Rancangan Campuran Beton Mutu Tinggi

RANCANGAN CAMPURAN BETON MUTU TINGGI Prosedur yang dalam perencanaan

digunakan

dalam

beton

mutu tinggi adalah dengan

menggunakan prosedur yang

diuraikan dalam ACI 211.1,

untuk

kekuatan

beton

dengan

dengan yang diisyaratkan

normal

sama

untuk beton mutu tinggi.

Kasus : Bpk Fatur ingin membangun sebuah proyek gedung berlantai 21. 4 lantai pertama direncanakkan menggunakan kolom slinder dengan beton mutu tinggi dengan bangunan bermutu tinggi. Kemudian Bpk. Fatur mempercayakan hal ini kepada Ir. Rico Sihotang untuk membuatkan rancangan campurannya dahulu sebagai kriteria yang baik digunakan terhadap permintaan Bpk. Fatur. Bpk. Fatur memberikan persyaratan kekuatan tekan yaitu sebesar 70 Mpa psi pada umur 28 hari. Akibat spasi tulangan ukuran maksimum agregat yang digunakan adalah 20 mm. Pasir alami dalam batas ASTM C33 akan digunakan, yang mempunyai sifat seperti : Modulus kehalusan (FM) = 2.90, Bulk Specifc gravity pada kondisi kering (BSGdry) = 2.59, Resapan berdasarkan berat kering (Abs) = 1.1 % , Dry Rodded unit weight (DRUW) yang digunakan 1628 kg/ m3. Juga digunakan campuran tambahan HRWR. Penyelesaian : 1. Langkah 1 : Menentukan Slump dan Kekuatan yang diinginkan fcr= 70+9.650.90=88.5 MPa

2. Langkah 2 : Menentukan ukuran maksimum agregat Kekuatan beton yang diinginkan < 62 > 62

Perkiraan Ukuran maksimum agregat kasar (cm) 2 - 2.5 1 - 1.3

Tabel 1 : Perkiraan ukuran maksimum agregat

Dari tabel diatas diketahui bahwa ukuran maksimal batu pecah yang digunakan adalah 1.3 cm yang digunakan. Sifat material ini adalah : –

Bulk specific gravity kondisi kering (BSGdry) = 2.76

–

Resapan kondisi kering (Abs) = 0.7 %

–

Dry Rodded unit weight (DRUW) = 1619 kg/m3

–

Gradasi Agregat sesuai ASTM C33, petunjuk agregat kasar No. 7

3. Langkah 3 : Menentukan Kadar Agregat Kasar Optimum Kadar Agregat Maksimum ditentukkan dari tabel 2 Tabel 2 : Kadar Agregat Maksimum Kadar agregat kasar optimum untuk ukuran nominal maksimum dari agregat dengan menggunakan pasir dengan menggunakan nilai modulus kehalusan 2.5 sampai 3.2 Ukuran nominal maksimum 1 1.3 2 2.5 Volime fraksi * dari berat kering 0.65 0.68 0.72 0.75 agregat kasar (oven-dry rodded)

Sehingga : Berat Kering agregat (OD) = (% x DRUW) x (DRUW) = 0.68 m3 x 1619 kg/m3

= 1101 kg 4. Langkah 4 : Estimasi Air Campuran dan Kadar – Udara Berdasarkan pada slump 2.5 – 5 cm dan ukuran mkasimum agrgat kasar 1.3 cm. estimasi pertama diambil dari tabel 3 Tabel 3 Slump (cm) 2.5 - 5 5 - 7.5 7.5 - 10 Udara yang terperangkap *

Campuran air (kg/m3) Ukuran maksimum agregat kasar (cm) 1 1.3 2 2.5 184 190 196 3% ( 2.5 %) **

175 184 190 2.5 % (2.0 %)

170 175 181 2% (1.5%)

166 172 178 1.5 % (1.0 %)

* Nilai yang diberikan harus disesuaikan untuk pasir dengan voids ** Untuk campuran yang diberikan tambahan HRWR

35 %.

Campuran air yang digunakan = 175 kg/m3 Untuk menggunakan campuran yang menggunakan HRWR = 2.0 % Oven dry rodded unit weight = 1619 + (1619 x 2%) = 1651 Menentukan nilai Void content pasir yang digunakan adalah : V=1-oven-dry rodded unit weightbulk spesific gravity (dry) V=1-16512.59 x 1000 x 100=36 %

Penyesuaian air campuran, dihitung yaitu : Koreksi air pecampur = (V – 35) x 4.74 = (36 – 35) x 4.74 = 4.74 kg/m3 Sehingga total air yang dibutuhkan per m3 = 175 + 4.74 = 179.74 kg air dalam admixture, dan belum termasuk air dalam HRWR.

5. Langkah 5 : Menentukan w/c+p Dalam menentukan nilai w/c+p, maka kekutan yang digunakan yaitu : 0.9 x 88.5 = 79.65 Mpa pada umur 28 hari Tabel 4 : w/c+p maksimum untuk beton dengan menggunakan HRWR Field Strength, fcr* (Mpa)

w/c+p Ukuran Maksimum Agregat Kasar (cm) 1 1.3 2 2.5

48

28 hari 56 hari

0.50 0.55

0.48 052

0.45 0.48

0.43 0.46

55

28 hari 56 hari

0.44 0.48

0.42 0.45

0.40 0.42

0.38 0.40

62

28 hari 56 hari

0.38 0.42

0.36 0.39

0.35 0.37

0.34 0.36

69

28 hari 56 hari

0.33 0.37

0.32 0.35

0.31 0.33

0.30 0.32

76

28 hari 56 hari

0.30 0.33

0.29 0.31

0.27 0.29

0.27 0.29

83

28 hari 56 hari

0.27 0.30

0.26 0.28

0.25 0.27

0.25 0.26

6. Langkah 6 : Menghitung Kadar Bahan Semen Berat bahan semen pe m3 beton adalah : msemen=179.740.26= 692 kg

Berat semen yang digunakan sebanyak 691 kg 7. Langkah 7 : Penentuan Komposisi Campuran Dasar Hanya Menggunakan Semen Saja 

Kadar semen per m3 = 692 kg



Volume material per kg/m3 kecuali pasir sebagai berikut : Semen = 692 / 3150 Agregat Kasar = 1101 / 2760 Air = 179.74 / 1000 Uadara = 0.02 x 1 Volume total

0.220 m3 0.399 m3 0.180 m3 0.020 m3 0.819 m3

Dengan demikian, volume pasir yang dibutuhkan per m3 beton = 1 – 0.819 = 0.181 m3 Sebagai berat kering per m3 beton, berat pasir yang diperlukan adalah : 0.181 x 2590 = 469 kg Semen Pasir, kering Agregat Kasar, kering Air, termasuk 3 ons/cwt*retarding admixture

692 kg 469 kg 1101 kg 179.74 kg

8. Langkah 8 : Komposisi Campuran dengan semen dan Fly ash 8.1 Pada ASTM fly ash kelas C yang digunakan memilki bulk specific gravity = 2.64

8.2 Batasan yang dianjurkan untuk penggantian yang diberikan yaitu pada tabel berikut :

Tabel 5 : Nilai yang dianjurkan untuk penggantian Portland semen dengan fly ash Fly Ash Penggantian yang dianjurkan (dalam % berat)

Kelas F Kelas C

15 – 25 20 – 30

Campuran – 1 Campuran – 2 Campuran – 3 Campuran – 4 Campuran – 5

20 % 24 % 28 % 32 % 35 %

8.3 Untuk campuran – 1, berat fly ash per m3 beton (0.20) x (692) = 138.2 kg, maka berat

semen menjadi = 691 – 139= kg. Berat semen dan fly ash per m3 beton untuk campuran yang lain dihutung dengan menggunakan cara yang sama. Sehingga didapat nilainya sebagai berikut : Campuran Gabungan -1 -2 -3 -4 -5

Semen

Fly ash

Total

(kg) 553 526 498 470 449

(kg) 139 166 194 222 243

(kg) 692 692 692 692 692

8.4 Untuk campuran pertama, volume semen per m3 beton adalah (553)/(3150) = 0.18 m3

Dan fly ash per m3 adalah (139)/(2640) = 0.05 m3. Volume semen, fly ash, dan total bahan semen untuk masing-masing campuran adalah :

Volume semen, fly ash, dan total bahan semen Campuran Gabungan -1 -2 -3 -4 -5

Semen

Fly ash

Total

m3 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14

m3 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

m3 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23

8.5 Untuk semua campuran, volume agregat kasar, air, dan udara per m3 beton adalah

sama dengan dengan campuran dasar yang tidak mengandung bahan semen. Bagaimanapun juga, volume bahan semen bervariasi untuk setiap campuran. Berat pasir yang diperlukan per m3 beton untuk campuran – 1 sebagai berikut : Komponen Bahan semen Agregat kasar Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture) Udara Volume total

Volume per m3 beton 0.230 0.399 0.180 0.020 0.829

Volume pasir yang diperlukan adalah (1 – 0.829) = 0.171 m3. Dalam kondisi kering, berat yang diperlukan adalah : (0.171) x (2590) = 443kg. per m3 beton.

Komposisi Campuran beton untuk masing – masing campuran, yaitu :

Campuran – 1 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Campuran – 2 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture) Campuran – 3 Semen Fly ash

Volume 553 kg 139 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Perbandingan 4 1 3.2 7.92 1.3

Volume 526 kg 166 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg Volume 498 kg 194 kg

Perbandingan 3.2 1 2.67 6.63 1.1 Perbandingan 2.57 1

Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Campuran – 5

443 kg 1101 kg 179.74 kg

2.3 5.68 0.93

Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Volume 449 kg 243 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Perbandingan 1.85 1 1.82 4.53 0.74

Campuran – 4 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Volume 470 kg 222 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Perbandingan 2.12 1 2 4.96 0.81

Campuran Dasar Semen Pasir, kering Agregat Kasar, kering Air, termasuk 3 ons/cwt*retarding admixture

Berat kering 692 kg 469 kg 1101 kg 179.74 kg

Berat Batch 692 kg 500 kg 1107 kg 158 kg

Pada hal ini dosis admixture kimia dapat atau tidak perlu disesuaikan pada saat bahan pengganti semen digunakan. Selama trial batching, dapatkan nilai dosis yang tepat untuk semua admixture kimia. 9. Langkah 9 : Campuran percobaan Total kelembaban pasir = 6.4 % Total kelembaban agregat kasar = 0.5 % Koreksi untuk menentukan berat batching untuk campuran dasar dilakukan sebagai berikut : Pasir, basah = (469) x (1 + 0.064) = 500 kg Agregat kasar, basah = (1101) x (1 + 0.005) = 1107 kg Air, koreksi = (179.74) – (469) (0.064 – 0.011) – (1101) (0.005 – 0.007) = 158 kg Campuran – 1

Berat kering 553 kg 139 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Campuran – 2 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Berat kering 526 kg 166 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Campuran – 3 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Berat Batch 553 kg 139 kg 472 kg 1107 kg 159 kg

Berat Batch 526 kg 166 kg 472 kg 1107 kg 159 kg

Berat kering 498 kg 194 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Berat Batch 498 kg 194 kg 472 kg 1107 kg 159 kg

Campuran – 4 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Berat kering 470 kg 222 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Berat Batch 470 kg 222 kg 472 kg 1107 kg 159 kg

Campuran – 5 Semen Fly ash Pasir, kering Agregat kasar, kering Air (termasuk 2.5 ons/ cwt retarding admixture)

Berat kering 449 kg 243 kg 443 kg 1101 kg 179.74 kg

Berat Batch 449 kg 243 kg 472 kg 1107 kg 159 kg

Ukuran trial campuran adalah 0.085 m3. Pengurangan berat batch untuk menghasilkan volume 0.085 m3 pada campuran dasar (692 x 0.085) = 59 kg m3, dan sterusnya untuk masing – masing material dikalikan dengan berat batch, sehingga menghasilkan volume 0.085 m3 adalah sebagai berikut :

Campuran Semen (kg) Fly ash (kg) Pasir (kg) Agregat kasar (kg) Air (kg)

Dasar 58.8 42.5 94.1

Camp. – 1 Camp. – 2 Camp. – 3 Camp. – 4 47.0 44.7 42.3 40.0 11.8 14.1 16.5 18.9 40.1 40.1 40.1 40.1 94.1

94.1

94.1

Camp. – 5 38.2 20.7 40.1

94.1

94.1

13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 Admixture kimia (termasuk bagian dari air campuran)

13.5

10. Langkah 10 : Penyesuaian Komposisi Campuran Berat batch untuk masing-masing trial mix diatur untuk mendapatkan slump dan kelecakan yang diinginkan, sebelum dan sesudah penambahan HRWR. Penyesuaian berat batch untuk campuran dasar ditunjukkan secara detail. lima yang lainnya akan disimpulkan. URAIAN 1.Kuat tekan yang

TABEL/GRAFIK/PERHITUNGAN Ditetapkan

NILAI 70 Mpa pada 28 hari

disyaratkan 2. Kekuatan rata-rata yang

Langkah 1

88.5 Mpa

ditargetkan 3. Jenis Semen 4. Jenis agregat:kasar

Ditetapkan Ditetapkan

Semen Portland Type 1 Batu Pecah

Jenis agregat:Halus 5. S l u m p 6. Ukuran agregat maksimum

Ditetapkan Langkah 2 Ditetapkan

Alami Slump 2.5 – 5 cm 13 mm

Ditetapkan Langkah 8.5

2.90 0.829

ditetapkan 7. Modulus kehalusan (FM) 8. Volume per m3 beton Saran : –

Rancangan campuran perlu dilakukan penyesuaian pada saat percobaan dilapangan. Sehingga kadar air semen dapat disesuaian.

–

Pemilihan rancangan campuran yang dipilih harus sesuai dengan keperluan yang dibutuhkan.

–

HRWR yang digunakan harus disesuaikan dengan reaksi terhadap nilai slump.