6
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Beton merupakan bahan komposit (campuran) dari beberapa bahan utamanya yang terdiri dari medium campuran antara semen, agregat halus, agregat kasar, air serta bahan tambahan lain dengan perbandingan tertentu. Beton merupakan komposit, maka kualitas beton tergantung dari kualitas masing- masing material pembentuk.
Agar dihasilkan kuat desak beton yang sesuai dengan rencana diperlukan mix design untuk menentukan jumlah masing- masing bahan susun yang dibutuhkan, disamping itu, adukan beton harus diusahakan dalam kondisi yang benar- benar homogen dengan kelecakan tertentu agar tidak terjadi segregasi. Selain perbandingan bahan susunnya, kekuatan beton ditentukan oleh padat tidaknya campuran bahan penyusun beton tersebut. Semakin kecil rongga yang dihasilkan dalam campuran beton, maka semakin tinggi kuat tekan beton yang dihasilkan.
Beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran semen, agregat, air, dan sejumlah serat yang disebar secara random. Prinsip penambahan serat adalah memberi tulangan pada beton yang disebar merata kedalam adukan beton dengan orientasi random untuk mencegah terjadinya retakan- retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik akibat panas hidrasi maupun akibat pembebanan (Soroushian dan Bayasi, 1987).
Beberapa tahun terakhir ini, beton serat makin banyak diminati, dan saat ini ada banyak penelitian tentang beton serat yang sedang dilakukan. Bahan serat yang digunakan dari baja, plastik, kaca, dan lain-lain. Berbagai eksperimen telah menunjukkan bahwa penambahan serat seperti ini dalam jumlah yang memadai ke dalam beton konvensional dapat meningkatkan kuat tarik beton secara signifikan (Sudarmoko, 1993).
Penelitian yang dilakukan Sri Raharja pada tahun 2013 yang menggunakan variasi komposisi abu sekam padi 0% , 2,5% , 5% , 7,5% , 10% dan 15%. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penggunaan abu sekam padi sebagai bahan pengganti sebagian semen mengakibatkan peningkatan nilai kuat tekan dan modulus elastisitas. Peningkatan terbesar terjadi pada variasi 10% abu sekam padi, sedangkan pada variasi 15% nilai kuat tekan dan modulus elastisitas cenderung menurun. Kontribusi abu sekam padi terhadap kekuatan di dapati sangat tergantung kepada faktor air semen, jenis semen, dan kualitas abu sekam padi itu sendiri.
Penelitian yang dilakukan oleh A. Pujianto (2010) untuk penambahan abu sekam padi pada beton yaitu semakin besar kadar abu sekam padi semakin menurun nilai slumpnya, hal tersebut diakibatkan karena abu sekam padi lebih banyak menyerap air jika dibandingkan dengan semen, sehingga adukan menjadi lebih kering yang kemudian mempengaruhi nilai slump beton segar menjadi semakin rendah sesuai dengan kadar abu sekam padi yang ditambahkan.
Hasil positif dari penggunaan serat bendrat dan abu sekam padi melandasi pemikiran bagaimana aplikasi yang praktis dan ekonomis, karena serat bendrat sangat mudah didapatkan, sedangkan abu sekam padi merupakan hasil limbah dan mudah didapat di indonesia. Salah satu ide yang ingin dikembangkan dalam penelitian ini adalah bagaimana kontribusi serat bendrat dan abu sekam padi dalam material beton metode The British Mix Design.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Beton
Beton diperoleh dengan cara mencampurkan semen Portland, air, agregat (dan kadang-kadang bahan tambah, yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia tambahan, serat, sampai bahan buangan non-kimia) pada perbandingan tertentu.
Adukan beton, air dan semen membentuk pasta yang disebut pasta semen. Pasta semen ini selain mengisi pori-pori diantara butiran-butiran agregat halus juga bersifat sebagai perekat atau pengikat dalam proses pengerasan, sehingga butiran-
butiran agregat saling terekat dengan kuat dan terbentuklah suatu massa yang kompak dan padat (Kardiyono Tjokrodimuljo, 1996).
Beton sering digunakan dalam konstruksi bangunan dikarenakan mempunyai banyak sekali keuntungan diantaranya adalah:
a. Bahan pembentuk beton mudah didapat dengan harga relatif murah.
b. Beton tahan terhadap aus dan juga api atau kebakaran.
c. Beton segar mudah diangkut maupun dicetak dalam bentuk apapun dengan ukuran seberapapun sesuai keinginan, cetakan dapat dipakai beberapa kali sehingga ekonomis dan menjadi lebih murah.
d. Perawatannya mudah dan murah.
e. Beton segar dapat disemprotkan ke permukaan beton lama yang retak maupun diisikan ke dalam retakan beton dalam proses perbaikan dan dapat dipompakan sehingga memungkinkan untuk dituang pada tempat-tempat yang posisinya sulit.
Beton juga mempunyai kelemahan yang perlu ditinjau oleh perencanaan dalam merencanakan struktur bangunan, antara lain:
a. Beton mempunyai kuat tarik rendah, sehingga mudah retak, oleh karena itu perlu diberi baja tulangan atau serat.
b. Beton sulit untuk kedap air sempurna, sehingga selalu dapat dimasuki air, air yang membawa kandungan garam dapat merusak beton.
c. Beton segar mengerut pada saat pengeringan dan beton keras mengembang jika basah sehingga dilatasi (contraction joint) perlu diadakan pada beton yang panjang atau lebar untuk memberi tempat bagi susut pengerasan dan pengembangan beton.
d. Beton bersifat getas (tidak daktail) sehingga harus dihitung dan didetail secara seksama agar setelah dikompositkan dengan baja tulangan menjadi bersifat daktail, terutama pada struktur tahan gempa.
2.2.2 Bahan Susun Beton
Kualitas beton yang diinginkan dapat ditentukan dengan pemilihan bahan-bahan pembentuk beton yang baik, hitungan proporsi yang tepat, cara pengerjaan dan
perawatan beton dengan baik, serta pemilihan bahan tambah yang tepat dengan dosis optimum yang diperlukan. Bahan pembentuk beton adalah semen, agregat, air, dan biasanya dengan bahan tambah.
2.2.2.1. Semen Portland
Semen berfungsi untuk merekatkan butir-butir agregat agar terjadi suatu massa yang padat dan juga mengisi rongga-rongga diantara butiran-butiran agregat. Salah satu jenis semen yang biasa dipakai dalam pembuatan beton ialah semen portland.
Bahan dasar pembentuk semen portland terdiri dari kapur, silika, alumina dan oksida besi. Oksida tersebut bereaksi membentuk suatu produk akibat peleburan.
Unsur-unsur pembentuk semen dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Susunan Unsur Semen Portland
Oksida Persen (%)
Kapur (CaO) Silika (SiO2) Alumina (Al2O3) Besi (Fe2O3) Magnesium (MgO) Sulfur (SO3)
Soda/potash (Na2O+K2O)
60 - 65 17 - 25 3 - 8 0,5 - 6 0,5 - 4 1 - 2 0,5 - 1 Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996)
Umumnya semen portland diklasifikasikan menjadi 5 jenis, seperti yang tercantum pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Jenis-jenis Semen Portland Jenis Semen Karakteristik Umum
Jenis I Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus.
Jenis II Semen Portland yang penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
Jenis III Semen Portland yang penggunaannya memerlukan persyaratan kekuatan awal yang tinggi setelah pengikatan.
Jenis IV Semen Portland yang penggunaannya menuntut panas hidrasi rendah.
Jenis V Semen Portland yang penggunaannya menuntut persyaratan sangat tahan terhadap sulfat.
Sumber : Kardiyono Tjokrodimuljo (1996 : 11)
Pedoman beton 1989 disyaratkan dalam pembuatan beton harus memenuhi syarat- syarat SNI 0013-18 “Mutu dan Cara Uji Semen”. Penelitian ini digunakan semen jenis I yang digunakan untuk tujuan umum.
2.2.2.2. Agregat
Agregat adalah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton. Kira-kira 70 % volume mortar atau beton diisi oleh agregat. Agregat sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat mortar atau beton, sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan mortar atau beton (Tjokrodimuljo,1996).
Penggunaan agregat bertujuan untuk memberi bentuk pada beton, memberi kekerasan yang dapat menahan beban, goresan dan cuaca, mengontrol workability, serta agar lebih ekonomis karena menghemat pemakaian semen.
Agregat yang dipakai campuran beton dibedakan menjadi dua jenis yaitu agregat halus dan agregat kasar.
a. Agregat Halus
Menurut Tjokrodimuljo (1996), agregat halus adalah agregat yang berbutir kecil (antara 0,15 mm dan 5 mm). Penelitian agregat halus harus benar-benar memenuhi persyaratan yang telah ditentukan sangat berpengaruh pada pengerjaan (workability), kekuatan (strength), dan tingkat keawetan (durability) dari beton yang dihasilkan. Pasir sebagai pembentuk mortar bersama semen dan air, berfungsi mengikat agregat menjadi satu kesatuan yang kuat dan padat.
Memperoleh hasil beton yang seragam, mutu pasir harus dikendalikan. Pasir sebagai agregat halus harus memenuhi gradasi dan persyaratan yang ditentukan.
Tabel 2.3. Batasan Susunan Butiran Agregat Halus Ukuran
Saringan (mm)
Persentase Lolos Saringan
Daerah 1 Daerah 2 Daerah 3 Daerah 4
9,5 100 100 100 100
4,75 90-100 90-100 90-100 95-100
2,36 60-95 75-100 85-100 95-100
1,18 30-70 55-90 75-100 90-100
0,85 15-34 35-59 60-79 80-100
0,3 5-20 8-30 12-40 15-50
0,15 0-10 0-10 0-10 0-15
Sumber : Tjokrodimuljo (1996) Keterangan :
Daerah 1 : Pasir kasar Daerah 2 : Pasir agak kasar Daerah 3 : Pasir agak halus Daerah 4 : Pasir halus
b. Agregat Kasar
Agregat kasar adalah agregat yang ukuran butirannya lebih dari 5 mm (PBI 1971). Agregat kasar untuk beton dapat berupa kerikil atau batu pecah.
Kerikil adalah bahan yang terjadi sebagai hasil desintegrasi alami sedangkan batu pecah adalah bahan yang diperoleh dari batu yang digiling (dipecah) menjadi pecahan-pecahan berukuran 5-70 mm.
Tabel 2.4. Batasan Susunan Butiran Agregat Kasar Ukuran Saringan
(mm)
Persentase Lolos Saringan (%)
40 mm 20 mm
40 95 – 100 100
20 30 – 70 95 – 100
10 10 – 35 25 – 55
4,8 0 - 5 0 – 10
Sumber : Tjokrodimuljo (1996)
2.2.2.3. Air
Pelaksanaan suatu proyek, air adalah bahan yang sangat penting dan vital yang berfungsi antara lain:
a. Pembuatan adukan beton.
b. Pembuatan adukan untuk spesi.
c. Perawatan beton dan kegiatan penunjang lainnya.
Air diperlukan pada pembuatan beton agar terjadi reaksi kimiawi dengan semen yang menyebabkan pengikatan dan berlangsungnya pengerasan, untuk membasahi agregat dan untuk melumasi butir-butir agregat agar dapat mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air yang diperlukan untuk bereaksi dengan semen hanya sekitar 25%
dari berat semen, namun dalam kenyataannya nilai faktor air semen yang dipakai sulit kurang dari 0,45, karena beton yang mempunyai proporsi air sangat kecil menjadi kering dan sukar dipadatkan. Tambahan air dibutuhkan untuk menjadi pelumas campuran agar mudah dikerjakan dan karena seluruh bagian air menguap ketika beton mengering dengan meninggalkan rongga-rongga, maka penting dalam hal ini untuk menjaga agar air yang digunakan seminimal mungkin.
Air yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat air untuk pengerjaan beton.
Menurut SNI 03-2847-2002 syarat-syarat air yang boleh digunakan antara lain:
a. Tidak boleh mengandung minyak, asam, alkali, garam-garam, dan bahan-bahan kimia (asam alkali), bahan organik yang dapat merusak beton atau baja tulangan.
b. Sebaiknya dipakai air bersih yang dapat diminum.
c. Air yang dapat dipakai sebaiknya diuji dulu sehingga dapat diketahui jenis dan kadar mineral yang terkandung didalamnya.
2.2.2.4. Bahan Tambah
Bahan tambah didefinisikan sebagai material selain air, agregat, dan semen yang dicampurkan ke dalam beton atau mortar yang ditambahkan sebelum atau selama
pengadukan berlangsung. Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakterisik dari beton atau mortar misalnya untuk dapat dengan mudah dikerjakan, penghematan, atau untuk tujuan lain (ASTM C.125-1995).
Secara umum bahan tambah dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan tambah kimia (chemical admixture) dan bahan tambah mineral (additive). Bahan tambah admixture ditambahkan saat pengadukan atau pada saat dilakukan pengecoran.
Bahan ini biasanya dimaksudkan untuk memperbaiki kinerja beton atau mortar saat pelaksanaan pekerjaan, sedangkan bahan tambah additive yaitu yang bersifat lebih mineral yang juga ditambahkan pada saat pengadukan.
Bahan tambah lain yang biasa digunakan di dalam beton yaitu serat. Penambahan serat ke dalam beton akan meningkatkan kuat tarik beton yang pada umumnya sangat rendah. Pertambahan kuat tarik akan memperbaiki kinerja komposit beton serat dengan kualitas yang lebih bagus dibandingkan dengan beton konvesional (As’ad, 2008).
Beberapa jenis bahan tambahan yang digunakan dalam campuran beton, dipilih bahan tambah serat bendrat dan abu sekam padi pada penelitian ini, karena selain dapat menambah kuat tekan beton, bahan tambah tersebut juga mudah didapat.
2.2.2.4.1. Bahan Tambah Abu Sekam Padi
Abu sekam padi merupakan hasil dari sisa pembakaran sekam padi. Selama proses perubahan sekam padi menjadi abu, pembakaran menghilangkan zat-zat organik dan meninggalkan sisa yang kaya akan silika. Perlakuan panas pada sekam padi menghasilkan perubahan struktur yang berpengaruh pada dua hal, yaitu tingkat aktifitas pozzolan dan kehalusan butiran abunya. Abu sekam padi mempunyai kandungan silika hingga 90%. Komposisi silika yang cukup besar pada abu sekam padi, membuat abu sekam padi menjadi bersifat pozzolan yang bila dicampur dengan semen menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi (Sumaryanto D, Satyarno I, Tjokrodimulyo K, 2009).
2.2.2.4.2. Bahan Tambah Serat Bendrat
Serat merupakan bahan tambah yang dapat digunakan untuk memperbaiki sifat atau kekuatan beton. Serat memiliki peranan yang penting dalam komposit karena menentukan kinerja komposit secara keseluruhan (Balaguru dan Shah, 1992).
Tabel 2.5. Sifat-sifat berbagai macam kawat yang digunakan sebagai fiber No Jenis Kawat Kuat Tarik
(MPa)
Perpanjangan Pada Saat Putus (%)
Specific Gravity
1 Kawat Baja 230 10,5 7,77
2 Kawat Bendrat 38,5 5,5 6,68
3 Kawat Biasa 25 30 7,70
(Sumber: Suhendro, 2000) 2.2.3. Beton Serat
Beton serat (fiber reinforced) adalah beton yang tersusun dari bahan semen hidrolis, agregat halus, agregat kasar dan sejumlah kecil serat sebagai bahan tambahan yang tersebar secara merata berorientasi random dan dengan proporsi tertentu.
Maksud utama penambahan serat kedalam beton adalah untuk meningkatkan kuat tarik beton, mengingat beton mempunyai kuat tarik yang rendah pada beton bertulang bagian yang mengalami tegangan tarik akan retak terlebih dahulu.
Sebelum tulangan baja memberikan dukungan terhadap tarikan secara optimal yang akibatnya terjadi retak-retak rambut yang secara struktur tidak berbahaya, tapi apabila ditinjau dari segi keawetan bangunan akan berkurang (Vian Dhalik Pratama, 2007). Penggunaan serat pada campuran beton pada intinya memberikan pengaruh yang baik yaitu dapat memperbaiki sifat beton antara lain dapat memperbaiki daktalitas dan kuat lentur beton serta mengurangi susut beton.
Serat bendrat dapat berupa potongan-potongan kawat yang dibuat khusus dengan permukaan halus/rata atau diaform, lurus atau bengkok yang bertujuan untuk memperbesar lekatan dengan campuran beton. Serat bendrat akan berkarat di permukaan beton namun akan sangat awet jika didalam beton. Karakteristik serat
bendrat yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai ukuran panjang 70 mm, diameter 1 mm, berat jenis sekitar 5,56 ton/m2, dengan prosentase campuran 0%;
0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% dari volume adukan beton (Soroushian & Bayasi, 1987).
Beberapa sifat-sifat beton dapat diperbaiki dengan penambahan serat, di antarannya adalah meningkatnya daktilitas, ketahanan, kuat tarik dan lentur, ketahanan terhadap kelelahan, ketahanan terhadap pengaruh susutan, ketahanan terhadap abrasi, ketahanan terhadap pecahan atau fragmentasi, ketahanan terhadap pengelupasan.
Beton serat didefinisikan sebagai beton yang dibuat dari campuran semen, agregat, air dan sejumlah serat yang disebar secara random seperti terlihat pada Gambar 2.1.
Prinsip penambahan serat adalah memberi tulangan pada beton yang disebar merata ke dalam adukan beton dengan orientasi random untuk mencegah terjadinya retakan-retakan beton yang terlalu dini di daerah tarik akibat panas hidrasi maupun akibat pembebanan (Soroushian dan Bayasi, 1987). Penambahan serat pada beton ringan diharapkan penambahan tulangan untuk memikul beban yang sama pada suatu konstruksi yang dipikul oleh beton normal dapat tergantikan (oleh serat tersebut). Penyebaran serat dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Serat tersebar merata dalam beton
Teori penulangan dalam mekanika retak berdasarkan pada kekuatan dari serat mencakup:
a. Menitik beratkan lekatan dan penjangkaran b. Memerlukan serat yang kuat dan kaku c. Retak sepanjang serat
d. Banyaknya kerusakan matrik beton
2.2.4. Sifat Struktural Beton Serat
Peningkatan sifat struktural yang diperlihatkan oleh beton serat dipengaruhi beberapa hal, diantaranya sebagai berikut ini:
a. Orientasi penyebaran
Fibre dispersion adalah teknik pencampuran adukan agar serat yang ditambahkan dapat tersebar merata dengan orientasi random dalam beton. Arah penyebaran serat yang random dan terdistribusi secara merata dan baik akan menyebabkan peningkatan sifat struktural yang optimal untuk mencapai hal ini, faktor yang perlu diperhatikan adalah metode penyebaran dan pencampuran serat ke dalam adukan beton, konsentrasi, dan aspek ratio serat.
b. Lekatan pada alur retakan
Ukuran serat yang pendek dan tidak menerus memungkinkan terjadinya alur retak tidak melewati serat sehingga lekatan antara serat dan partikel penyusun beton dalam komposit tidak optimal. Apabila lekatan serat yang terjadi pada massa beton lebih kecil daripada kuat tarik serat maka kekuatan beton serat akan ditentukan oleh kuat lekat serat (bond strength).
c. Panjang tertanam serat yang tidak teratur (random)
Gaya aksial yang diakibatkan oleh tegangan lekat serat pada pasta semen merupakan fungsi dari panjang tertanam minimum serat pada bidang retak.
Panjang tertanam serat ini juga tidak teratur.
2.2.5. Konsep Beton Serat
Pemakaian beton serat ada dua istilah yang sering digunakan untuk
memudahkan perencanaan dan pengenalan kuantitas dan kualitas yang dihasilkan oleh penambahan serat, yaitu:
a. Fiber Volume (Vf)
Fiber Volume adalah prosentase volume serat (fiber) yang ditambahkan pada setiap volume beton. Dalam kenyataan, prosentase yang digunakan adalah berat seratnya yang dapat diketahui dari berat jenis serat. Umumnya semakin besar
fiber volume (Vf) akan meninggikan kualitas beton. Selain itu Vf juga mempengaruhi workabilitas adukan beton serat.
b. Fiber Aspect Ratio (ld)
Fiber Aspect Ratio merupakan rasio antara panjang serat (l) dan diameter serat (d). Rasio perbandingan panjang dan diameter juga mempengaruhi kekuatan beton serat dan workabilitasnya.
2.2.6. Mekanisme Kerja Serat
Teori yang dipakai sebagai pendekatan untuk menjelaskan mekanisme kerja serat yaitu:
a. Spacing Concept
Spacing concept dalam teori ini diartikan dengan mendekatkan jarak antarserat dalam campuran beton sehingga beton akan lebih mampu membatasi ukuran retak dan mencegah berkembangnya retak menjadi lebih besar.
b. Composite Material Concept
Composite material concept atau konsep material komposit merupakan salah satu pendekatan yang cukup populer yang memperkirakan kuat tarik maupun kuat lentur dari beton serat. Konsep ini dikembangkan untuk memperkirakan kekuatan material komposit pada saat timbul retak pertama/first crack strength.
Serat yang digunakan dalam beton serat adalah ukuran pendek/short fiber dan bukan continous fiber, maka perlu dikoreksi berdasarkan pertimbangan- pertimbangan berikut:
a. Orientasi dari short fiber yang ramdom akan mengurangi efisiensi penulangan serat terhadap material komposit
b. Lekatan yang tidak sempurna serta ukuran serat yang pendek dapat menyebabkan adanya alur retakan yang tidak melewati serat
c. Distribusi alur retakan yang sembarang menyebabkan alur retak tidak selalu memotong serat tepat di tengah-tengah
d. Efektifitas beton dapat menahan tarik pada saat timbul retak.
Mekanisme kerja serat dalam adukan beton secara bersama-sama adalah sebagai berikut:
a. Serat bersama pasta beton akan membentuk matriks komposit, dimana serat akan menahan beban yang ada sesuai dengan modulus elastisitasnya.
Gambar 2.2 Serat dalam Beton
b. Pasta beton akan semakin kokoh/stabil dalam menahan beban karena aksi serat (fiber bridding) yang sangat mengikat di sekelilingnya.
Gambar 2.3 Aksi Serat Bersama Pasta Semen
c. Serat akan melakukan dowel action (aksi pasak) sehingga pasta yang sudah retak dapat stabil/kokoh menahan beban yang ada.
Gambar 2.4 Aksi Pasak dalam Beton d
d
P
Pengaruh penambahan serat ke dalam adukan beton tergantung pada hal-hal berikut:
a) Jenis (ukuran dan bentuk) serat b) Aspek rasio serat
c) Konsentrasi serat
2.2.7. The British Mix Design Methode (DOE)
Rancangan Campuran menggunakan British Standard ini telah lama dikenal di Eropa. Di Indonesia, cara ini juga dipakai sebagai dasar perencanaan campuran beton di PBI 1971. Metode ini dikembangkan berdasarkan kandungan semen dan agregat yang sesuai dengan British Standard. British Standard juga mensyaratkan material yang harus memenuhi spesifikasi, maka dari itu metode ini juga dapat digunakan sebagai pijakan untuk memperoleh beton mutu tinggi. Metode ini banyak digunakan sebagai referensi bagi perancangan campuran beton, karena mudah disesuaikan dengan kondisi material yang ada di Indonesia.
Metode ini pada mulanya diambil dari Road Note No.4 yang dikeluarkan di Inggris pada tahun 1950 yang sebenarnya adalah pedoman untuk perancangan campuran perkerasan beton semen pada jalan raya. Pada tahun 1975, Road Note No.4 digantikan oleh “Design of Normal Concrete Mixes” yang dikeluarkan oleh British Department Of Environment atau lebih dikenal dengan istilah DOE. Tahun 1988,
“Design of Normal Concrete Mixes” diperbarui lagi demi melihat perkembangan dan kebutuhan akan rancangan campuran beton.
Tabel 2.6. Kelas dan mutu beton
Keterangan:
Fc’ = Kuat tekan karakteristik beton (MPa)
Fcr’ = Kuat tekan beton yang diperoleh dari benda uji (kg/cm2) S = Deviasi standar
2.2.8. Kuat Tekan Beton (f’c)
Pengertian kuat desak beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan oleh mesin tekan. Kuat desak beton merupakan sifat terpenting dalam kualitas beton dibanding dengan sifat-sifat lain. Kekuatan desak beton ditentukan oleh pengaturan dari perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis campuran. Perbandingan dari air semen merupakan faktor utama dalam meientukan kekuatan beton. Semakin rendah perbandingan air semen, semakin tinggi kekuatan desaknya. Suatu jumlah tertentu air diperlukan untuk memberikan aksi kimiawi dalam pengerasan beton, kelebihan air meningkatkan kemampuan pekerjaan (mudahnya beton untuk dicorkan) akan tetapi menurunkan kekuatan (Chu Kia Wang dan C. G. Salmon, 1990). Beton relatif kuat menahan tekan.
Keruntuhan beton sebagian disebabkan karena rusaknya ikatan pasta dan agregat.
Besarnya kuat tekan beton dipengaruhi oleh sejumlah faktor antara lain :
1. Faktor air semen, hubungan faktor air semen dan kuat tekan beton secara umum adalah bahwa semakin rendah nilai faktor air semen semakin tinggi kuat tekan betonnya, tetapi kenyataannya pada suatu nilai faktor air semen tertentu semakin rendah nilai faktor air semen kuat tekan betonnya semakin rendah. Jika faktor air semen semakin rendah maka beton semakin sulit dipadatkan, dengan demikian ada suatu nilai faktor air semen yang optimal yang menghasilkan kuat tekan yang maksimal.
2. Jenis semen dan kualitasnya, mempengaruhi kekuatan rata-rata dan kuat batas beton.
3. Jenis dan lekuk-lekuk (relief) bidang permukaan agregat. Kenyataan menunjukkan bahwa pcnggunaan agregat batu pecah akan menghasilkan beton dengan kuat desak maupun kuat tarik yang lebih besar dari pada kerikil.
4. Efisiensi dari perawatan (curing). Kehilangan kekuatan sampai 40 % dapat terjadi bi!a pengeringan terjadi sebelum waktunya. Perawatan adalah hal yang sangat penting pada pekerjaan dilapangan dan pada pembuatan benda uji.
5. Suhu, pada umumnya kecepatan pengerasan beton bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada titik beku kuat hancur akan tetap rendah untuk waktu yang lama.
6. Umur pada keadaan yang normal, kekuatan beton bertambah dengan bertambahnya umur, tergantung pada jenis semen, misalnya semen dengan kadar alumina tinggi menghasilkan beton yang kuat hancurnya pada 24 jam sama dengan semen portlard biasa pada 28 hari. Pengerasan berlangsung terus secara lambat sampai beberapa tahun.
Nilai kuat desak beton didapat melalui cara pengujian standar, menggunakan mesin uji dengan cara memberikan beban bertingkat dengan kecepatan peningkatan tertentu atas benda uji silinder beton (diameter 15 cm. tinggi 30 cm) sampai hancur.
Kuat desak masing-masing benda uji ditentukan oleh tegangan tekan tertinggi (f’c) yang dicapai benda uji umur 28 hari akibat beban tekan selama percobaan.
Nilai kuat desak beton beragam sesuai dengan umurnya dan biasanya ditentukan waktu beton mencapai umur 28 hari setelah pengecoran. Umumnya pada umur 7 hari kuat beton mencapai 70 % dan pada urnur 14 hari mencapai 85 % sampai 90
% dari kuat tekan beton umur 28 hari (himawan Dipohusodo, 1994 : 10). Untuk mendapatkan besarnya tegangan hancur pada benda uji silinder digunakan rumus : f’c = P/A ... . (2.1) Dimana:
f’c = kuat desak beton benda uji silinder (MPa) P = beban desak maksimum (N)
A = luas permukaan benda uji silinder (mm² )
2.2.9. Kuat Tarik Belah Beton
Pengujian kuat tarik belah dan lentur beton dilaksanakan pada umur 28 hari. Alat yang digunakan adalah mesin desak dengan kapasitas 2000 KN untuk pengujian kuat tarik belah. Langkah-langkah pegujian kuat tarik belah beton adalah sebagai berikut: sebelum dilakukan pengujian dibuat catatan benda uji, baik nomor benda uji, nilai slump, tanggal pembuatan benda uji dan tanggal pengujian. Pengujian kuat tarik belah dilakukan dengan meletakkan benda uji pada sisinya di atas mesin dan beban tekan P dikerjakan secara merata dalam arah diameter di sepanjang benda uji.
Kuat tarik beton berkisar seperdelapan belas kuat tekannya pada umur masih muda dan berkisar seperduapuluh pada umur sesudahnya. Nilai kuat tekan dan tarik bahan beton tidak berbanding lurus. Suatu perkiraan kasar dapat dipakai bahwa nilai kuat tarik bahan beton normal hanya berkisar antara 9% - 15% dari kuat tekannya. Nilai pendekatan yang diperoleh dari hasil pengujian berulang kali mencapai kekuatan 0.50 – 0.60 kali √f’c, sehingga untuk beton normal digunakan nilai 0,57 √f’c.
Cara yang digunakan untuk mengukur kuat tarik beton adalah dengan pengujian kuat tarik belah sesuai SK SNI M-60-1990-03 (SNI 03-2492-1991). Spesimen yang digunakan adalah silinder dan ditekan oleh dua plat paralel pada arah diameternya.
fct = 2𝑃
𝜋𝐿𝐷 ... . (2.2)
dengan pengertian :
fct = Kuat tarik-belah, dalam MPa P = beban uji maksimum (N) L = panjang benda uji dalam mm D = diameter benda uji dalam mm 2.2.10. Modulus Elastisitas Beton
Umumnya bahan, termasuk beton, memiliki daerah awal pada diagram tcgangan- regangannya dimana bahan berkelakuan secara elastis dan linier. Kemiringan diagram tegangan-regangan dalam daerah elastis linier itulah yang dinamakan Modulus Elastisitas (E) atau Modulus Young (Timosenko dan Gere, J987).
Kajian tentang hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk menurunkan persamaan analisis dan perencanaan suatu bagian struktur.
Kemarnpuan bahan untuk menahan beban yang didukungnya dan perubahan bentuk yang terjadi pada bahan itu sangat tergantung pada sifat tegangan dan regangan tersebut. Baja terjadi perubahan bentuk secara elastis pada pembebanan dibawah elastis, sehingga beban uji kembali pada bentuk semula bila pembebanan ditiadakan.
Beton berubah bentuk mengikuti regangan elastis dan sebagian mengalami regangan plastis. Hal ini digambarkan pada Gambar 2.5. memperlihatkan kurva tegangan-regangan tipikal yang diperoleh dari percobaan benda uji silinder beton dan dibebani tekan uniaksial selama beberapa menit.
Modulus elastisitas atau modulus Young merupakan hubungan linier antara tegangan dan regangan untuk suatu batang yang mengalami tarik atau tekan, semakin besar harga modulus ini maka semakin kecil regangan elastis yang terjadi pada suatu tingkat pembebanan tertentu, atau dapat dikatakan material tersebut semakin kaku (stiff).
Pengujian dilakukan setelah benda uji mencapai umur 28 hari. Adapun Langkah- langkah pengujiannya :
a. Benda uji yang telah mencapai umur 28 hari dipersiapkan.
b. Ditimbang untuk mendapatkan data berat silinder beton dalam keadaan kering.
c. Mengukur dimensi benda uji menggunakan kaliper.
d. Meletakkan benda uji pada mesin uji modulus elastisitas yang diletakkan secara vertikal untuk uji elastisitas dengan cara peletakan secara simetris.
e. Memasang dan mengatur jarum compressometer dan extensometer pada posisi nol arah longitudinal pada mesin uji tekan.
f. Pengujian dilakukan dengan beban pada kecepatan yang konstan, yaitu setiap penambahan 20 kN.
g. Untuk pengambilan data dengan cara mencatat besarnya perubahan panjang (Δl) untuk setiap penambahan tekanan sebesar 20 kN yang dapat dibaca dari jarum compressometer dan extensometer.
Modulus kekakuan tersebut dapat dihitung dari slope kemiringan garis elastis yang linier, diberikan oleh:
E = σ / ε atau E = tan α ………...… (2.3) Dengan :
σ = tegangan aksial searah sumbu benda uji ε = regangan aksial
α = sudut yang dibentuk oleh daerah elastis kurva tegangan-regangan
E = konstanta proporsionalitas yang dikenal dengan modulus elastisitas bahan tersebut.
Modulus elastisitas dapat juga dihitung berdasarkan nilai kuat tekan dan berat volume beton dengan menggunakan rumus empiris dari ACI 318 M 1989 sebagai berikut:
Ec = Wc1,5.0,043√𝑓′𝑐 ………(2.4)
Dengan:
Ec = Modulus elastisitas beton (MPa) Wc = berat volume beton (kg/m3)
f’c = kuat tekan beton (MPa).
Modulus elastisitas ditentukan berdasarkan rekomendasi ASTM C-459, yaitu Modulus Chord. Adapun modulus elastisitas chord (EC) dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris dari ASTM C-459 sebagai berikut:
Modulus elastisitas chord (E ) C
EC =
00005 ,
2 0
1 2
S
S ...(2.5)
Dengan :
S2 = tegangan sebesar 0,4 fc
S1 = tegangan yang bersesuaian dengan regangan arah longitudinal sebesar 0,00005
2 = regangan longitudinal akibat tegangan S2
Rumus menghitung regangan () yang terjadi adalah sebagai berikut:
= L
L
... (2.6) Dengan :
L = penurunan arah longitudinal
L = tinggi beton relatif (jarak antara dua strain gauge) (mm).
Modulus elastisitas suatu material ditentukan oleh energi ikat antar atom-atom, sehingga besarnya nilai modulus ini tidak dapat dirubah oleh suatu proses tanpa merubah struktur bahan. Modulus elastisitas adalah kemiringan kurva tegangan- regangan di dalam daerah elastis linier pada sekitar 40% beban puncak (ultimate load) (Gere & Timoshenko, 1997).
Modulus elastisitas pada beton bervariasi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi modulus elastisitas beton antara lain sebagai berikut:
1. Kelembaban
Beton dengan kandungan air yang lebih tinggi merniliki modulus elastisitas yang juga lebih tinggi daripada beton dengan spesifikasi yang sama.
2. Agregat
Nilai modulus dan proporsi volume agregat dalam campuran mempengaruhi modulus elastisitas beton. Semakin tinggi modulus agregat dan semakin besar
proporsi agregat dalam beton, semakin tinggi pula modulus elastisitas beton tersebut.
3. Umur Beton
Modulus elastisitas beton meningkat seiring pertambahan umur beton seperti halnya kuat tekannya, namun modulus elastisitas meningkat lebih cepat daripada kekuatannya.
4. Mix Design Beton
Jenis beton memberikan nilai E (modulus elastisitas) yang berbeda-beda pada umur dan kekuatan yang sama.
