Perbandingan Job Mix Design Beton Antara Metode DoE dan ACI
PERBANDINGAN JOB MIX DESIGN BETON ANTARA METODE DoE DAN ACI Arifal Hidayat ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah membandingkan hasil rancangan (teoritis) campuran beton rencana fc’ 22,5 MPa untuk 1 m3 menggunakan metode Departement of Environment (DoE) dan metode American Concrete Institute (ACI), dari kedua metode tersebut akan diketahui secara teoritis penggunaan bahan-bahan yang optimal (ekonomis).Tahapan dalam rancangan campuran beton fc' 22,5 MPa adalah : (1) analisa saringan agregat halus dan agregat kasar; (2) pemeriksaan berat jenis dan penyerapan agregat halus dan agregat kasar; (3) pemeriksaan berat isi agregat dan (4) pemeriksaan kadar lumpur dengan menggunakan material yang sama yaitu agregat yang berasal dari quary Tanjung Belit kabupaten Rokan Hulu.Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan disimpulkan bahwa rancangan campuran beton metode ACI menghasilkan proporsi campuran bahan yang relatif lebih sedikit jika dibandingkan dengan menggunakan metode DoE. Artinya bahwa secara praktek rancangan campuran beton metode ACI lebih ekonomis dari segi penggunaan bahan dari pada menggunakan metode DoE. Kata kunci: metode DoE, ACI ABSTRACT The purpose of this study was to compare the results of the design (theoretical) mix concrete plan fc' of 22.5 MPa for 1 m3 using the Department of Environment (DoE) and the method of the American Concrete Institute (ACI), of both methods will be known theoretically - use of materials optimal material (economical). Stages in the concrete mix design fc ' of 22.5 MPa are : (1) sieve analysis of fine aggregate and coarse aggregate, (2) examination of specific gravity and absorption of fine aggregate and coarse aggregate, (3) a weight check aggregate content and (4) examination of sludge levels using the same material that is derived from the aggregate quary Tanjung district of Rokan Hulu. Berdasarkan complicated the analysis and discussion concluded that the concrete mix design method of ACI produces a mixture proportion of material that is relatively less when compared to using DoE methods. This means that in practice the design of concrete mix ACI method is more economical in terms of the use of materials on using DoE methods. Keywords: DoE method, ACI
1. PENDAHULUAN Campuran beton merupakan perpaduan dari komposit material penyusunnya. Karakteristik dan sifat bahan akan mempengaruhi hasil rancangan campuran beton tersebut. Rancangan campuran beton dilakukan untuk mengetahui komposisi bahan-bahan penyusun beton. Pada dasarnya rancangan campuran beton dimaksudkan untuk menghasilkan suatu komposisi penggunaan bahan yang minimum dengan kekuatan yang maksimal dengan tetap mempertimbangkan kriteria standar mutu Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian
beton dan ekonomis jika ditinjau dari aspek biaya keseluruhannya (Mulyono, 2004). Dalam menentukan rancangan campuran beton dapat digunakan beberapa metode, antara lain: (1). Metode British Standard atau Departement of Environment (DoE); (2). American Concrete Institute (ACI); (3). Road Note No. 4; (4). Portland Cement Association; (5). American Society for Testing Materials (ASTM); (6) Japan Industrial Standard (JIS) dan lain-lain. Di Indonesia metode yang digunakan untuk rancangan campuran beton Page 43
merupakan adopsi dari British Standard atau Departement of Environment (DoE) yang dimuat dalam buku standar No. SK. SNI. T15-1990-03. Kriteria dasar dalam perancangan beton adalah kekuatan tekan beton yang berhubungan dengan faktor air semen yang digunakan. Menurut Neville (1981), untuk menghasilkan kekuatan yang tinggi maka penggunaan air dalam campuran beton harus minimum. Tujuan dari penelitian ini adalah membandingkan hasil rancangan (teoritis)
campuran beton rencana fc’ 22,5 MPa untuk 1 m3 menggunakan metode British Standard atau Departement of Environment (DoE) dengan metode American Concrete Institute (ACI) dengan menggunakan material yang sama yaitu agregat yang berasal dari quary Tanjung Belit kabupaten Rokan Hulu. Klasifikasi dan Mutu Beton Kelas dan mutu beton menurut SK. SNI. T-151990-03 adalah:
Tabel 1. Kelas dan mutu beton Kelas
Mutu (MPa)
fb' (Kg/cm2)
fcr' (Kg/cm2)
Tujuan
I (Rendah)
Bo BI fc' 12,5 fc' 17,5
125 175
fcr' = fc' + 1,64.S
Non Struktural Struktural Struktural
II (Sedang)
fc' 22,5 fc' 30 fc' 35
225 300 350
fcr' = fc' + 1,64.S
Struktural Struktural Struktural
III (Tinggi)
fc' 40 fc' > 40
400 > 400
fcr' = fc' + 1,64.S
Struktural Struktural
Keterangan: fc' = kuattekankarateristikbeton (MPa) fb' = kuattekanbeton yang diperolehdaribendauji (Kg/cm2) fcr' = kekuatanbeton rata-rata (Kg/cm2) S = deviasistandar Metode Departement of Environment (DoE) Perancangan cara Inggris atau dikenal dengan metode Departemen Pekerjaan Umum yang tertuang dalam SK. SNI. T-15-1990-03 yaitu “Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal” merupakan adopsi dari cara Departement of Environment (DoE), Building Research Establishment, Britain.
ketersediaan bahan-bahan di lapangan, kemudahan pekerjaan, serta keawetan dan kekuatan beton. Cara ACI melihat bahwa dengan ukuran agregat tertentu, jumlah air perkubik akan menentukan tingkat konsistensi dari campuran beton yang pada akhirnya akan mempengaruhi pelaksanaan pekerjaan (workability).
Metode American Concrete Institute (ACI) American Concrete Institute (ACI) mensyaratkan suatu campuran perancangan beton dengan mempertimbangkan sisi ekonomisnya dengan memperhatikan
2. METODE PENELITIAN Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan penelitian ini adalah:
Page 44
dalam
JURNAL APTEK Vol. 6 No. 1 Januari 2014
Perbandingan Job Mix Design Beton Antara Metode DoE dan ACI
3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Analisis Hasil Pemeriksaan Agregat Halus 1. Analisa saringan Dari hasil analisa saringan agregat halus diperoleh persentase tertahan total 100% dari diameter lubang ayakan terhadap persentase berat butir agregat halus yang lolos diperoleh grafik gradasi nomor 2 Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian
(dua) dan termasuk agregat yang berbutir kasar. Persentase yang lewat ayakan
1. Semen, menggunakan semen tipe I produksi PT. Semen Padang 2. Agregathalus, yang bersumber dari quary Tanjung Belit kabupaten Rokan Hulu, berdiameter butiran maksimum 4,75 mm sesuai standar SK SNI M-08-1989-F. 3. Agregat kasar, yang bersumber dari quary Tanjung Belit kabupaten Rokan Hulu, berdia meter minimum 40 mm sesuaistandar SK SNI M-08-1989-F. 4. Air, diambil dari air sumur bor di Laboratorium Teknologi Bahan Konstruksi Universitas Pasir Pengaraian kabupatenRokanHulu. Alat Penelitian Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain : timbangan, cawan, oven, saringan (19,1 mm, 9,5 mm, no. 4, no. 8, no. 16, no. 30, no. 50, no. 100), Piknometer, kerucut terpancung (diameter bagian atas 40 + 3) mm, batang penumbuk, cetakan benda uji silinder diameter 150 mm, mesin pembebanan tekan dan lain sebagainya. Prosedur Pemeriksaan Bahan Tahapan-tahapan dalam pemeriksaan bahan adalah: 1. Pemeriksaan analisa saringan agregat halus dan agregat kasar 2. Pemeriksaan berat jenis dan penyerapan agregat halus dan agregat kasar 3. Pemeriksaan berat isi agregat 4. Pemeriksaan kadar lumpur 5. Pengujian beton segar 6. Pengujian kuat tekan beton
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.150
100 90
100 90
75 59 30
55
35
10 8 0.15 0.3
0.6
1.2
2.4
4.8
9.6
19
38
Ukuran mata ayakan ( mm )
Gambar 1. Batas gradasi pasir daerah gradasi no. 2 2. Passing 200 (0,075 mm) kadar lumpur Hasil pemeriksaan kadar lumpur agregat halus dari dua kali pengujian niali rataratanya 1,30 % dan nilai ini masih memenuhi standar spesifikasi kadar Lumpur yaitu < 5 %. Dengan demikian agregat ini dapat digunakan sebagai material pembentuk beton normal. 3. Berat isi Hasil pemeriksaan didapat berat isi agregat halus yaitu 1,57 gram/cm3. Sedangakan standar spesifikasi berat isi yaitu 1,4 gram/cm3 s/d 1,9 gram/cm3 artinya agregat halus ini dapat digunakan pada perancangan campuran beton normal. 4. Berat jenis Dari pemeriksaan didapat berat jenis kering permukaan (Ss) sebesar 2,65 gram/cm3, berat jenis semu (Sa) sebesar 2,695 gram/cm3 dan penyerapan air (Sw) sebesar 1,935 gram/cm3. Berat jenis yang sesuai standar spesifikasi yaitu 2,58 s/d 2,83 gram/cm3. 5. Kadar air dan penyerapan Dari hasil pemeriksaan terhadap kadar air dan penyerapan didapat hasilnya sebesar 0,366 % untuk kadar air rata-rata dan 1,176 % untuk penyerapan rata-rata.
Page 45
1. Analisa saringan
Persentase yang lewat ayakan
B. Analisis Hasil Pemeriksaan Agregat Kasar
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 8 5 23 0 0.150
100 100 100
23 17
15 10
0.3
0.6
1.2
2.4
55 50
40 35
25 23
21 16
13 11
10 7
55
46 40
37 31
30 24
77 67
60 52
4.8
9.6
19
38
76
Ukuran mata ayakan ( mm )
Gambar 2. batas gradasi kerikil dengan ukuran maksimum 40 mm 2. Passing 200 (0,075 mm) kadar lumpur Hasil pemeriksaan kadar lumpur agregat kasar dari dua kali pengujian didapatkan nilai rata-rata sebesar 0,35 % dimana standar spesifikasi kadar Lumpur yaitu < 5 %, artinya nilai kadar lumpur atau kotoran pada agregat sedikit. 3. Berat isi Dari hasil pemeriksaan didapat berat isi agregat kasar yaitu 1,62 gram/cm3. Dimana standar spesifikasi berat isi antara 1,4 sampai 1,9 gram/cm3 artinya agregat kasar ini dapat digunakan pada perancangan campuran beton normal. 4. Berat jenis
Hasil pemeriksaan didapatkan nilai berat jenis kering permukaan (Ss) sebesar 2,57 gram/cm3, berat jenis semu (Sa) sebesar 2,65 gram/cm3 dan penyerapan air (Sw) sebesar 1,93 gram/cm3.. Berat jenis yang sesuai standar spesifikasi yaitu antara 2,58 sampai 2,83 gram/cm3. 5. Kadar air dan penyerapan Hasil pemeriksaan terhadap kadar air dan penyerapan didapat hasilnya sebesar 0,406 % untuk kadar air rata-rata dan 0,709 % untuk penyerapan rata-rata. C. Rancangan Campuran Beton Hasil perhitungan rancangan campuran beton cara DoE dan ACI untuk 1m3 adalah:
Tabel 4. Rancangan campuran beton metode DoE No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Page 46
Uraian Kuat tekan yang disyaratkan Devisiasi standar Nilai tambah (margin) Kekuatan rata-rata yang di targetkan Jenis semen Jenis agregat kasar dan agregat halus Faktor air semen bebas Faktor air semen maksimum Slump Ukuranagregatmaksimum Kadar air bebas
Nilai fc' 22.5 MPa 4.2 N/mm2 12 MPa 34.5 MPa Semen Padang type I Quary Tanjung Belit-Rokan Hulu 0.4 0.6 60 – 100 mm 40 mm 175 JURNAL APTEK Vol. 6 No. 1 Januari 2014
Perbandingan Job Mix Design Beton Antara Metode DoE dan ACI
12 13 14 15 16 17 18 19 20
Kadar semen Jumlah semen minimum Susunanbesarbutiragregathalus Persentaseagregathalus Beratjenisrelatifagregatkeringpermuka an Beratjenisbeton Kadar agregatgabungan Kadar agregathalus Kadar agregatkasar Banyaknyabahan Semen (teoritis) (kg) 3 Tiap m campuran 437.5
437.5 kg/m3 275 kg/m3 Daerah gradasisusunanbutir 2 30.00% 2.58 2350 1737.5 kg/m3 521.25 kg/m3 1216.25 kg/m3 Agregathalus Agregatkasar (kg) (kg) 521.25 1216.25
Tabel 5. Rancangan campuran beton metode ACI No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Uraian Kuattekan yang disyaratkan Slump Ukuranagregatmaksimum Kadar air Faktor air semen Faktor air semen maksimum Kebutuhan semen Kebutuhanagregatkasar Kebutuhanagregathalus Banyaknyabahan Semen (teoritis) (kg) 3 Tiap m campuran 425.74
Nilai fc' 22.5 MPa 80 – 100 mm 40 mm 215 kg/m3 0.51 0.6 425.74 kg/m3 1085.58 kg/m3 539.42 kg/m3 Agregathalus Agregatkasar (kg) (kg) 215 539.42
Tabel 6. Perbandingan rancangan campuran beton antara metode DoE dan ACI Proporsicampuran (kg/m3) fc' rencana Metode Agregathal Agregatkas (MPa) Semen Air us ar DoE 22.5 437.5 521.25 1216.25 175 ACI 22.5 425.74 539.42 1085.58 215
D. Hasil Pengujian Kuat Tekan Beton Berikut ini merupakan hasil pengujian kuat tekan beton fc' 22,5 MPa untuk masing-
Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian
masing metode DoE dan ACI pada umur beton 7, 14 dan 28 hari yang dapat dilihat pada tabel berikut.
Page 47
Tabel 7. Hasil kuat tekan beton metode DoE dan ACI fc' 22,5 Mpa Benda uji
Umur (hari)
1 2 7 hari 3 Kuattekan rata-rata 1 2 14 hari 3 Kuattekan rata-rata 1 2 28 hari 3 Kuattekan rata-rata
4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa rancangan campuran beton dari metode ACI menghasilkan nilai kuat tekan beton yang lebih besar dibandingkan metode DoE. Artinya bahwa rancangan campuran beton fc' 22,5 MPa metode ACI lebih ekonomis dan lebih kuat dari metode DoE.
Page 48
Kuattekan (MPa) metode DoE 17,14 18,27 16,58 17,33 19,61 18,47 18,65 18,91 24,13 22,44 23,47 23,35
Kuattekan (MPa) metode ACI 19,60 20,13 19,23 19,65 23,42 24,18 24,35 23,98 27,02 26,13 27,46 26,87
5. DAFTAR PUSTAKA Mulyono, ”Teknologi Beton”, Andi, Yogyakarta, 2004. Murdock & Brook., “Bahan dan Praktek Beton”, Erlangga, Jakarta, 1991. SK SNI S-04-1989-F., ”Spesifikasi Bahan Bangunan Bagian A”, Dep. PU, Bandung. SK SNI T-15-1990-03., “Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal”, Dep. PU, Bandung. Subakti. A, ”Teknologi Beton Dalam Praktek”, FTSP-ITS, Surabaya, 1995. Tjokodimulyo. K, ”Teknologi Beton”, Teknik Sipil UGM, Yogyakarta, 1996.
JURNAL APTEK Vol. 6 No. 1 Januari 2014
