BAB VIII
PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH
8.1. Tujuan Percobaan
1. Mengetahui pengaruh penambahan additif terhadap Compressive Strength
2. Mengetahui metode perhitungan Compressive Strength
3. Mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi Compressive Strength
8.2. Teori Dasar
Sifat strength pada semen terbagi dua, yaitu Compressive Strength dan Shear Strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan tekanan yang berasal dari formasi maupun dari casing. Sedangkan shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan tekanan dalam arah horizontal dan shear strength semen menahan tekanan dari arah vertikal. Umumnya compressive strength mempunyai harga 8 – 10 kali lebih dari harga shear strength. Penggujian compressive strength di laboratorium menggunakan alat Coring Chamber dan Hydraulic Mortar.
Setelah batuan semen dilepas dari cetakan, kemudian ditempatkan pada alat hydraulic press dimana diisi sampel akan ditekan secara axial sampai batuan pecah. Compressive strength dapat ditentukan dengan melihat harga pada saat terjadi peretakan (pecah) menyilang dari sampel yang diuji.
Pada saat sampel ditempatkan pada hydraulic press untuk pengukuran strength semen, harga pembebanan diatur tergantung pada antisipasi harga strength dari sampel semen. Pengukuran compressive strength semen dirancang untuk mendapatkan beberapa indikasi mengenai kemampuan semen untuk mengisolasi lapisan batuan dan untuk melindungi serta menyokong casing. Dalam lubang pemboran, kekuatan semen sangat
merupakan pembebanan utama dari penilaian untuk standard compressive strength ( Neville, 1981 )
Coring chamber dapat mensimulasikan kondisi lingkungan semen untuk temperatur dan tekanan tinggi sesuai dengan temperatur dan tekanan formasi. Hydraulic mortar merupakan mesin pemecah semen yang sudah mengeras dalam coring chamber. Strength minimum yang direkomendasikan oleh API untuk dapat melanjutkan operasi pemboran adalah 6.7 Mpa (1,000 psi). Dalam mengukur strength semen yang sering kali diukur adalah compressive strength dari pada shear strength. Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength semen harus melindungi dan menyokong casing, menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan, menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi, menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif, menyekat antar lapisan yang permeable.
Seperti sifat – sifat suspensi semen yang lain, compressive strength dipengaruhi juga oleh additif. Adapun additif itu berfungsi untuk menaikkan compressive strength dan juga untuk menurunkan compressive strength. Additif untuk menaikkan compressive strength diantaranya adalah calcium chloride, pozzolan, barite, sedangkan additif untuk menurunkan compressive strength adalah bentonite, sodium silicate. Dalam percobaan ini digunakan bentonite dan NaCl sebagai zat additif. Pengukuran compressive strength menggunakan alat hidraulic press.
Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength semen harus mampu untuk :
Melindungi dan menyokong casing.
Menahan tekanan hidrolik tinggi tanpa terjadi perekahan. Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi . Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.
8.3. Peralatan dan Bahan 8.3.1.Peralatan
1. Hidraulic pump 2. Motor
3. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar 4. Manometer pengukur tekanan
Gambar 8.1. Hydraulic Pump
Gambar 8.3. Manometer Gambar 8.4. Motor 8.3.2.Bahan 1. Semen 2. Bentonite 3. NaCl 4. Air 8.4. Prosedur Percobaan
1. Membersihkan permukaan sampel dari tetesan air dan pasir atau gerusan butiran agar tidak menempel pada block bearing mesin penguji.
2. Memeriksa permukaan sampel apakah sudah benar-benar rata, apabila belum, ratakan dengan menggunakan gerinda.
3. Meletakkan sampel semen dalam blok bearing dan atur supaya tepat ditengah – tengah permukaan block bearing di atasnya dan block bearing di bawahnya, sampel semen harus berdiri vertikal.
4. Memperkiraan tekanan maksimum retak (pecah), apabila lebih dari 3000 psi (skala manometer) beri pembebanan awal setengah tekanan maksimum, bila kurang dari 3000 psi pembebanan awal tidak diperlukan.
5. Memperkiraan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20 detik dan lebih dari 80 detik.
6. Menghidupkan motor penggerak pompa dan jangan melakukan pengaturan (pembetulan) pada control testing selama pembebanan sampai didapatkan pembebanan maksimum ketika batuan pecah. 7. Mencatat harga pembebanan maksimum tersebut.
8. Melakukan perhitungan compressive strength semen, dengan menggunakan rumus :
Dimana :
CS = Compressive Strength semen, psi P = Pembebanan maksimum, psi
A1 = Luas penampang block bearing dari hydraulic mortar, in2 A2 = Luas permukaan sampel semen, in2
K = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi (t) terhadap diameter (d)
Semen (gram) Air (ml) Additif P (pembebanan maksimum), psi Diameter Bearing (inch) d (inch) R1 (inch) R2 (inch) Tebal (inch) t/D K A1 in2 A2 In2 Compressive Strength (psi) Bentonite (gram) NaCl (gram) 600 276 0 264 6.5 0.96 3.25 0.48 1.614 1.681 0.974 33.166 0.723 11,743.4 600 276 0.5 257 6.5 1.01 3.25 0.505 1.614 1.598 0.967 33.166 0.8 10,301.11 600 276 1 256 6.5 1.06 3.25 0.53 1.614 1.522 0.961 33.166 0.882 9,249.30 600 276 1.5 249 6.5 1.11 3.25 0.555 1.614 1.454 0.956 33.166 0.967 8,162.91 600 276 2 242 6.5 1.16 3.25 0.58 1.614 1.391 0.946 33.166 1.056 7,188.81 600 276 2.5 238 6.5 1.21 3.25 0.605 1.614 1.338 0.94 33.166 1.149 6,456.53 600 276 3 236 6.5 1.26 3.25 0.63 1.614 1.28 0.933 33.166 1.246 5,852.72 600 276 3.5 233 6.5 1.31 3.25 0.655 1.614 1.232 0.925 33.166 1.347 5,305.73 600 276 1.5 146 6.5 0.96 3.25 0.48 1.614 1.681 0.974 33.166 0.723 4,955.19 600 276 2 153 6.5 1.01 3.25 0.505 1.614 1.598 0.967 33.166 0.801 6,132.56 600 276 2.5 160 6.5 1.06 3.25 0.53 1.614 1.522 0.961 33.166 0.882 5,780.81 600 276 3 173 6.5 1.11 3.25 0.555 1.614 1.454 0.956 33.166 0.967 5,671.42 600 276 3.5 184 6.5 1.16 3.25 0.58 1.614 1.391 0.946 33.166 1.056 5,965.87 600 276 4 206 6.5 1.21 3.25 0.605 1.614 1.338 0.94 33.166 1.149 5,588.42 600 276 4.5 224 6.5 1.26 3.25 0.63 1.614 1.28 0.933 33.166 1.246 5,561.93 600 276 6 228 6.5 1.31 3.25 0.655 1.614 1.232 0.925 33.166 1.347 5,191.86
1.5
Tabel 8.2. Perbandingan t/d Terhadap Koefisien Faktor
t/d Koefisien Faktor 1.75 0.98 1.5 0.96 1.25 0.93 1 0.87 8.5.2.Perhitungan Diameter bearing = 6.5 in Jari-jari bearing (r1) = 3.25 in Semen + 0 gr bentonite Tinggi = 4.1 cm = 1.614 in P = 264 psi D = 0.96 in t/d = (1.614 in/0.96 in) = 1.681 0.00138 = 0.245 – 0.25x x = 0.974 k = 0.974 A 1 = . R12 = 3.14.(3,25)2 = 33.166 in2 A 2 = . R22 = 3.14.(0.48)2 = 0.723 in2 CS = k .P.( A 1/ A2) = 0.974 x 264 psi x (33.166 in2/0.723 in2) = 11,743.4 psi 8.6. Pembahasan
Setelah melakukan percobaan compressive strength dengan hydraulic
press didapatkan hasil seperti yang ada pada tabel 8.2. seperti yang telah
diketahui bahwa compressive strength adalah ketahanan semen terhadap tekanan secara horizontal. Yaitu tekanan casing dengan tekanan formasi.
Grafik 8.1. Penambahan Additif Vs Compressive Strength
1.75
1.598
1.5
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bentonite dan NaCl menurunkan harga compressive strength. Karena semakin banyak penambahan additif semakin besar harga compressive strength. Dan dapat dilihat bahwa saat penambahan additif dengan jumlah yang sama yaitu 2 gr terjadi compressive strength yang lebih rendah pada penambahan NaCl (6,132.56 psi) dibandingkan dengan bentonite (7,188.81 psi). Namun pada penambahan bentonite lebih cepat menurunkan compressive strength dibandingkan NaCl.
8.7. Kesimpulan
1. Penentuan Compressive Strength menggunakan persaaman CS = k x p x (A1/A2)
2. Aditif untuk menaikkan dan menurunkan Compressive Strength adalah Bentonite dan NaCl
3. Faktor yang mempengaruhi adalah faktor K,Luas penampang,Pembebanan
