Tata Cara Pengetesan Compressive Strength Konkrit

Oleh

Helmi Abdulgani

Kali ini kita akan membahas tentang tatacara melakukan test kekuatan pada konkret speciment. Anda semua tau bahwa Engineer harus mengetahui kekuatan setiap material yang akan digunakan pada suatu proyek yang sedang dibangun, supaya kekuatan minimum suatu struktur dapat diprediksi dan dengan demikian prosedur-prosedur keselamatan dapat ditetapkan.  Bila data tentang kekuatan material tersebut tidak tersedia, maka satu-satunya cara untuk mendapatkannya adalah dengan melakukan pengetesan. Pada pembahasan kali ini kita akan membicarakan tentang tatacara dari specimen konkret. Perlu dipahami bahwa kekuatan specimen konkret  yang didapat  dari hasil pengetesan ini tidaklah sama dengan kekuatan structur bangunan yang dibuat dari konkrete tersebut. Ini disebabkan bahwa koncrete yang kita test ini disiapkan seluruhnya berdasarkan standart yang sudah baku. Campuran pasir, krikil, semen dan air, dicampur secara standard, diaduk secara standart, dipadatkan secara standart di dirawar (cure) secara standart ,dan ditest secara standart. Misalnya untuk specimen bentuk silinder curingnya harus sesuai dengan ASTM C31, dan pengetesannya harus mengikuti petunjuk ASTM C39. Oleh karena semua dikerjakan menurut standard baku maka hasil yang didapatpun adalah hasil standart baku. Sedangkan pada praktek-praktek lapangan standart baku tersebut tidak mungkin dipenuhi, sistim pembebanannya berbeda, curingnya juga berbeda. Walaupun demikian, hasil yang didapatkan dari pengetesan ini dapat dikorelasikan dengan kekuatan structure yang terbuat dari concate itu, sehingga Engineer dapat memprediksikan kekuatan struktur untuk alasan-alasan keselamatan. Sering sekali hasil test ini hanya digunakan sebagai sesuatu untuk menjaga kualitas material (untuk quality control di lapangan)

Persiapan specimen konkret

Ada dua tipe specimen berdasar bentuknya, yaitu yang berbentuk cilinder dan yang berbentuk kubus. Specimen berbentuk Silinder di gunakan di Amerika, Canada  dan di Jepang; sedangkan specimen berbentuk kubus digunakan di Inggris dan di negara-negara Eropah lainnya,. Untuk konkrit specimen berbentuk silinder, ada dua ukuran specimen yang biasa dipakai: yaitu yang berdiameter 150 mm dengan panjang 300mm dan yang berdiameter 100 mm dengan panjang 200 mm; sedangkan untuk yang berbentuk kubus berukuran 150mm x150mm x150mm dan 100mm x100mm x100mm.

Sebagaimana telah disinggung sebelumnya bahwa ada dua model specimen, yaitu yang berbentuk cylinder dan yang berbentuk kubus. Masing-masing model specimen ini harus disiapkan untuk pengetesan dengan cara yang berbeda. Untuk specimen silinder misalnya, persiapan specimen sebelum ditest meliputi pekerjaan capping; yaitu pemasangan cap head pada kedua ujung selinder untuk mencegah pecahnya ujung-ujung silinder sebelum badan silinder hancur sebagai pertanda bahwa pengetesannya sudah selesai dan juga supaya kedua ujung silinder rata dan horizontal. Menurut material yang digunakan untuk capping, terdapat tiga jenis capping; yaitu sulfur capping, neoprene capping dan gypsum capping. 

Pada sulfur capping, sulfur terlebih dahulu dipanaskan sampai 270 ^oC sehingga sulfurnya cair. Kemudian sulfur cair ini dituangkan ke dalam piringan yang sengaja dibuat untuk proses capping. Setelah itu specimen didirikan dalam piringan yang berisi sulfur cair sehingga sulfur lengket dan mengeras pada ujung specimen itu. Proses yang sama harus dilakukan juga untuk ujung yang lain. Setelah proses capping ini selesai, specimen harus dibiarkan begitu saja selama lebih kurang 30 menit, baru kemudian proses testing dapat dimulai. 

Sedangkan proses capping dengan  gypsum sangat sederhana, mudah dan aman karena tidak memerlukan temperature tinggi.Gypsum hanya perlu dicampur dengan air dan diaduk rata sehingga membentuk adonan cair. Kemudian adonan gypsum ini dituangkan secukupnya di ujung bahagian atas dari sepecimen, sehingga dapat menutupi seluruh bahagian dan kemudian diratakan, biasanya dengan mengunakan kaca datar dan bull eyes . Setelah gysumnya mengeras hal yang sama juga dilakukan terhadap ujung lain dari specimen. Sama seperti pada sulfur capping, hanya setelah proses capping ini selesai barulah kita dapat melakukan pengetesan.

Pengetesan compressive strength adalah suatau proses yang sangat mudah. Apabila alat pengetesannya tersedia, semua orang bisa melalukannya. Kalau konkret specimennya sudah disiapkan kita hanya tinggal memasangnyanya pada alat pengetesan sesuai dengan petunjuk pada ASTM C39.  Hidupkan mesin pengetesan, atur kecepatan kenaikan gaya antara 0.15 MPa/detik sampai 0.35Mpa/detik dan kemudian tinggal menunggu sampai konkret specimennya hancur. Setelah itu terjadi, kita catat besarnya gaya yang dicapai ketika koncrete itu hancur. Kalau sudah sampai disini pekerjaan kita tinggal sedikit lagi, yaitu mendapatkan compressive strength dari specimen yang sudah hancur itu. Kita hanya tinggal membagikan besarnya gaya pada saat concrete specimen hancur dengan luas pemampang specimen.

Dalam bentuk persamaan matematik pernyataan di atas dapat ditulis sebagai berikut

C_s= F/A                                  (1)                          

Cs  adalah compressive strength dari concrate specimen (N/m2), sedangkan F adalah besarnya gaya pada saat speciment hancur (Newton), dan A adalah luas penampang speciment sebelum ditest (m2). Dengan mensubstitusikan nilai-nilai F dan A ke dalam persamaan (1),maka nilai compressive strength dari concrete speciment itu dengan mudah dapat ditentukan.

Berapa besar nilai compressive strength yang dibutuhkan tergantung pada specificasi yang ditetapkan pada saat struktur dirancang. Tetapi biasanya untuk rumah tempat tinggal sekitar 17 MPa, untuk gedung-gedung commercial sekitar 28 MPa, dan pada struktur-struktur tertentu sampai pada 70 MPa.

Persentase kekuatan koncret pada umur yang berbeda:

Sebagaimana pengalaman menunjukan bahwa kekuatan konkrit bertambah dengan bertambahnya umur. Tabel di bawah ini menunjukkan kekuatan konkret dalam ( % ) dibandingkan dengan kekuatan pada 28 hari, dimana pada saat itu concrete telah mencapai kekuatan ( 99%)

Umur	Kekuatan dalam %
1 hari	16%
3 hari	40%
7 hari	65%
14 hari	90%
28 hari	99%

Oleh karena umur koncret menentukan kekuatannya,seperti yang kita lihat di tabel di atas, maka test kekuatan koncret biasanya diharuskan pada 7 hari, 14 hari dan 28 hari

Tabel di bawah ini menunjukkan Compressive strength  konkret pada 7 dan 28 hari untuk concrete dengan grade yang berbeda.

Concrete grate	Minimum compressive strength N/mm2 pada 7 hari	Specified characteristic compressive strength (N/mm2) pada 28 hari
M15	10	15
M20	13.5	20
M25	17	25
M30	20	30
M35	23.5	35
M40	27	40
M45	30	45

Sumber 

http://www.nrmca.org/aboutconcrete/cips/35p.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Compressive_strength

http://nersp.nerdc.ufl.edu/~tia/6505-5.pdf

http://www.youtube.com/watch?v=wvm5e_pqvB4

http://www.youtube.com/watch?v=lfrzN7OsTzU

http://theconstructor.org/concrete/compressive-strength-of-concrete-cubes/1561/

Lihat blog saya lainya
Paham Matematika
Petrolearning

Mengenal Kekuatan Bahan (Compressive Strength)

Oleh

Helmi Abdulgani

Compressive strength suatu meterial adalah kemampuan material itu untuk mempertahan keutuhannya  di bawah tekanan. Artinya berapa besar tekanan yang dapat diterima oleh material itu sebelum ia hancur sehinga tidak dapat digunakan lagi sebagaimana yang diperuntukkannya. Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh suatu material sebelum kehancurannya disebut compressive strength dari material tersebut.  

Kebanyakan  material , terutama yang bersifat rapuh, seperti concrete, kaca, ceramic, dan lainnya, akan hancur bila dibebani dengan tekanan mencapai limit compressive strength,  tetapi ada juga yang hanya berubah bentuk secara  permanen, yaitu tidak kembali ke bentuk asalnya  terutama material-material yang bersifat kenyal seperti logam dan plastik.

Jadi untuk material yang rapuh,  compressive strengthnya dapat  didefinisikan sebagai suatu nilai tekanan dimana pada tekanan tersebut material yang besangkutan akan hancur sepernuhnya. Sedangkan untuk material yang kenyal , compressive strength didefinisikan sebagi suatu  nilai tekanan di mana  pada tekanan tersebut,  nilai strain  yang diizin telah tercapai.

Ada berbagai unit compressive stength yang biasa digunakan, tetapi yang paling sering kita jumpai adalah psi, kgf/cm2, Pa . Kita dapat saling mengconversikan unit yang satu denga unit yang lainnya seperti berikut ini

1 psi=0.0703 kgf/cm2= 6894.7573 Pa.

1 kgf/cm2=14.22psi=98,076 Pa

Berdasarkan referensi ini kita dapat mengubah unit psi ke  unit kgf/cm2 atau ke Pa dengan mudah.

Contoh:                25kpsi = 25,000 psi= 25,000 x 0.0703 kgf/cm2=1,757.50 kgf/cm2

                            25 kpsi= 25,000 psi=25,000 x 6894.7573 Pa=172.37 MPa (Mega Pascal)

Apa yang terjadi ketika kita membebabani suatu material?

Pengalaman menunjukkan bahwa bila kita menarik suatu material, karet misalnya, maka karet itu akan memanjang. Dan ketika kita melepaskannya  maka ia  akan kembali ke bentuk semua. Begitu juga sebaliknya apabila kita menekan suatu batang karet, dia akan menjadi lebih pendek dan apabila kita lepaskan akan kembali ke panjang semula. Keadaan kembalinya ke keadan semula ini  hanya dapat terjadi apabila tekanan atau  tegangan yang kita kenakan masih dalam batas limit elastisitas dari material tersebut. Kalau tekanan atau  tegangan yang kita bebankan melebihi limit elastisitas maka material tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula, material tersebut akan berubah bentuk untuk selamanya.Pemanjangan dan pemendekan dari suatu material dibawah tekanan atau tegangan disebut  “strain” .Pemanjangan disebut strain positive,Sedangkan pemendekan disebut strain negative .

Besarnya strain ini sangat tergantung dari jenis material dan besarnya tekanan atau tegangan  yang diaplikasikan. Hubungan antara  stress dan strain  suatu material ditentukan oleh  Young Modulus (E) dari material tersebut. Setiap material mempunya nilai Young Modulus yang berbeda . Young modulus  adalah salah satu dari sifat material yang dapat membedakan antara material satu dengan yang lainnya. Jadi bila suatu material, dimana density, bentuk dan rupanya sama (tidak dapat dibedakan), maka  salah satu cara untuk mengetahui apakah material itu sama atau tidak adalah dengan mengukur  Young Modulusnya. Jika Young Modulus material itu sama, berarti material itu adalah material yang sama, tetapi bila tidak material itu adalah material yang berbeda. Besi  misalnya mempunyai Young modulus 28.5 Mpsi, Aluminium 10 Mpsi, tembaga 17Mpsi, concrete 17Gpa, kaca 60 Gpa.Istilah lain untuk Young Modulus adalah Modulus of Elasticity. Material dengan Young Mudulus berbeda akan memanjang atau memendek dengan harga yang berbeda pula.

Material dengan Young Medulus kecil akan memanjang lebih besar dari pada material dengan  Young Modulus  besar, begitu juga sebaliknya. Besi bila dibenani  akan memendek jauh lebih sedikit dibandingkan dengan karet yang dibebani dengan beban yang sama besar. Sebagai contoh , karet akan memiliki strain yang lebih besar dibandingkan dengan strain yang terjadi pada kawat karena karet memiliki Young moudulus yang lebih kecil dibandingkan dengan Young modulus kawat.Compressive strength biasanya diukur dengan menggunakan Universal Testing Machince,  sama seperti equipement yang digunakan untuk mengukur Tensile strength.

      
Nilai compressive strength yang didapat dari hasil pengukuran,  tergantung pada banyak hal. Yang paling penting diantaranya adalah bentuk speciment dan kecepatan muatan tegangan. Misalnya untuk pengetesan compressive strength concrate, ada dua bentuk specimen yang digunakan. Di Amerikan dan Jepang digunakan bentuk speciment cilinder dengan diameter 15cm dan panjang 30cm. Sedangkan di Ingris dan Negara Eropah lainnya menggunakan specimen kubus dengan ukuran 15cm x 15cmx 15cm. Tenyata jika sample silider dan sampel  kubus dibuat dari sampel material yang sama, maka hasil testnya akan menunjukan harga yang berbeda. Dari hasil mengujian menujukkan bahwa compressive strength dari speciment kubus lebih rendah dari compressive strength speciment silider. Maka dari sudut pandang keamanan konstruksi,  hasil pengetesan dengan specimen kubus lebih diminati dari pada hasil pengetesan speciment bentuk silinder.     

Seperti sudah kita sebutkan di atas, bahwa kecepatan kenaikan tegangan juga berpengaruh pada hasil compressive strength yang didapat. Makin cepat kenaikan tegagan makin kecil compressive strength yand didapat.

 Ada dua cara untuk mengatur kecepatan kenaikkan tegangan   yaitu  dengan:

1.        dengan menaikkan tegangan dengan kecepatan tetap seperti pada mesin test berbasis hidrolik.

2.       dengan  kecepatan pertambahan strain yang tetap seperti pada mesin berbasis screw.

Peda pengetesan Compressive strength concrete kecepatan kenaikan gaya biasanya dipilih 500 lbf/sec.
Sebagai tambahan pada apa yang sudah diterangkan diatas daya ketahanan sampel concrate juga  dipengaruhi oleh berbagai hal yang lain. Diantaranya cara penyiapan bahan , mix design,  cara pemeliharaan sampel,  dan  juga jenis dan jumlah admixture yang digunakan. Admixture ini bertujuan untuk megurangi penggunaan air , karena kekuatan concrete berbanding terbalik dengan jumlah air yang digunakan. Jadi kalau jumlah air dapat kita kurangi maka kekuatan conrate dapat di naikkan. Tetapi banyaknya air yang dapat dikurangi hanya sampai pada batas-batas tertentu. Kita tidak dapat mengurangi air terus menerus sehingga  workability tidak memungkinkan lagi. Artinya concrete susah dibentuk. Disinilah fungsi admixture, yaitu memperbesar  workability  walaupun airnya dikurangi .Memang admixture juga akan mengurangi kekuatan bahan , karena ia akan menciptakna pori-pori dalam concrete ,tetapi pengurangan kekuatan itu tidak seberapa apabila dibandingkan dengan pengurangan kekuatan akibat penambahan jumlah air yang harus digunakan untuk memudahkan pengerjaan.

www.acee-journal.pl/cmd.php?cmd=download&id=dbitem...id..

http://www2.warwick.ac.uk/services/rss/business/analyticalguide/mechtest/