1
STUDI PENGARUH KURVA GRADING IDEAL AGREGAT HALUS TERHADAP KUAT TEKAN BETON NORMAL DENGAN VARIASI BLENDING MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA Yusnita Era Ernada, Pujo Aji, dan Triwulan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] Abstrak— Agregat merupakan material yang sangat berpengaruh terhadap kuat tekan beton. Salah satu agregat yang digunakan dalam beton adalah agregat kasar. Pada ASTM ACI 211 mensyaratkan bahwa agregat halus harus mengikuti standar ASTM C33-03, dimana agregat diasumsikan berada didalam zona grading ideal. Akan sangat menarik untuk mengetahui seberapa ideal grading ideal dalam zona grading ideal sehingga dalam penelitian ini dicoba untuk membagi zona grading ideal menjadi 3 subzona grading ideal (subzona 1 berada paling bawah, subzona 2 ditengah, dan subzona 3 paling atas) untuk dipelajari kuat tekan beton apabila agregat halus berada pada masing-masing subzona. 2 buah grading agregat halus diblending agar masuk kedalam subzona grading yang telah ditentukan dengan menggunakan program Algoritma Genetka (AG). Dari hasil blending tersebut akan dibuat benda uji beton yang akan diuji kuat tekannya untuk kemudian dibuktikan menggunakan teori hipotesa secara statistik. Dari penelitian ini menunjukkan grading ideal pada subzona 2 memberikan hasil kuat tekan yang lebih tinggi dengan tingkat kepercayaan sebesar 95%. Kata Kunci— Agregat halus, Algoritma Genetika, Blending agregat, Grading ideal, Kuat tekan beton, dan Uji hipotesa statistik
PENDAHULUAN
Beton merupakan bahan konstruksi yang telah umum digunakan untuk bangunan. Beton terbentuk dari campuran aggregate halus, aggregate kasar, semen dan air dengan perbandingan tertentu. Beton banyak digunakan dalam dunia konstruksi karena keunggulan-keunggulannya antara lain mempunyai kuat tekan yang tinggi. Kuat tekan beton sangat dipengaruhi oleh material penyusunnya. Sifat material penyusun yang cukup berperan adalah gradasi aggregate penyusun. Salah satu jenis aggregate yang digunakan dalam pembuatan beton adalah aggregate halus atau pasir. Aggregat halus memiliki grading yang berbeda-beda. Aggregate halus yang ideal adalah agregat halus yang masuk di dalam kurva grading agregat halus ideal (ASTM C33-03) sehingga grading aggregate halus yang tidak masuk didalam kurva grading ideal bukan termasuk grading aggregat halus yang ideal. Pada ASTM ACI 211 mensyaratkan bahwa agregat halus harus mengikuti standar ASTM C33-03, dimana agregat diasumsikan berada didalam zona grading ideal. Berdasarkan ASTM C33-03, hasil analisa ayakan agregat halus yang masuk didalam kurva gradasi ideal merupakan agregat yang ideal sebagai bahan campuran dalam pembuatan beton. Untuk
menentukan grading aggregat halus termasuk ideal, maka grading aggregate halus tersebut harus masuk grading ideal aggregate halus yang dilakukan dengan cara analisa ayakan. Hasil analisa ayakan akan diplotkan kedalam kurva grading ideal. Jika grafik data hasil analisa ayakan masuk di dalam kurva grading ideal, maka aggregat tersebut termasuk aggregat yang mempunyai gradasi ideal. Jika grafik data hasil analisa ayakan tidak masuk dalam kurva grading ideal agregat halus maka dilakukan blending aggregat. Blending agregate adalah alternatif yang dipilih agar gradasi bisa masuk zona ideal. Dengan blending agregat maka akan didapatkan komposisi yang tepat dari gabungan 2 atau lebih jenis agregat. Blending agregat dengan cara manual tidaklah mudah terutama bila agregat yang akan digabungkan terdiri lebih dari 2 macam quarry. Dengan adanya perkembangan teknologi, saat ini terdapat program yang dapat dipakai untuk proses blending aggregate dengan menggunakan Algoritma Genetika (AG). Dengan memanfatkan metode AG diharapkan dapat melakukan perhitungan blending agregat dengan cepat dan mudah terutama bila agregat halus terdiri dari banyak quarry. Namun hingga saat ini belum ada analisa yang mengamati pengaruh kurva ideal agregat halus dari variasi blending agregat menggunakan AG. Untuk itu penulis mengajukan penelitian dengan judul Studi Pengaruh Kurva Grading Ideal Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan Beton Normal Dengan Variasi Blending Menggunakan Algoritma Genetika. I. URAIAN PENELITIAN Secara garis besar penelitian ini terdiri dari 5 jenis kegiatan. Pertama : Analisa ayakan agregat halus dan agregat kasar. Kedua : Pembuatan gradasi agregat kasar baru. Ketiga : Blending agregat kasar quarry 1 dan quarry 2. a. Pembuatan gradasi ideal baru menjadi 3 subzona. b. Blending agregat subzona 1, subzona 2, dan subzona 3. Keempat : Pembuatan benda uji dan tes kuat tekan. a. Pembuatan benda uji b. Tes kuat tekan tekan Kelima : Analisa data dan kesimpulan. a. Uji hipotesa matlab b. Kesimpulan Penjelasan secara rinci terkait metodologi dari penelitian ini dapat dilihat di Ernada, 2012 [1].
2 II. HASIL DAN ANALISA DATA A. Analalisa Ayakan Pada penelitian gradasi dari agregat halus (pasir) yang digunakan harus berada dalam batasan gradasi ideal berdasarkan ASTM C33-03 . Untuk agregat halus quarry 1 dan quarry 2 harus berada di luar batasan gradasi ideal ASTM C33-03. Untuk analisa ayakan menggunakan standar ASTM C 136-01 [2]. Dalam penelitian ini digunakan 2 macam quarry agregat halus yang mempunyai gradasi diluar batasan gradasi ideal agregat halus [3].Dari hasil analisa ayakan agregat halus diadapatkan hasil analisa ayakan agregat asli quarry 1 dan quarry 2 [1]. Selanjutnya dau macam quarry tersebut daitur agra gradasinya berada di luar gradasi ideal agregat halus. Berikut adalah hasil analisa ayakan agregat halus quarry 1 dan quarry 2:
B. Batasan Gradasi Ideal Agregat Halus Berdasarkan Prosentase Lolos Ayakan Dibagi Menjadi 3 Batasan Subzona Batasan gradasi agregat halus dibagi menjadi 3 batasan subzona yaitu subzona 1, subzona 2 dan subzona 3. Pembagian batasan tersebut didasarkan pada prosentase lolos ayakan agregat halus[1]. Berikut adalah hasil pembagian batasan gradasi ideal agregat halus dibagi menjadi 3 subzona:
Gambar 3.3 Hasil analisa ayakan agregat halus Sumber : data olahan
Gambar 3.1 Grafik Analisa Ayak Agregta Halus Buatan Quarry 1
Dari gambar 3.1 didapatkan didapatkan grafik gradasi ideal agregat halus quarry 1 berada di luar batasan gradasi ideal agregat halus menurut ASTM C 33-03. Selanjutnya quarry tersebut menjadi agregat halus quarry 1 dan siap untuk dilakukan blending agregat menggunakan metode AG.
Gambar 3.2 Grafik Analisa Ayak Agregta Halus Buatan Quarry 2
Dari gambar 3.2 didapatkan didapatkan grafik gradasi ideal agregat halus quarry 1 berada di luar batasan gradasi ideal agregat halus menurut ASTM C 33-03. Selanjutnya quarry tersebut menjadi agregat halus quarry 1 dan siap untuk dilakukan blending agregat menggunakan metode AG.
Gambar 3.3 merupakan grafik gradasi ideal yang dibagi menjadi 3 batasan subzona gradasi yaitu subzona 1, subzona 2, dan subzona 3. Selanjtnya batas grafik gradasi pada subzona1, subzona 2 dan subzona 3 akan menjadi batasan gradasi blending Q1 dan Q2 menggunakan metode AG. C. Blending Agregat Menggunakan Algoritma Genetika Hasil analisa ayakan agregat halus yang berupa prosentrase agregat halus yang lolos ayakan dan batasan gradasi agregat halus digunakan sebagai masukan pada blending agregat halus dengan menggunakan metode AG. Hasil keluaran dari metode AG berupa prosentase agregat halus. Dalam penelitia ini dilakukan blending agregat halus sebanyak 10 kali pada masing-masing subzona. Berikut adalah hasil blending agregat halus quarry 1 dan quarry 2 manggunakan AG dengan batasan subzona 1 berupa hasil presentasi masing-masing quarry yang diblending sebanyak 10 kali blending:
3 1. Blending agregat halus subzona1: Tabel 3.1 Proentase Hasil Blending Agregat Halus Quarry 1 dan 2 Menggunakan AG
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Quarry 1
Quarry 2
71.144 71.151 71.146 71.147 71.149 71.145 71.111 71.135 71.145 71.146
28.856 28.849 28.854 28.853 28.851 28.855 28.889 28.865 28.855 28.854
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Sumber: Hasil blending agregat harus menggunakan AG Berikut adalah salah satu hasil analisa ayakan agregat halus hasil blending terbaik yang akan digunakana untuk proses mix desain metode ACI.Prosentase hasil blending agregat yang digunakan adalah prosentase hasil blending Q1:Prosentase Hasil BlendingQ2 = 71.144:28.856 dengan Objective Functionn Value Sebesar 7.325. Tabel 3.2Analisa Ayakan Agregat Halus Gabungan 1 Hasil Blending Q1 dan Q2 Menguunakan Metode AG No. S ize
Ukuran Nominal (mm)
% Lolos Ayakan Q1
No.1
3/8 in = 9.5 mm 100
No.2
No.4 = 4.75 mm
No.3
No.8 = 2.36 mm
Q2
% lolos ayakan x % hasil blending Q1'
Objective Function Value 43.977 43.976 43.976 43.976 43.976 43.976 43.976 43.986 43.976 43.978
No.
Objective Function Value 7.325 7.325 7.325 7.325 7.325 7.325 7.325 7.325 7.325 7.325
No.
Tabel 3.3 Proentase Hasil Blending Agregat Halus Quarry 1 dan 2 Menggunakan AG
Q2'
% Total Lolos Ayakan Hasil Gabungan AHG1
Batas Gradasi Zona 1
cek
bb
ba
batas bawah
batas 2
Quarry 1
Quarry 2
55.108 55.126 55.129 55.126 55.125 55.126 55.121 55.015 55.122 55.081
44.892 44.874 44.871 44.874 44.875 44.874 44.879 44.985 44.878 44.919
Sumber: Hasil blending agregat harus menggunakan AG Berikut adalah salah satu hasil analisa ayakan agregat halus hasil blending terbaik yang akan digunakana untuk proses mix desain metode ACI.Prosentase hasil blending agregat yang digunakan adalah prosentase hasil blending Q1:Prosentase Hasil BlendingQ2 = 55.108% : 44.892% dengan Objective Functionn Value Sebesar 43.977. Tabel 3.4 Analisa Ayakan Agregat Halus Gabungan 1 Hasil Blending Q1 dan Q2 Menguunakan Metode AG % Lolos Ayakan
Q2'
% Total Lolos Ayakan Hasil Gabungan AHG1
bb
ba
batas 2
batas 1
44.892
100
ok
ok
100
100
51.802
44.605
96.406
not ok
ok
97
98
% Gabungan
No. S ize
Ukuran Nominal (mm)
Q1
Q2
Q1'
No.1
3/8 in = 9.5 mm
100
100
55.108
No.2
No.4 = 4.75 mm
94
99.360
Batas Gradasi Zona 2
cek
100
71.144
28.856
100
ok
ok
100
100
No.3
No.8 = 2.36 mm
70
98.160
38.576
44.066
82.642
not ok
ok
87
93
94
99.36
66.875
28.671
95.547
ok
ok
95
97
No.4
No.16 = 1.18 mm
43
95.360
23.696
42.809
66.505
ok
ok
62
73
70
98.16
49.801
28.325
78.126
not ok
ok
80
87
No.5
No.30 = 600-μm
18
86.580
9.919
38.867
48.787
ok
not ok
37
48
No.4 No.16 = 1.18 mm 43
95.36
30.592
27.517
58.109
ok
ok
50
62
No.6
No.50 = 300-μm
1.4
52.840
0.772
23.721
24.492
ok
not ok
17
23
No.7
No.100 = 150-μm
0
0.74
0.000
0.332
0.332
not ok
ok
5
7
pan
0
0.00
0.000
0.000
0
ok
ok
0
0
No.5
No.30 = 600-μm
18
86.58
12.806
24.984
37.789
ok
not ok
25
37
No.6
No.50 = 300-μm 1.4
52.84
0.996
15.248
16.244
ok
ok
10
17
0
0.74
0.000
0.214
0.214
not ok
ok
2
5
0
0.00
0.000
0.000
0.000
ok
ok
0
0
No.7 No.100 = 150-μm pan
Gambar 3.4Grafik AnalisaAyakan AHG1 pada Subzona 1
Gambar 3.5 Grafik Gradasi AHG1 pada Subzona 2
3. Blending agregat halus subzona 3 Tabel 3.5 Proentase Hasil Blending Agregat Halus Quarry 1 dan 2 Menggunakan AG
No.
2. Blending agregat halus subzona 2
Objective Function Value
Quarry 1
Quarry 2
4 1
85.149
39.185
60.815
2 3 4 5 6 7 8 9 10
84.848 84.848 84.848 84.848 84.848 84.848 84.848 84.848 84.848
38.509 38.497 38.487 38.495 38.51 38.496 38.505 38.493 38.496
61.491 61.503 61.513 61.505 61.49 61.504 61.495 61.507 61.504
Tabel 3.7 Hasil Kuat Tekan pada Masing-masing subzona
No. Benda Uji 1
Sumber: Hasil blending agregat harus menggunakan AG Berikut adalah salah satu hasil analisa ayakan agregat halus hasil blending terbaik yang akan digunakana untuk proses mix desain metode ACI.Prosentase hasil blending agregat yang digunakan adalah prosentase hasil blending Q1:Prosentase Hasil BlendingQ2 = 39.185% : 60.815% dengan Objective Functionn Value Sebesar 85.149.
Hasil Tes Kuat Tekan Beton (Mpa) Subzona 1
Subzona 2
Subzona 3
27.73
33.96
28.3
2
26.03
28.86
24.67
3
25.58
29.99
31.13
4
25.47
30.56
26.03
5
26.26
35.09
26.03
6
28.3
29.99
25.47
. Tabel 3.7 adalah hasil tes kuat tekan beton pada masingmasing zona. Dari data tes kuat tekan beton pada Tabel 3.7, Tabel 3.8 dan Tabel 3.9 dibuat diagram kuat tekan betonnya. Berikut diagram kuat tekan beton ketiga zona.
Tabel 3.6 Analisa Ayakan Agregat Halus Gabungan 1 Hasil Blending Q1 dan Q2 Menguunakan Metode AG % Lolos Ayakan
% Gabungan
% Total Lolos S aringan Hasil Gabungan
Batas Gradasi Zona 3
cek
No. S ize
Ukuran Nominal (mm)
Q1
Q2
Q1'
Q2'
AHG 1
bb
ba
batas 1
No.1
3/8 in = 9.5 mm
100
100
39.185
60.815
100
ok
ok
100
batas atas 100
No.2
No.4 = 4.75 mm
94
99.36
36.834
60.426
97.260
not ok
ok
98
100
No.3
No.8 = 2.36 mm
70
98.16
27.430
59.696
87.126
not ok
ok
93
100
No.4
No.16 = 1.18 mm
43
95.36
16.850
57.993
74.843
ok
ok
73
85
No.5
No.30 = 600-μm
18
86.58
7.053
52.654
59.707
ok
ok
48
60
No.6
No.50 = 300-μm
1.4
52.84
0.549
32.135
32.683
ok
not ok
23
30
No.7
No.100 = 150-μm
0
0.74
0.000
0.450
0.450
not ok
ok
7
10
pan
0
0.00
0.000
0.000
0
ok
ok
0
0
Gambar 3.7 Grafik Hasil Tes Kuat PadaZona 1, Zona 2 dan Zona 3
Gambar 3.5 merupakan grafik hasil tes kuat tekan beton pada 3 zona. Dari Gambar 3.7 dapat dilihat bahwa hasil kuat tekan beton pada zona 2 memiliki hasil tes kuat tekan beton yang paling tinggi. Namun untuk menguji pernyataan tersebut perlu dilakukan uji hipotesa. Selanjutnya untuk menguji hipotesa dilakukan dengan menggunakan program Matlab. Berikut adalah standar deviasi hasil tes kuat tekan beton pada masing-masing zona: Gambar 3.6 Grafik Gradasi AHG1 pada Subzona 3
D. Tes Kuat Tekan Beton Dari hasil mix desain metode ACI selanjutnya dibuat benda uji beton. setelah dicuring swelama 28 hari beton dites kuat tekannya. Kuat tekan beton dikelompokkan berdasarka masing-masing subzona. Berikut adalah hasil uji tes kuat tekan beton pada masing-masing subzona
Tabel 3.10 Standar Deviasi Hasil Tes Kuat Tekan Beton pada Masing-masing subzona
Subzona
Standar Indikator Deviasi QC (Mpa) 1 1.176 Istimewa 2 2.502 Kurang 3 2.382 Cukup Tabel 3.10 merupakan tabel kualitas control dari standar deviasi tes kuat tekan masing-masing subzona. Hasil control kualitas diatas ,mengacu pada SNI 03-6813-2002 [5].
5 E. Hipotesa Kesimpulan Hasil Tes Kuat Tekan Beton Menggunakan Software Analisa Matematika Untuk mendapatkan hasil tes kuat tekan paling maksimal dari ketiga subzona, maka dilakukan pengujian hipotesa sftwate analisa matematika. Berikut adalah hasil uji hipotesa subzona paling ideal dengan menggunakan Software analisa matematika:
Saran
1. Dalam penelitian ini hanya menggunakan 2 jenis quarry 2.
1. Hipotesa Untuk Menguji Hasil Tes Kuat Tekan Betonpada Subzona 2 Lebih Kecil dari Subzona 1 [1] Dari uji hipotesa software analisa matematika didapatkan nilai P-value < α sehingga nilai hasil hipotesa hasil h= 1 yang berarti hipotesa software analisa matematika menolak h0 dan menerima h1. Dari hasil hipotesa software analisa matematika menunjukkan bahwa hasil kuat tekan pada subzona 2 lebih besar daripada subzona 1. 2. Hipotesa Untuk Menguji Hasil Tes Kuat Tekan Betonpada Subzona 2 Lebih Kecil dari Subzona 3 [1] Dari uji hipotesa software analisa matematika didapatkan nilai P-value < α sehingga nilai hasil hipotesa hasil h= 1 yang berarti hipotesa software analisa matematika menolak h0 dan menerima h1. Dari hasil hipotesa software analisa matematika menunjukkan bahwa Hasil Kuat Tekan Pada Subzona 2 lebih besar daripada subzona 3. 3. Hipotesa Untuk Menguji Hasil Tes Kuat Tekan Beton pada Subzona 3 Sama dengan Subzona 1 nilai P-value > α sehingga hasil hipotesa software analisa matematika = 0 yang berarti hipotesa software analisa matematika menerima h0 dan menolak h1. Dari hasil hipotesa software analisa matematika menunjukkan bahwa Hasil Kuat Tekan Pada Subzona 3 sama dengan subzona 1. 4. KESIMPULAN Kesimpulan 1. Dari hasil penelitian didapatkan analisa ayakan agregat halus hasil blending agregat menggunakan AG menunjukkan bahwa grafik gradasi agregat halus tersebut masuk dalam batasan kurva gradasi ideal agregat halus meskipun ada beberapa hasil gradasi dari masing-masing ayakan yang masih belum memenuhi syarat batas gradasi menurut ASTM C 33-03 namun hasil blending agregat tersebut merupakan hasil paling maksimal. Dari hasil analisa ayakan tersebut juga menghasilkan modulus kehalusan yang berbeda pada masing-masing subzona. 2. Dari penelitian didapatakan bahwa hasil kuat tekan beton pada subzona 2 memiliki hasil kuat tekan beton paling tinggi. Dari hasil uji hipotesa statistik dengan tingkat kepercayaan 95% didapatkan hasil bahwa zona 2 merupakan zona yang paling ideal. Jadi dapat disimpulkan bahwa posisi gradasi ideal agregat halus yang didapat dari blending agregat halus quarry 1 dan quarry 2 menggunakana AG dalam kurva gradasi ideal melalui tes kuat tekan beton normal berada pada subzona 2.
3.
4.
5.
agregat halus. Diharapkan dalam penelitian berikutnya dapat ditambahkan lagi jenis quarry agregat halus. Keakurasian prediksi ini sangat bergantung pada kuat tekan beton aktual (Sm). Maka dari itu pada saat pembuatan dan proses caping harus sehati-hati mungkin agar hasil yang didapatkanpun dapat seakurat mungkin. Penelitian ini hanya menggunakan sedikit jumlah benda uji dan waktu pengerjaan. Oleh karena itu untuk penelitian selanjutnya diharapkan jumlah benda uji yang digunakan akan lebih banyak dan waktu pengerjaan lebih lama. Diharapkan pada penelitian selanjutnya pemilihan umur prediksi 28 hari dapat ditambah lagi variasinya, sehingga umur prediksi yang didapatkan bisa lebih akurat lagi. Diharapkan pada penelitian selanjutnya dibuat prediksi menggunakan metode kematangan dengan variasi mutu beton (f’c ) yang berbeda-beda. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis Y.E.E mengucapkan terima kasih kepada PT. ANGKASAPURA II yang telah memberikan dukungan finansial melalui Beasiswa ANGKASAPURA II tahun 20102012”. DAFTAR PUSTAKA [1]
[2] [3] [4]
[5]
Ernada, Yusnita Era. 2012. Studi Pengaruh Kurva Grading Ideal Agregat Halus Terhadap Kuat Tekan Beton Normal Dengan Variasi Blending Menggunakan Algoritma Genetika. Jurusan Teknik Sipil. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. ASTM C 136-01. “Standar Metode Tes untuk Analisa Ayakan Agregat Halus dan Kasar”. Anual Book of ASTM Standards. ASTM C 33-03. “Standar Spesifikasi Untuk Agregat Beton”. Anual Book of ASTM Standards. Aji, P., & Purwono, R. 2011. “Pemilihan Proporsi Campuran Beton (Concrete Mix Design) Sesuai ACI, SNI dan ASTM”. ITS Press, Surabaya. SNI 03-6813-2002. “Standar Deviasi”.
