BAB III
PELAKSANAAN PENGUJIAN
Pengujian dilakukan di Laboratorium Geomekanika, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung. Pengujian diawali dengan kegiatan pengeboran dan preparasi sampel uji. Kemudian dilakukan pengujian sifat fisik, uji kuat tekan, dan pengujian dengan emisi akustik.
3.1 PENGEBORAN DAN PREPARASI CONTOH
Sampel batuan yang digunakan untuk penelitian diambil dari AB Tunnel PT Freeport Indonesia, Papua. Sampel batuan di bor dengan arah tertentu menggunakan mesin bor seperti terlihat pada Gambar 3.2. S ehingga dihasilkan 6 buah contoh batuan uji dengan arah sumbu lubang bor yang berbeda -beda seperti dapat dilihat pada Tabel 3.1
.
Mesin Bor
Orientasi setiap contoh batuan uji diberikan dalam Tabel 3.1 sebagai berikut :
Tabel 3.1
Data Arah Contoh Batuan Uji Emisi Akustik Kode Sampel Dip Direction Dip AE-01 329 0 AE-02 59 5 AE-03 239 85 AE-04 282 32 AE-05 107 39 AE-06 11 39
Preparasi contoh batuan meliputi pemotongan batuan, perataan, dan penghalusan permukaan. Contoh batuan dipotong dengan ukuran sesuai ketentuan dan persyaratan standar ASTM D.3967 -86 atau ISRM (1985) yang secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2
Ketentuan dan Persyaratan Ukuran Contoh untuk Uji Laboratorium Menurut Standar ASTM D 3967 -86 dan ISRM (1985)
Persyaratan Ukuran Contoh Jenis Uji
ISRM (1985) ASTM D 3967-86 Keterangan L/D = 2.5-3 L/D = 2 – 2.5 ASTM D3967-86 Uji UCS
D > 54 mm D > 47 mm ASTM D4543-85
Permukaan sampel batuan yang sudah dipotong harus diratakan dan dihaluskan dengan menggunakan mesin asah atau ampelas. Hal ini bertujuan agar terjadi kontak menyeluruh antara plat penekan pada mesin UCS dan permukaan contoh batuan uji pada saat cont oh batuan ditekan sehingga terjadi distribusi gaya yang merata pada permukaan contoh batuan . Untuk sistem kontrol digunakan dial gauge dengan ketelitian 1 mm. Pada penelitian ini, beda tinggi antara titik-titik pada permukaan kontak contoh batuan dengan plat penekan diupayakan tidak melebihi 0,5 mm.
3.2 UJI SIFAT FISIK
Uji sifat fisik dilakukan untuk mendapatkan parameter sifat fisik d ari suatu batuan yang meliputi bobot isi asli (natural density), bobot isi kering (dry density), bobot isi jenuh (saturated density), kadar air asli (natural water content), kadar air jenuh (saturated water content ), porositas (porosity), dan nisbah void (void ratio).
Adapun tahapan uji sifat fisik yang dilakukan adalah sebagai berikut :
Pengukuran tebal dan diameter contoh
Contoh ditimbang, diperoleh berat natural (Wn)
Contoh direndam dengan air dalam eksikator selama 24 jam agar batuan
menjadi jenuh.
Selanjutnya contoh ditimbang dalam keadaan tergantung di dalam air,
sehingga diperoleh Ws
Contoh dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan temperatur ± 90º Dari oven contoh ditimbang, diperoleh berat kering (Wo)
3.3 UJI SIFAT MEKANIK
Pengujian yang dilakukan untuk menentukan sifat mekanik batuan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah uji kuat tekan uniaksial ( uniaxial compressive strength). Uji kuat tekan ini merupakan dasar untuk menentukan besarnya tekanan yang akan diberikan pada saat uji emisi akustik. Dari uji kuat tekan uniaksial ini akan diperoleh kurva tegangan-regangan yang akan memberikan parameter-parameter sebagai berikut: kuat tekan uniaksial (σc), batas elastis (σe), modulus
Young (E), nisbah Poisson’s ().
Tahapan uji kuat tekan diberikan sebagai berikut :
Letakkan contoh batuan di antara plat penekan
Atur posisi dial gauge yang akan mengukur regangan aksial dan lateral c ontoh
batuan
Buka katup hidrolik, sehingga oli mengalir ke dalam mesin
Nyalakan mesin tekan, atur kecepatannya hingga terjadi kontak awal antara
permukaan contoh batuan dengan plat penekan yang memberikan nilai tegangan kurang dari 1 kN.
Atur kecepatan pembebanan
Nyalakan mesin tekan, catat data regangan aksial dan lateral pada setiap
tingkat tegangan tertentu
Catat nilai tegangan saat contoh batuan pecah
3.4 UJI EMISI AKUSTIK
Pengujian emisi akustik ini dilakukan dengan memberikan pembebanan uniaksial terhadap contoh batuan. Pembebanan dilakukan dalam 8-10 siklus yang bervariasi tergantung dari kekuatan batuan. Besarnya tekanan yang diberikan harus lebih kecil daripada nilai rata-rata kuat tekan batuan d an berada pada daerah elastis, yaitu daerah di antara closing crack dan yield point dimana tidak terjadi deformasi yang permanen pada saat tekanan dibuat nol .
3.4.1 Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam pengujian emisi akustik (Gambar 3.3) ini terdiri dari:
a. Mesin tekan
b. Peralatan uji emisi akustik terdiri dari perangkat keras ( hardware) dan perangkat lunak (software).
Perangkat keras (hardware) yang digunakan antara lain adalah: - AEDSP-32/16 Boards (2 chanel per board)
- Extra cooling fan untuk AEDSP board - 2 buah AE sensor (transduser)
- Pre-Amplifier
- Kabel penghubung antara Pre -Amplifier dengan computer
c. Personal computer dengan spesifikasi minimal : 80486/33 MHz CPU, RAM 4 MB, Hardisk 4 MB, Diskdrive 1.44 MB, VGA card 1 MB.
d. Load Cell 600 kN dengan kabel signal e. Dial Gauge
f. Stabilizer
Peralatan Uji Emisi Akustik
3.4.2 Persiapan Uji Emisi Akustik
Instalasi perangkat keras dan setting perangkat lunak harus dilakukan sebelum u ji emisi aksutik dimulai. Tahap-tahap instalasi perangkat keras uji emisi akustik adalah :
a. AEDSP board dipasang pada slot motherboard yang tersedia di dalam komputer
b. Kipas angin (cooling fan) khusus dipasang pada slot motherboard di sebelah AEDSP board untuk pendinginan
c. Pre-amplifier pada output diset pada nilai 40 dB dan input diset pada single input.
d. Load cell dipasang pada alat tekan, kabel output load cell dihubungkan dengan load cell amplifier
e. Kedua transduser dipasang di tengah -tengah contoh batuan dan diupayakan terletak pada satu garis. Sebelum transduser ditempel pada contoh, bidang kontak pada contoh harus diratakan agar transduser benar -benar menempel dan tidak ada rongga udara di antara transduser dan contoh batuan.
f. Output dari load cell ampli fier dan pre-amplifier dihubungkan dengan AEDSP board panel belakang pada computer.
Sedangkan set up perangkat lunak MISTRAS 2001 meliputi :
a. Channel setup, menset chanel atau sensor yang akan diaktifkan dan memberi harga PDT (Peak Definition Time), HDT (Hit Definition Time) dan HLT (Hit Lockout Time) sesuai dengan jenis material yang akan diuji. b. Signal Processing, terdiri dari sample rate (berapa sekon waktu yang
dibutuhkan untuk mendeteksi satu gelombang), Low and High filter untuk memfilter noise yang mungkin terjadi (biasanya digunakan 100 kHz – 1200 kHz).
c. Parametrik Setup, mengkalibrasi harga bacaan load cell agar yang tampil di komputer sesuai dengan nilai tegangan yang dialami contoh.
d. Kalibrasi ini penting dilakukan setiap kali percobaan. Cara mengkalibrasinya adalah dengan memasukkan nilai Multiplier dan Offset.
2 1 2 1 V V L L Multiplier , ) V -(V ) .L V -.L (V Offset 2 1 1 2 2 1
, dimana L1 = nilai load
pada volt = V1 dan L2 = load pada volt =V2
e. Parameter-parameter yang akan diukur dapat dipilih dari menu grafik seperti hit, time, event rate, count rate, amplitudo dan lain -lain.
f. Agar data emisi akustik yang didapat selama pengujian tersimpan ke dalam hardisk, maka option Autodump pada software MISTRAS 2001 harus diaktifkan terlebih dahulu sebelum pengujian dimulai.
Pengujian emisi akustik dilakukan pada saat contoh mengalami penekanan. Pemberian beban dilakukan dalam 8-12 siklus dengan besar pembeb anan yang bervariasi.
Pengujian ini menghasilkan data yang menunjukkan adanya aktivitas emisi akustik pada contoh batuan. Data tersebut akan dirubah kedalam bentuk grafik hubungan Aktivitas emisi akustik (h its) dan gaya (kN).
