3. METODOLOGI PENELITIAN

(1)

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Kerangka Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh penambahan silicon carbide yang digunakan sebagai substitusi semen dengan presentase yang bervariasi guna menghasilkan mortar dengan karakteristik yang lebih baik. Dalam penelitian ini, pembuatan benda uji akan diterapkan dengan 5 macam mix design.

Banyaknya mix design ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan dari semen, agregat halus, dan silicon carbide. Analisis yang dilakukan berupa kuat tekan beton (compressive strength), waktu pengikatan (setting time), kelecakan (workability), penyerapan air (water absorption), dan abrasif (abrasion).

Kerangka penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1.

3.2 Material yang Digunakan

Pada penelitian ini, material yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan beton adalah pasir sebagai agregat halus, semen sebagai bahan cementious, silicon carbide sebagai substitusi semen, air sebagai pencampur pada beton, dan superplasticizer sebagai zat aditif untuk membantu proses pembuatan mortar. Silicon carbide tersebut ada yang langsung digunakan, ada pula yang terlebih dahulu disinter dengan suhu 900C selama 2 jam.

Penelitian ini menggunakan semen PPC (Portland Pozzolan Cement) yang diproduksi oleh PT. Semen Gresik. Semua semen yang digunakan dibeli dari 1 toko untuk menghindari perbedaan kandungan dalam semen. Pasir yang digunakan merupakan pasir lumajang dengan diameter < 5mm. Air yang dipakai adalah air PDAM. Lalu superplasticizer yang digunakan adalah superplasticizer dengan merk Sika Viscocrete 1003.

Silicon carbide yang digunakan dalam penelitian ini merupakan bahan dasar tambahan untuk pembuatan keramik. Silicon carbide yang dipilih adalah silicon carbide warna hitam, yang memiliki tingkat kemurnian SiC sebesar 97 %.

Silicon carbide ini bermerek Mutsumi dan didapat dari PT. Abrasive Material Prima.

(2)

Gambar 3.1 Kerangka Penelitian Studi Literatur

Persiapan Mix Design

Persiapan material:

Semen, Pasir, Silicon carbide, Superplasticizer, Air

Flow Table Test

Cetak Sampel

Setting Time Test

Curing Sampel

Compressive Test, Water Absorption dan Abrasion Test

Hasil dan Analisa

Kesimpulan dan Saran Menyinter Silicon carbide

dengan suhu 900C selama 2 jam

Persiapan Sampel Mortar Start

Finish

(3)

3.3 Mix Design

Mortar dengan campuran Silicon Carbide direncanakan memiliki kuat tekan yang lebih tinggi pada umur 28 hari, dibandingkan dengan mortar konvensional.

Seperti pada Tabel 3.1, penelitian ini terbagi menjadi 5 macam mix design, tiap- tiap mix design mempunyai persentase yang masing-masing sebesar 0%, 5%, 10%, 15%, 20% dari berat semen. Untuk semen dan pasir menggunakan perbandingan berat yang tetap yaitu 1:2, penggunaan superplasticizer sebesar 0,4

% dari berat semen yang digunakan, dan water binder ratio sebesar 0.4 Tabel 3.1 Mix design untuk 5x5x5 cm benda uji

Mix No.

Semen Pasir SiC Superplasticizer (0,4%) Air (w/b 0.4)

g g g % g g

1 100 200 0 0 0,4 40

2 95 200 5 5 0,4 40

3 90 200 10 10 0,4 40

4 85 200 15 15 0,4 40

5 80 200 20 20 0,4 40

Benda uji yang akan dipakai, dicetak dengan bekisting yang menghasilkan 3 benda uji tiap cetakannya, dimana setiap benda uji yang dibuat memiliki ukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm.

3.4 Persiapan Material

Pertama-tama peneliti harus mempersiapkan material yang akan dipakai, antara lain semen, pasir, silicon carbide, dan superplasticizer. Terlebih dahulu pasir dibuat dalam keadaan SSD lalu diayak untuk mendapatkan gradasi yang bedasarkan SK. SNI. T-15-1990-3 zona 2. Untuk silicon carbide terbagi menjadi 2 proses, yang pertama silicon carbide diayak dengan ayakan no.200 kemudian digunakan sebagai substitusi semen, sedangkan yang kedua silicon carbide harus disinter terlebih dahulu dengan suhu 900C selama 2 jam kemudian ditumbuk terlebih dahulu dan diayak dengan ayakan no.200, kemudian silicon carbide yang disintering dapat digunakan sebagai substitusi semen.

(4)

3.5 Pembuatan Benda Uji (Pengecoran)

Semen, pasir, silicon carbide, dan superplasticizer yang sudah disiapkan dicampur sampai merata. Kemudian, mortar dicetak dalam bekisting berukuran 5 cm x 5 cm x 5 cm. Bekisting dibuka 1 hari setelah pengecoran dilakukan dan dicuring dengan merendam kubus mortar kedalam bak berisi air hingga 1 hari sebelum pengetesan dilakukan dan dibiarkan berada dalam suhu ruangan.

Banyaknya benda uji dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Banyak benda uji yang dibuat Jenis Test Banyak benda uji untuk tiap Mix

Design

Total Benda Uji 0% 5%* 10%* 15%* 20%*

Compression test umur 3 hari

6 12 12 12 12 54

Setting time test 1 2 2 2 2 9

Workability 4 8 8 8 8 36

Abrasion test 1 2 2 2 2 9

Water absorption test

6 12 12 12 12 54

*: kadar 5-20% merupakan total dari SiC sintering dan SiC non- sintering

(5)

3.6 Pengetesan yang Dilakukan

3.6.1 Compressive Strength (ASTM C109)

Tes tekan dilakukan di laboratorium beton Universitas Kristen Petra dengan menggunakan mesin tekan yang ada. Berikut adalah metode pelaksanaan tes tekan pada mortar :

1. Benda uji mortar diletakan pada mesin tekan.

2. Dial gauge dipasang di atas piringan plat beban.

3. Benda uji dibebani beban merata dari bawah ditekan naik ke atas.

4. Catat nilai pembacaan (kN) dari mesin tekan.

5. Hasil kuat tekan (MPa) dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

compression strength, MPa = Dimana, F = gaya yang dibaca dari mesin (N)

A = luas penampang benda uji (mm²)

3.6.2 Setting Time (ASTM C191)

Tes ini bertujuan untuk menentukan waktu yang diperlukan semen untuk mengeras. Waktu pengikatan pada pasta semen ada 2, yaitu waktu ikat awal (Initial Setting Time) adalah waktu yang dibutuhkan semen bercampur dengan air dari kondisi plastis menjadi tidak plastis dan waktu ikat akhir (Final Setting Time) adalah waktu yang dibutuhkan sejak semen bercampur dengan air dari kondisi plastis menjadi keras. Berikut adalah metode pelaksanannya:

 Initial Setting Time

1. Cetakan disiapkan dan adonan pasta dimasukkan ke dalam cetakan lalu adonan diratakan.

2. Pasta tersebut diletakkan di bawah alat vicat needle.

3. Atur posisi jarum vicat tersebut sehingga tepat menyentuh permukaan pasta dengan cara mengendurkan baut penjepit. Lalu tunggu 30 detik.

4. Waktu yang diperlukan dicatat ketika jarum vicat berhasil menembus permukaan pasta dengan kedalaman 25 mm.

(6)

 Final Setting Time

1. Dengan melanjutkan percobaan Initial Setting Time, jatuhkan posisi jarum tepat menyentuh permukaan pasta.

2. Waktu yang diperlukan dicatat ketika jarum vicat tidak membekas pada permukaan pasta.

3.6.3 Flow Table (ASTM C1437)

Tes ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kelecakan atau workability dari adonan semen mortar, berikut adalah metode pelaksanaannya:

1. Cetakan disiapkan dan sampel dari mortar dimasukkan kedalam cetakan hingga 1/2 bagian.

2. Cetakan diketuk sebanyak 20 kali agar sampel adonan merata dan lakukan hal yang sama untuk lapisan kedua.

3. Setelah adonan mortar diisi hingga penuh, bagian atas cetakan di ratakan dan bagian alas dibersihkan dari sisa-sisa adonan mortar.

4. Cetakan, didiamkan selama 1 menit, kemudian cetakan diangkat secara vertikal.

5. Meja flow diketuk sebanyak 25 kali, dan lebar adonan mortar dicatat sebanyak 4 kali (d1, d2, d3, d4).

6. Hasil % flow dapat dihitung dengan rumus:

Dimana, ∑d = rata-rata diameter yang diukur (mm) dm = diameter mold (mm)

3.6.4 Water Absorption (ASTM C1403)

Tes ini adalah prosedur standar laboratorium untuk menentukan daya serap air relatif oleh karakteristik kapiler mortar. Berikut adalah metode pelaksanannya:

1. Benda uji yang telah dibuat dimasukkan kedalam air dengan suhu ruangan selama 28 hari.

2. Setelah 27 hari, benda uji dikeluarkan dan letakkan diruang terbuka untuk mengering selama 60 detik.

(7)

3. Benda uji ditimbang untuk mendapatkan berat jenuh benda uji (Ws).

4. Benda uji dioven selama kurang dari 24 jam dengan suhu 100⁰ – 115 ⁰C. Lalu timbang dan catat untuk mendapatkan berat kering (Wd)

5. Daya serap benda uji terhadap air dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

3.6.5 Abrasion (ASTM D4060)

Tes ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan terhadap abrasi pada lapisan permukaan benda uji. Tes ini menggunakan alat Taber Abraser dengan benda uji berukuran 10x10x1cm. Lalu ditengahnya dilubangi untuk dimasukkan ke alat Taber Abraser. Berikut adalah metode pengujiannya:

1. Timbang benda uji untuk mendapatkan berat sebelum melakukan tes.

2. Pasang roda abrasi yang ditentukan dan kencangkan.

3. Benda uji dimasukkan ke alat Taber Abraser lalu dikencangkan supaya tidak goyang.

4. Pasang dan alat Taber Abraser diatur untuk 500 kali putaran.

5. Nyalakan vakum dan alat Taber Abraser.

6. Setelah alat Taber Abraser sudah selesai 500 kali putaran, benda uji terlebih dahulu dibersihkan dari debu.

7. Kemudian timbang benda uji.

8. Ketahanan abrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Weight Loss (L) = A – B Di mana, L = berat yang hilang (gr)

A = berat sebelum pengetesan (gr) B = berat setelah pengetesan (gr)

(8)

Gambar 3.2 Taber Abrasion