3. METODE PENELITIAN. 15 Universitas Kristen Petra

(1)

15 Beton merupakan suatu campuran yang mempunyai proporsi dari semen, pasir, kerikil, kadang-kadang bahan tambahan yang sangat bervariasi mulai dari bahan kimia sampai baan non-kimia, serta air dengan bentuk yang diinginkan.

Jenis material yang dipakai, perbandingan bahan-bahannya, cara pengadukan sampai cara pengerjaan selama penuangan, pemadatan dan perawatan selama proses pengerjaannya menjadi penentu unuk mendapatkan kekuatan dan keawetan dari beton.

Dalam bab 3 ini akan dijelaskan tentang bahan-bahan yang digunakan untuk SCC, percobaan awal untuk menentukan komposisi admixture, cara-cara pengambilan data yang didapat saat pengujian dan langkah-langkah pengujian flowability dan workability.

3.1. Bahan-bahan material 3.1.1. Agregat

Agregat yang digunakan diperoleh dari pemasok bahan bangunan untuk daerah Surabaya. Perlu dilakukan pengontrolan sifat dan mutu agar memenuhi persyaratan yang distandarkan supaya diperoleh kualitas beton yang diharapkan.

Agregat dalam komposisi beton mempunyai porsi yang terbesar yaitu sekitar 70-75 % dari volume beton, dengan demikian gradasi agregat harus saling mengisi menjadi satu kesatuan massa yang utuh, homogen dan kompak yaitu agregat yang berdiameter kecil sebagai pengisi ruang kosong antara agregat yang lebih besar untuk mendapatkan mutu beton yang baik.

Dalam mix design SCC, agregat kasar digunakan batu pecah berukuran 6 mm hingga 1,4 mm. Untuk memperoleh agregat ukuran 6 mm hingga 1,4 mm maka perlu dilakukan pengayakan. Data-data pengujian laboratorium untuk agregat kasar dapat dilihat di bagian lampiran.

Untuk agregat halus, berdasarkan pengamatan visual berwarna cokelat

kehitaman dan berbutir agak halus. Berdasarkan pemeriksaan laboratorium

(2)

agregat halus yang dipakai berada di zone 3. Data-data pengujian laboratorium untuk agregat halus dapat dilihat di bagian lampiran.

Untuk pertama kali sebelum melakukan seluruh percobaan, diadakan trial mixing terlebih dahulu untuk menentukan perbandingan agregat kasar dan halus.

Perbandingan awal dipakai 50% agregat kasar dan 50 % agregat halus. Ternyata dengan perbandingan agregat kasar dan halus, 50% dan 50% dengan tambahan viscocrete dapat memenuhi syarat SCC dengan flowability yang baik. Karena memenuhi syarat SCC maka perbandingan ini dipakai untuk mix design.

3.1.2. Binder

Dalam penelitian ini digunakan mineral admixture berupa fly ash. Material tambahan ini berfungsi sebagai bahan pengisi (filler). Ukuran partikel fly ash lebih kecil daripada semen serta berfungsi untuk menggantikan sebagian semen dari campuran beton karena fly ash memiliki sifat pozzolanik. Penambahan filler pada campuran beton dapat meningkatkan kepadatan (density), kekuatan (strength) serta mengurangi tingkat absorpsi beton. Dosis fly ash harus dibatasi karena penggunaan yang berlebihan akan menyebabkan penurunan pada tingkat workabilitas beton.

Mengacu pada skripsi terdahulu, yaitu Penelitian self compacting concrete dengan fly ash dan silica fume terhadap absorpsi dan kuat tekan, Christina, V., &

Verawaty, F. 2000. maka pada penelitian ini akan diambil perbandingan semen dan fly ash yang efektif, yaitu 8 : 2 dan 7 : 3 dengan total binder sebesar 525 kg/m

³

. Untuk trial mixing awal komposisi perbandingan antara semen dengan fly ash (S:FA) diambil nilai perbandingan binder 8 : 2 dan 7 : 3. Pada penelitian ini digunakan 2 macam fly ash yang diperoleh dari P.T. Indosipa Ready Mix. Kedua macam fly ash tersebut masih termasuk dalam tipe F. Penggunaan 2 macam fly ash ini disebabkan oleh penggunaan fly ash pada trial yang ternyata pemakaiannya melebihi perkiraan awal. Untuk fly ash I dipakai pada perbandingan binder 8 : 2 sedangkan untuk perbandingan binder 7 : 3 dipakai fly ash II. Dari hasil uji komposisi kimia ternyata fly ash I memiliki kandungan MgO lebih besar dari 4%.

Untuk mengetahui bahan yang terkandung dalam fly ash akan dilakukan

pengujian di Laboratorium Badan Penelitian dan Pengembangan Industri dan

Perdagangan. Data - data hasil pengujian fly ash dapat dilihat pada lampiran.

(3)

3.1.3. Air

Air yang digunakan dalam campuran beton adalah air tawar dari PDAM, yang tidak mengandung zat-zat tertentu yang dapat mempengaruhi kualitas beton.

Juumlah air yang diberikan adalah sesuai dengan perhitungan dan dimasukkan sedikit demi sedikit.

3.1.4. Admixture

Admixture yang dipakai adalah sika viscocrete-3110 IND yang diproduksi oleh PT. SIKA. Dosis viscocrete yang dianjurkan oleh PT. SIKA adalah 0.6 % sampai 1.8 % dari jumlah total binder. Dalam penelitian ini digunakan dosis 1.5

%, dan 2 % dari jumlah total binder.

Pemberian viscocrete dilakukan setelah air dicampurkan dalam campuran bahan material dalam molen sebanyak 50-60 % dari perkiraan jumlah awal kemudian viscocrete dicampurkan dengan ±500 ml air yang kemudian dituangkan dalam campuran beton.

3.1.5.Polypropylene Fibre

Polypropylene fibre yang dipakai adalah Sikafibre yang diproduksi oleh PT. SIKA Berdasarkan rekomendasi PT. SIKA banyaknya polypropylene fibre yang digunakan adalah sebanyak 0.6 kg per m

³

volume beton. Pemberian polypropylene fibre dilakukan saat pencampuran material. Campuran harus di mixing kurang lebih 5 sampai 10 menit, hal ini diperlukan untuk memastikan polypropylene fibre tersebar rata di dalam campuran beton.

Tabel 3.1. Karakteristik sikafibre Warna Natural Specific Gravity 0.91 g/cm

³

Panjang 12 mm

Diameter 18 micron- nominal Tensile Strength 300 - 440 MPa

Elastic Modulus 6000 - 9000 N/mm

²

Water Absorption Nill

Softening Point 160

^o

C

(4)

Gambar 3.1 Polypropylene Fibre

3.2. Trial Mix Design Awal

Untuk memperoleh komposisi yang tepat dalam pembuatan beton FRSCC

maka perlu dilakukan trial mix design awal. Dalam trial ini digunakan volume

beton sebanyak 0.008 m

³

. Setelah komposisi bahan-bahan material sudah

ditentukan sesuai volume beton seperti perbandingan dari agregat kasar dan halus,

jumlah binder dan jumlah air yang akan dipakai. Dalam trial ini kita

menyederhanakan variasi komposisi campuran yang ada dapat dipakai pada

percobaan nanti dan menentukan perbandingan agregat kasar dan halus yang

optimum melalui pengujian flowability dan workability. Apabila syarat susah

terpenuhi maka untuk mix design digunakan komposisi yang dipakai dari trial

yang sudah dilakukan. Pada trial ini tidak perlu dilakukan pengujian kekuatan

beton. Diagram alir trial dapat dilihat pada gambar 3.2.

(5)

Gambar 3.2. Diagram Alir Trial Mix Design

3.3. Mix Design

Tujuan dari mix design beton adalah untuk menentukan proporsi semen, agregat halus, agregat kasar, dan air untuk mendapatkan beton yang baik. Ada beberapa metode mix design beton yang dapat digunakan sebagai dasar perhitungan agar diperoleh beton yang memenuhi syarat dalam perancangan.

Penelitian yang dilakukan menggunakan mix design menurut metode DOE. Pada Self Compacting Concrete tidak ada ketentuan untuk memakai metode mix design apa pun.

3.3.1. Variabel-variable Dalam Mix Design

Pada penyusunan komposisi bahan untuk mix design Self Compacting

Concrete, maka untuk lebih menyederhanakan ditentukan variabel yang tetap dan

variabel yang berubah-ubah.

(6)

1. Variabel-variabel tetap

Dari trial mix design awal dapat ditentukan variabel-variabel tetap pada variasi mix design Self Compacting Concrete sebagai berikut:

a) Perbandingan persentase agregat kasar dan agregat halus yang digunakan adalah 50% dan 50 %.

b) Jumlah total binder yang digunakan dalam variasi mix design adalah 525 kg/m

³

.

2. Variabel-variabel berubah

Setelah dilakukan trial mix awal, maka akan dilakukan trial mix tahap berikutnya untuk menetapkan beberapa variabel tidak tetap pada penelitian ini.

Variabel yang berubah dalam setiap komposisi bahan pada mix design Self Compacting Concrete yaitu:

a) Jumlah binder

Berdasarkan perhitungan mix design, pada masing-masing komposisi campuran beton akan didapatkan berat binder yang berbeda.

Komposisi semen dan fly ash untuk masing-masing perbandingan binder dapat dilihat pada tabel 3.2.

Tabel 3.2. Jumlah Binder Pada Komposisi Semen Dan Fly Ash No Komposisi Binder (525 kg/m

³

)

Binder Semen Fly Ash

1 8:2 420 105

2 7:3 367.5 157.5 b) Dosis Sika Viscocrete-3110 IND

Penggunaan Sika Viscocrete-3110 IND sangat penting untuk menghasilkan Self Compacting Concrete ( SCC ) yang workable. Oleh karena itu dosis viscocrete yang diberikan dijadikan variabel tidak tetap.

Dosis Sika Viscocrete-3110 IND yang digunakan adalah 1.5% dan 2 %

dari total berat binder. Jumlah viscocrete-3110 IND yang dipakai untuk

masing-masing dosis dapat dilihat pada tabel 3.3.

(7)

Tabel 3.3. Berat Sika Viscocrete-3110 IND Pada Komposisi Binder 8 : 2 & 7 : 3 No Total Binder Dosis Sika Berat Sika

(kg/m

³

) Viscocrete-3110 IND Viscocrete-3110 IND

(%) (kg/m

³

)

1 525 1.5 7.875

2 525 2 10.5

c) Penggunaan polypropylene fibre

Dalam mix design, ada beberapa komposisi yang diberikan tambahan polypropylene fibre dan ada yang tidak. Polypropylene fibre yang dipakai dalam mix design adalah 0.6 kg/m

³

dari total volume beton.

3.3.2. Jumlah Sampel

Pada penelitian ini mix design yang akan dibuat sebanyak 8 macam dimana setiap mix design dibutuhkan benda uji sebanyak 16 benda uji berbentuk silinder. Dengan 8 buah untuk pengujian kuat tekan dan 8 buah untuk pengujian kuat tarik. Jumlah sampel beton yang akan dites untuk tiap – tiap komposisi dapat dilihat pada tabel 3.4. dan 3.5.

Tabel 3.4. Jumlah Sampel Tes Kuat Tekan No Umur Jumlah Benda Uji

(hari) (buah)

1 7 2

2 14 2

3 28 2

4 56 2

Tabel 3.5. Jumlah Sampel Tes Kuat Tarik No Umur Jumlah Benda Uji

(hari) (buah)

1 7 2

2 14 2

3 28 2

4 56 2

Pengujian kuat tekan dan tarik beton pada benda uji silinder dilakukan

pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari. Dengan menggunakan 2 buah sampel pada

masing-masing umur.

(8)

3.3.3. Konversi Material

Berdasarkan mix design DOE, berat dari masing - masing material yang didapat dari perhitungan mix design tersebut adalah dalam keadaan Saturated Surface Dry ( SSD ). Oleh karena itu, berat dari masing - masing material tersebut, khususnya agregat kasar dan agregat halus, harus dikonversikan menjadi kondisi asli material di lapangan. Salah satu contoh pengkonversian untuk mix design 1 dilakukan dengan cara sebagai berikut :

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛ +

= +

WcSSD Wcasli Pasir

100 100 (3.1)

⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛ +

= +

63 . 2 100

37 . 0 100

97798 .

= 0

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛ +

= +

WcSSD Wcasli Kerikil

100 100 (3.2)

⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛ +

= +

51 . 2 100

96 . 0 100

= 0 . 98488

3.3.4 Variasi Mix Design

Pada penelitian ini menggunakan beberapa variasi mix design untuk melihat pengaruh penggunaan polypropylene fibre terhadap Self Compacting Concrete ( SCC ). Antara lain sebagai berikut:

1. Mix Design 1

Pada mix design 1 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 20%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 80%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 1,5%

e) Polypropylene fibre sebanyak 0.6% dari volume beton

(9)

Tabel 3.6. Komposis Bahan Mix Design 1 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 802.061 44.113

2 Pasir 796.442 43.804

3 Semen 420 23.1

4 Fly Ash 105 5.775

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 7.875 0.433

7 Polypropylene Fibre 0.6 0.033

2. Mix Design 2

Pada mix design 2 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 20%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 80%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 1,5%

Tabel 3.7. Komposis Bahan Mix Design 2 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 806.109 44.336

2 Pasir 877.856 48.282

3 Semen 420 23.1

4 Fly Ash 105 5.775

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 7.875 0.433

3. Mix Design 3

Pada mix design 3 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 20%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 80%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 2%

e) Polypropylene fibre sebanyak 0.6% dari volume beton

(10)

Tabel 3.8. Komposis Bahan Mix Design 3 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 809.05 44.498

2 Pasir 862.22 47.422

3 Semen 420 23.1

4 Fly Ash 105 5.775

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 190.91 10.5

7 Polypropylene Fibre 0.6 0.033

4. Mix Design 4

Pada mix design 4 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 20%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 80%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 2%

Tabel 3.9. Komposis Bahan Mix Design 4 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 815.409 44.848

2 Pasir 899.599 49.478

3 Semen 420 23.1

4 Fly Ash 105 5.775

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 10.5 0.578

5. Mix Design 5

Pada mix design 5 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 30%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 70%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 1,5%

e) Polypropylene fibre sebanyak 0.6% dari volume beton

(11)

Tabel 3.10. Komposis Bahan Mix Design 5 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 797.615 43.869

2 Pasir 847.382 46.606

3 Semen 367.5 20.213

4 Fly Ash 157.5 8.663

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 7.875 0.433

7 Polypropylene Fibre 0.6 0.033

6. Mix Design 6

Pada mix design 6 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 30%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 70%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 1,5%

Tabel 3.11. Komposis Bahan Mix Design 6 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 808.096 44.445

2 Pasir 858.254 47.204

3 Semen 367.5 20.213

4 Fly Ash 157.5 8.663

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 7.875 0.433

7. Mix Design 7

Pada mix design 7 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 30%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 70%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 2%

e) Polypropylene fibre sebanyak 0.6% dari volume beton

(12)

Tabel 3.12. Komposis Bahan Mix Design 7 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 813.895 44.764

2 Pasir 856.592 47.113

3 Semen 367.5 20.213

4 Fly Ash 157.5 8.663

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 10.5 0.578

7 Polypropylene Fibre 0.6 0.033

8. Mix Design 8

Pada mix design 8 ini digunakan komposisi material sebagai berikut:

a) Persentase fly ash yang digunakan sebagai binder sebesar 30%

b) Semen yang digunakan dalam binde r 70%

c) Perbandingan agregat kasar dan halus adalah 50% dan 50%

d) Dosis viscocrete-3110 IND sebesar 2%

Tabel 3.13. Komposis Bahan Mix Design 8 No Jenis Material Berat (kg)

1 m

³

0.055 m

³

1 Kerikil 813.422 44.738

2 Pasir 973.317 53.532

3 Semen 367.5 20.213

4 Fly Ash 157.5 8.663

5 Air 194.5 10.7

6 Sika Viscocrete -3110 IND 10.5 0.578

3.4. Test dan Pengujian

Workability campuran beton merupakan syarat terpenting untuk menghasilkan Self Compacting Concrete ( SCC ). Untuk mengetahui tingkat workability campuran beton, maka perlu dilakukan beberapa pengujian untuk mengetahui apakah persyaratan - persyaratan yang ditentukan telah terpenuhi.

Persyaratan -persyaratan tersebut antara lain :

a) Memiliki kemampuan untuk mengisi ruangan ( filling ability ) .

b) Memiliki kemampuan untuk melalui tulangan yang rapat ( passing ability ).

(13)

Pada penelitian Self Compacting Concrete ( SCC ) ini dilakukan beberapa pengujian, yaitu :

a) Tes kemampuan untuk mengisi ruangan ( filling ability ).

b) Tes kemampuan untuk melalui tulangan-tulangan yang rapat ( passing ability ).

c) Tes kuat tekan ( compressive strength ).

d) Tes kuat tarik ( splitting test )

3.4.1. Slump Flow Test

Tes ini dilakukan pada campuran beton segar dan alat yang digunakan adalah slump cone yang biasanya dipakai untuk menguji workability beton konvensional.

Namun pada tes untuk Self Compacting Concrete ( SCC ), slump cone digunakan dengan posisi berkebalikan dari pengujian beton konvensional. Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Beton dan Konstruksi Universitas Kristen Petra.

Langkah-langkah pengujian filling ability adalah sebagai berikut :

1. Sebelum dilakukan pengujian, alat slump cone dibasahi terlebih dahulu dengan air sehingga seluruh permukaan alat ini basah.

2. Slump cone diletakkan secara terbalik, diameter yang kecil diletakkan di bagian dasar. Hal ini berbeda dengan pengujian slump pada beton konvensional dimana diameter yang besar diletakkan di bagian dasar. Di bagian dasar diletakkan papan datar.

3. Adukan beton dimasukkan dalam slump cone sampai penuh tanpa dirojok.

4. Kemudian slump cone diangkat secara perlahan dan konstan. Aliran beton tidak boleh sampai terputus.

5. Waktu yang diperlukan beton untuk mencapai diameter 50 cm dicatat (SF

⁵⁰

).

6. Setelah aliran berhenti, diameter maksimum yang dapat dicapai aliran beton

dicatat (SF

^max

) .

(14)

Gambar 3.3 Pengujian Slump Flow Test

3.4.2. L-Shaped Box Test

Tes ini dilakukan pada beton segar untuk mengetahui passing ability dari campuran beton dengan menggunakan alat yang disebut L-Shaped Box, yaitu alat berbentuk huruf L yang diberi sekat penutup pada bagian bawah arah vertikal alat serta diberi halangan berupa sejumlah tulangan agar sesuai dengan keadaan yang sesungguhnya di lapangan. Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Beton dan Konstruksi Universitas Kristen Petra.

Langkah – langkah pengujian passing ability adalah sebagai berikut :

1. Sebelum digunakan, alat ini harus dibasahi terlebih dahulu sehingga permukaannya basah.

2. Sekat penutup pada L-Shaped Box ditutup dan halangan tulangan dipasang.

3. Campuran beton diisikan pada L-Shaped Box arah vertikal sampai penuh.

4. Disiapkan 2 buah stopwatch untuk mengukur waktu yang diperlukan campuran beton untuk mengalir.

5. Kemudian sekat penutup dibuka sehingga campuran beton mulai mengalir pada arah horizontal dari L-Shaped Box.

6. Waktu yang diperlukan oleh aliran beton untuk mencapai jarak 40 cm dari bagian dalam sekat penutup L-Shaped Box dicatat ( FL

⁴⁰

).

7. Waktu yang diperlukan oleh aliran beton untuk mencapai ujung dari L-Shaped

Box dicatat ( FL

^max

).

(15)

8. Setelah itu perbedaan tinggi campuran beton dalam arah horizontal dicek, maksimum perbedaan tinggi yang terjadi kurang dari 20%.

Gambar 3.4 Pengujian L-Shaped box test

Jika pengujian memenuhi persyaratan SCC maka dapat langsung digunakan, jika tidak maka perlu penambahan air dan pengujian ulang sampai memenuhi persyaratan.

3.4.3. Tes Kuat Tekan dan Kuat Tarik

Pengujian kuat tekan pada penelitian ini dilakukan pada umur beton 7, 14, 28 dan 56 hari dengan jumlah sampel masing - masing 2 buah untuk tiap umur.

Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Beton dan Konstruksi Universitas Kristen Petra.

Langkah-langkah pengujian kuat tekan dan kuat tarik adalah sebagai berikut : 1. Sampel beton akan dikeluarkan dari bak curing satu hari sebelum pengetesan.