Jumal Kajuruteraan 2 (1lIII0) 143-168

HUBUNGAN HALAJU DENYUTULTRASONIK-KEKUATAN MAMPATAN KONKRIT: KESAN NISBAH BATUBAUR-SIMEN,

NISBAH AIR SIMEN DALAM KAEDAH PENGAWETAN BERBEZA

Kamarudln Mohd VU80f '

ABSTRAK

Kesan nlsbah batubaur-slmen dan nlsbah alr-slmen ke atas hubungan halaju denyut ultrasonlk dengan kekuatan mampatan konkrlt yang dlberl pengawetan basah keseluruhan dan pengawetan basah dalam tempoh tertentu te/ah dlkajl. Hubungan halaju denyut­kekuatan mampatan tldak begltu dlpengaruhl oleh nlsbah batubaur­slmen dl antafll 4.8 hlngga 6.8 tetapl kesan perubahan nlsbah alr­slmen dar! 0.45 - 0.67/e/as. Kesan yang leblh le/as kellhatan apablla pengswetan basah dalam tempoh tertentu yang dllkutl dengan pendedahan da/am keadaan makmal dllakukan. Ullan halaju ultrasonlk ke atas konkrit yang serupa dan menerima pengawetan yang sama tetapl diuJI pada umur yang berlainan masih menurut hubungan halaju-kekuatan yang sama.

ABSTRACT

The effects of aggregate-cement and water-cement flItlos on the relationship between 'ultfllsonlc pulse velocities and the cuba compressive strength of concrete under continuos wet curing and wet curing for specific periods were studied. The relationship of the velocity with the compressive strength almost unaffected by the aggregate-cement flItiOS between 4.8 and 6.8, but the variation of water-cement flItiO between 0.45 and 0.67 has some effect. The differences become more pronounced In the wet cured samples which have been exposed to the laboflltory conditions. The uit1lJsonlc velocities of similar samples and cured In similar manner but ware tested at different ages follow the same velocity-strength relationship.

PENDAHUlUAN

Penggunaan halaJu denyut UtrasonI< untuk meramaI kekuatan konkrll telah mula dlberl perhatlan kerana slfalnya yang tIdak memusnahkan bahan yang dlkajl. Bungey(I982) ada mencadangkan bahawa pertambahan kekuatan konkrlt berhubung rape! dengan haJaju danyut tersebut. Hubungan antara kekuatan konkrlt dan halaju denyut Utrasonlk telah pemah dldapatl (JaMs, 1962) bagf nlsbah batubaur­sImen beIbeza dan Janis batubaur yang beltalnan. Kessn jenIs batubaur sangat Jelas mempengaruhl tetapl pengaruh nlsbah batubaur-slmen dlragukan kerana dart laporan Jones (1962) dan ZIvkOYlc dan Kovacevic (1987) menunujukkan pertentangan. Welau bagalmanapun hubungan kakuatan konkrll dengan halaJu denyut InI tldak banyak dlselldlkl. Setakat yang dlketahul elell pengarang masih tldak lengkap.

Parambatan gelombang ultrasonlk sepertl gelombang buny! yang lain bergantung kepada clrt-clrt bahantara sepertl kepadatan, kandungan air dl dalamnya, suhunya, rekahan dan kerencamannya. Konkrlt lalah bahan rencam yang mempunyal kesemua clrk;Irt tersebut. OIe1l Itu bagl mendapatkan suatu hubungan antara kekuatan konkrlt dengan haJaju denyut Inl yang merangkuml samua clrt-clrt teraebut bukanlah mudah. Tambahan pula hubungan tersabut belum tantu bersesualan dengan keadaan konkrlt yang sebanamya.

OIeh yang demlklan menjadl tujuan kertas k8fja InI untuk melaporkan kajlan ke alas kessn beberapa clrt-clrt dl atas, kepada hubungan kekuatan-halaju denyut ultrasonlk. Kessn yang dlkajllalah pengaruh nlsbah alr-slmen dan nlsbah batubaur-slmen kepada hubungan kekuatan-halaju denyul dalam tempoh 7 hart hlnggalah 60 hart umur konkrlt yang terdedah kepada dua kaedah pengawetan berbeza.

UJIKAJIAN

Dua kumpulan sampel Idub bersaIz l00mm teIah dl sedlakan. ~n A IaIah sampel yang berlalnan nlsbah batubaur-slmen (A/C) dengan nlsbah alr-slman (W IC) yang dltetepkan pada 0.52. Samantara kumPU!an B laIah sampel Idub bersalz yang sama tetapl mempunyal nlsbah batubaur-slmen tetap pada 5.00 dan nisbah alr­sImen yang berlalnan.

Bag! kumpufan A sejumlah 60 buah kfub yang mempunyal nlsbah batubaur-slmen 4.8, 5.5 dan 6.8 maslng-maslng dlberl nama A4852, A5552, dan A6852 taah dlbual Dalam kumpufan B sabanyak 84 klub telah dlbuat dengan nlsbah air-simen 0.45, 0.58 dan 0.67 maslng- maslng telah dlnamakan B5045, B5058 dan 85067. Sampel­sampel InI telah dlawut daIam air dan udara dalam tempoh yang berbeza sapartl dlsanaralkan dalam jadual 1 bertujuan manantukan kessn lembapan ke atas hubungan halaju ultrasonlk-kekuatan mampatan.

14S

Semua sampel klub Inl teIah dibuIIt dart batu granll pecah bersalz maksimum 20mm dan pasIr sunge/ yang mempunyal taburan saIz jatuh dalam zon dua /Il8IUU pIawaIan BttIsh BS882(1973). Anallsis taburan saIz batubaur d~ II18I1UM plawalan BrItish BS812(1985). KeboIehkerjaan konkrft menurut ukuran runtuh(slump) berada dl antara 50mm - 8Omm.

OIeh kerana ujlkajllnl tUM menyelldlkl kesan umur konkrll ke alas hala/u ultrasonik bag! kumpulan- kurnpulan konkril sepertl dlnyatakan dl alas, maka pengujlan kekuatan dan halaju perambatan uIlrasonik telah dllakukan pada umur konkrtt 7, 14, 28 dan 60 hart. Pengujlan telah dllakukan dalam dua keadaan: pertame dljalankan pengujlan 1 jam seiepas dlkeluarkan dan dlkerlngkan dartpada air pada umur kellka ujlan dljalankan dan yang kedua sampeI-sampeI konkrft dlblarkan dl daIam rnakmal setelah dlkeluarkan dartpada tangld pengawetan pada hart ke 14 dan 28. Semua sampel-sampel dalam keadaan kedua Inl dlujl pada umur 60 hart.

KEPUTUSAN

Hubungan antara halaju denyut ultrasonlk dengan kekuatan pecah klub bagl sampel konkrlt slrt A yang berbeza nlsbah A/C dan slrl B yang berbeza nlsbah W IC dlbertkan dalam rajah 1 hlngga 4. Rajah 1 dan 3 lalah bagl rnaslng-maslng sampel slrt A dan B yang telah dlawet basah sehlngga ujlan dlJalankan. Sementara rajah 2 dan 4 untuk sampel sIrI A dan B tetapl telah diawet basah dalam tempoh 14 dan 28 hart sahaja. Kemudlan sampel-sampel klub Ilu dltinggalkan dalam keadaan 8uhu dan kelembepan dl makmal sahlngga 60 hart sabelum dlakukan ujlan ultrasonlk dan ujlan kekuatan mampatan pecah klub.

Dalam rajah 5, 6 dan 7 hubungan halaju ultrasonlk dengan kekuatan bag! sampel-sampel dart sIrt A dalam kedua-dua cara pengawetan dlbandlngkan. Sementara rajah 6, 9 dan 10 membandlngkan hubungan halaju ultrasonlk-kekuatan mampatan klub bagl sampel dart slrt B dalam kedua-dua cara pengawetan tersebul.

PERBINCANGAN

Rajah 1 menunjukkan kesan nlsbah A/C tldak begltu besar kepada hubungan halaju ultrasonlk-kekuatan mampatan. Perubahan kecerunan yang kacl berlaku apabla nlsbah A/C bertambah dart 4.6 ke 6.8 dan dl antara A/C=5.5 dan 6.8 kacerunan gera! dldapatl hamplr sarna. Begitu juga apablla konkrll dlblarkan dl dalam cuaca makmal dldapatl kesan perubahan A/C terhadap hubungan halaju ultrasonlk-kekuatan mampatan tldak ketara.

Nisbah air-slmen rN IC) mempengaruhl hubungan halaju ultrasonlk-kekuatan dengan leblh ketara sepertl yang dltunjukkan dalam rajah 3. Nisbah W IC yang rendah membertkan perubahan halaju yang keel berbandlng dengan perubahan kekuatan mampatan. Perubahan halaju berbandlng dengan kekuatan InI bertambah apabla

148

nlsbah W IC leblh IInggl. Inl dapat dUlhat dengan bertambahnya kecerunan garls regrasl dalam rajah 3. Konkrlt yang mempunyal W IC berialnan (rajah 4) yang dltlnggaJkan dalam keadaan cuaca dl rnakmal, menunjukkan hubungan halaju ultrasonlk-kekuatan rnampatan yang berlalnan dan lebih ketara perbezaannya berbandlng dengan sampel yang mempunyal nlsbah A/C berbeza sapertl yang dRunjukkan dalam rajah 2. Jika dlbandlngkan rajah 3 dan 4 laltu dl antara konkrlt dlawet basah dengan konkril yang terdedah kepada cuaca rnakmal dldapall hubungan halaju-kakuatan rnampatan InI bertalnan walaupun sampel klub yang dldedahkan Itu dart kumpulan bancuhan yang sarna. Kecerunan gerafnya agak mendatar dan cenderung kepada kecerunan negatI. 101 menunjukkan kepada klla bahawa sejarah bagalrnana konkrlt Itu dlawet kemudlan dldedah kepada cuaca sekltaran turut mempangaruhi hubungan halaju uItrasonIk-kekuatan rnampatan. OIeh Itu kits tldak baleh sewenang­wenangnya menggunakan hubungan yang ada dart teks atau kertas kerja bagl menganggar kekuatan rnampatan tanpa mengkajl sejarah dedahan konkrlt tersebut.

Kesan lembapan atau kekertngan ke atas konkrR leblh jelas dltunjukkan dalam plot bagl sampel-sampel dart kedua-<lua slrl A dan B daIam rajah 5 hIngga 10. Garis regrasl kaedah gancladua terkecl dart gerafijeraf Inl menunjukkan bahawa kecerunan negatlf yang hamplr rnandatar bagl konkrlt yang terdedah kepada keadaan kertng dan kecerunan yang posItlf bag! keaclaan yang basah berterusan. Keadaan basah yang berterusan Inl dlalaml oIeh konkrlt bagl blnaan jambatan atau jetl dl sungal dan laut atau konkrlt takung air. Sementara keadaan pengawetan Ilasah seiarna tempoh tertentu, kemudlan dldedah kepada keadaan kerlng bertaku kepada konkrlt bangunan atau rumah.

HasH penyelldikan oIeh ZIvkovic and Kovacevic (1987) ke atas konkrlt yang menggunakan slmen Portland relau bagas (portland blast-furnace) dan slmen Portland blasa dengan batubaur sungal tunggaI menunjukkan hast yang serupa dengan ujlkajlan ke atas sampel pengawatan basah dalam laporan 101. Bellau tldak pula mengkajl kesan pengertngan tetace rnangkajl kesan suhu pangawetan berbeza yang leblh tInggI dar120 C.

Sampel-sampel klub konkrlt yang dlawel basah telah tUM dlujl pada umur 7, 14, 28 dan 60 hart. Keputusan ujlkajlan sapertl dllunjukkan dalam rajah 5 hlngga 10 menunjukkan umur konkril yang ber1alnan menurut hubungan yang sarna esalkan parameler­parameter konkrlt serupa. OIeh Itu kekuatan konkrlt pada umur tertentu baleh dlanggarkan dengan menggunakan halaju ultrasonlk, jlka dlketahul hubungan regrasl halaju ultrasonlk- kekuatan yang sebenar.

147

KESIMPULAH

Darlpada hasll kajlan permulaan Inl boIeh dibuat beberapa keslmpulan sepertl berlkut:

1. Hubungan haJaju denyut ultrasonlk dengan kekuatan mampatan konkrlt bergantung kepada cara pengawetan dan sejarah pendedahan konkrlt tersebut.

2. Apablla pendedahan kepada lembapan yang dilerima sama, dldapatl hubungan haJaju denyut ultrasonlk dengan kekuatan mampatan memenuhl garis regrasl yang sama tanpa mengira umur konkrlt. .

3. Nisbah berat alr-slmen memberi kesan yang jelas kepada hubungan halaju denyut-kekuatan mampatan. Oleh Itu penganggaran kekuatan mampatan dari halaju denyut ultrasonlk perlulah mengambil klra nlsbah alr-slmen.

4. Nisbah batubaur-slmen tldak member! kesan yang ketara ke atas hubungan halaju denyut-kekuatan. Dalam hal Inl nlsbah A/C dl antara 4.8 hlngga 6.8 boIeh menggunakan hubungan halaju-kekuatan yang sama bagl tujuan penganggaran.

RUJUKAN

Jones,A. 1962. Non-destructive testing of concrete. Cambridge University Press, London. p104.

BS882: Part 2. 1973. British Standard Institution, London. Bungey,J.H. 1982. The testing of concrete In structures. Chapman

and Hall, New York. 1 st edition. pp43-44. BS812: Part 103. 1985. British Standard Institution, London. Zivkovic, S.D. dan Kovacevic, T.M. 1987. A possibility for generalizing

the strength-velocity relationship for ultrasonic assessment of In-situ concrete strength. Proc. Inter. Conference on Structural Faults and RepaIr. vol. 1. pp129-135.

1. Jabatan Kejuruteraan Awam & Struktur Unlversltl Kebangsaan Malaysia.

148

Nama klub

A4852

A5552

A6852

e5045

85058

B5067

Jumlah klub

JADUAL 1: eDangan klub dar! kumpulan A dan e yang dlawet dalam lempoh tertenlu.

el. klub yang dlawet basah dalam lempoh

7 har! 14 harI 28 harI 60 har!

3 7 7 3

3 7 7 3

3 7 7 3

4 10 10 4

4 10 10 4

4 10 10 4

21 51 51 21

Jumlah klub

20

20

20

28

28

28

144

149

G.G ,-------------------------------,

1.0

4.G

4.0

1.0

10 15

Rajah 1

o

,,0 " Il 0 A 0 - ---0-

Il -m='~- --11--- -6 0 g ~ic----'3

_ 0 __ . -- i._-e-o 0 0 .u-;:::; . ..0---

0-- 0 o

- - - - - A Ale - 4.'

------ 0 Ale • ~.I - . - - - 0 Ale - 8 .8

10 aa so aa

Kesan Nisbah Aie Te rhadap Hubungan Halaju Ultrasonik -Kekuatan Apabila Diawet Basah.

i J !

150

~.G ,-------------------------------------------------------

11.0

UI

4.0

3.0

10

Rajah 2

II 10 II eo

_ . . ------ • A/C .... ------. 4fe • 15.6 _.-.-.A/c ••.•

10

Kesan NisbAh Ale Terhadap Hubungan Halaju Ultrasonik Kekuatan Mampatan Konkrit Diawet Basah Kemudian Ditinggalkan Dalam Cuaea Di Makmal.

151

_ IIIoklo _Ie &.r ..... , Salol" UlIruoDllt

I.G .,----------------------------~

1.0

'-0

1.1

10 11

!Rajah 3

- - -- A _Ie a 0..46 ------ a _Ie. 0.11 - . - . - 0 _Ie a 0.4'1

10 10 II GO 10 16

_ ..- 111 ... (lIP.)

Kes an Nisbah W/ C Terhadap Hubungan HBlaju Ultrasonik -Kekuatan Apabila Diawet Basah

'1'0

152

S.S

1.1

4.5

4.0

.-.- • ...L. .. •. ~-J----- . - .. •

.,.-- ------- --..... --A-'- ------._

- --- - -. 'fIe. 1M ------. 'fIe» o.ae - . - --. 'fIe. 0.17

1.0 +----,r----y---.----,----r----,----r---~-~-

10

Rajah 4

10 III II

Kesan Nisbah W!C Terhadap Hubungan halaju Ultrasonik -Kekuatan Apabila DiBwet Basah, Kemudian Dibiarkan Dala, Cuaea Di Makmal.

153

. ... I

.,.--------------------- .

1.0

.. 0

... 1.0

10

Rajah 5

15

o A_ .0 hoot. tlJ! .0 hari

• A_ 21 hut, tlj1 21 hut A A_ " hut, VJ! eo hari 0 A_ a hut, VJ! 14 hari • ,,_ .. hut, VJ! eo horl • ,,_ 7 huf. VJ! 7 hut

16 &0

J:oItuotan P_ D1lb (lIP.)

eo

Hubungan Halaju Ultrasonik - Kekuatan Bagi Sampel Konkrit A 4852

.. 'J -J I

1154

1.1 ,--------------------------

1.0

".

• 0

• • •

b..l_ " but, OJ! eo _ .. .l_ .. lout. OJ! .. _

..

o .l_ eo ...... 011 II _

• .l_ .. lout. OJ! II lou! o .l_ 1" but, VII 1" _ • .l_ 7 but, VII 7 _

8.' +--,_--~--,__-___,r_--.--__,_--_r--... --,_-10

Rajah 6

10 Ie II 50

-- - -,. (JIPa)

Hubungan Halaju Ultrasonik - Kekuatan Bagi Sampel Konkri A 5552

'.0

4.0

I.'

1.0

10

Rajah 7

10

"j._ 1~ 1luI. Vj\ 10 IluI .. _ 18 laut. VII 10 laad

155

D A_ 10 hart. VII eo horl • j._ 18 10m. VII ea hart o ,_ 14 1luI. VjI 14 IluI • ,_ ? hart, VjI ? horI

••

Hubungan Halaju Ultrasonik - Kekuatan Bagi Sampel Konkrit A 6852

i J f

156

AlC>oIl.O lr/I>OM _pel _

1.1 ,--------------------------

11.0

•. 0

S.6

l>. Ant 1. !au!, Vp eo hut ... A_ II bad, VjI eo !au!

o Ant eo bad, VlI 10 hut • 4_ II bad, VlI .. !au! o _ 14 bad, VlI 14 hut • 4_ 7 bad, VlI 7 hut

S.O +----r--.... --,--.---r----r--,.---,--.--.,---,--10 11

Ra jah 8

10 10 10 16

Hubungan Hal aju Ultrasonik - Kekuatan Bagi Sampel Konkril B 5045

1.0

1.0 -

y-

'"0 -

1.0 -

1.0

10

Rajah 9

... o . _~ 1l - _ .. a :---0

10

I> ... _ U Iaari. UJI 10 ~ ...... _ • Iaari. VJI 10 uri

1!8

_._ PeNh 1Uu~ (lIP.)

157

o ...... 0\ eo b.ri, UJI eo ~ •• _ 211 Uri. UJI 1!8 h.ri o ... _ H hari. UJI 1. ~ •• _ , buS. UJI , bari

eo 116 eo

Hubungan Hal a j u Ultrasonik - Kekuatan Bagi Sampel Konk rit B 5058

i i J

158

S.6 ,-------------------------

0.0

4.6

4.0

" .... ••• jo

0 0

.4 A_ '4 II&rI. VII 10 _

.... "'" aa hut. VjI 00 horf

o A_ 00 holi. VII 10 __ aahut.Vjlaa

o A"'" " hut. VII 14 • '''''' 7 hut. VjI 7 ..

3.0 +---.---,---.---r----.---r---,---.,----.-10 aa aa 10

Rajah 10 Hubungan Ha.laju Ultrasonik Bagi S>lmpel Konkrit B 51