PERANCANGAN CAMPURAN BETON

Perancangan campuran beton (Mix desain) bermaksud untuk memenuhi komposisi dan proporsi bahan bahan penyusun beton. Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis dan ekonomis.

Kriteria dasar perancangan beton adalah kekuatan tekan dan hubungannya dengan factor air semen yang digunakan.

Pada dasarnya perancangan campuran dimaksudkan untuk mendapatkan proporsi campuran yang optimum dengan kekuatan yang maksimum.

Macam-macam perancangan campuran : ACI (American Concrete Institute, USA)

DOE (Departement of Environment, Inggris)

PCA (Portland Cement Association)

Road Note N.04 Dreux (Prancis) SNI 03-2834-2000 Coba-coba (trial mix), dll

Mix Design Beton American Association (ACI) Metode Absolute Volume

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).Pada metode ini, input data perancangan meliputi data standar deviasi hasil pengujian yang berlaku untuk pekrjaan yang sejenis dengan karakteristik yang sama. Selanjutnya data tentang kuat tekan rencana, data butir nominal agregat yang digunakan, data slump, (jika diinginkan dengan nilai tertentu), berat jenis agregat, serta karakteristik lingkungan yang diinginkan.Sebelum melakukan perancangan, data-data yang dibutuhkan harus dicari. Jika data-data yang dibutuhkan tidak ada, dapat diambil data dari tabel-tabel yang telah dibuat untuk membantu penyelesaian perancangan cara ACI ini. Bagian alir perancangan dengan metode ACI dapat dilihat sebagai berikut:

  Langkah Perancangan ACI Hitung kuat tekan rata-rata beton, berdasarkan kuat tekan

rencana dan margin, f’cr = m + f’c1. m = 1.64*Sd, standar deviasi diambil berdasarkan data yang lalu, jika

tidak ada diambil dari Tabel 8.1 berdasarkan mutu pelaksanaan yang diinginkan.

2. Kuat tekan rencana (f’c) ditentukan berdasarkan rencana atau dari hasil uji yang lalu.

Volume PekerjaanMutu Pelaksanaan (Mpa)

Baik Sekali Baik Cukup

Kecil (< 1000 m3)

Sedang (1000 - 3000 m3)Besar ( > 3000 m3)

4.5 < sd <5.5

3.5 < sd <4.52.5 < sd <3.5

5.5 < sd <6.5

4.5 < sd <5.53.5 < sd <4.5

6.5 < sd <8.5

5.5 < sd <7.54.5 < sd <6.5

Tabel Nilai Standar Deviasi

Tetapkan nilai slump, dan butir maksimum agregat1. Slump ditentukan. Jika tidak dapat, data diambil dari Tabel

berikut:

2. Ukuran maksimum agregat dihitung dari 1/3 tebal plate dan atau 3/4 jarak bersih antar baja tulangan, tendon, bundle bar, atau ducting dan atau 1/5 jarak terkecil bidang bekisting ambil yang terkecil, jika tidak diambil dari Tabel 8.3.

Jenis KonstruksiSlump (mm)

Maksimum Minimum-       Dinding Penahan dan Pondasi-       Pondasi sederhana, sumuran, dan dinding sub struktur-       Balok dan dinding beton-       Kolom struktural-       Perkerasan dan slab-       Beton masal

76.276.2

101.6101.676.250.8

25.425.425.425.425.425.4

Tabel 8.2 Slump yang disyaratkan untuk berbagai konsentrasi kenurut ACI.

Dimensi Minimim, mm Balok / kolom Plat

62.5

150

300

750

12.5 mm

40 mm

40 mm

80 mm

20 mm

40 mm

80 mm

80 mm

Tabel 8.3 Ukuran Maksimum

Agregat

Tetapkan jumlah air yang dibuhkan berdasarkan ukuran maksimum agregat dan nilai slump dari Tabel 8.4

Slump (mm)Air (lt/m3)

9.5 mm 12.7 mm 19.1 mm 25.4 mm 38.1 mm 50.8 mm 76.2 mm 152.4 mm

25.4 s/d 50.8

76.2 s/d 127

152.4 s/d 177.8

Mendekati jumlah kandungan

udara dalam beton air entrained

(%)

210

231

246

3.0

201

219

231

2.5

189

204

216

2.0

180

195

204

1.5

165

180

189

1.0

156

171

180

0.5

132

147

162

0.3

114

126

-

0.2

25.4 s/d 50.8

76.2 s/d 127

152.4 s/d 177.8

Kandungan udara total rata-rata

yang disetujui (%)

183

204

219

177

195

207

168

183

195

162

177

186

150

165

174

144

159

168

123

135

156

108

120

-

Diekspose sedikit

Diekspose menengah

Sangat ekspose

4.5

6.0

7.5

4.0

5.5

7.0

3.5

5.0

6.0

3.0

4.5

6.0

2.5

4.5

5.5

2.0

4.0

5.0

1.5

3.5

4.5

1.0

3.0

4.0

Perkiraan Air Campuran dan Persyaratan Kandungan Udara untuk Berbagai Slump dan Ukuran Nominal Agregat Masimum

Tetapkan nilai Faktor Air Semen dari 8.5. Untuk nilai kuat tekan dalam Mpa yang berada di antara nilai yang diberikan dilakukan interpolasi.

Kekuatan Tekan28 hari (Mpa)

FASBeton

Air-entrainedBeton

Non Air-entrained

41.4

34.5

27.6

20.7

13.8

0.41

0.48

0.57

0.68

0.62

-

0.4

0.48

0.59

0.74

Hitung semen yang diperlukan, yaitu jumlah air dibagi dengan factor air semen.

Tetapkan volume agregat kasar berdasarkan agregat maksimum dan Modulus Halus Butir (MHB) agregat halusnya  sehingga didapat persen agregat kasar (Tabel 8.6). Jika nilai Modulus Halus Butirnya berada di antaranya, maka dilakukan interpolasi. Volume agregat kasar=persen agregat dikalikan dengan berat kering agregat kasar.

Estimasikan berat beton segar berdasarkan Tabel 8.7, kemudian hitung agregat halus, yaitu berat beton segar – (berat air + berat semen + berat agregat kasar).

Hitung proporsi bahan, semen, air, agregat kasar dan agregat halus, kemudian koreksi berdasarkan nilai daya serap air pada agregat.

Koreksi Proporsi Campurannya.

UkuranAgregat

Maks (mm)

Volume Agregat kasar kering * persatuan volume untuk berbagai modulus halus butir

2.40 2.60 2.80 3.00

9.5

12.7

19.1

25.4

38.1

50.8

76.2

152.4

0.50

0.59

0.66

0.71

0.75

0.78

0.82

0.87

0.48

0.57

0.64

0.69

0.73

0.76

0.80

0.85

0.46

0.55

0.62

0.67

0.71

0.74

0.78

0.83

0.44

0.53

0.60

0.65

0.69

0.72

0.76

0.81

Tabel 8.6 Volume Agregat Kasar Per satuan Volume Beton

Ukuran Agregat Max (mm)

Beton Air Entrained (kg/m3)

Beton Non-Air Entrained (Kg/m3)

9.5 2304 2214

12.7 2334 2256

19.1 2376 2304

25.4 2406 2340

38.1 2442 2376

50.8 2472 2400

76.2 2492 2424

152.4 2538 2472

Kekurangan dan Kelebihan Metode ACI

Cara ini merupakan cara coba-coba untuk memperoleh proporsi bahan yang menghasilkan konsistensi. Jika dipakai agregat yang berbeda akan menyebabkan konsistensi yang berbeda juga.

Nilai Modulus Halus Butir (MHB) sebenarnya kurang menggambarkan gradasi agregat yang tepat. Untuk agregat dengan berat jenis yang berbeda, perlu dilakukan koreksi lagi.

Mix Design Metode Portland Cement Association (PCA)

Metode desain campuran Portland Cement Association

(PCA) pada dasarnya serupa dengan metode ACI sehingga secara umum hasilnya akan saling mendekati. Penjelasan lebih detail dapat dilihat dalam Publikasi PCA, Portland Cement Association, Design

and Control of Concrete Mixtures. 12thedition, Skokie,

Illinois, USA: PCA, 1979, 140 pp.

Mix Design Metode DEO (Department of Environment)

Department of Environment (DeO), Building Research Establishment Britain. Metode ini diadopsi oleh Indonesia pada SK.SNI T-15-1990-03 Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal.

Adapun langkah-langkahnya secara garis besarnya adalah sebagai berikut:1. Penetapan kuat tekan beton yang disyaratkan (f'c) pada umur tertentu.2. Penetapan nilai standar deviasi (Sd). Standar deviasi ditetapkan berdasarkan

tingkat mutu pengendalian pelaksanaan campuran beton-nya. Makin baik mutu pelaksanaan makin kecil nilai standar deviasinya.

3. Perhitungan nilai tambah ('Margin/M')4. Jika nilai tambah sudah ditetapkan sebesar 12 MPa, maka langsung ke langkah5. Jika nilai tambah dihitung berdasarkan nilai standar deviasi Sd, maka margin

dihitung dengan rumus:

M = k. Sddimana:M    : Nilai tambah (MPa)K     : 1.64Sd   : Standar deviasi (MPa)

6. Menetapkan kuat tekan rata-rata yang direncanakan, dihitung dengan rumus:

f'cr = f'c + Mdimana:f'cr  : Kuat tekan rata-rata (MPa)f'c     : Kuat tekan yang disyaratkan (MPa)M     : Nilai tambah (MPa)7. Penetapan jenis semen Portland.8. Penetapan jenis agregat, memakai jenis pasir atau kerikil yang alami

atau agregat jenis batu pecah.9. Menetapkan faktor air semen.10.Penetapan faktor air semen maksimum, dari fas maksimum yang

diperoleh dibandingkan dengan fas langkah 8, dicari nilai yang terkecil.

11. Penetapan nilai slump, ditetapkan berdasar-kan pelaksanaan pembuatan, pengangkutan, penuangan, pemadatan maupun jenis strukturnya.

12. Penetapan ukuran maksimum agregat kasar.13. Menentukan jumlah air per meter kubik beton berdasarkan

ukuran maksimum agregat, jenis agregat dan nilai slump.14. Hitung berat semen yang dibutuhkan. Berat semen per kubik

dihitung dengan membagi jumlah air (langkah 12) dengan faktor air semen (langkah 8)

15. Kebutuhan semen minimum.16. Penyesuaian kebutuhan semen. Apabila kebutuhan semen pada

langkah 13 lebih kecil dari kebutuhan semen minimum (langkah 14), maka kebutuhan semen harus dipakai yang minimum.

17. Penyesuain jumlah air dan faktor air semen.

18.Penentuan daerah gradasi agregat halus. Gradasi agregat halus dibagi menjadi 4 daerah : daerah I, II, III dan IV.

19.Perbandingan agregat halus dan agregat kasar. Dicari berdasarkan besar butir maksimum, nilai slump, faktor air semen dan daerah gradasi agregat halus, berdasarkan data tersebut dapat dicari perbandingan agregat halus dan agregat kasar.

20.Berat jenis agregat campuran, dihitung dengan:Bj agr.ksrs 100 K x Bj agr.hls 100 = P Bj campdimana:Bj camp      : Berat jenis agregat campuranBj agr.hls    : Berat jenis agregat halusBj agr.ksr    : Berat jenis agregat kasarP                 : Persentase agregat halus terhadap agregat campuranK                 : Persentase agregat kasar terhadap agregat campuran

21.Penentuan berat jenis beton. Dengam data berat jenis agregat campuran (langkah 18) dan kebutuhan air tiap meter kubik beton, maka dapat diperkirakan berat jenis betonnya.

22.Kebutuhan agregat campuran. Diperoleh dengan mengurangi berat beton per meter kubikdengan kebutuhan air dan semen.

23.Hitung berat agregat halus, dengan cara mengalikan kebutuhan agregat campuran (langkah 20)dengan prosentase berat agregat halusnya (langkah 17)

24.Hitung berat agregat kasar, dengan cara mengurangi kebutuhan agregat campuran (langkah 20) dengan kebutuhan agregat halus (langkah 21).

Mix Design Metode ROAD NOTE NO. 4 Cara perancangan ini disimpulkan dari hasil penelitian Glanville.,et.al,

yang ditekankan pada pengaruh gradasi agregat terhadap kemudahan pengerjaan.

Secara umum langkah perancangan dengan menggunakan metode ini adalah sebagai berikut:

Hitung kuat tekan rata-rata rencana, berdasarkan kekuatan tekan rencana dan nilai margin.1. Nilai margin (m)=1.64*Standar Deviasi2. Nilai standar deviasi ditentukan dari data yang lalu atau diambil dari

Tabel 8.10 berdasarkan tingkat pengendalian mutu pekerjaan.Tingkat pengendalian mutu

pekerjaan S (Mpa)

MemuaskanSangat BaikBaikCukupJelekTanpa Kendali

2.83.54.25.67.08.4

Tabel 8.7 Deviasi Standar

Tentukan FAS dari Grafik dan berdasarkan keawetan Tabel 8.8. Pilih nilai yang terkecil

Buat proporsi agregat dari masing-masing fraksi (perbandingan antara agregat halus dengan agregat kasar), sehingga masuk dalam salah satu kurfa dalan grafik 8.3.1 sampai 8.3.4 ASTM C-33.

Jenis Beton Kondisi Lingkungan FAS Maks

Beton Bertulang BiasaRinganSedangBerat

0.650.550.45

Pra-TegangRinganSedangBerat

0.650.550.45

Beton Tak BertulangRinganSedangBerat

0.700.600.50

Tabel 8.8 Persyaratan FAS

Tetapkan proporsi antara agregat dengan semen berdasarkan tingkat kemudahan pengerjaan, diameter maksimum agregat, bentuk dan FAS ( Tabel 8.9).

Hitung proporsi antara semen, air, dan agregat dengan dasar FAS dan proporsi antara agregat semen.

JenisAgregat Kasar

Ukuran Maksimum FAS Agrefat/

Cement (A/C)

Alami 40 mm

0.350.400.450.500.55

2.94.35.77.18.1

Di Pecah 40 mm

0.400.450.500.550.600.65

3.23.94.75.46.16.8

Alami 20 mm

0.350.400.450.500.550.60

2.83.95.05.97.48.0

Di Pecah 20 mm

0.350.400.450.500.550.600.650.70

2.32.93.43.94.54.95.45.8

Kebutuhan dasar dari beton dihitung dari volume absolute, prinsip hitungan ialah volume beton padat sama dengan jumlah absolute kbahan-bahan dasarnya. Proporsi campuran dapat dihitung jika diketahui:

gs          = Berat jenis semen

gag.h     = Berat jenis agregat halus

gag.k     = Berat jenis agregat kasar

gair   = Berat jenis air

v     = Prosentase udara dalam beton

S     = Berat semen yang diperlukan dalam I m3.

𝑆𝛾𝑠𝛾𝑎𝑖𝑟

+𝑃 𝐴𝑔 .h .❑

𝑠

𝛾 𝐴𝑔 . h𝛾𝑎𝑖𝑟+

𝑃 𝐴𝑔 .𝑘𝑆

𝛾𝐴𝑔 .𝑘𝛾𝑎𝑖𝑟+ 𝐴 .𝑆𝛾𝑎𝑖𝑟

+0.01. v=1𝑚3