JCEBT, Vol 7 (No 1) Maret 2023 ISSN 2549-6379 (Print) ISSN 2549-6387 (Online)
JCEBT
(Journal of Civil Engineering, Building and Transportation)
Available online http://ojs.uma.ac.id/index.php/jcebt
Pengaruh Variasi Kecepatan Pembebanan Aksial Terhadap Nilai Kuat Tekan Beton fc’ 20 MPa
Ermiyati1)*, Andre Novan2), Reza Restu Ananda3), Yenita Morena4) & Gussyafri5)
Universitas Riau, Indonesia
Koresponden*, Email: ermiyati_tanjung@yahoo.co.id
Abstract
The compressive strength of concrete is influenced by several factors, including concrete stacking materials, water-cement factor, and others, but not only this, but also the speed of loading. The effect of variations in axial loading speed on concrete compressive strength value fc' 20 MPa will be tested in this study, with the aim to determine the effect of variations in axial loading speed on concrete compressive strength values and the resulting ratio to variations in standard loading speed (15 MPa/minute).
Measurement of loading speed using a stopwatch and video recording. Based on ASTM C 39/C 39M-05 the standard loading speed is 0.25 ± 0.05 MPa/second. This study used seven variations of loading speed, namely 3 MPa/minute, 5 MPa/minute, 10 MPa/minute, 15 MPa/minute, 20 MPa/minute, 25 MPa/minute and 30 MPa/minute. Each variation of loading speed consists of three cylindrical samples with a diameter of 150 mm and a height of 300 mm. The results showed that the axial loading speed can affect the compressive strength of concrete, that is, the greater the loading speed used, the greater the compressive strength of the resulting concrete. The ratio of concrete compressive strength values at loading speed variations under the standard variation (15 MPa/minute) which has a larger average percentage ratio of 11% compared to the loading speed variation above the standard speed variation which only has an average ratio percentage of 5.3%.
Keywords: Concrete; Loading Speed; Axial Loading; Strong Press.
Abstrak
Kuat tekan beton dipengaruhi beberapa faktor,diantaranya bahan susun beton, faktor air semen, dan lainnya, namun tidak hanya dipengaruhi hal tersebut saja, tetapi juga dapat dipengaruhi oleh kecepatan pembebanan. Pengaruh variasi kecepatan pembebanan aksial terhadap nilai kuat tekan beton fc' 20 MPa akan diuji pada penelitian ini, dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan pembebanan aksial terhadap nilai kuat tekan beton dan rasio yang dihasilkan terhadap variasi kecepatan pembebanan standar (15 MPa/menit). Pengukuran kecepatan pembebanan dengan menggunakan stopwatch dan video recording. Berdasarkan ASTM C 39/C 39M-05 kecepatan pembebanan standar yaitu sebesar 0,25±0,05 MPa/detik. Penelitian ini menggunakan tujuh variasi kecepatan pembebanan, yaitu 3 MPa/menit, 5 MPa/menit, 10 MPa/menit, 15 MPa/menit, 20 MPa/menit, 25 MPa/menit dan 30 MPa/menit. Setiap variasi kecepatan pembebanan terdiri dari tiga sampel berbentuk silinder dengan diameter 150 mm dan tinggi 300 mm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kecepatan pembebanan aksial dapat mempengaruhi nilai kuat tekan beton, yaitu semakin besar kecepatan pembebanan yang digunakan maka semakin besar nilai kuat tekan beton yang dihasilkan.
Rasio nilai kuat tekan beton pada variasi kecepatan pembebanan dibawah variasi standar (15 MPa/menit) dimana memiliki persentase rasio rata-rata yang lebih besar yaitu 11% dibandingkan dengan variasi kecepatan pembebanan diatas variasi kecepatan standar yang hanya memiliki persentase rasio rata-rata sebesar 5,3%.
Kata Kunci: Beton; Kecepatan Pembebanan; Pembebanan Aksial; Kuat Tekan.
253 PENDAHULUAN
Menurut SNI 2847:2013, Beton merupakan campuran yang terdiri dari semen portland atau semen hidrolis lainnya, agregat halus, agregat kasar, dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan (admixture). Seiring dengan penambahan umur, beton akan semakin mengeras dan akan mencapai kekuatan rencana (fc’) pada usia 28 hari. Agregat adalah butiran mineral yang merupakan hasil disintegrasi alami batu-batuan atau juga berupa hasil mesin pemecah batu dengan memecah batu alami. Agregat berfungsi sebagai salah satu bahan pengisi pada beton, Kandungan agregat dalam beton kira-kira mencapai 70% - 75% dari volume beton (Tri Maryoko, 2015). Agregat pada beton berfungsi sebagai bahan pengisi, dimana agregat dibedakan menjadi dua yaitu agregat halus dan agregat kasar. Agregat halus merupakan agregat yang mempunyai ukuran butir maksimum sebesar 5mm. Agregat halus dapat berupa pasir alam, pasir olahan atau gabungan dari kedua pasir tersebut (SNI 03-2847- 2002). Agregat halus yang digunakan dalam penelitian adalah pasir yang berasal dari Sungai Kampar, Desa Teluk Kanidai Kecamatan Tambang, Kabupaten Kampar, Riau. Agregat kasar merupakan agregat yang mempunyai ukuran butir antara 5mm sampai 40mm. Agregat kasar dapat berupa kerikil, pecahan kerikil, batu pecah, atau beton semen hidrolis yang dipecahkan. (SNI-03-2847-2002). Agregat halus yang digunakan dalam penelitian ini adalah batu pecah yang berasal dari Bukit Suligi, Muara Takus Kecamatan XIII Koto Kampar, Riau. Semen adalah bahan pengikat butir-butir agregat hingga membentuk suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir - butir agregat. (Mulyono, 2004).
Semen yang digunakan adalah Semen PCC yang berasal dari PT. Semen Padang.
Semen PCC atau Portland Composite Cement adalah bahan pengikat hidrolisis
hasil penggilingan bersama-sama terak semen portland dan gyps dengan satu atau lebih bahan anorganik atau hasil pencampuran antara bubuk semen portland dengan bubuk bahan anorganik lain. Bahan anorganik tersebut antara lain terak tanur tinggi (blast furnace slag), pozzolan, senyawa silikat, batu kapur dengan kadar total bahan anorganik 6% – 35 % dari massa semen portland komposit (SNI 15-7064-2004). Penggunaan semen portland komposit dapat digunakan untuk konstruksi umum seperti pekerjaan beton, pasangan bata, selokan, jalan, pagar dinding dan pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton pratekan, panel beton, bata beton (paving block) dan sebagainya. Karakteristik Portland Composite Cement (PCC) adalah sebagai berikut :
1. Lebih mudah dikerjakan.
2. Kedap air.
3. Tahan sulfat.
4. Tidak mudah retak.
Air yang digunakan pada campuran beton harus bersih dan bebas dari bahan-bahan yang dapat merugikan terhadap kualitas beton beton atau tulangan (SNI-03-2847- 2002). Air yang digunakan berasal dari Laboratorium Teknologi Bahan Bangunan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau, yang bersumber dari sumur bor. Secara umum nilai kuat tekan beton dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya bahan susun beton, faktor air semen, dan lainnya, namun ternyata tidak hanya dipengaruhi oleh hal tersebut tetapi juga dapat dipengaruhi oleh kecepatan pembebanan aksial, hal ini telah dibuktikan pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Grevardo Febrigiano pada tahun 2013 dengan judul Pengaruh Kecepatan Pembebanan Dan Dimensi Benda Uji Terhadap Kuat Tekan Beton, pada penelitian tersebut menggunakan 5 variasi kecepatan pembebanan yaitu, 10MPa/menit,15MPa/menit,40MPa/menit ,75MPa/menit,100MPa/menit. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa
254 semakin besar kecepatan pembebanan maka semakin besar pula nilai kuat tekannya. Untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan pembebanan aksial terhadap kuat tekan beton, maka penulis akan melakukan penelitian pengaruh variasi kecepatan pembebanan aksial terhadap kuat tekan beton. Untuk interval kecepatan pembebanan tertentu hasil ini sependapat dengan penelitian yang mengemukakan bahwa pada kecepatan pembebanan rendah, terjadi peningkatan kecepatan penyebaran retak pada beton.
Pada kecepatan pembebanan yang tinggi kecepatan penyebaran retak berkurang (Ruiz, Zhang, Tarifa, Yu, & Camara, 2009).
Kecepatan pembebanan aksial pada beton adalah besarnya pembebanan atau gaya tekan yang diberikan pada beton persatuan luas. Dengan memberikan pembebanan/gaya tekan pada beton persatuan luas, maka nilai kuat tekan beton dapat diketahui. Pembebanan aksial adalah suatu pembebanan atau gaya tekan yang bekerja sejajar dengan garis sumbu atau tegak lurus terhadap penampang potong, berorientasi kerja kedalam sehingga mengakibatkan batang atau elemen konstruksi mengalami perpendekan. Standar kecepatan pembebanan aksial untuk uji kuat tekan beton telah ditetapkan menurut ASTM C 39/C 39M-05, untuk benda uji silinder
dengan standar sebesar 0,25 ± 0,05 MPa/detik atau sebesar 15 ± 3 MPa/menit.
Kecepatan pembebanan aksial divariasikan dan pengujian dilakukan menggunakan mesin uji dengan kecepatan pembebanan manual. Pengukuran kecepatan pembebanan aksial dengan menggunakan stopwatch dan video recording. Tujuan penelitaian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi pembebanan aksial terhadap nilai kuat tekan beton dan mendapatkan rasio nilai kuat tekan dari variasi kecepatan pembebanan aksial standar yaitu 15 MPa/menit,
METODE
Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Teknologi Bangunan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Riau.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan penyusun beton yaitu Semen PCC, Agregat Halus, Agregat Kasar, dan air.
Peralatan yang digunakan yaitu alat uji kuat tekan beton dan peralatan penunjang lainnya. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1 berikut :
Tabel 1. Peralatan yang digunakan dalam Penelitian
No Alat Fungsi
1. Mesin uji tekan Menentukan nilai kuat tekan beton 2. Mesin los angles Untuk pengujian
keausan agregat kasar
3. Mesin pengaduk campuran beton
Mencampurkan semua jenis material pada beton
4. Bak perendaman Merawat benda uji setelah dibuat (curing)
5. Satu set saringan agregat kasar dan agregat halus
Menentukan gradasi pada agregat
6. Cetakan silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi
Membentuk benda uji
255 30 cm
7. Oven dengan suhu mencapai 200 derajat celcius
Untuk mengeringkan benda uji
8. Kerucut abrams Wadah pada uji slump
Untuk alat uji tekan adalah mesin uji tekan Hidraulik dengan kapasitas 2000 KN.
Kontrol kecepatan pembebanan pada alat uji tekan yaitu berupa tuas yang dapat digerakkan maju mundur dan diputar untuk menyesuaikan kecepatan yang lebih lambat atau lebih cepat. Oleh karena kecepatan harus disetel secara manual, maka harus dihitung dan disesuaikan pengontrolan kecepatannya terhadap alat uji dan benda uji. Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian kuat tekan beton dengan tujuh variasi kecepatan pembebanan. Variasi kecepatan pembebanan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain yaitu 3 MPa/menit, 5 MPa/menit, 10 MPa/menit, 15 MPa/menit, 20 MPa/menit, 25 MPa/menit, dan 30 MPa/menit. Prinsip pengaturan kecepatan pembebanan ini didasarkan pada besaran pembebanan tekan yang bekerja tiap satuan waktu.
Misalnya pada variasi kecepatan pembebanan tekan 3 MPa/menit atau 53,01 KN/menit. Sampel akan diberi beban sebesar ±53.01KN pada 1 menit pertama, jika sampel tidak mengalami kerusakan maka pada 1 menit selanjutnya pembebanan akan ditambah 2 kali lipat dari variasi kecepatan pembebanan aksial yang telah digunakan, pada kasus ini dari 53.01 KN menjadi ± 106.02 KN pada menit kedua dan begitu selanjutnya hingga benda uji mengalami kerusakan atau hancur. Keakuratan kecepatan pembebanan saat pengujian sangat diperlukan terutama pada pengujian kuat tekan untuk variasi kecepatan tinggi. Hal ini memerlukan alat bantu berupa Stopwatch dan Video Recording yang dapat meningkatkan keakuratan kecepatan pembebanan pada benda uji tiap satuan waktu pada saat pengujian kuat tekan.
Tahapan Penelitian dapat dilihat pada Gambar 1 yang merupakan Bagan alir dalam penelitian ini. Diagram alir ini menggambarkan secara umum tentang tahapan atau prosedur dalam penelitian ini.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pemeriksaan Material Penyusun Beton
Berdasarkan hasil pemeriksaan Propertis bahan susun beton terhadap Agregat Kasar dan Agregat Halus dapat diketahui umumnya memenuhu standar, ini menyatakan kedua jenis agregat dapat digunakan untuk campuran beton yang diteliti karena telah memenuhi persyaratan persyaratan sesuai dengan SNI. Seperti pemeriksaan terhadap Kadar Air, Analisa Saringan, Berat Jenis, Berat Volume, Ketahanan Aus, Kadar Lumpur dan Kadar Organik. Untuk air tidak dilakukan pengujian karena secara kasat mata telah memenuhi persyaratan sebagai bahan susun beton, seperti bersih atau jernih, tidak berbau, tidak mengandung zat organik dan zat kimia yang berbahaya.
Sedangkan semen PCC juga produksi semen Padang juga telah memenuhi persyaratan Pabrik sehingga tidak perlu dilakukan pengujian di Laboratorium.
Hasil Perencanaan Campuran Bahan Susun Beton
Perencanaan Campuran (mix design) untuk dihitung berdasarkan metode DOE (Department of Environment) sesuai SNI 03- 2834-2000. Perencanaan campuran beton bertujuan untuk mendapatkan kebutuhan bahan untuk pembuatan beton dalam 1m³. Dalam penelitian ini hasil
256 perencanaan campuran beton dalam 1m³ adalah sebagai berikut:
Air : 199,19 kg/liter Agregat Halus : 796,59 kg
Agregat Kasar : 1070,88 kg Semen : 365,89 kg
Gambar 1. Bagan Alir
257 Hasil Pemeriksaan Slump Test
Adapun hasil pengujian Slump diperoleh 10 cm, dimana hasil ini telah memenuhi nilai Sslump rencana yaitu antara 7cm – 15 cm, hasil ini sangat baik untuk beton segar karena memiliki Workability yang baik dimana kondisi beton tidak encer dan tidak kental.
Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Pengujian Kuat Tekan beton dengan variasi kecepatan pembebanan tekan yang telah ditentukan dilakukan setelah benda uji umur 28 hari. Hasil pengujian kuat tekan beton dapat dilihat pada Tabel 2
Tabel 2. Hasil Pengujian Kuat Tekan Kode
Penamaan Benda Uji
Variasi Kecepatan Pembebanan (MPa/menit)
Kuat Tekan (MPa)
B3 3 16,88
B5 5 17,17
B10 10 18,86
B15 15 19,81
B20 20 20,75
B25 25 20,84
B30 30 21,03
Berdasarkan Tabel 2 didapatkan grafik nilai kuat tekan beton seperti pada Gambar 2 berikut:
Gambar 2. Grafik Kuat Tekan Beton
Berdasarkan Gambar 2 diatas dapat diketahui bahwa nilai kuat tekan maksimum yaitu pada beton dengan kode sampel B30, yaitu beton yang diuji dengan variasi kecepatan pembebanan aksial sebesar 30 MPa/menit dengan nilai kuat tekan beton sebesar 21,03 MPa.
Sedangkan nilai kuat tekan terendah yaitu sampel beton B3, dimana beton yang diuji dengan variasi kecepatan pembebanan aksial 3 MPa/menit dengan nilai kuat tekan beton sebesar 16,88 MPa.
Berdasarkan hasil pengujian nilai kuat tekan yang terlihat pada Gambar 2 dapat disimpulkan bahwa, semakin besar variasi kecepatan pembebanan aksial yang digunakan, maka semakin besar pula nilai kuat tekan yang dihasilkan oleh beton.
Dengan demikian dapat diketahui bahwa variasi kecepatan pembebanan aksial dapat berpengaruh terhadap nilai kuat tekan beton. Semakin besar kecepatan
pembebanan aksial maka semakin besar nilai kuat tekan beton, hal ini terjadi karena pada saat kecepatan pembebanan tinggi, maka mekanisme interlock dan bonding pada beton tidak sempat menggumpulkan energi terlebih dahulu untuk melepaskan interlock dan bonding pada beton, sehingga pada saat kecepatan pembebanan tinggi, interlock pada beton masih terkunci namun beban sudah terlanjur naik sehingga nilai kuat tekan beton yang dihasilkan juga lebih besar.
Sementara itu, jika kecepatan pembebanan aksial yang digunakan semakin rendah, maka nilai kuat tekan yang dihasilkan akan lebih kecil. Hal ini terjadi karena pada saat kecepatan pembebanan rendah maka beton mengalami pergeseran interlock dan pelepasan bonding yang lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan pembebanan yang lebih tinggi.
Sehingga nilai kuat tekan beton yang
16,88 17,17
18,86 19,81 20,75 20,84 21,03
10 15 20 25
0 10 20 30 40
fc' Kuat Tekan (MPa)
Kecepatan Pembebanan (MPa/menit)
Variasi Kecepatan Pembebanan
258 dihasilkan akan lebih rendah. Berdasarkan hasil pengujian nilai kuat tekan, dapat dilihat pada Tabel 3 Rasio Nilai Kuat Tekan Terhadap Variasi Kecepatan Pembebanan Aksial Standar (15 MPa/menit).
Tabel 3. Rasio Nilai Kuat Tekan Berdasarkan Variasi Kecepatan Pembebanan Aksial Standar 15 MPa/menit
Kode Kecepatan
Pembebanan Aksial (MPa/menit)
Kuat Tekan
(MPa) Rasio
B3 3 16,88 0,85
B5 5 17,17 0,87
B10 10 18,86 0,95
B15 15 19,81 1,00
B20 20 20,75 1,05
B25 25 20,84 1,05
B30 30 21,03 1,06
Berdasarkan Tabel 3 dapat dihitung besar pengaruh kecepatan pembebanan terhadap nilai kuat tekan beton dari variasi kecepatan yang digunakan terhadap nilai kuat tekan dengan variasi kecepatan pembebanan standar yaitu 15 MPa/menit.
Hasil perhitungan persentase pengaruh variasi kecepatan pembebanan terhadap nilai kuat tekan untuk masing – masing variasi kecepatan pembebanan dapat dilihat pada Tabel 4 berikut :
Tabel 4. Persentase Pengaruh Variasi Kecepatan Pembebanan Terhadap Kuat Tekan Beton
Variasi Kecepatan Pembebanan (MPa/menit)
Persentase Rasio Kecepatan Pembebanan Terhadap Kuat Tekan (%)
Persentase Rasio Rata – Rata (%)
3 15
11
5 13
10 5
15 0
20 5
5,3
25 5
30 6
Berdasarkan Tabel 4 dapat disimpulkan bahwa penggunaan variasi kecepatan
pembebanan aksial dibawah variasi standar (15 MPa/menit), memiliki persentase rasio rata-rata yang lebih besar terhadap nilai kuat tekan beton yaitu sebesar 11%, dibandingkan dengan variasi kecepatan pembebanan aksial diatas variasi kecepatan standar (15 MPa/menit) yang hanya memiliki persentase rasio rata-rata sebesar 5,3%.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian pengaruh variasi kecepatan pembebanan aksial terhadap nilai kuat tekan aksial beton dapat disimpulkan bahwa :
1. Berdasarkan penelitian pengaruh variasi kecepatan pembebanan aksial terhadap nilai kuat tekan beton dapat diketahui bahwa kecepatan pembebanan aksial dapat mempengaruhi nilai kuat tekan beton, dimana semakin besar kecepatan pembebanan aksial yang digunakan maka semakin besar pula nilai kuat tekan beton yang dihasilkan.
2. Berdasarkan hasil pengujian kuat tekan beton dapat disimpulkan bahwa penggunaan variasi kecepatan pembebanan aksial dibawah variasi standar (15 MPa/menit), memiliki persentase rasio rata-rata yang lebih besar terhadap nilai kuat tekan beton yaitu sebesar 11%, dibandingkan dengan variasi kecepatan pembebanan aksial diatas variasi kecepatan standar yang hanya memiliki persentase rasio rata-rata sebesar 5,3%.
DAFTAR PUSTAKA
ASTM C 39/ C 39M – 05. (2006). Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Spesimens. USA. Annual Books of ASTM Standards
Badan Standardisasi Nasional. (2000). Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. SNI 03-2834-2000. Jakarta. Badan Standardisasi Nasional.
259 Badan Standardisasi Nasional. (2002). Tata Cara
Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. SNI 2847-2013. Bandung.
Badan Standardisasi Nasional
Badan Standardisasi Nasional. (2004). Semen Portland Komposit. SNI 15-7064- 2004.
Jakarta. Badan Standardisasi Nasional.
Badan Standardisasi Nasional. (2011). Cara Uji Kuat Tekan Beton Dengan Benda Uji Silinder. SNI 1974-2011. Jakarta. Badan Standardisasi Nasional.
Badan Standardisasi Nasional. (2013). Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung.
SNI 2847-2013. Bandung. Badan Standardisasi Nasional
Febrigiano, G. (2013). Pengaruh Kecepatan Pembebanan Dan Dimensi Benda Uji Terhadap Kuat Tekan Beton. Manado. Jurnal Sipil Statik. 1(3) : (145-152).
Maryoko, T. (2015). Analisis Uji Kuat Tekan Beton.
Jakarta. Fakultas Teknik UMP.
Mulyono, T. (2004). Teknologi Beton. Andi.
Yogyakarta.
Ruiz, G., Zhang, X. X., Tarifa, M., Yu, R. C., & Camara, M. (2009). Fracture Energy of High-Strength Concrete under Different Loading Rates.
Anales de Mecánica de la Fractura 26, 2.
