Mix Design

Proses memilih bahan-bahan pembetonan yang tepat dan memutuskan jumlah/kuantitas ketergantungan dari bahan-bahan tersebut dengan mempertimbangkan syarat mutu beton, kekuatan (strength), ketahanan (durability) dan kemudahan pengerjaan (workability) serta nilai ekonomisnya disebut concrete mix design (perancangan campuran beton). Proporsi bahan-bahan pembetonan tergantung pada dua kondisi, yaitu kondisi plastisitas dan kekerasannya. Apabila sifat plastisitas beton tidak bekerja, maka akan menyulitkan dalam proses pembetonan karena beton akan menjadi sulit dituangkan dan dipadatkan. Oleh karena itu kemudahan pengerjaan beton menjadi hal yang penting untuk diperhatikan.

Kuat tekan dari beton yang telah mengeras akan tergantung pada banyak faktor, antara lain: kualitas dan kuantitas semen, air dan agregat; proses pengadukan dan pencampuran, penempatan, pemadatan dan pengeringan. Biaya pembetonan terdiri dari biaya material-material yang digunakan, peralatan dan tenaga kerja yang diperlukan. Variasi biaya pembetonan terjadi karena beberapa faktor terutama pada kenyataan bahwa harga semen jauh lebih tinggi daripada harga agregat. Oleh karena itu analisis mix design bertujuan untuk menemukan kuantitas yang tepat yang sesuai dengan persyaratan struktural. Dari sudut pandang teknik, pencampuran yang banyak akan dapat menyebabkan penyusutan (shrinkage) dan keretakan (cracking) pada bwton structural, dan hal ini tidak boleh terjadi melebihi batas-batas yang telah dipersyaratkan. Pencampuran yang tidak tepat juga bisa menyebabkan perubahan panas hidrasi dalam massa beton menjadi lebih tinggi yang bisa menyebabkan keretakan.

Biaya actual beton juga berkaitan dengan biaya material pembetonan yang memenuhi kekuatan minimum yang disebut dengan karakteristik kekuatan yang ditentukan oleh desainer bangunan. Hal ini akan bergantung pada ukuran-ukuran quality control (QC), yang juga menjadi biaya pembetonan. Biaya tenaga kerja bergantung pada kemudahan pengerjaan dari campuran beton, contohnya: sebuah campuran beton dengan tingkat kemudahan pengerjaan yang rendah akan membutuhkan biaya tenaga kerja yang lebih tinggi untuk dapat mencapai tingkat pemadatan dengan peralatan yang tersedia.

 

Jadi dengan kata lain, ada begitu banyak pengaruh tidak langsung dari perancangan campuran beton yang akan turut mempengaruhi besarnya biaya pembetonan. Campuran yang tepat yang telah memenuhi persyaratan struktural akan menjadi hal yang sangat penting dalam pembiayaan suatu proyek secara keseluruhan, karena biaya beton merupakan salah satu biaya material yang besar proporsinya.

Persyaratan Perancangan Campuran Beton

Persyaratan dasar dalam memilih dan menentukan jumlah bahan campuran adalah:

a)      Kuat tekan minimum yang didapat dari pertimbangan structural

b)     Kemudahan pengerjaan yang dibutuhkan untuk pemadatan sesuai dengan peralatan pemadatan yang tersedia

c)      Faktor air-semen (fas) maksimum dan/atau kandungan semen maksimum untuk memberikan ketahanan yang cukup sesuai dengan kondisi-kondisi lokasi pengerjaand)     Kandungan semen maksimum untuk menghindari penyusutan, keretakan akibat siklus temperature dalam massa beton

 

Macam-macam tipe Mix Design

1. Nominal Mixes

Artinya adalah rasio campuran semen-agregat yang telah ditetapkan sebelumnya yang sesuai dengan speksifikasi beton. Tipe ini menawarkan kemudahan campuran (karena perbandingannya sudah ditetapkan sebelumnya sehingga tidak memerlukan analisis campuran) dan hanya berlaku pada kondisi-kondisi normal saja.

2.  Standard mixes

Campuran nominal dari rasio semen-agregat yang telah ditetapkan (seperti yang diatas) akan memberikan hasil kekuatan yang sangat beragam dan bisa jadi memberikan hasil campuran yang terlalu sedikit atau terlalu banyak. Untuk alasan inilah kuat tekan minimum telah dijabarkan dalam banyak spesifikasi. Campuran dengan mempertimbangkan banyak spesifikasi teknis inilah yang disebut Standard Mixes.

IS 456-2000 telah memberikan campuran beton yang dituangkan dalam tingkatan angka seperti M10, M15, M20, M25, M30, M35 dan M40. Huruf M berarti Mix (campuran) dan angka mengacu pada kuat tekan beton pada hari ke 28 dalam N/mm2.

3. Designed Mixes

Dalam campuran tipe ini, desainer menentukan kinerja beton dan produsen beton menentukan proporsi campuran beton. Ini merupakan pendekatan yang paling rasional dalam memilih dan menentukan jumlah campuran beton tanpa meninggalkan karakteristik uniknya. Pendekatan ini memberikan hasil produksi beton yang sangat ekonomis.

 

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Campuran Beton

Beragam faktor yang mempengaruhi perancangan campuran adalah:

1.  Kuat TekanIni adalah salah satu dari karakteristik beton yang paling penting dan

mempengaruhi unsur-unsur beton lainnya. Kuat tekan rerata pada umur beton tertentu, biasanya 28 hari, menunjukkan nilai rasio air-semen dari campuran. Faktor lain yang mempengaruhi kekuatan beton adalah tingkat pemadatan.

2.  WorkabilityTingkat kemudahan pengerjaan bergantung pada tiga faktor, yaitu ukuran

beton yang direncanakan, jumlah penulangan, dan metode pemadatan yang akan digunakan. Untuk ukuran yang sempit dan sulit dengan banyak sudut atau bagian-bagian yang sulit terjangkau, beton harus memiliki tingkat kemudahan pengerjaan yang tinggi sehingga pemadatan penuh dapat dicapai dengan usaha-usaha tertentu (seperti menggunakan bantuan alat vibrator dsb). Ini juga berlaku untuk jumlah tulangan dan peralatan pemadatan yang tersedia di lapangan.

3. Durability Ketahanan beton yang dimaksud adalah ketahanan beton terhadap kondisi

lingkungan agresifnya. Beton dengan kuat tekan tinggi biasanya lebih tahan lama dibandingkan dengan beton yang berkekuatan rendah. Pada situasi dimana kekuatan beton yang tinggi tidak terlalu diperlukan tetapi kondisi lingkungan yang mengharuskan beton memiliki ketahanan tinggi, maka persyaratan ketahanan akan menentukan rasio air-semen yang akan digunakan.

4.  Ukuran Nominal Maksimum Agregat

Secara umum, semakin besar ukuran agregat, semakin sedikit semen yang dibutuhkan untuk rasio air-semen tertentu, karena tingkat kemudahan pengerjaan beton akan meningkat sebanding dengan semakin besarnya ukuran agregat. Akan tetapi, kuat tekan cenderung meningkat apabila ukuran agregat semakin kecil.

5. Grading and tipe of agregat

Kekasaran agregat turut mempengaruhi proporsi campuran. Semakin kasar agregat, semakin kuat ikatan antara agregat dengan semen. Tipe agregat juga mempengaruhi rasio agregat-semen. Satu hal yang penting dalam pencampuran beton adalah keseragaman ukuran agregat yang digunakan.

6.  Quality Control

Kontrol terhadap kualitas dapat diperkirakan berdasarkan beberapa variasi hasil tes campuran beton. Variasi kekuatan beton disebabkan oleh variasi bahan campuran yang digunakan, kurangnya control dalam proses pengadukan, pencampuran, penuangan, pengeringan dan pengetesan.

Klasifikasi Agregat Berdasarkan Ukuran Butirnya

Ditinjau dari ukuran butirnya agregat dapat dibedakan atas agregat kasar, agregat halus dan bahan pengisi (filler).

The Aspalt Institut dan Depkimpraswil dalam Spesifikasi Baru Campuran Panas, 2002 membedakan agregat menjadi :

Agregat kasar, adalah agregat dengan ukuran butir lebih besar dari saringan No. 8 (= 2,36 mm).

Agregat halus, adalah agregat dengan ukuran butir lebih halus dari saringan No. 8 (=2,36 mm).

Bahan pengisi (filler), adalah bagian dari agregat halus yang lolos saringan No. 30 (= 0,60 mm).

Sedangkan Bina Marga (dalam buku 3 Second Nine) membedakan agregat menjadi :

Agregat kasar, adalah agregat dengan ukuran butir lebih besar dari saringan No. 4 (= 4,75 mm).

Agregat halus, adalah agregat dengan ukuran butir lebih halus dari saringan No. 4 (= 4,75 mm).

Bahan pengisi (filler), adalah bagian dari agregat halus yang minimum 75% lolos saringan No. 200 (= 0,075 mm).

(a) Agregat kasar (b) Agregat halus

(c) Bahan pengisi (filler)

Contoh Analisa Ayakan

Pemeriksaan Gradasi Pasir

Tabel 1. Data Hasil Pemeriksaan Gradasi Pasir

Lubang

Ayakan (mm)

Sisa Di atas Ayakan % Kumulatif

Tertahan

% Komulatif

Lolos(gram) (%)

4,75 139,6 13,967,28 13,96 86,04

2,36 108,2 10,82 24,78 75,22

1,18 72,8 7,28 32,06 67,94

0,60 159,3 15,93 47,99 52,01

0,30 147,1 14,71 62,70 37,30

0,15 190,5 19,05 81,75 18,25

0 182,5 18,25 100 -

Jumlah 1000 100 263,24

Modulus halus butir (Fm) = 263,24 / 100

= 2,6324

Syarat Gradasi Agregat Halus / Pasir

Tabel 2. Syarat Gradasi Agregat Halus / Pasir

Sumber : SK SNI T-15 1990-03

Lubang ayakan

( mm )

Persen berat tembus kumulatif

Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4

10

4,80

2,40

1,20

0,60

0,30

0,15

100

90 – 100

60 – 95

30 – 70

15 – 34

5 – 20

0 – 10

100

90 – 100

75 – 100

55 – 100

35 – 59

8 – 30

0 – 10

100

90 – 100

85 – 100

75 – 100

60 – 79

12 – 40

0 – 10

100

95 – 100

95 – 100

90 – 100

80 – 100

15 – 50

0 – 15

Grafik 1. Hasil Pemeriksaan Gradasi Pasir

Grafik 2. Prosentase Berat Pasir yang tertahan pada masing-masing ayakan

Pemeriksaan Gradasi Kerikil

Tabel 3. Data hasil Pemeriksaan gradasi kerikil

Lubang

Ayakan (mm)

Sisa Di atas Ayakan % Kumulatif

Tertahan

% Komulatif

Lolos(gram) (%)

37.50

25.40 88,9 8,89 8,89 91,11

19.00 344,9 34,49 43,38 56,62

12.50 431,3 43,13 86,51 13,49

9.50 84,6 8,46 94,97 5,03

4.75 50,3 5,03 100 -

2,36 100 -

1.18 100 -

0.60 100 -

0.30 100 -

0.15 100 -

Pan - -

Jumlah 833,75

Modulus halus butir (Fm) = 833,75/ 100

= 8,3375

Tabel 4. Batas Daerah Gradasi Agregat Kasar

Lubang

Ayakan

(mm)

Persen Butir Lolos Ayakan (%)

Ukuran Agregat Maksimum

10 mm 20 mm 40 mm

38 100 100 95 – 100

19 100 95 – 100 30 – 70

9.6 40 – 85 25 – 55 10 – 35

4.8 0 – 10 0 – 10 0 – 5

Grafik 3. Hasil Pemeriksaan Gradasi Agregat Kasar

Prosentase kumulatif tertahan (%)

0 10 20 30 400

10

20

30

40

50

Berat kerikil yang tertahan

Lubang Ayakan

pros

enta

se te

rtah

an (%

)

Grafik 4. Hasil Pemeriksaan Gradasi Agregat Kasar pada masing-masing ayakan

Susunan Ayakan Menurut AASHTO dan ASTM

Tabel. 5 Komposisi Agregat Halus (AASHTO 29 – 70)

No

SaringanI II III

3/8” 100 100

4 95 – 100 100 80 – 100

8 70 – 1000 95 – 100 65 – 100

16 40 – 80 85 – 100 40 – 80

30 20 – 65 65 – 90 20 – 65

50 7 – 40 30 – 60 7 – 40

100 2 – 20 5 – 25 2 – 20

200 0 – 10 0 – 5 0 – 10

Tabel. 6 Syarat Gradasi Agregat Halus Menurut ASTM

Ukuran Lubang Ayakan (mm) Prosentase Lolos Komulatif (%)

9,5 100

4,75 95 – 100

2,36 80 – 100

1,18 50 – 85

0,60 25 – 60

0,30 10 – 30

0,15 2 – 10