Indonesia ( PBI – 71 ) maupun Standar Industri Indonesia ( SII – 0052 . 80 ).
Penelitian ini, ingin membandingkan hasil penelitian sebelumnya oleh Zarwan (1990) tentang “Study Experimen Hubungan Faktor Air Semen Dengan Kuat Tekan Beton Normal”.
Pada bagian lain, penelitian ini juga memperhatikan lama waktu pengadukan beton dalam alat campu (mixer/molen). Mutu beton yang ditinjau adalah beton mutu tinggi yaitu K425 dan K500.
Kemudian dalam penelitian ini penulis mengambil sumber anggregat dari Duku
2. FAKTOR AIR SEMEN
Faktor air semen adalah suatu angka perbandingan air terhadap berat semen yang ada dalam campuran. Dalam menentukan faktor air semen ini, berguna untuk menentukan jumlah semen yang dibutuhkan. Faktor air semen juga berhubungan dengan kuat tekan beton sesuai pendapat yang dikemukakan oleh L.J, Murdock dan K.M, Brook (1986, hal. 97),
“Pada bahan beton dalam keadaan pengujian tertentu, jumlah air semen yang dipakai menentukan kuat tekan beton, selama campuran cukup plastis dan mudah dikerjakan”.
Air merupakan salah satu bahan penting dalam pembuatan beton. Air dapat menentukan
mutu campuran beton. Tujuan utama dari penggunaan air adalah agar terjadi hidrasi yaitu reaksi kimia antara semen dan air yang menyebabkan campuran ini menjadi keras. Air yang digunakan untuk campuran beton harus bersih tidak mengandung minyak, asam, garam, zat-zat organik atau bahan-bahan lain yang dapat merusak beton dan baja tulangan sehingga berpengaruh buruk terhadap mutu dan sifat beton. Selain berpengaruh pada kekuatan beton jumlah air juga mempengaruhi kemudahan pengerjaan beton dilapangan. Air yang banyak akan memberikan kemudahan dalam pengejaan beton tetapi menyebabkan berkurangnya kekuatan beton
Semakin besar faktor air semen, semakin rendah kekuatan beton yang terjadi.Akan tetapi karena kesulitan pemadatan, maka dibawah nilai faktor air semen tertentu, yaitu sekitar 0,40 kekuatan tekan beton akan lebih rendah, Kardiyono (1990, hal.IV.2), menetapkan, “ Nilai Faktor Air Semen Optimum tidak melebihi 0,40
Aggregat halus harus terdiri dari butiran-butiran yang tajam dan keras. Aggregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5% ( ditentukan terhadap berat kering) Aggregat halus tidak boleh mengandung bahan- bahan organis yang harus dibuktikan dengan percobaan warna dari Abrams-Harder ( dengan larutan Na OH )
Aggregat halus adalah semua aggregat yang butirannya lolos ayakan 4.8 mm.
Berdasarkan ASTM C 3-86 aggregat halus mempunyai susunan butir dalam batas-batas tertentu sesuai yang disaratkan.
Aggregat Kasar untuk beton dapat berupa kerikil sebagai hasil desintegrasi alami dari batu-batuan atau berupa batu pecah yang diperoleh dari pemecahan batu (Split). Aggregat kasar tidak boleh mengandung Lumpur lebih dari 1% (ditentukan terhadap berat kering).
Kekerasan aggregat kasar harus diuji dengan mesin Pengaus Los Angelos dimana tidak boleh terjadi kehilangan berat lebih dari 50%.
Besar butiran aggregat maksimum tidak boleh lebih dari pada seperlima jarak terkecil antara bidang-bidang samping dari cetakan, sepertiga dari tebal plat, atau tigaperempat dari jarak bersih minimum diantara batang tulangan 3. WAKTU PENGADUKAN
Hasil survey lapangan (labor Dinas pekerjaan Umum) menyatakan bahwa waktu pengadukan atau pencampuran beton yang baik berkisar antara 2 – 4 menit. Sedangkan L.J. Murdock (1991) menyatakan bahwa waktu campur beton antara 1 sampai dengan 1,5 menit sudah memadai.
4. METODOLOGI
Metode pembuatan sample yang dilakukan dalam penelitian ini adalah beton dengan faktor air semen optimum dan waktu pengadukan
yang nantinya akan mendapatkan kuat tekan beton mutu tinggi yang maksimal, dengan kuat tekan karakteristik rencana K425 dan K500
kg/cm2.Sampel beton adalah suatu benda uji yang berbentuk kubus dengan ukuran 15x15x15, pembuatan benda uji ini sesuai dengan persediaan peralatan labororatorium.
Tahap Pengadukan.
1. Siapkan molen kemudian masukkan semua bahan yang sesuai dengan hasil Job Mix dan putar molen selama 1 menit
2. Putar molen dihentikan selanjutnya masukkan semua bahan dan mo;en diputar lagi selama 2 menit
3. Molen dihentikan, lalu masukkan semua bahan kemudian molen diputar lagi selama 3 menit demikianlah selanjutnya dilakukan sampai dengan waktu putar selama 5 menit.
Adapun jumlah masing-masing benda uji untuk sample ditetapkan proporsional sebagaimana dinyatakan pada table 3.1. berikut ini.
Tabel 1.Sampel penelitian
Adapun waktu pengadukan untuk masing- masing umur beton dilakukan variasi yang terdiri dari, 1, 2, 3, 4 menit dan 5 menit. Perlu diperhatikan bahwa selama proses mixing/penimbangan dan lain lain untuk high strength conctrte harus dilakukan secara tepat dan teliti serta dengan urutan-uruitan yang benar
Data yang dipakai dalam penelitian ini adalah data primer, yaitu data yang diambil langsung pada objek penelitian.
Pengujian pelaksanaan tekan beton dilaksanakan di Laboratorium Institut Teknologi Padang (ITP), standar yang digunakan pada pengujian adalah ASTM C 617 – 94 dan ASTM C 39 – 93 a dan alat yang digunakan adalah
Umur Beton (Hari) Umur Beton (Hari)
F.A.S K425
( % ) 3 7 14 28 56
Jumlah ( bh )
F.A.S K450
( % ) 3 7 14 28 56
Jumlah ( bh ) 27,5
30 32,5 35
37,5
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
15 15 15 15 15
27,5 30
32,5 35
37,5
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
15 15 15 15 15
Jumlah Beton Uji 75 Jumlah Beton Uji 75
Universal Testing Machine (UTM) dengan kapasitas 1000 KN.
5. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengujian kuat tekan beton untuk berbagai variasi factor air semen dan waktu pengadukan secara berturut-turut dapat diperlihatkan pada table 2 dan 3. selanjutnya pada grafik hubungan antara kuat tekan terhadap masing- masing f.a.s dan waktu pengadukan ditampilkan sesudahnya.
Kekuatan tekan beton yang dicapai pada waktu 1 – 5 menit dengan umur uji 28 hari memenuhi kuat tekan beton yang direncanakan (K500).
Pada waktu pengadukan 1 – 2 menit
persentase kenaikan kuat tekan beton sebesar 4,97 %, terlihat pada waktu pengadukan 2 – 3 menit adanya penurunan kuat tekan beton sebesar 2,06 %, sedangkan pada waktu pengadukan 3 – 4 menit penurunan kuat tekan beton didapat sebesar 1,45%. Dan pada waktu pengadukan 4 – 5 menit didapatkan penurunan kuat tekan beton sebesar 2,19 %.
Pada bahagian lain, hasil analisis terhadap nilai slump test yang dilakukan terhadap sample pada masing-masing variasi lama waktu pengadukan memperlihatkan bahwa semakin lama waktu pengadukan, maka nilai slump yang diperoleh juga semakin besar dapat dilihat pada (gambar 3)
Tabel 3.Hubungan. Waktu Pengadukan dan Kuat Tekan Rata-Rata
Mutu Waktu Pengadukan (menit)
Kuat Tekan Beton (kg/cm2) 3 Hari 7 Hari 14 Hari 28 Hari
K-500
1 333,17 419,23 471,45 548,38
2 437,34 524,96 552,91 577,08
3 380,79 453,66 539,67 565,42
4 408,64 477,38 515,14 573,75
5 335,27 455,20 561,22 561,48
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
32.5% 419.34 473.33 419.35 521.96 534.95 516.97 589.91 591.9 475.92 573 557 634.5
- 437.34 - - 524.96 - - 552.91 - - 588.2 -
35.0% 380.69 385.22 450.94 455.47 453.20 507.59 475.86 532.52 503.06 537.0 589.17 498.52
- 405.62 - - 472.02 - - 503.81 - - 541.56 -
K500 37.5% 336.08 415.39 349.67 239.44 509.1 502.31 424.5 385.98 463.02 453.45 473.84 593.94
- 367.05 - - 416.95 - - 424.5 - - 507.08 -
40.0% 255.31 214.52 194.13 303.1 352.95 318.96 400.43 325.65 400.43 480.84 489.81 449.12
- 221.32 - - 325 - - 373.5 - - 453.29 -
50.0% 172.22 194.88 192.61 188.08 190.35 210.74 301.38 194.88 301.38 371.63 308.18 326.31
- 186.57 - - 196.39 - - 276.46 - - 335.37 -
Tabel 2. Hasil pengujian kuat tekan beton untuk berbagai variasi faktor air semen
Mutu Beton
Nilai Faktor Air Semen (%)
Kuat Tekan Beton (kg/cm2)
3 hari 7 hari 14 hari 28 hari
Gambar 1. Grafik Hubungan Faktor Air Semen dengan Kuat Tekan Beton K500
Gambar 2.Grafik Hubungan Kuat Tekan Beton dengan Waktu Pengadukan
Gambar 3. Hubungan Waktu Pengadukan dengan Nilai Slump 0
2 4 6 8 10
1 2 3 4 5
Waktu Pe ngadukan
Nilai Slump (cm)
0 100 200 300 400 500 600
1 2 3 4 5
Waktu Pe ngadukan (M e nit) Kuat Tekan (kg/cm2 )
3 Hari 7 Hari 14 Hari 28 Hari
6. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
a. Pengujian dan penganalisaan pada bahan dasar beton seperti agregat halus, agregat kasar, semen dan air memberikan hasil yang bisa diterima sesuai dengan standar ASTM 1994.
b.
Untuk mutu beton K425, kuat tekan karakteristik maksimum terdapat pada persentase faktor air semen 32,5 % dengan umur proses pengerasan 28 hari yaitu sebesar 510 kg/cm2, dan untuk mutu beton K500, kuat tekan beton karakteristik maksimum terdapat pada persentase faktor air semen 32,5 % dengan umur proses pengerasan 28 hari yaitu sebesar 588,16 kg/cm2, dengan memakai bahan additiv yaitu tricossal BV 80 sebanyak 0,3 %.c. Dari point b, dapat dikatakan bahwa untuk beton mutu tinggi baik K425 maupun K500, diperoleh persentase faktor air semen yang optimum sebesar 32,5 %. Penelitian yang sama untuk beton mutu normal (K225) oleh Ahmad Abidin (2002), faktor air semen optimum yang diperoleh sebesar 40 %. Jadi terdapat perbedaan yang berarti antara kebutuhan faktor air semen pada beton mutu normal dan beton mutu tinggi.
d. Semakin kecil pemakaian nilai faktor air semen maka kekuatan tekan beton yang dicapai semakin besar begitu juga sebaliknya, dapat dikatakan hubungan antara kuat tekan beton dengan nilai faktor air semen adalah berbanding terbalik, hal ini sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya untuk beton mutu normal (Ahmad Abidin, 2002).
e. Terdapat pengaruh lama waktu pengadukan terhadap kuat tekan beton mutu tinggi. Hal ini terlihat terlihat dari variasi kekuatan beton yang dicapai pada masing-masing waktu pengadukan.
f. Lama waktu pengadukan yang terbaik adalah waktu 2 menit, pada umur uji 28 hari.
7. DAFTAR PUSTAKA
American Of Standar Testing Material, .1994.
Annual Book of ASTM Standar Section 4.
Philladelphia USA : ASTM Standar.
American Concrete Institute .1995. ACI Manual of Concrete Practice Part 1- 1995. Detroit, Michigan USA : ACI
Amran Dailis.1994. Teknologi Beton (jilid I”
Padang : Media Resource Center FPTK IKIP Padang.
---.1993.Pengaruh Kadar Lumpur, Kandungan Oraganik, Gradasi Butir dan Berat Jenis Aggregat Terhadap Kuat Tekan Beton Tiap Tingat Proses Umur pengerasan (Laporan Penelitian), Padang : FTSP ITP Padang.
Departemen Pekerjaan Umum (1991). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SKSNI T – 15 – 1993 – 03. Bandung: Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan.
---.1977. Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 N1 – 2 edisi kelima.
Bandung.
Murdock, L.J dan Brook, K.M .1986. Bahan dan Praktek (Edisi Ke Empat) Jakarta ; Erlangga.
Neville, A.M, 1978. Propertis of Conrete.
London ; The English Leaguage Book Of Society Pitmen Phublising.
Standar SK SNI T-15-1990-03, “Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal”, Yayasan LPMB, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung, 1991.
Standar SK SNI T-28-1991-03, “Tata Cara Pengadukan dan pengecoran Beton”, Yayasan LPMB, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung, 1993.
Setyo Martono. 2001. “Pengaruh Bahan Tambah Tricosal BV Special Terhadap Kuat Tekan Beton Selama Pengerasan”
(Skripsi). Padang; FTSP ITP Padang.
Ahmad Abidin.2002. “Study Experimen Hubungan Faktor Air Semen dengan Kuat Tekan Beton yang Menggunakan Agregat Duku“. (Skripsi). Padang, FTSP ITP Padang.
