Pentingnya Perencanaan Campuran Beton

BAB 3

PERENCANAAN CAMPURAN BETON

3.1 PENDAHULUAN

Era modern ini, pembangunan infrastruktur bergerak semakin cepat dan secara berkelanjutan. Kegiatan-kegiatan konstruksi seperti pembangunan gedung, jalan, perumahan, perhotelan, pasar modern, jaringan komunikasi, pengairan hingga sarana dan prasarana transportasi terjadi hampir di setiap sudut kota.

Penggunaan beton sebagai bahan utama tidak terlepas dalam kegiatan rancang bangun konstruksi. Beton sejak dulu dikenal sebagai material dengan kekuatan tekan yang memadai, mudah dibentuk, mudah diproduksi secara lokal, relatif kaku dan ekonomis. Beton dibuat dengan cara mencampurkan semen portland atau semen hidrolik, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa bahan campuran tambahan. Kualitas beton sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan penyusunnya (Jumiatiet, 2012).

Perencanaan campuran beton (mix design) adalah suatu langkah yang sangat penting dalam pengendalian mutu beton. Campuran yang salah akan mempengaruhi kemudahan pelaksanaan maupun performa beton dalam pemakaian. Beton harus mempunyai workabilitas yang tinggi, memiliki sifat kohesi yang tinggi saat dalam kondisi plastis (belum mengeras), sehingga beton yang dihasilkan cukup kuat dan tahan lama (Gobel, 2013).

Keseragaman kualitas beton sangat dipengaruhi oleh keseragaman bahan dasar dan metode pelaksanaan perencanaan beton. Kualitas dan keseragaman beton yang disyaratkan dapat dicapai jika dalam proses pelaksanaan pembuatan beton dilakukan dengan baik dan sesuai dengan prosedur. Metode yang dapat digunakan untuk membuat perencanaan beton diantaranya yaitu metode ACI (American Concrete Institute) dan metode SNI (Standar Nasional Indonesia).

Perencanaan campuran beton (mix design) adalah suatu langkah yang sangat penting dalam pengendalian mutu dan kualitas beton (Hamidetal, 2007).

3.2 RANCANGAN CAMPURAN BETON

Data percobaan yang digunakan pada pembuatan campuran beton adalah sebagai berikut.

1. Mutu (f’c atau K)

K : 350,000 kg/cm²

ƒ’c : 29,050 N/mm²

2. Proportion defective : 5%

2. Slump : 120,000 ± 20,000 mm

2. Ukuran agregat maksimum : 20,000 mm

2. Grading zone : II

2. Tipe semen : type 1

2. Berat jenis semen : 3,150

2. Berat jenis air : 1,000

2. Admixture (Sika Viscocrete 1003) : type F 2. Berat jenis admixture : 1,065 2. Jenis ag. halus (crushed/uncrushed) : Uncrushed 2. Jenis ag. kasar (crushed/uncrushed) : crushed 2. Berat jenis agregat halus : 2,485 2. Berat jenis agregat kasar : 2,357 2. Absorpsi agregat halus : 3,198 % 2. Absorpsi agregat kasar : 6,651 % 2. Kadar air agregat halus : 1,135 % 2. Kadar air agregat kasar : 2,976 % 2. Faktor air semen maksimum : 0,600 20. Jumlah semen maksimum : -

3.2.1 Langkah-langkah Perencanaan Campuran Beton Normal

Perencanaan campuran beton normal terdapat langkah-langkah yang harus diperhatikan secara baik dan benar. Langkah-langkah dalam bentuk perencanaan campuran beton normal adalah sebagai berikut.

1. Kuat tekan yang disyaratkan (characteristic strenghth) ditetapkan dengan kekuatan tekan karakteristik untuk benda uji silinder Ø15,000 × 30,000 cm³ atau kubus 15,000 × 15,000 × 15,000 cm. ƒ’c = 29,050 N/mm² atau K = 350,000 Kg/cm², dengan catatan perbandingan kuat tekan karakteristik silinder dan kubus dapat menggunakan nilai 0,830 sesuai dengan PBI (Peraturan Beton Bertulang Indonesia) 1971.

2. Deviasi standar yang didapat dari pengalaman di lapangan selama produksi beton menurut rumus:

2 1

( )

1

n i i

X X

s n





 



Keterangan :

S : Deviasi standar

Xi : Kuat tekan beton masing-masing benda uji : Kuat tekan beton rata-rata

n : Jumlah/banyaknya pengujian dilakukan (min. 30) Jika, n < 30 maka gunakan faktor pengali deviasi standar

Tabel 3.1 Faktor Pengali Deviasi Standar

Jumlah Pengujian Faktor Pengali Deviasi Standar

15 1,160

20 1,080

25 1,030

30 atau lebih 1,000

Tetapi bila data jumlah/banyaknya pengujian dilakukan (n) < 15, maka Margin (nilai tambah) ditetapkan 12,000 N/mm² (untuk beton silinder Ø15,000 × 30,000 cm).

3. Margin (nilai tambah) dengan rumus:

Margin = k × d

Keterangan :

d : Deviasi standar

k : Tetapan statistic yang nilainya tergantung pada persentase kegagalan hasil uji sebesar maksimum 5%

Margin = 1,640 × 12,000 = 19,680

N/mm²

(untuk beton silinder Ø15,000 × 30,000 cm³).

4. Kuat tekan rata-rata yang ditargetkan (target mean strength);

Target mean strength (cylinder) = characteristic strength + margin

= 29,050 + 12,000

= 41,050 N/mm²

Target mean strength (cube) = characteristic strength + margin

= 350,000 + 144,578

= 494,578 kg/cm² 5. Tipe Semen

Jenis semen yang digunakan adalah PCC (Portland Cement Composite).

6. Agregat halus menggunakan agregat uncrushed dan agregat kasar menggunakan agregat crushed.

7. Faktor air semen bebas (free water cement rasio) Lihat Tabel 3.1, lalu plot ke Grafik 1 atau Grafik 2.

Umur = 28 hari

Target mean strength (cylinder) = 41,050 N/mm² Target mean strength (cube) = 494,578 N/mm²

F.A.S = 0,494

Catatan : Hasil plotting dari Grafik 1 dan Grafik 2 seharusnya sama `atau tidak berbeda jauh.

8. Faktor air semen maksimum

F.A.S maksimum = 0,600 (Lihat Tabel 2)

9. Slump

Ditentukan = 12,000 ± 2,000 cm

10. Ukuran agregat maksimum

Ukuran agregat maksimum = 20,000 mm 11. Kadar air bebas (free water content)

Dari Tabel 3. tentukan kadar air bebas dalam kg/m³ untuk berbagi jenis dan ukuran agregat serta slump, dengan data sebagai berikut:

Slump = 120,000 ± 20,000 mm

Maximum size of aggregates = 20,000 mm Type of aggregates = fine (uncrushed)

= coarse (crushed)

Rumus :

Free water content =

2 1

3 W^f 3W^c

    

   

   

Keterangan :

Wf : Kadar air bebas untuk agregat halus : 195,000 kg/m³

Wc : Kadar air bebas untuk agregat kasar : 225,000 kg/m³

Free water content =

2 1

3 W^f 3W^c

    

   

   

=

2 1

195 225

3 3

     

   

   

= 205,000 kg/m³ (A) 12. Kadar semen (cement content)

Cement content =

free water content free water cement rasio

=

205,000 0, 494

= 415,400 kg/m³ 13. Kadar semen maksimum (maximum cement content)

Dalam hal ini tidak ditentukan atau diabaikan.

14. Kadar semen minimum (minimum cement content)

Kadar semen minimum = 275,000 kg/m³ (Lihat Tabel 2)

15. Faktor air semen yang disesuaikan

Kadar semen disesuaikan = 275,000 kg/m³ (B)

F.A.S disesuaikan =

free water content adjustes cement content

= 4 2 1 05

5 ,000 , 400

= 0,494

16. Daerah gradasi agregat halus (grading zone of fine aggregate)

Data diambil dari Analisa Saringan Agregat Halus dan dicari pada Tabel 4.

Zona gradasi = II

17. Persentase proporsi agregat

Proportion of fine aggregate = 43% (Grafik 3,4 atau 5)

Proportion of course aggregate = 100% ̶ proportion of fine aggregate

= 100% ̶ 43%

= 57%

18. Berat jenis relatif agregat gabungan (SSD) Data diambil dari percobaan BJPA diperoleh:

Specific gravity of fine aggregate (SSD) = 2,485 Specific gravity of coarse aggregate (SSD) = 2,357

Maka berat jenis relatif agregat gabungan (SSD) dihitung sebagai berikut.

Gs = (proporsi ag. halus % ×

berat jenis ag. halus

(SSD)) +

(proporsi ag. kasar % × berat jenis ag. kasar (SSD))

= (43% × 2,485) + (57% × 2,357)

= 2,412 kg/cm³ 19. Berat jenis beton

Berat jenis beton = 2220,000 kg/m³

20. Kadar agregat gabungan (total aggregate content)

Total ag. Content = concrete density ̶ free water content ̶ cement content

= 2220,000 ̶ 205,000 ̶ 415,400

= 1599,600 kg/m³ 21. Kadar agregat halus (fine aggregate content)

Fine aggregate content = prop. Of fine aggregate x total fine agregate content

= 43,000% x 1599,600

= 687,828 kg/m³ (C) 22. Kadar agregat kasar (coarse aggregate content)

Coarse ag. content = total aggregate content ̶ fine agregate content

= 1599,600 ̶ 686,210

= 911,772 kg/m³ (D)

23. Perhitungan menentukan kadar air agregat yang digunakan,

Air =

( % %)

(MC % %)

f f

C C

A MC A C

A D

  

  

= 252,704 E kg/m³

Ag. halus = ^{C(MCf%Af%)C}

= 673,633 F kg/m³

Ag. kasar = D(MC_c%A_c%)D

= 878,263 G kg/m³ Keterangan :

MCf : Kadar air agregat halus (%) MCC : Kadar air agregat kasar (%)

Af : Absorption air pada agregat halus (%) Ac : Absorption air pada agregat kasar (%) 24. Perhitungan proporsi terhadap volume pembuatan

Volume cylinder mold = ^{πr× t2}

= 5301,438 cm³

Volume cube mold = s³

= 15³

= 3375,000 cm³

Volume pengecoran = 130% x (volume cylinder mold + volume cube mold)

= 130% × (5301,438 + 3375,000)

= 11279,369 cm³

= 0,01128 m³

Jumlah campuran bahan/material yang digunakan sebagai berikut:

Semen = 0,01128 × B

= 0,01128 × 415,400

= 4,685 kg

Air = 0,01128 × E

= 0,01128 × 252,704

= 2,850 liter

Agregat halus = 0,01128 × F

= 0,01128 × 673,633

= 7,598 kg

Agregat kasar = 0,01128 × G

= 0,01128 × 878,263

= 9,906 kg

3.2.2 Langkah langkah Perencanaan Campuran Beton dengan Admixture Langkah-langkah yang dilakukan dalam campuran beton dengan admixture melanjutkan campuran beton dengan beton normal adalah sebagai berikut.

25. Kadar air bebas (free water content)

Free water content = 205,000 kg/m³ (A)

26. Konten semen (cement content)

Cement content = 415,400 kg/m³ (B)

27. Konten admixture (admixture content)

Admixture content = dosage % × cement content

= 0,4% × 415,400

= 1,662 kg/m³

Volume admixture =

admixture content specific gravity admixture

= 1, 662 1, 065

= 1,560 liter/m³ (C)

28. Volume dan kadar total agregat dengan admixture

Total ag. vol. w/o adm. =

total ag.content w / o adm.

GS total ag.

=

1599,600 2, 412

= 663,216 liter

Total ag. vol. w/ adm = vol. of total ag. w/o adm. ̶ vol. adm.

= 666,216 ̶ 1,560

= 661,656 liter

Total ag. content w/ adm = total ag. vol. w/ adm. × GS total ag.

= 663,216 × 2,412

=1595,837 kg/m³ 29. Kadar agregat halus (fine agregate content)

Fine ag. Content = total ag. content w/ adm. × prop. of fine ag.

= 1595,837 × 43%

= 686,210 kg/m³ (D) 30. Kadar agregat kasar (coarse agregate content)

Coarse ag. content = total ag. contentw/ adm. × prop. of fine ag.

= 1595,837 × 57%

= 909,627 kg/m³ (E) 31. Penyesuaian terhadap kadar air agregat

Air = ^c

A - (MC % - A %)× D -(MC % - A %)× E

f f

c

= 205,000 – (1,135% - 3,198%) x 686,210 – (2,976% - 6,65%) x 909,627

= 252,592 kg/m³ (F)

Ag. halus = ^{D(MCf%Af%)D}

= 686,210 + (0,430% - 0,726%) x 686,210

= 672,048 kg/m³ (G)

Ag. kasar = E(MC_c%A_c%)E

= 891,874+(2,864% ̶ 6,447%) × 909,627

= 876,197 kg/m³ (H) Keterangan :

MCf : Kadar air agregat halus (%) MCc : Kadar air agregat kasar (%)

Af : Absorption air pada agregat halus (%) Ac : Absorption air pada agregat kasar (%) 32. Perhitungan proporsi terhadap volume pembuatan

Volume cylinder mold =^r2^t

= 5301,438 cm³

Volume cube mold = s³

= 15³

= 3375,000 cm³

Volume pengecoran = 130% × (volume cylinder mold + volume cube mold) = 120% × (5301,438 + 3375)

= 11279,369 cm³

= 0,01128 m³

Jumlah campuran bahan/material yang digunakan sebagai berikut:

Semen = 0,01128 × B

= 4,685 kg

Air = 0,01128 × F

= 2,849 liter

Admixture = 0,01128 × C

= 0,018 liter

Agregat halus = 0,01128 × G

= 7,580 kg

Agregat kasar = 0,01128 × H

= 9,883 kg

LABORATORIUM TEKNOLOGI BAHAN KONSTRUKSI JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS GUNADARMA

Kelapa Dua Wetan, Kelapa Dua Wetan, Ciracas, Jakarta Timur

Tabel 3.2 Rancangan Campuran Beton Normal No

.

Parameter Nilai

1.

Kuat Tekan

fc 29,050 N/cm²

K 350,000 Kg/cm²

3. Margin 12,000 N/mm²

4. Target mean Strength (cube) 494,578 kg/cm²

Target mean Strength (cylinder) 41,050 N/mm²

5. Tipe semen PCC

Jenis ag. halus (crusherd/uncrushed) Uncrushed Jenis ag. kasar (crusherd/uncrushed) Crushed 7. Faktor Air Semen (free water cement ratio)

F.A.S (cylinder) 0,460 N/mm²

F.A.S (cube) 0,527 kg/cm²

F.A.S Rata-rata 0,494

8.

F.A.S maksimum

0,600 9.

Slump 120,000±20,000 mm

10.

Ukuran agregat maksimum

20,000 mm 11.

Kadar air bebas

Slump 120,000±20,000 mm

Maximum site of aggregates 20,000 mm

Wf 195,000 kg/cm³

Wc 225,000 kg/cm³

Free water content 205,000 kg/cm³ Tabel 3.2 Rancangan Campuran Beton Normal (Lanjutan)

No .

Parameter Nilai

12.

Kadar semen (cement content)

415,400 kg/cm³ 14.

Kadar Semen Minimum 275,000 kg/cm³

15.

FAS yang disesuaikan

0,494 16.

Zona Gradasi II

17.

Persentase proporsi agregat

Proportion of fine agregat 43,000 %

Proportion of course agregat 57,000 %

Specific gravity of fine agreggate(SSD) 2,485 Specific gravity of course agreggate(SSD) 2,357 18.

Gs 2,412 kg/cm³

19.

Berat jenis beton 2220,000 kg/cm³

20.

Total agregat content

1599,600 kg/cm³ 21.

Kadar agregat halus 687,828 kg/cm³

22.

Kadar agregat kasar

911,772 kg/cm³ 23.

Penyesuaian terhadap terhadap kadar air agregat

Air 252,704 kg/cm³

Ag. Halus 673,633 kg/cm³

Ag. Kasar 878,263 kg/cm³

24.

Jumlah campuran

Volume cylinder mold 5301,438 cm³

Volume cube mold 3375,000 cm³

Volume pengecoran 11279,369 cm³

Semen 4,685 kg

Air 2,850 liter

Agregat halus 7,598 kg

Agregat kasar 9,906 kg

LABORATORIUM TEKNOLOGI BAHAN KONSTRUKSI JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS GUNADARMA

Kelapa Dua Wetan, Kelapa Dua Wetan, Ciracas, Jakarta Timur

Tabel 3.4 Rancangan Campuran Beton Admixture No

.

Parameter Nilai

25. Free water content 205,000 kg/m³

26. Cement content 415,400 kg/m³

27. Konten admixture

Admixture content 1,662 kg/m³

Volume admixture 1,560 liter/m³

28. Volume agregat

Volume total ag. Tanpa admixture 663,216 liter

Volume total ag. + admixture 661,656 liter

Volume total ag. Content + admixture 1595,837 kg/m³ 29. Kadar agregat halus

Fine aggregat content 686,210 kg/m³

30. Kadar agregat kasar

Coarse aggregate content 909,627 kg/m³

31.

Penyesuaian terhadap kadar air agregat

Air 252,592 kg/m³

Agregat halus 672,048 kg/m³

Agregat kasar 876,197 kg/m³

Tabel 3.4 Rancangan Campuran Beton Admixture (Lanjutan) No

.

Parameter Nilai

32. Penyesuaian proporsi terhadap volume pembuatan

Volume cylinder mold 5301,438 cm³

Volume cube mold 3375,000 cm³

Volume pengecoran 11279,369 cm³

Semen 4,685 kg

Air 2,849 liter

Admixture content 0,018 liter

Agregat halus 7,580 kg

Agregat kasar 9,883 kg