Mix Design Metode (ACI,SNI,PCA,DOE)
Mix Design Beton American Association (ACI) Metode Absolute Volume
Metode American Concrete Institute (ACI) mensyaratkan suatu campuran perancangan beton dengan mempertimbangkan sisi ekonomisnya dengan memperhatikan ketersediaan bahan-bahan di lapangan, kemudahan pekerjaan, serta keawetan kekuatan dan pekerja beton. Cara ACI melihat bahwa dengan ukuran agregat tertentu, jumlah air perkubik akan menentukan tingkat konsistensi dari campuran beton yang pada akhirnya akan mempengaruhi pelaksanaan pekerjaan (workability).
1. Perancangan
Sebelum melakukan perancangan, data yang dibutuhkan harus dicari. Jika data-data yang dibutuhkan tidak ada, dapat diambil data-data dari tabel-tabel yang telah dibuat untuk membantu penyelesaian perancangan cara ACI ini. Bagian alir perancangan dengan metode ACI dapat dilihat pada gambar 8.2.
Pada metode ini, input data perancangan meliputi data standar deviasi hasil pengujian yang berlaku untuk pekrjaan yang sejenis dengan karakteristik yang sama. Selanjutnya data tentang kuat tekan rencana, data butir nominal agregat yang digunakan, data slump, (jika diinginkan dengan nilai tertentu), berat jenis agregat, serta karakteristik lingkungan yang diinginkan.
2. Langkah Perancangan
1) Hitung kuat tekan rata-rata beton, berdasarkan kuat tekan rencana dan margin,
f’cr = m + f’c
a. m = 1.64*Sd, standar deviasi diambil berdasarkan data yang lalu, jika tidak ada
diambil dari Tabel 8.1 berdasarkan mutu pelaksanaan yang diinginkan.
b. Kuat tekan rencana (f’c) ditentukan berdasarkan rencana atau dari hasil uji yang
lalu.
Volume Pekerjaan Mutu Pelaksanaan (Mpa)
Baik Sekali Baik Cukup
Kecil (< 1000 m3) Sedang (1000 - 3000 m3) Besar ( > 3000 m3) 4.5 < sd <5.5 3.5 < sd <4.5 2.5 < sd <3.5 5.5 < sd <6.5 4.5 < sd <5.5 3.5 < sd <4.5 6.5 < sd <8.5 5.5 < sd <7.5 4.5 < sd <6.5
Tabel 8.1 Nilai Standar Deviasi
2) Tetapkan nilai slump, dan butir maksimum agregat
Jenis Konstruksi Slump (mm) Maksimum Minimum
- Dinding Penahan dan Pondasi
- Pondasi sederhana, sumuran, dan dinding sub
struktur
- Balok dan dinding beton
- Kolom struktural
- Perkerasan dan slab
- Beton masal 76.2 76.2 101.6 101.6 76.2 50.8 25.4 25.4 25.4 25.4 25.4 25.4
Tabel 8.2 Slump yang disyaratkan untuk berbagai konsentrasi kenurut ACI.
b. Ukuran maksimum agregat dihitung dari 1/3 tebal plate dan atau 3/4 jarak
bersih antar baja tulangan, tendon, bundle bar, atau ducting dan atau 1/5 jarak terkecil bidang bekisting ambil yang terkecil, jika tidak diambil dari Tabel 8.3.
Dimensi Minimim, mm Balok / kolom Plat
62.5 150 300 750 12.5 mm 40 mm 40 mm 80 mm 20 mm 40 mm 80 mm 80 mm
Tabel 8.3 Ukuran Maksimum Agregat
3) Tetapkan jumlah air yang dibuhkan berdasarkan ukuran maksimum agregat dan
nilai slump dari Tabel 8.4
Slump (mm) Air (lt/m3) 9.5 mm 12.7 mm 19.1 mm 25.4 mm 38.1 mm 50.8 mm 76.2 mm 152.4 mm 25.4 s/d 50.8 76.2 s/d 127 152.4 s/d 177.8 Mendekati jumlah kandungan udara dalam beton air entrained (%) 210 231 246 3.0 201 219 231 2.5 189 204 216 2.0 180 195 204 1.5 165 180 189 1.0 156 171 180 0.5 132 147 162 0.3 114 126 -0.2 25.4 s/d 50.8 76.2 s/d 127 152.4 s/d 177.8 Kandungan udara total
rata-rata yang disetujui (%) 183 204 219 177 195 207 168 183 195 162 177 186 150 165 174 144 159 168 123 135 156 108 120
-Diekspose sedikit Diekspose menengah Sangan ekspose 4.5 6.0 7.5 4.0 5.5 7.0 3.5 5.0 6.0 3.0 4.5 6.0 2.5 4.5 5.5 2.0 4.0 5.0 1.5 3.5 4.5 1.0 3.0 4.0
Tabel 8.4 Perkiraan Air Campuran dan Persyaratan Kandungan Udara untuk Berbagai
Slump dan Ukuran Nominal Agregat Masimum
4) Tetapkan nilai Faktor Air Semen dari 8.5. Untuk nilai kuat tekan dalam Mpa yang
berada di antara nilai yang diberikan dilakukan interpolasi.
Kekuatan Tekan 28 hari (Mpa) FAS Beton Air-entrained Beton Non Air-entrained 41.4 34.5 27.6 20.7 13.8 0.41 0.48 0.57 0.68 0.62 -0.4 0.48 0.59 0.74
Tabel 8.5 Nilai Faktor Air Semen
5) Hitung semen yang diperlukan, yaitu jumlah air dibagi dengan factor air semen.
6) Tetapkan volume agregat kasar berdasarkan agregat maksimum dan Modulus
Halus Butir (MHB) agregat halusnya sehingga didapat persen agregat kasar (Tabel 8.6). Jika nilai Modulus Halus Butirnya berada di antaranya, maka dilakukan interpolasi. Volume agregat kasar=persen agregat dikalikan dengan berat kering agregat kasar.
7) Estimasikan berat beton segar berdasarkan Tabel 8.7, kemudian hitung agregat
halus, yaitu berat beton segar – (berat air + berat semen + berat agregat kasar). 8) Hitung proporsi bahan, semen, air, agregat kasar dan agregat halus, kemudian
koreksi berdasarkan nilai daya serap air pada agregat. 9) Koreksi Proporsi Campurannya.
Ukuran Agregat Maks (mm)
Volume Agregat kasar kering * persatuan volume untuk berbagai modulus halus butir
2.40 2.60 2.80 3.00 9.5 12.7 19.1 25.4 38.1 50.8 76.2 152.4 0.50 0.59 0.66 0.71 0.75 0.78 0.82 0.87 0.48 0.57 0.64 0.69 0.73 0.76 0.80 0.85 0.46 0.55 0.62 0.67 0.71 0.74 0.78 0.83 0.44 0.53 0.60 0.65 0.69 0.72 0.76 0.81
3. Kekurangan dan Kelebihan
1) Cara ini merupakan cara coba-coba untuk memperoleh proporsi bahan yang
menghasilkan konsistensi. Jika dipakai agregat yang berbeda akan menyebabkan konsistensi yang berbeda juga.
2) Nilai Modulus Halus Butir (MHB) sebenarnya kurang menggambarkan gradasi
agregat yang tepat. Untuk agregat dengan berat jenis yang berbeda, perlu dilakukan koreksi lagi.
Mix Design Metode Portland Cement Association (PCA)
Metode desain campuran Portland Cement Association (PCA) pada dasarnya serupa dengan metode ACI sehingga secara umum hasilnya akan saling mendekati. Penjelasan lebih detail dapat dilihat dalam Publikasi PCA, Portland Cement Association, Design and Control
of Concrete Mixtures. 12thedition, Skokie, Illinois, USA: PCA, 1979, 140 pp.
1. Proporsi
Kunci untuk mencapai tahan lama, beton yang kuat terletak pada proporsi hati-hati dan pencampuran bahan. Sebuah campuran beton yang tidak memiliki paste cukup untuk mengisi semua rongga antara agregat akan sulit untuk menempatkan dan akan menghasilkan kasar, permukaan sarang lebah dan beton berpori. Campuran dengan kelebihan pasta semen akan mudah ke tempat dan akan menghasilkan permukaan halus, namun beton yang dihasilkan cenderung lebih banyak menyusut dan tidak ekonomis.
Sebuah campuran beton yang dirancang dengan baik akan memiliki workability yang diinginkan untuk beton segar dan ketahanan yang diperlukan dan kekuatan untuk beton mengeras. Biasanya, campuran adalah sekitar 10 hingga 15 persen semen, agregat 60 sampai 75 persen dan 15 sampai 20 persen air.
Kimia semen Portland datang untuk hidup dalam keberadaan air. Semen dan air akan membentuk pasta yang melapisi setiap partikel batu dan pasir. Melalui reaksi kimia yang disebut hidrasi, pasta semen mengeras dan kekuatan keuntungan. Karakter beton ditentukan oleh kualitas paste. Kekuatan paste, pada gilirannya, tergantung pada rasio air semen. rasio semen air adalah berat air pencampuran dibagi dengan berat semen. Beton berkualitas tinggi dihasilkan dengan menurunkan rasio semen-air sebanyak mungkin tanpa mengorbankan workability beton segar. Umumnya, menggunakan air kurang menghasilkan kualitas yang lebih tinggi diberikan beton beton ditempatkan dengan benar, konsolidasi, dan sembuh
2. Bahan lain
Meskipun air minum yang paling cocok untuk digunakan dalam beton, agregat tersebut dipilih secara teliti. Agregat terdiri dari 60 sampai 75 persen dari total volume beton. Jenis dan ukuran campuran agregat tergantung pada ketebalan dan tujuan dari produk beton akhir. Hampir semua air alami yang diminum dan tidak memiliki rasa diucapkan atau bau dapat digunakan sebagai air pencampuran untuk beton. Namun, beberapa perairan yang tidak sesuai untuk minum mungkin tidak cocok untuk beton.
Kotoran yang berlebihan di pencampuran air tidak hanya dapat mempengaruhi setting time dan kekuatan beton, tetapi juga dapat menyebabkan pembungaan, pewarnaan, korosi tulangan, ketidakstabilan volume, dan daya tahan berkurang. Spesifikasi biasanya menetapkan batas klorida, sulfat, alkali, dan padatan dalam air pencampuran kecuali tes dapat dilakukan untuk mengetahui pengaruh ketidakmurnian telah di berbagai properti. bagian
bangunan yang relatif tipis panggilan untuk agregat kasar yang kecil, meskipun agregat sampai enam inci (150 mm) dengan diameter telah digunakan dalam bendungan besar. Sebuah gradasi kontinu ukuran partikel yang diinginkan untuk efisiensi penggunaan pasta. Selain itu, agregat harus bersih dan bebas dari segala hal yang mungkin mempengaruhi kualitas beton.
Mix Design Beton Metode SNI (Standar Nasional Indonesia)
1. Semua bahan beton harus diaduk secara seksama dan harus dituangkan seluruhnya
sebelum pencampur diisi kembali.
2. Beton siap pakai harus dicampur dan diantarkan sesuai persyaratan SNI
03-4433-1997,Spesifikasi beton siap pakai atau ”Spesifikasi untuk beton yang dibuat melalui
penakaran volume dan pencampuran menerus” (ASTM C 685).
3. Adukan beton yang dicampur di lapangan harus dibuat sebagai berikut:
a. Pencampuran harus dilakukan dengan menggunakan jenis pencampur yang telah
disetujui.
b.Mesin pencampur harus diputar dengan kecepatan yang disarankan oleh pabrik
pembuat.
c. Pencampuran harus dilakukan secara terus menerus selama sekurang-kurangnya 1½
menit setelah semua bahan berada dalam wadah pencampur, kecuali bila dapat diperlihatkan bahwa waktu yang lebih singkat dapat memenuhi persyaratan uji keseragaman campuran SNI 03-4433-1997,Spesifikasi beton siap pakai.
4. Pengolahan, penakaran, dan pencampuran bahan harus memenuhi aturan yang berlaku
pada SNI 03-4433-1997, Spesifikasi beton siap pakai.
5. Catatan rinci harus disimpan dengan data-data yang meliputi:
a. Jumlah adukan yang dihasilkan.
b. Proporsi bahan yang digunakan.
c. Perkiraan lokasi pengecoran pada struktur.
d. Tanggal dan waktu pencampuran dan pengecoran.
Mix Design Metode DEO
1. Mix Desain Tahapan
Desain campuran dilakukan sesuai dengan Metode DOE pada tahap berikut :
a. Tahap (I). Tentukan Air Gratis / Rasio Semen Diperlukan untuk Kekuatan
1)Entah menggunakan tertentu margin atau perhitungan margin untuk
diberikan proporsi barang cacat dan deviasi standar statistik .
2) Dapatkan target berarti kekuatan dengan menambahkan marjin untuk yang
dibutuhkan kekuatan karakteristik .
3) Jika entrainment udara ditentukan, menghitung artifisial menaikkan target diubah
berarti kekuatan .
4) Entah menerima tertentu air bebas / semen atau mendapatkan air gratis
maksimum / semen yang akan memberikan target berarti kekuatan untuk beton yang dibuat dari diberikan jenis agregat kasar dan dari semen dengan yang diberikan sifat .
1) Entah menggunakan ditentukan kadar air bebas atau memperoleh kadar air bebas
minimum, yang akan memberikan yang diinginkan workability untuk beton dibuat dengan diberikan jenis agregat halus, agregat kasar jenis dan ukuran maksimum agregat kasar.
2) Jika kadar air bebas telah ditentukan untuk workability, menyesuaikan kadar air
bebas diperlukan jika entrainment udara yang ditentukan, dan menyesuaikan lebih lanjut jika mengurangi bahan tambahan air ditentukan.
c. Tahap (III). Menentukan Kadar Semen Diperlukan
1) Dapatkan minimum konten semen , yang diperlukan untuk kekuatan, dengan
membagi kadar air bebas diperoleh pada Tahap (II) dengan air bebas / semen diperoleh di Tahap (I).
2) Periksa isi semen minimum, yang diperlukan untuk kekuatan, terhadap isi semen
maksimum yang diizinkan, dan memberikan peringatan jika mantan melebihi kedua.
3) Periksa isi semen minimum, yang diperlukan untuk kekuatan, terhadap isi semen
minimum , yang diperbolehkan untuk daya tahan, dan mengadopsi mana yang lebih besar untuk menjadi kadar semen dalam campuran.
4) Bagilah kadar air bebas oleh kandungan semen yang digunakan dalam campuran
untuk mendapatkan air bebas dimodifikasi / semen .
d. Tahap (IV). Menentukan Konten Agregat Jumlah
1) Mendapatkan nilai untuk keseluruhan kepadatan agregat .
2) Dapatkan fraksional volume agregat dengan mengurangi volume air
proporsional bebas dan semen dari satuan volume.
3) Hitung total agregat dengan membagi volume agregat dengan kepadatan agregat.
e. Tahap (V). Menentukan Konten Fine Agregat
1) Baik menggunakan nilai yang ditentukan dari persentase agregat halus , atau
mendapatkan persentase agregat halus, yang akan memberikan yang diinginkan workability untuk beton dibuat dengan yang diberikan gradasi agregat halus , ukuran maksimum agregat kasar dan air bebas / semen diperoleh Tahap (III).
2) Hitung isi agregat kasar dan halus dari total agregat diperoleh pada Tahap (IV)
dan persentase agregat halus.
Mix Design Metode ROAD NOTE NO. 4
Cara perancangan ini disimpulkan dari hasil penelitian Glanville.,et.al, yang ditekankan pada pengaruh gradasi agregat terhadap kemudahan pengerjaan.
1. Langkah Perancangan
Secara umum langkah perancangan dengan menggunakan metode ini adalah sebagai berikut:
a. Hitung kuat tekan rata-rata rencana, berdasarkan kekuatan tekan rencana dan nilai
margin.
2) Nilai standar deviasi ditentukan dari data yang lalu atau diambil dari Tabel 8.10
berdasarkan tingkat pengendalian mutu pekerjaan.
Tingkat pengendalian mutu pekerjaan S (Mpa)
Memuaskan Sangat Baik Baik Cukup Jelek Tanpa Kendali 2.8 3.5 4.2 5.6 7.0 8.4
Tabel 8.7 Deviasi Standar
b. Tentukan FAS dari Grafik dan berdasarkan keawetan Tabel 8.8. Pilih nilai yang
terkecil
Jenis Beton Kondisi Lingkungan FAS Maks
Beton Bertulang Biasa
Ringan Sedang Berat 0.65 0.55 0.45 Pra-Tegang Ringan Sedang Berat 0.65 0.55 0.45
Beton Tak Bertulang SedangRingan
Berat
0.70 0.60 0.50
Tabel 8.8 Persyaratan FAS
c. Buat proporsi agregat dari masing-masing fraksi (perbandingan antara agregat halus
dengan agregat kasar), sehingga masuk dalam salah satu kurfa dalan grafik 8.3.1 sampai 8.3.4 ASTM C-33.
d. Tetapkan proporsi antara agregat dengan semen berdasarkan tingkat kemudahan
pengerjaan, diameter maksimum agregat, bentuk dan FAS ( Tabel 8.9).
e. Hitung proporsi antara semen, air, dan agregat dengan dasar FAS dan proporsi antara
agregat semen.
JenisAgregat Kasar MaksimumUkuran FAS Agrefat/Cement(A/C)
Alami 40 mm 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 2.9 4.3 5.7 7.1 8.1 Di Pecah 40 mm 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 3.2 3.9 4.7 5.4 6.1 6.8 Alami 20 mm 0.35 0.40 0.45 2.8 3.9 5.0
0.50 0.55 0.60 5.9 7.4 8.0 Di Pecah 20 mm 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 2.3 2.9 3.4 3.9 4.5 4.9 5.4 5.8
Table 8.9 Program Agregat dengan Semen (berat)
f. Kebutuhan dasar dari beton dihitung dari volume absolute, prinsip hitungan ialah
volume beton padat sama dengan jumlah absolute kbahan-bahan dasarnya. Proporsi campuran dapat dihitung jika diketahui:
s = Berat jenis semen
ag.h = Berat jenis agregat halus
ag.k = Berat jenis agregat kasar
air = Berat jenis air
v = Prosentase udara dalam beton
S = Berat semen yang diperlukan dalam I m3
2. Kekurangan dan kelebihan
a. Gradasi yang tersedia pada kenyataan sulit untuk dipenuhi di lapangan.
b. Bentuk agregat pada langkah ke empat agak sulit dibedakan (antara yang bulat dengan
tidak teratur). Kesulitan lain jika digunakan campuran antara agregat alami dengan batu pecah.
Mix Design Metode Campuran Coba-Coba
Selain ketiga cara di atas cara lain dalam merancang beton dengan cara coba-coba. Cara ini akan lebih ekonomis namun membutuhkan waktu yang cukup lama. Cara coba-coba biasanya dikembangkan berdasarkan cara-cara di atas, setelah dilakukan utuhan pelaksanaan dan evaluasi. Cara ini berusaha mendapatkan pori-pori yang minimum atau kepadatan beton yang maksimum artinya bahwa kebutuhan agregat halus maksimum untuk mendapatkan kebutuhan semen yang minimum.
1. Langkah Percobaan
a. Tetapkan FAS dengan cara yang dikenal.
b. Tentukan proporsi agregat campuran, caranya antara lain dengan pengujian berat
satuan, hingga didapatkan proporsi campuran antara agregat halus dengan agtregat kasar yang akan menghasilkan kepadatan yang maksimum.
c. Cari proporsi antara pasta semen dengan agregat campuran sehingga diperoleh
kelecakan yang baik. Percobaannya dilakukan dengan cara memasukkan FAS yang sesuai dengan langkah 1 ke dalam campuran agregat langkah 2.
d. Uji kuat tekannya pada umur 28 hari.
e. Jika kuat tekannya tidak sesuai, ulangi lagi dengan koreksi proporsinya.
Cara ini memiliki kelemahan dalam pencampuran agregat. Jika pemadatan terlalu kuat, agtegat akan lari sehingga agregat halus akan turun ke bawah dan interlocking yang baik tidak tercapai.
The British Mix Design Method
Mix desain metode menurut cara Inggris ("The British Mix Design Method") di Indonesia ini dikenal dengan cara DOE yang dipakai sebagai standar perencanaan oleh Departemen Pekerjaan Umum dan dimuat dalam Standar SNI.T-15-190-03 ("Tata Cara Pembuatan Rencana campuran Beton Normal"). Adapun langkah-langkahnya secara garis besarnya adalah sebagai berikut:
1. Penetapan kuat tekan beton yang disyaratkan (f'c) pada umur tertentu.
2. Penetapan nilai standar deviasi (Sd). Standar deviasi ditetapkan berdasarkan tingkat mutu
pengendalian pelaksanaan campuran beton-nya. Makin baik mutu pelaksanaan makin kecil nilai standar deviasinya.
3. Perhitungan nilai tambah ('Margin/M')
4. Jika nilai tambah sudah ditetapkan sebesar 12 MPa, maka langsung ke langkah
5. Jika nilai tambah dihitung berdasarkan nilai standar deviasi Sd, maka margin dihitung
dengan rumus:
M = k. Sd
dimana:
M : Nilai tambah (MPa) K : 1.64
Sd : Standar deviasi (MPa)
6. Menetapkan kuat tekan rata-rata yang direncanakan, dihitung dengan rumus:
f'cr = f'c + M
dimana:
f'cr : Kuat tekan rata-rata (MPa)
f'c : Kuat tekan yang disyaratkan (MPa) M : Nilai tambah (MPa)
7. Penetapan jenis semen Portland.
8. Penetapan jenis agregat, memakai jenis pasir atau kerikil yang alami atau agregat jenis
batu pecah.
9. Menetapkan faktor air semen.
10. Penetapan faktor air semen maksimum, dari fas maksimum yang diperoleh dibandingkan
dengan fas langkah 8, dicari nilai yang terkecil.
11.Penetapan nilai slump, ditetapkan berdasar-kan pelaksanaan pembuatan, pengangkutan,
penuangan, pemadatan maupun jenis strukturnya.
12. Penetapan ukuran maksimum agregat kasar.
13. Menentukan jumlah air per meter kubik beton berdasarkan ukuran maksimum agregat,
jenis agregat dan nilai slump.
14.Hitung berat semen yang dibutuhkan. Berat semen per kubik dihitung dengan membagi
jumlah air (langkah 12) dengan faktor air semen (langkah 8)
15. Kebutuhan semen minimum.
16. Penyesuaian kebutuhan semen. Apabila kebutuhan semen pada langkah 13 lebih kecil
dari kebutuhan semen minimum (langkah 14), maka kebutuhan semen harus dipakai yang minimum.
17. Penyesuain jumlah air dan faktor air semen.
18. Penentuan daerah gradasi agregat halus. Gradasi agregat halus dibagi menjadi 4 daerah :
daerah I, II, III dan IV.
19. Perbandingan agregat halus dan agregat kasar. Dicari berdasarkan besar butir maksimum,
nilai slump, faktor air semen dan daerah gradasi agregat halus, berdasarkan data tersebut dapat dicari perbandingan agregat halus dan agregat kasar.
20. Berat jenis agregat campuran, dihitung dengan:
Bj agr.ksrs 100 K x Bj agr.hls 100 = P Bj camp dimana:
Bj camp : Berat jenis agregat campuran Bj agr.hls : Berat jenis agregat halus Bj agr.ksr : Berat jenis agregat kasar
P : Persentase agregat halus terhadap agregat campuran K : Persentase agregat kasar terhadap agregat campuran
21. Penentuan berat jenis beton. Dengam data berat jenis agregat campuran (langkah 18) dan
kebutuhan air tiap meter kubik beton, maka dapat diperkirakan berat jenis betonnya.
22. Kebutuhan agregat campuran. Diperoleh dengan mengurangi berat beton per meter
kubikdengan kebutuhan air dan semen.
23. Hitung berat agregat halus, dengan cara mengalikan kebutuhan agregat campuran
(langkah 20)dengan prosentase berat agregat halusnya (langkah 17)
24. Hitung berat agregat kasar, dengan cara mengurangi kebutuhan agregat campuran
