Konferensi Nasional Teknik Sipil 3 (KoNTekS 3) Jakarta, 6 – 7 Mei 2009
PENGARUH JENIS AGREGAT KASAR TERHADAP KUAT TEKAN BETON I Made Alit Karyawan Salain Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali Email:
[email protected]
ABSTRAK Pengaruh jenis agregat kasar terhadap kuat tekan beton telah diteliti dengan menggunakan benda uji kubus 150 x 150 x 150 mm. Benda uji dibuat dengan menggunakan perbandingan campuran semen : agregat halus : agregat kasar dalam perbandingan berat 1,0 : 1,4 : 2,1 dan faktor air semen sebesar 0,42. Semen yang digunakan berupa semen portland tipe I dan agregat halus berupa pasir alami. Agregat kasar yang digunakan dibedakan menjadi 3 jenis : 100% kerikil, campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah serta 100% batu pecah. Uji kuat tekan dilaksanakan pada umur 3, 7, 28 dan 90 hari. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kontribusi kekasaran tekstur permukaan agregat kasar campuran terhadap kuat tekan beton relatif sebanding dengan proporsi masing-masing jenis agregat kasar dalam beton. Diperoleh juga bahwa kuat tekan beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% kerikil dibandingkan dengan yang dibuat dengan campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah mencapai 90%, 89%, 92% dan 95% pada umur hidrasi berturut-turut 3, 7, 28 dan 90 hari dan bila dibandingkan dengan yang dibuat dengan 100% batu pecah mencapai 92%, 81%, 85% dan 92%. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa pengaruh jenis agregat kasar, ditinjau dari kekasaran tekstur permukaan, terhadap kekuatan beton cenderung berkurang dengan bertambahnya waktu hidrasi. Kata kunci: kerikil, batu pecah, kuat tekan
1.
PENDAHULUAN
Beton merupakan bahan bangunan yang sangat populer digunakan dalam dunia jasa konstruksi. Tidak ada bahan buatan manusia yang dimanfaatkan melebihi dari penggunaan beton di dunia ini. Informasi terakhir menunjukkan bahwa dewasa ini “konsumsi” beton dunia telah mencapai sekitar 8,8 milyar ton per tahun, ekivalen dengan 1,3 ton untuk tiap manusia di bumi. Jumlah ini nampaknya cenderung akan meningkat mengikuti perkembangan jumlah penduduk serta ilmu pengetahuan dan teknologi. Sejalan dengan hal tersebut, penelitian tentang beton tentunya akan terus dilaksanakan untuk menjawab tuntutan perkembangan zaman dan kondisi lingkungan. Diketahui bahwa kinerja beton banyak dipengaruhi oleh bahan pembentuknya : air, semen dan agregat, sehingga pengawasan terhadap mutu dari bahan-bahan tersebut harus diperhatikan dengan seksama agar diperoleh kualitas beton sesuai dengan yang direncanakan. Dalam teknologi beton, penggunaan agregat (halus dan kasar) dapat mencapai sekitar 75% dari keseluruhan bahan yang diperlukan untuk membuat beton. Dengan demikian tak pelak perhatian terhadap pemilihan jenis maupun karakter dari agregat mendapatkan porsi yang cukup tinggi dalam fabrikasi beton. Umumnya, agregat yang digunakan dalam pembuatan beton dapat berasal dari agregat alami ataupun merupakan hasil pemecahan batu. Dalam literatur disebutkan bahwa beton yang dibuat dengan menggunakan agregat dari hasil pemecahan batu memberikan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan yang dibuat dengan menggunakan agregat alami untuk kondisi lainnya konstan [Mehta, 1986; Neville and Brooks, 1998]. Hal ini biasanya dikaitkan dengan perbedaan tekstur dari agregat tersebut. Campuran beton dengan agregat yang bertekstur kasar atau berupa batu pecah akan menunjukkan kekuatan yang lebih besar. Namun demikian tidak disebutkan seberapa besar perbedaan kekuatan yang dihasilkan oleh beton yang dibuat dengan menggunakan masing-masing maupun campuran dari kedua jenis agregat tersebut dan bagaimana perkembangannya terhadap waktu hidrasi. Sehubungan dengan hal tersebut, dalam penelitian ini akan dicari besar pengaruh jenis agregat kasar terhadap kuat tekan beton dihubungkan dengan waktu hidrasinya.
2.
BAHAN DAN METODE PENGUJIAN
Penelitian yang dilakukan ini menggunakan bahan-bahan untuk campuran beton normal yang terdiri dari air, semen, agregat halus dan agregat kasar. Air yang digunakan untuk mencampur beton diambil dari saluran PDAM. Untuk perekat hidrolik digunakan Semen Portland Tipe I (PCI) berdasarkan SNI 15-2049-2000. Untuk agregat halus digunakan pasir alami sedangkan untuk agregat kasar disiapkan tiga jenis agregat kasar yaitu : 100% kerikil, Universitas Pelita Harapan – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
S - 167
I Made Alit Karyawan Salain
campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah serta 100% batu pecah. Gradasi butiran agregat halus dirancang memenuhi katagori zona 2 sedangkan untuk agregat kasar distribusi butirannya dirancang untuk butiran dengan diameter maksimum 20 mm sesuai standar SNI 03-2834-2000. Beberapa sifat fisik dari semen dan agregat yang digunakan dalam penelitian ini dicantumkan pada Tabel 1 sedangkan gradasi rancangan yang ditetapkan untuk agregat halus dan agregat kasar ditampilkan berturut-turut pada Gambar 1 dan Gambar 2. Tabel 1. Sifat fisik semen dan agregat Jenis Bahan Parameter Berat satuan (kg/lt) Berat jenis SSD Kadar air (%) Penyerapan (%) Kadar lumpur (%) Kekerasan dengan Los Angeles (%)
PCI
Pasir
Kerikil
1,29 -
1,57 2,59 6,95 1,42 3,70 -
1,52 2,66 4,60 2,80 2,20 20,00
Batu pecah 1,49 2,74 1,20 1,74 0,20 14,00
100 90
Lolos Ayakan (%)
80 70 60 Batas Baw ah 50 Batas Atas 40 Gradasi Rancangan 30 20 10 0 0,15
0,30
0,60
1,18
2,36
4,75
9,50
Ukuran Ayakan (mm)
Gambar 1. Gradasi rancangan agregat halus 100 90
Lolos Ayakan (%)
80 70 60 Batas Baw ah
50 Batas Atas
40
Gradasi Rancangan
30 20 10 0 4,75
9,50
19,00
38,10
Ukuran Ayakan (mm)
Gambar 2. Gradasi rancangan agregat kasar Untuk masing-masing jenis agregat kasar, dibuat beton dengan menggunakan perbandingan campuran semen : agregat halus : agregat kasar dalam perbandingan berat 1,0 : 1,4 : 2,1 dan faktor air semen sebesar 0,42. S - 168
Universitas Pelita Harapan – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Pengaruh Jenis Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton
Pencampuran beton dilakukan dengan mixer dimana sebelum dicampur agregat disiapkan dalam kondisi jenuh kering permukaan. Benda uji yang telah dicetak, berupa kubus 150 x 150 x 150 mm, dibiarkan terlebih dahulu dalam cetakannya selama 24 jam dan setelah itu dibuka dari cetakannya untuk selanjutnya mendapatkan perawatan. Perawatan dilaksanakan dengan menutup benda uji dengan karung yang dibasahi secara periodik. Hal ini dilaksanakan sampai dengan waktu yang ditentukan untuk pengujian kuat tekan : 3, 7, 28 dan 90 hari. Uji kuat tekan dilaksanakan dengan menggunakan mesin tekan Controls kapasitas 2000 kN. Untuk setiap pengujian digunakan masing-masing 5 (lima) benda uji. Dengan demikian benda uji yang diperlukan untuk masing-masing jenis agregat kasar adalah 20 (dua puluh) buah, sehingga total benda uji yang dibuat secara keseluruhan adalah 60 (enam puluh) buah. Gambar 3 berikut menampilkan pembuatan, perawatan dan pengujian benda uji kubus 150 x 150 x 150 mm.
Gambar 3. Pembuatan, perawatan dan pengujian benda uji
Universitas Pelita Harapan – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
S - 169
I Made Alit Karyawan Salain
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil uji kuat tekan masing-masing campuran beton untuk tiap umur uji dengan variasi jenis agregat kasar diberikan pada Tabel 2. Hasil yang ditampilkan di sini merupakan nilai rata-rata dari benda uji yang telah memenuhi syarat. Gambar 3 menggambarkan kurva yang menunjukkan hubungan antara kuat tekan dengan umur hidrasi untuk setiap jenis agregat kasar yang digunakan. Tabel 2. Kuat tekan beton pada berbagai umur dan jenis agregat kasar Umur (hari) 3 7 28 90
100% Kerikil 29,96 35,96 45,83 49,78
Kuat tekan (MPa) 50% Kerikil + 50% Batu Pecah 33,11 40,40 50,00 52,40
100% Batu Pecah 32,67 44,44 54,22 54,36
60
Kuat Tekan (MPa)
50
40 100% Kerikil 50% Kerikil+ 50% Batu Pecah 100% Batu Pecah 30
20 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Umur (hari)
Gambar 4. Hubungan antara kuat tekan beton dan umur untuk berbagai jenis agregat kasar Dari Tabel 2 dan Gambar 4 di atas terlihat bahwa nilai kuat tekan meningkat dengan bertambahnya umur beton, dari umur 3 hari hingga mencapai umur 90 hari. Peningkatan kekuatan terjadi terutama pada umur-umur awal hingga mencapai umur 28 hari. Hal ini terjadi pada setiap jenis agregat kasar yang digunakan dalam beton. Setelah melampaui umur 28 hari, perkembangan kekuatan pada beton yang dibuat dengan agregat kasar berupa 100% kerikil atau campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah terlihat melambat. Pada periode yang sama, perkembangan kekuatan pada beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% batu pecah bahkan cenderung mengalami stabilisasi. Hal ini jelas berkaitan dengan proses pengerasan yang terjadi di dalam pasta semen sehubungan dengan perbedaan reaktivitas masing-masing mineral pembentuk semen. Diketahui bahwa mineral C3S yang lebih cepat bereaksi dengan air akan berkontribusi terhadap kekuatan awal sedangkan mineral C2S yang bereaksi lebih lambat akan menyumbangkan kekuatan pada umur panjang. Dengan demikian perkembangan kekuatan beton yang lebih cepat di umur awal erat kaitannya dengan reaksi cepat dari mineral C3S dengan air. Sedangkan melambatnya perkembangan kekuatan beton pada umur panjang berhubungan dengan reaksi lambat dari C2S dengan air. Melambatnya perkembangan kekuatan di umur panjang ini juga dapat dihubungkan dengan proses hidrasi yang semakin sulit dilaksanakan berkaitan dengan semakin meningkatnya jumlah produk hidrasi dan berkurangnya jumlah air atau akses yang tersedia untuk melangsungkan reaksi. Sampai dengan umur uji 90 hari, beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% batu pecah menghasilkan kuat tekan yang paling tinggi bila dibandingkan dengan beton yang dibuat dengan agregat lainnya. Di sisi lain, beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% kerikil memberikan kuat tekan yang paling rendah. Perbedaan kuat tekan beton yang dihasilkan untuk setiap variasi jenis agregat kasar yang dipelajari jelas berhubungan erat dengan perbedaan tekstur dari agregat kasar yang digunakan dalam adukan beton. Secara umum, untuk setiap umur uji diperoleh bahwa kuat tekan beton, diurut dari yang terendah ke yang tertinggi, dihasilkan oleh beton yang dibuat dengan menggunakan berturut-turut agregat kasar berupa 100% kerikil, campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah serta 100% batu pecah. Menarik untuk dicatat bahwa pada beton yang S - 170
Universitas Pelita Harapan – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Pengaruh Jenis Agregat Kasar Terhadap Kuat Tekan Beton
menggunakan agregat kasar campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah, kuat tekan yang dihasilkan relatif proportional dengan kuat tekan yang dihasilkan oleh beton yang menggunakan agregat kasar 100% kerikil dan 100% batu pecah. Hal ini nampak terutama setelah beton melampaui umur 3 hari, dimana kuat tekan beton dengan kandungan agregat kasar 50% kerikil dan 50% batu pecah secara proportional merupakan kontribusi dari masingmasing 50% kekuatan beton dengan 100% kerikil dan 100% batu pecah. Nampaknya, kontribusi kekasaran tekstur permukaan masing-masing agregat kasar campuran terhadap kuat tekan beton relatif konstan. Dengan demikian, hasil ini menunjukkan bahwa semakin kasar tekstur permukaan agregat kasar yang digunakan secara menyeluruh semakin tinggi kuat tekan yang dihasilkan. Kenyataan ini sesuai dengan yang disebutkan dalam literatur [Mehta, 1986; Murdock and Brook, 1986, Neville and Brooks, 1998]. Fenomena ini dapat disebabkan karena ikatan antara pasta maupun mortar dengan agregat menjadi lebih kokoh akibat kekasaran permukaan agregat kasar. Cengkeraman ikatan antar fase pada beton tersebut menjadi lebih padat dan solid sehingga daerah transisi yang merupakan bagian terlemah pada struktur beton menjadi lebih kuat yang akhirnya dapat meningkatkan kuat tekan material secara keseluruhan [Mehta, 1986; Neville and Brooks, 1998]. Namun demikian, waktu hidrasi nampaknya memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap perkembangan kekuatan yang dihasilkan oleh beton dengan agregat kasar yang berbeda tersebut. Pada umur 3, 7, 28 dan 90 hari, kuat tekan beton yang dibuat dengan agregat kasar berupa 100% kerikil adalah berturut-turut 90%, 89%, 92% dan 95% bila dibandingkan dengan yang dibuat dengan agregat kasar berupa campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah. Pada umur yang sama, kuat tekan beton yang dibuat dengan agregat kasar 100% kerikil adalah masing-masing 92%, 81%, 85% dan 92% jika dibandingkan dengan yang dibuat dengan agregat kasar berupa 100% batu pecah. Dengan memperhatikan perkembangan perbandingan kekuatan ini serta kecenderungan perkembangan kuat tekan dengan umur seperti ditampilkan pada Gambar 4, terlihat bahwa dengan bertambahnya waktu, beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% kerikil secara teratur dapat mengejar ketertinggalan kekuatan yang dihasilkan pada beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar baik berupa campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah maupun yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% batu pecah. Lumayan tingginya perbedaan kuat tekan yang dihasilkan antara beton yang dibuat dengan menggunakan kerikil dengan beton yang dibuat dengan menggunakan agregat campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah serta 100% batu pecah hingga mencapai umur 28 hari (berturut-turut 9% dan 18%) erat kaitannya dengan terjadinya ikatan fisik yang lebih baik antara agregat kasar berupa batu pecah yang bertekstur kasar dengan pasta semen dibandingkan dengan agregat kasar berupa kerikil yang teksturnya relatif lebih halus. Namun dengan bertambahnya umur hidrasi, dimana interaksi kimia antara permukaan agregat kasar dengan pasta semen mulai menampakkan efeknya [Lea, 1970; Mehta, 1986; Druex et Festa, 1995], pengaruh kekasaran terhadap kekuatan cenderung berkurang sehingga di umur panjang perbedaan kekuatan nampaknya tidak akan terlalu signifikan bagi beton yang dibuat dengan agregat kasar berupa kerikil, batu pecah maupun campurannya. Terlihat bahwa pada umur 90 hari, perbedaan kuat tekan beton yang dibuat dengan menggunakan kerikil dengan yang dibuat dengan menggunakan agregat campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah serta 100% batu pecah hanyalah berturut-turut 5% dan 9%. Fenomena ini juga dapat dilihat dari kecenderungan perkembangan kuat tekan yang dihasilkan, seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Dari gambar tersebut dapat dilihat dengan jelas bahwa perkembangan kekuatan pada beton dengan agregat 100% batu pecah nampak telah menunjukkan stabilisasi setelah 28 hari, sedangkan pada beton lainnya walaupun terlihat melambat namun jelas masih menunjukkan peningkatan, sehingga berpeluang untuk menghasilkan kekuatan yang menyamai beton yang dibuat dengan menggunakan agregat 100% batu pecah, dengan bertambahnya waktu hidrasi.
4.
PENUTUP
Dari hasil yang telah diperoleh melalui pelaksanaan penelitian serta pembahasan yang telah dilakukan dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : •
Kontribusi kekasaran tekstur permukaan agregat kasar campuran terhadap kuat tekan beton relatif sebanding dengan proporsi masing-masing jenis agregat kasar dalam beton.
•
Perbedaan kuat tekan beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% kerikil terhadap yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa campuran 50% kerikil dan 50% batu pecah mencapai 10%, 11%, 8% dan 5% pada umur hidrasi berturut-turut 3, 7, 28 dan 90 hari.
•
Perbedaan kuat tekan beton yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% kerikil terhadap yang dibuat dengan menggunakan agregat kasar berupa 100% batu pecah mencapai 8%, 19%, 15% dan 8% pada umur hidrasi berturut-turut 3, 7, 28 dan 90 hari.
•
Pengaruh jenis agregat kasar, ditinjau dari kekasaran tekstur permukaan, terhadap kuat tekan beton cenderung berkurang dengan bertambahnya waktu hidrasi.
Universitas Pelita Harapan – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
S - 171
I Made Alit Karyawan Salain
DAFTAR PUSTAKA Badan Standarisasi Nasional (2000). Standar Nasional Indonesia Untuk Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal SNI 03-2834-2000. Badan Standarisasi Nasional (2000), Semen Portland SNI 15-2049-2000. Druex G. et Festa J. (1995). Nouveau guide du béton, 7éme édition, Eyrolles, Paris. Lea, F. M. (1970). The Chemistry of Cement and Concrete, 3rd edition, Edward Arnold Ltd, London. Metha, P. K. (1986). Concrete : structure, properties and materials, 1st edition, Prentice Hall Inc., New Jersey. Murdock, L. J. and Brook, K. M. (1986). Concrete Materials and Practice (Alih Bahasa Ir. Stephanus Hendarko), Erlangga, Jakarta. Neville, A. M. and Brooks, J.J. (1998). Concrete Technology, Updated, Longman Singapore Publishers Pte Ltd.
S - 172
Universitas Pelita Harapan – Universitas Atma Jaya Yogyakarta
