BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
Proses penelitian terdiri dari beberapa bagian yaitu: pengujian sifat fisik bahan beton, preparasi benda uji, dan pengujian kuat tekan beton. Data hasil pengujian akan berbentuk
kuantitatif dan diolah berdasarkan pedoman pengolahan data pengujian pada Laboratorium Struktur dan Bahan, Fakultas Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan.
3.1 Alat dan Bahan
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1.
Timbangan 0.01 gr 2.
Oven pengering, bertemperatur 220 C
3. Ayakan
4. Cawan keramik dan tempayan baja
5. Gelas ukur 500 ml
6. Alat penumbuk
7. Sieve sheker Mesin penggetar
8. Silinder pengukur berat volume agregat, kapasitas 2,781 liter
9. Tongkat pemadat diameter 15 mm, panjang 60 cm dengan ujung bulat
10. Mistar perata straight edge
11. Thermometer ruang
12. Cetakan beton berbentuk kubus dengan ukuran 15x15x15 cm dan
berbentuk silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm.
Bahan yang digunakan: 1.
Limbah terak baja
slag
dari PT. Growth Sumatra Industry 2.
Semen Portland tipe I, cap Semen Padang 3.
Air PDAM Laboratorium Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan 4.
Agregat alam, pasir yang berasal dari sungai dan kerikil.
Universitas Sumatera Utara
3.2 Diagram Alir Penelitian
3.2.1 Tahap I, Pengujian Sifat Fisik Bahan
Agregat Halus
Agregat Kasar
Pengujian Kadar Lumpur
Reduksi Partikel dengan
Jaw Crusher
5 MSA =
19 mm?
Ya Ya
Pengujian Kadar Air
Analisis Saringan Vibratik
Analisis Saringan Vibratik
Pengujian Kadar air
MSA = 4,75 mm?
Ya Pengujian Berat
Volume
Pengujian Berat Volume
Pengujian Specific Grafity
dan Absorbsi
Pengujian Specific Grafity
dan Absorbsi Semen
dan Air
Pencucian 3 kali dan
penjemuran
Tidak Tidak
- Oven 110 ± 5 C
- Waktu tahan 1 x 24 jam
Waktu getar 15 menit
Tidak
Rejected
Penimbangan dan Perencanaan Campuran
Mix Design
Universitas Sumatera Utara
3.2.2 Tahap II, Preparasi benda uji dan Pengujian kuat tekan beton
Pengukuran, Pemotongan dan Pengampelasan
Cetakan
Trial Mix dan Pengecoran Manual 48 Sampel
Pembukaan Cetakan, Pengampelasan Beton
Proses Curing di dalam air selama hari pengujian
Pengujian Kuat Tekan Beton Berumur 28 hari
Rekapitulasi Data, Analisis dan Kesimpulan
Universitas Sumatera Utara
3.3 Perancangan Percobaan
3.3.1 Proses Pengujian Keadaan Fisik Bahan Bahan Beton
3.3.1.1 Pengujian Kadar Lumpur
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan persentase kadar lumpur dalam bahan yang digunakan sebagai campuran beton. Kandungan lumpur 5 merupakan ketentuan bagi
penggunaannya untuk pembuatan beton. Proses pengujian dilakukan dengan langkah berikut: 1.
Contoh benda uji dimasukkan ke dalam gelas ukur. 2.
Air ditambahkan ke dalam gelas ukur guna melarutkan lumpur. 3.
Gelas ukur digoyang untuk mencuci bahan dari lumpur. 4.
Gelas disimpan di tempat yang datar dan dibiarkan agar lumpur mengendap selama 24 jam.
5. Berat bahan sebelum dicuci W1 dan berat agregat sesudah dicuci W2 dicatat.
6. Kadar lumpur dihitung sebagai
1 2
1 W
W W
x 100.
Gambar 3.1 Timbangan
Universitas Sumatera Utara
3.3.1.2 Pengujian Kadar Air
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan besarnya kadar air yang terkandung dalam bahan dengan cara pengeringan. Yang dimaksud dengan kondisi kering
terhadap berat semula yang dinyatakan dalam persen dan berfunsi sebagai koreksi terhadap pemakaian air untuk campuran beton yang disesuaikan dengan kondisi agregat di lapangan.
Pengujian ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1.
Benda uji ditimbang dan dicatat beratnya sebelum dimasukkan ke dalam oven W1. 2.
Dikeringkan dalam oven dengan temperatur 100 ± 5˚C selama 24 jam. 3.
Benda uji ditimbang dan dicatat beratnya setelah dikeluarkan dari oven W2. 4.
Kadar air dihitung dengan 1
2 1
W W
W
x 100.
Gambar 3.2 Oven Pengering
3.3.1.3 Analisis Saringan Vibratik
Pengujian analisis saringan dimaksudkan untuk menentukan pembagian butir gradasi agregat kasar dan halus. Data distribusi butiran pada agregat dipelukan dalam perencanaan
campuran beton. Dari pengujian ini dapat diperoleh gambaran seperti apa model kepadatan dan tingkat densitas beton yang kita buat. Pengujian ini dilakukan dengan metode sebagai
berikut: 1.
Benda uji dikeringkan di dalam oven dengan temperatur 100 ± 5˚C selama 24 jam.
Universitas Sumatera Utara
2. Benda uji dicurahkan pada saringan dengan ukuran yang telah distandarkan. Perangkat
saringan digetarkan dengan mesin pengguncang Shieve Sheker selama 15 menit dan dicatat distribusi partikel yang tinggal menurut prosedur.
Gambar 3.3.1 Shieve Sheker
Gambar 3.3.2 Ayakan
3.3.1.4 Pengujian Berat Volume
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan berat volume agregat kasar, halus, atau campuran keduanya yang didefenisikan sebagai perbandingan antara berat material kering
dengan volumenya. Pengujian ini dilakukan dengan prosedur pelaksanaan: 1.
Berat isi dengan cara lepas Timbang dan catat beratnya W1
Masukkan sampel dengan hati-hati agar tidak terjadi pemisahan butir-butir, dari ketinggian maksimum 5 cm di atas wadah dengan menggunakan sekop
atau sendok sampai penuh. Ratakan permukaan sampel dengan menggunakan mistar perata.
Timbang dan catat berat wadah beserta sampel W2.
Universitas Sumatera Utara
Hitunglah berat sampel W3 = W2-W1. 2.
Berat isi dengan cara penusukan Timbang dan catat berat wadah W1.
Isilah wadah dengan sampel dalam tiga lapis yang sama tebal. Setiap lapis dipadatkan dengan tongkat pemadat sampai 25 kali tusukan yang merata. Pada
pemadatan tongkat harus tepat masuk sampai lapisan paling bawah tiap-tiap lapisan. Ratakan permukaan dengan mistar perata.
Timbang dan catat berat wadah besrta sampel W2. Hitung berat sampel W3 = W2-W1.
3. Berat isi dengan penggoyangan.
Timbang dan catat berat wadah W1. Isilah wadah dengan sampel dalam 3 lapis yang sama tebal.
Padatkan setiap lapisan dengan cara menggoyang-goyangkan wadah. Letakkan wadah diatas tempat yang kokoh dan datar, angkatlah salah satu
sisinya kira-kira setinggi 5 cm kemudian lepaskan. Ulangi hal ini pada sisi yang lain, padatkan setiap lapisan dengan 25 kali
goyangan setiap sisi. Ratakan permukaan dengan mistar perata.
Timbang dan catat berat wadah beserta sampel W2. Hitunglah berat sampel W3 = W2-W1.
Perhitungan: Berat isi agregat =
V W
3 kgdm
3
Dimana W3 = Berat sampel
V = isi wadah Tinggi wadaht
= 22,7 cm = 2,27 dm Diameter
= 20,5 cm Jari-jarir
= 10,25cm = 1,025 dm Volume WadahV
= πr
2
x t = 3,14 1,025
2
x 2,27
= 7,488 dm
3
Universitas Sumatera Utara
3.3.1.5 Pengujian Specific Gravity dan Absorbsi
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan Bulk Berat jenis kering, berat jenis SSD, dan daya serap dari bahan, yang selanjutnya nilai ini diperlukan untuk menetapkan besarnya
komposisi volume agregat dalam campuran beton. Langkah-langkah pengujian SSD: 1.
Siapakan benda uji SSD bahan. 2.
Isi kerucut terpancung ± 13 bagian dan padatkan benda uji dengan alat pemadat sebanyak 8 kali tumbukan.
3. Isi kerucut terpancung ± 23 bagian dan padatkan benda uji dengan alat pemadat
sebanyak 8 kali tumbukan. 4.
Isi kerucut terpancung sampai penuh dan padatkan benda uji dengan alat pemadat sebanyak 8 kali tumbukan.
5. Isi kerucut terpancung sampai penuh dan padatkan benda uji dengan alat pemadat
sebanyak 1 kali tumbukan. 6.
Isi kerucut terpancung sampai penuh dan ratakan dengan spatula. 7.
Bersihkan pasir disekitar cetakan dan angkat kerucut terpancung secara vertikal. 8.
Pasir dalam keadaan SSD JPK jika setelah kerucut terpancung diangkat bentuk bahan tidak dalam bentuk kering atau dalam bentuk jenuh air.
Proses pemeriksaan berat jenis: 1.
Timbang agregat dalam keadaan SSD atau JPK seberat 500 gr dan masukkan ke dalam gelas ukur B1.
2. Masukkan air bersih mencapai 90 isi gelas ukur, lalu putar sambil diguncang sampai
tidak terlihat lagi gelembung udara di dalamnya. 3.
Tambahkan air pada gelas ukur sampai mencapai tanda batas. 4.
Timbang gelas ukur berisi air dan agregat B2. 5.
Keluarkan benda uji, masukkan ke dalam oven sampai berat tetap dan dinginkan lalu timbang B4.
6. Isi kembali gelas ukur sampai tanda batas, kemudian timbang beratnya B3.
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan: Berat jenis kering Bulk
2 3
1 4
B B
B B
Berat jenis SSD
2 3
1 1
B B
B B
Daya serap
4 4
1 B
B B
x 100
3.3.2 Perencanaan Kuantitas Bahan
Mix Design
Campuran Beton
Mix design merupakan cara merancang campuran benda uji berapa kebutuhan tiap agregat per m
3
beton. Mix design yang dimaksud adalah dengan metode DoE Development of the Environment 1975,
Design of Normal Concrete Mixes, Building Reseach Establisment
. Melalui beberapa pengujian sifat fisik bahan-bahan beton, diperoleh nilai kadar air agregat,
berat volume, specific gravity, serta persentase absorbsi air yang akan dialami agregat. Nilai-
nilai ini akan menjadi factor koreksi dalam penentuan kuantitas bahan dalam campuran beton.
Kadar air dalam beton sangat dipengaruhi oleh kadar air atau persentase absorbsi air oleh agregat. Sehingga, kecenderungan agregat mengabsorbsi atau menyumbang air harus
diperhitungkan. Kurangnya jumlah air rendahnya
wc ratio
akan menyebabkan kelecakan beton menurun. Rendahnya densitas atau inhomogenitas kepadatan di tiap daerah beton
menyebabkan beton yang diuji mengalami penurunan kuat tekan dengan nilai yang cukup signifikan terhadap dimensi yang kecil. Berdasarkan metode DoE, dipilih faktor air-semen
fas atau
wc ratio
,
wc ratio
sebesar 0,45. Rasio yang terlalu besar akan menyebabkan kenaikan jumlah porositas, serta kenaikan
bleeding
yang tinggi. Sedangkan rasio yang terlalu rendah menyebabkan kelecakannya menurun drastis.
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya secara teoritis, rekapitulasi perencanaan campuran beton dibuat sebagai berikut:
1. Variasi Beton terdiri dari 4 varian yaitu, beton 1 normal agregat halus pasir tanpa
terak baja, agregat kasar kerikil, beton 2 agregat halus pasir + 10 terak, agregat kasar kerikil, beton 3 agregat halus pasir + 25 terak baja, agregat kasar kerikil dan
beton 4 agregat halus pasir + 50 terak baja, agregat kasar kerikil. Masing- masing varian beton dibuat berbentuk silinder 3 buah dan kubus 3 buah.
2. Faktor air-semen
wc ratio
0,45 untuk semua komposisi beton yang diuji. 3.
Air yang digunakan berasal dari aliran PDAM Lab. Struktur dan Bahan, Fakultas Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan.
4. Semen yang digunakan adalah semen Portland Tipe I.
5. Kadar agregat halus dan kasar selalu dibuat konstan, dengan MSA agregat halus 4,75
mm dan agregat kasar 19 mm.
3.3.3 Persiapan Benda Uji
Cetakan yang digunakan adalah cetakan SNI yang ada di Lab. Struktur Struktur dan Bahan, Fakultas Teknik Politeknik Negeri Medan. Cetakan silinder berdiameter 15 cm dengan
tinggi 30 cm dan kubus beerukuran 15 x 15 x 15 cm. Keseluruhan benda uji sebanyak 24 buah untuk pengujian kuat tekan standar. Proses penyiapan benda uji tersebut sebagai berikut:
1. Penimbangan, pencampuran dari bahan yang kering terlebih dahulu, pengujian slump
campuran beton basah serta pengecoran benda uji. Slump untuk beton normal K-225 antara 6-8 cm berdasarkan PBI Peraturan beton Indonesia.
2. Pencetakan, penyimpanan serta pembukaan cetakan setelah 24 jam.
3. Dilakukan proses
curing
melalui perendaman di dalam bak air dengan suhu kamar hingaa satu hari sebelum pengujian hari ke-27.
4. Pada hari ke-27 dikeluarkan dari bak untuk meniriskan air pada beton serta dilakukan
capping pada beton berbentuk silinder untuk meratakan permukaan benda uji agar pada saat pengujian kuat tekan diperoleh kerataan dimensi yang cukup baik.
5. Pengujian kuat tekan beton pada hari ke-28.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Cetakan Beton
3.3.4 Pemeriksaan Nilai Slump Slump Test
Tujuan pemeriksaan nilai slump adalah untuk mengukur nilai slump adukan beton segar sehingga diketahui tingkat
workability
-nya.
Prosedur percobaan: 1.
Ambil adukan beton dari mixer. 2.
Letakkan corong slump di atas talang injak kedua kakinya. 3.
Masukkan adukan beton ke dalam corong slump ± 13 bagiannya, lalu tusuk-tusuk dengan batang pemadat secara merata sebanyak 10 kali.
4. Lakukan hal yang sama untuk lapis kedua dan lapis ketiga atau tiap 13 bagian
silinder silinder. 5.
Ratakan permukaan corong. 6.
Angkat corong dengan hati-hati dalam posisi tegak lurus, lalu ukur penurunan yang terjadi selisih antara tinggi awal dan akhir. Besarnya penurunan ini disebut
nilai slump.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Pemeriksaan Nilai Slump
3.3.5 Pengujian Kuat Tekan Beton
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kuat tekan beton terhadap beban
berarah koaksial. Pengujian ini melibatkan seluruh sampel pengujian 24 buah, sebagai usaha untuk mengamati kecenderungan pengaruh masing-masing variasi kombinasi setelah berumur
28 hari. Kecenderungan ini digambarkan dalam grafik kuat tekan beton sebagai hubungan antara kuat tekan beton dengan komposisi pemakaian terak baja. Pengujian ini dilakukan
untuk mengetahui persentase terbaik pemakaian terak baja ditinjau dari kuat tekannya.
Gambar 3.6 Alat Penguji Kuat Tekan beton
Universitas Sumatera Utara
Pembebanan pada pengujian kekuatan tekan dengan menggunakan mesin uji multi guna Universal Testing Machine. Beban yang bekerja akan terdistribusi secara kontinu
melalui titik berat penampang sepanjang sumbu longitudinal dengan tegangan sebesar:
f
c
=
A P
dimana:
f
c
= kekuatan tekan beton
2
cm kg
P = Beban tekan maksimum
kg
A = Luas penampang benda uji
cm
2
.
a. Kuat Tekan Beton Rata-rata
.......
2
cm kg
n fc
fcm
b. Penentuan Standar Deviasi
....... 1
2 2
cm kg
n fcm
fc S
c. Penentuan Kuat Tekan Karakteristik Beton
....... .
2
cm kg
S k
fcm c
f dimana
: fcm = kuat tekan beton rata-rata kgcm
2
fc = kuat tekan masing-masing benda uji kgcm
2
f’c = kuat tekan karakteristik kgcm
2
n = jumlah benda uji
S = standar deviasi
k = 1,64
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
DATA dan ANALISIS
4.1 Pengujian Bahan