PENGARUH PERUBAHAN UKURAN BUTIRAN AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN BETON OKSANDI ABSTRAK Agregat kasar merupakan komponen terbesar pada beton. Salah satu sifat material penyusun yang cukup berperan adalah ukuran butiran agregat kasar. Bila butiran agregat memiliki ukuran yang sama maka volume pori pada beton yang akan dihasilkan cenderung akan menjadi besar dan sebaliknya jika ukuran butirannya bervariasi maka pori antar butirannya menjadi kecil karena sebagian pori diisi oleh butiran yang lebih kecil, sehingga pori-porinya menjadi berkurang. Menurut pengamatan di lapangan, pada kenyataannya tidak semua pekerja mengikuti ketentuan mix design yang sesuai perencanaan. Berdasarkan masalah tersebut, maka penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan ukuran butiran agregat kasar terhadap kuat tekan beton. Metode perencanaan campuran SNI 03-2834-2000 dengan memakai perubahan ukuran butiran maksimum 40 mm, 20 mm dan 10 mm berdasarkan mix design 40 mm terhadap kuat tekan beton. Berdasarkan penelitian ini maka diperoleh hasil uji kuat tekan dengan menggunakan ukuran butiran maksimun 40 mm sebesar 20,25 MPa, maksimum 20 mm sebesar 17,27 MPa dan maksimum 10 mm sebesar 12,56 MPa. Dari hasil uji kuat tekan menunjukan persentase penurunan akibat perubahan ukuran butiran agregat kasar maksimum 40 mm diganti menjadi 20 mm sebesar 19,40% dan untuk perubahan ukuran butiran agregat kasar maksimum 40 mm diganti menjadi 10 mm sebesar 19,63% terhadap beton yang ukuran butiran maksimum 40 mm. Kata Kunci
I.
: Butiran, Agregat Kasar, Mix Design, Kuat Tekan.
Pendahuluan
Salah satu jenis agregat yang digunakan dalam pembuatan beton adalah agregat kasar atau batu pecah. Agregat kasar merupakan komponen terbesar pada beton. Salah satu sifat material penyusun yang cukup berperan adalah gradasi agregat kasar. Gradasi agregat adalah distribusi dari ukuran agregat. Bila butiran agregat memiliki ukuran yang sama maka volume pori pada beton yang akan dihasilkan cenderung akan menjadi besar dan sebaliknya jika ukuran butirannya bervariasi maka pori antar butirannya menjadi kecil karena sebagian pori diisi oleh butiran yang lebih kecil, sehingga pori-porinya menjadi berkurang. Agregat kasar memiliki gradasi yang berbeda-beda. Agregat kasar yang ideal adalah agregat kasar yang masuk analisa ayak sesuai dengan standar dari BS 812, ASTM C-33, C136, ASHTO T.27 ataupun Standar Nasional Indonesia sehinggah gradasi agregat kasar yang tidak masuk bukan termasuk gradasi agregat kasar ideal. Seperti yang diuraikan di
atas, ukuran agregat lebih banyak pula berpengaruh terhadap kemudahan pekerjaan (workability). Dalam praktek besar ukuran butiran maksimum agregat kasar yang dipakai dalam campuran terkadang tidak sesuai mix design. Misalnya, ukuran gradasi maksimum 40 mm (sesuai mix design) dipakai ukuran maksimum 20 mm atau 10 mm. Berbagai hasil penelitian dan pengujian kuat tekan menyimpulkan bahwa gradasi ideal memiliki sifat interlocking atau saling mengunci antar butiran agregat, sehingga nilai kuat tekan yang dihasilkan cenderung optimal dan rasio agregat halus berbanding agregat kasar yang makin seimbang (mendekati 1:1) cenderung memiliki nilai kuat tekan yang optimal. Pemakaian ukuran butiran yang tidak sesuai dengan mix design tentunya dapat mempengaruhi kuat tekan beton. Besarnya perubahan kekuatan tersebut tidak dapat dihitung atau di perkirakan, oleh karenanya
dilakukan penelitian ini dengan judul pengaruh perubahan ukuran butiran agregat kasar terhadap kuat tekan beton. II.
Tinjauan Pustaka
2.1 Beton Beton merupakan bahan gabungan yang terdiri dari agregat kasar dan halus yang dicampur dengan air dan semen sebagai pengikat dan pengisi antara agregat kasar dan halus dan kadang-kadang ditambahkan additive atau admixture. Proses awal terjadinya beton adalah pasta semen yaitu proses hidrasi antara air dengan semen, selanjutnya jika ditambahkan dengan agregat kasar menjadi beton. Penambahan material lain akan membedakan jenis beton, misalnya yang ditambahkan adalah tulangan baja akan membentuk beton bertulang. Campuran beton tersebut bilamana dituangkan didalam cetakan kemudian dibiarkan maka akan mengeras seperti batu. Dimana pengeras ini terjadi dikarenakan reaksi kimia antara air dengan semen, yang berlangsung selama waktu yang panjang. Akibatnya, campuran ini selalu bertambah keras setara dengan umurnya. Dalam adukan beton, air dan semen membentuk pasta yang disebut pasta semen. Pasta semen ini selain mengisi pori-pori diantara butiran-butiran agregat halus juga sebagai perekat/pengikat dalam proses pengerasan. Secara umum parameter-parameter yang paling mempengaruhi kualitas beton adalah sebagai berikut : 1. Kualitas semen. 2. Proporsi semen terhadap campuran. 3. Kekuatan dan kebersihan agregat 4. Interaksi atau adhesi antara pasta semen dan agregat. 5. Pencampuran yang cukup dari bahanbahan pembentuk beton. 6. Penempatan yang benar, penyelesaian dan penempatan beton. 7. Perawatan beton. 8. Kandungan klorida tidak melebihi 0,15% dalam beton yang diekspos dan 1% bagi beton yang tidak diekspos. Beton harus memiliki sifat-sifat yang sesuai dengan tujuan pemakaian. Sifat utama dari beton adalah kekuatan tekan, sebab beton yang tidak cukup kekuatannya menurut
kebutuhan menjadi tidak berguna. Faktor utama yang menentukan kekuatan beton adalah : 1. Kekuatan pasta semen. 2. Kualitas agregat yang digunakan. Daya lekat antara pasta semen dengan agregat.
2.2
Bahan Dasar Penyusun Beton
Pada dasarnya bahan dasar penyusun utama beton adalah semen, agregat dan air. Jika diperlukan, bahan tambah (admixture) dapat ditambahkan untuk mengubah sifat-sifat tertentu dari beton yang bersangkutan. 2.2.1 Semen Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam pembangunan fisik di sektor konstruksi sipil. Jika ditambah air, semen akan menjadi pasta semen. Jika pasta semen ditambah dengan pasir akan menjadi mortar semen. Jika ditambah lagi dengan kerikil/batu pecah disebut beton. Pada umumnya, beton mengandung ronggga udara sekitar 1% - 2% pasta semen (semen dan air) sekitar 25% - 40% dan agregat (agregat halus dan agregat kasar) sekitar 60% 75%. Untuk mendapatkan kekuatan yang baik, sifat dan karakteristik dari masing-masing bahan penyusun tersebut perlu dipelajari. 2.2.2 Air Air di dalam campuran beton berfungsi untuk menghidrasi semen dan sangat menentukan workability dari pekerjaan semen. Kental atau encernya campuran ditentukan oleh banyaknya air yang terdapat dalam beton yang baru diaduk. Kandungan air dalam beton segar harus sesuai dengan yang ditetapkan dalam mix design dan kondisi lapangan sewaktu pembuatan beton, kadar air yang tinggi akan menyebabkan beton menjadi encer. Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut : 1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2 gram/liter. 2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat erusak beton (asam, zat organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter. 3. Tidak mengandung klorida (CI) lebih dari 0,5 gram/liter. 4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
Air memiliki beberapa pengaruh terhadap kekuatan beton antara lain : 1. Air merupakan media pencampuran pada pembuatan pasta. 2. Kekuatan dari pasta pengerasan semen ditentukan oleh perbandingan berat antara air dan faktor semen. 3. Kandungan air yang tinggi menghalangi proses pengikatan, dan kandungan air yang rendah reaksi tidak selesai. Kandungan air yang tinggi dapat mengakibatkan : a. Mudah mengerjakannya b. Kekuatan rendah c. Beton dapat menjadi berporos Untuk air perawatan, dapat dipakai juga air yang dipakai untuk pengadukan, tetapi harus yang tidak menimbulkan noda atau endapan yang merusak warna permukaan beton. Besi dan zat organis dalam air umumnya sebagai penyebab utama pengotoran atau perubahan warna, terutama jika perawatan cukup lama.
2.2.3 Agregat Agregat merupakan material granular, misalnya pasir, kerikil, split dan lain sebagainya yang dipakai bersama-sama dalam suatu media pengikat. Umumnya penggunaan bahan agregat dalam adukan beton mencapai 70% - 75% dari seluruh volume massa padat beton. Untuk mencapai kuat beton sebaiknya diperhatikan kepadatan dan kekerasan massanya, karena umumnya semakin padat dan keras massa agregat akan makin tinggi kekuatan dan durability-nya. Untuk membentuk massa yang padat diperlukan susunan gradasi butiran agragat yang baik. Selain itu agregat tersebut harus bersih, bebas dari sifat penyerapan secara kimia, tidak bercampur dengan tanah liat/ lumpur.
Gambar 2.1 Klasifikasi Agregat berdasarkan Sumber Material (Tri Mulyono, 2004)
1. Jenis Agregat Berdasarkan Bentuk Bentuk agregat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Secara alamiah bentuk agregat dipengaruhi oleh proses geologi batuan. Setelah dilakukan penambangan, bentuk agregat dipengaruhi oleh cara peledakan maupun mesin pemecah batu dan teknik yang digunakan. Jika konsolidasikan, butiran yang bulat akan menghasilkan campuran beton yang lebih baik jika dibandingkan dengan butiran yang pipih. Penggunaan pasta semennya pun akan lebih ekonomis. Bentuk-bentuk agregat ini lebih baik berpengaruh terhadap sifat pengerjaan pada beton segar (fresh concrete). 2. Jenis Agregat Berdasarkan Tekstur Permukaan Umumnya agregat dibedakan menjadi kasar, agak kasar, licin , agak licin. Berdasarkan pemeriksaan visual, tekstur agregat dapat dibedakan menjadi sangat halus (glassy), halus, granular, kasar, berkristal (crystalline), berpori, dan berlubang-lubang. Secara numerik belum dipakai untuk menentukan definisi dari susunan permukaan agregat. Permukaan yang kasar akan menghasilkan ikatan yang lebih baik jika dibandingkan dengan permukaan agregat yang licin, jenis lain dari permukaan agregat adalah mengkilap dan kusam. 3. Jenis Agregat Berdasarkan Ukuran Butir Nominal Ukuran agregat dapat mempengaruhi kekuatan tekan beton. Untuk perbandingan bahan-bahan campuran tertentu, kekuatan tekan beton berkurang bila ukuran maksimum bertambah besar dan juga akan menambah kesulitan dalam pengerjaannya. Ukuran dan bentuknya harus disesuaikan dengan syarat yang diberikan oleh ASTM, BS ataupun SNI. Seperti yang diuraikan di atas, ukuran agregat lebih banyak pula berpengaruh terhadap kemudahan pekerjaan (workability). Pemilihan ukuran maksimum dari agregat ini cenderung tergantung dari pada jenis cetakan dan tulangan. Untuk struktur beton bertulang SK.SNI T-15-1991-03 memberikan batasan untuk butir agregat maksimum yang digunakan sebesar 40 mm. Sebagai dasar perancangan campuran beton besar butir maksimum agregat, ACI 318 memberikan batasan sebagai berikut : a.
Seperlima dari jarak terkecil antara bidang samping cetakan
b. c.
Sepertiga dari tebal plat Tiga perempat dari jarak bersih minimum di antara batang-batang tulangan atau berkas-berkas (bundle bar) ataupun dari tendon prestress atau ducting. Dari ukurannya, agregat dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu agregat halus dan agregat kasar.
4.
5.
6. a.
Agregat Halus Spesifikasi dari agregat halus : 1.
b.
Agregat yang semua butirnya menembus ayakan berlubang 4,8 mm (SII.0052, 1980) atau 4,75 mm (ASTM C33, 1982) atau 5,0 mm (BS.812, 1976). 2. Modulus halus butir 1.5 sampai 3.8. 3. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0..74 mm) maksimum 5%. 4. Kadar zat organik yang terkandung yang ditentukan dengan mencampurkan agregat halus dengan larutan natrium sulfat (NaSO4) 3%, jika dibandingkan dengan warna standar/pembanding tidak lebih tua dari pada warna standar. 5. Kekerasan butiran jika dibandingkan dengan kekerasan butir pasir pembanding yang berasal dari pasir kwarsa bangka memberikan angka tidak lebih dari 2.20. 6. Kekekalan (jika diuji dengan natrium sulfat bagian yang hancur maksimum 10%, dan jika dipakai magnesium sulfat, maksimum 15%). Agregat Kasar Spesifikasi dari agregat kasar : 1.
2. 3.
Agregat yang semua butirnya tertinggal diatas ayakan 4.8 mm (SII.0052, 1980) atau 4.75 mm (ASTM C33, 1982) atau 5,0 mm (BS.812, 1976) . Modulus halus butir 6.0 sampai 7.1 Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron (0.074 mm) maksimum 1%
7.
8.
Kadar bagian yang lemah jika diuji dengan goresan batang tembaga maksimum 15% Kekalan jika diuji dengan natrium sulfat bagian yang hancur maksimum 12%, dan jika dipakai magnesium sulfat bagian yang hancur maksimum 18% Tidak bersifat reaktif terhadap alkali jika kadar alkali dalam semen sebagai Na2O lebih besar dari 0.6% Tidak mengandung butiran yang panjang dan pipih lebih dari 20% Kekerasan agregat harus memenuhi syarat.
4. Jenis Agregat Berdasarkan Gradasi Gradasi agregat ialah distribusi proporsi ukuran butir agregat dalam suatu campuran beton (Mindess et al., 1996). Gradasi agregat merupakan faktor yang harus diperhatikan dalam pembuatan campuran beton, karena akan berpengaruh terhadap sifat-sifat workabilitas adukan tersebut. Suatu gradasi dikatakan halus apabila memiliki komposisi butiran halus besar. Begitu pula sebaliknya, suatu gradasi dikatakan kasar apabila memiliki komposisi butiran kasar yang besar dalam suatu komposisi agregat gabungan. Distribusi ini bervariasi dapat dibedakan menjadi tiga yaitu gradasi sela (gap grade), gradasi menerus (continous grade) dan gradasi seragam (uniform grade). Untuk mengetahui gradasi tersebut dilakukan pengujian melalui analisa ayak sesuai dengan standar dari BS 812, ASTM C-33, C136, ASHTO T.27 ataupun Standar Indonesia. 2.2.4 Bahan Tambahan (Admixture) Bahan tambahan (admixture) adalah bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Fungsi dari bahan ini adalah untuk mengubah sifat-sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk pekerjaan tertentu. 2.4
Kuat Tekan Beton
Kuat tekan beton merupakan sifat yang paling penting dalam beton keras. Kuatan tekan adalah kemampuan beton untuk
menerima gaya tekan persatuan luas. Kuat tekan beton mengindentifikasikan mutu dari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkat kekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggi pula mutu beton yang dihasilkan. Kuat tekan beton dilakukan untuk mengetahui secara pasti akan kekuatan tekan beton pada umur 28 hari yang sebenarnya apakah sesuai dengan yang direncanakan atau tidak. Pada mesin uji tekan benda diletakkan dan diberikan beban sampai benda runtuh, yaitu pada saat beban maksimum bekerja. Kuat tekan beban dapat dihitung dengan rumus : f'c = ..........................................(2.1) Dimana : f'c : Kuat tekan beton untuk umur tertentu (MPa) P : Beban tekan maksimum (N) A : Luas penampang benda uji (mm2) Pada mesin uji tekan benda diletakkan dan diberikan beban sampai benda runtuh, yaitu pada saat beban maksimum bekerja.
Gambar 2.3 Alat Uji Kuat Tekan
IV.
III.
METODE PENELITIAN
3.1 Pemeriksaan Agregat 3.1.1 Agregat Halus 1. Kadar Air 2. Kadar Lumpur 3. Berat Jenis & Penyerapan 4. Gradasi 3.1.2 Agregat Kasar 1. Kadar Air 2. Kadar Lumpur 3. Berat Jenis & Penyerapan 4. Gradasi 5. Abrasi dengan Mesin Los Angeles 3.2 Pengujian Beton 3.2.1 Benda Uji Test kuat tekan beton menggunakan batu pecah masing-masing 3 benda uji berukuran maksimum 10 mm, maksimum 20 mm dan maksimum 40 mm yang di tes pada umur 28 hari. 3.2.2 Prosedur Pengujian 1. Benda uji di tes pada umur 28 hari dan diletakkan pada tempat yang terlindung (dalam ruangan) 2. Benda Uji ditimbang 3. Benda uji diletakkan pada mesin kuat tekan beton (compressing test machine) dan diberikan pembebanan sampai benda uji mengalami keretakan 4. Mencatat nilai/besaran gaya yang menekan benda uji
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian Agregat 4.1.1 Agregat Halus Jenis Agregat Halus Sumber : Hasil Penelitian
Pengujian Kadar Air Kadar Lumpur Berat Jenis Absorpsi
Hasil 2,54 % 1,53 % 2,57 2,6 %
Interval 2 %-5 % Maks 5% 2,5-2,7 Maks 3%
4.1.2 Agregat Kasar Jenis
Pengujian Kadar Air Kadar Lumpur Berat Jenis Absorpsi Abrasi
Agregat Kasar
Hasil 0,57 % 0,94 % 2,67 0,3 % 2,23 %
Interval 0,5 %-2 % Maks 1 % 2,5-2,7 Maks 3 % Maks 50 %
Sumber : Hasil Penelitian
4.2
Proporsi Campuran Beton Kebutuhan Bahan Dasar Beton
Rencana Pembuatan Volume 1 m3 1 adukan untuk 3 silinder
Berat
Air
Semen
Agregat halus
Agregat kasar
2337,70
202,21
373
599,64
1162,85
44,73
3,86
7,12
11,44
22,31
Sumber : Hasil Penelitian
Perencanaan campuran beton, atau mix design dilakukan berdasarkan dengan proporsi campuran pada ukuran butiran agregat kasar maksimum 40 mm dengan kuat tekan rencana sebesar 19,3 MPa dan metode pencampuran menggunakan SNI 03-2834-2000. Artinya, ukuran butiran agregat maksimum 20 mm dan 10 mm menggunakan proporsi campuran berdasarkan mix design ukuran butiran agregat maksimum 40 mm.
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Umur 28 Hari Ukuran Agregat (mm) 40
Variasi I Max 20
Variasi II Max 10 Sumber : Hasil Penelitian
12,861 12,750 12,983 12,694 12,450 12,845 12,586 12,294
Beban Maksimum (KN) 359 340 375 315 297 304 231 250
12,411
185
Berat (Kg)
Kuat Tekan (MPa) 20,31 19,23 21,21 17,82 16,80 17,20 13,07 14,14 10,46
Kuat Tekan Rata-rata (MPa) 20,25
17,27
12,56
Tabel 4.5 Kuat Tekan Beton Rata-Rata dan % Penurunannya berdasarkan Perubahan Ukuran Butiran Agregat Ukuran Agregat (mm) 40 Variasi I Max 20 Variasi II Max 10
Kuat Tekan Ratarata Umur 28 Hari (MPa) 20,25
1.
% Penurunan
2. 0
17,27
19,40
12,56
19,63
Sumber : Hasil Penelitian
3.
Kuat Tekan Beton (MPa)
21,000
Perubahan ukuran butiran agregat dapat menentukan jumlah pemakaian semen. Dimana ukuran butiran agregat yang kecil cenderung lebih banyak memerlukan pemakaian jumlah semen dibanding dengan ukuran butiran yang besar. Perubahan ukuran butiran agregat yang terjadi pada variasi I maupun variasi II total luas permukaannya melonjak, menyebabkan kurangnya pasta semen untuk menutupi semua permukaannya sehingga ikatan pasta semen dan agregat kurang baik. Banyaknya rongga yang terbentuk akibat perubahan ukuran butiran agregat baik pada variasi I maupun variasi II.
14,000 7,000 0,000 40 20 10 Variasi Perubahan Ukuran Agregat (mm)
Gambar 4.4 Penurunan Kuat Tekan akibat Pengaruh Perubahan Ukuran Butiran Agregat
I. 40 mm
Grafik di atas menunjukkan hubungan antara perubahan ukuran agregat terhadap kuat tekan beton yang dihasilkan. Kuat tekan beton tertinggi yaitu pada kuat tekan beton untuk agregat dengan butir maksimum 40 mm yaitu sebesar 20,25 MPa dan kuat tekan terendah yaitu pada beton dengan variasi gradasi ukuran butiran agregat maksimum 10 mm sebesar 12,56 MPa. Perubahan gradasi ukuran butiran agregat kasar dalam adukan menjadikan beton mengalami penurunan kuat tekan. Untuk perubahan ukuran butiran yang lolos saringan nomor 19 mm dan tertahan nomor 9,6 mm atau disebut ukuran butiran maksimum 20 mm (variasi I) mengalami penurunan sebesar 19,40 % sedangkan untuk ukuran butiran yang lolos saringan nomor 9,6 mm dan tertahan nomor 4,8 mm atau disebut ukuran butiran maksimum 10 mm (variasi II) penurunannya sebesar 19,63 %. Hasil yang didapat pada kuat tekan beton seperti penjelasan diatas terlihat mengalami penurunan. Hal ini dikarenakan oleh :
II. Max 20 mm
III. Max 10 mm V.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pembahasan ini, di simpulkan sebagai berikut : 1.
Perubahan ukuran butir agregat kasar maksimum 40 mm yang diganti menjadi 20 mm mengalami penurunan sebesar 19,40 % terhadap beton yang ukuran butiran maksimum 40 mm. Penurunan kuat tekan ini disebabkan oleh proporsi semen terhadap campuran itu sedikit sedangkan luas permukaan agregat melonjak akibat dari perubahan ukuran butir agregat.
2.
Perubahan ukuran butir agregat kasar maksimum 40 mm yang diganti menjadi
10 mm menyebabkan penurunan kuat tekan semakin besar yaitu sebesar 19,63%. Penurunan ini terjadi akibat semakin kecil ukuran butir maksimum digunakan, proporsi semen kurang dan daya lekat pasta semen dan agregat kurang baik. DAFTAR PUSTAKA
ACI 318 Manual Of Concrete Practice., 1989, Materials and General Properties of Concrete, American Concrete Institute; Farmington Hills, Michigan. p. 38. ASTM C 595., Spesifikasi Semen Blended Hidrolis, ASTM Internasional, West Conshohocken, PA. ASTM C 845., Spesifikasi Semen Hidrolis Ekspansif, ASTM Internasional, West Conshohocken, PA. Departemen Pekerjaan Umum, Badan Penelitian dan Pengembangan PU., 1989, Pedoman Beton, Draft Konsensus, Jakarta. Ilsley Hewes, Laurence., 1942, American Highway Practice, Volume II, Fourth Printing., New York. Mulyono, Tri., 2004, Teknologi Beton, Andi Offist, Yogyakarta. Mindess, Sidney et al., 1996, Concrete 1ND Edition, Pearson Education, Inc., USA. Tjokrodimuljo, K., 1997, Teknologi Beton, Penerbit Nafiri, Yogyakarta. Yayasan LPMB., Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SK SNI-03-28472002, Bandung. .
