mortar - Universitas Sebelas Maret

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH SUSUT TERHADAP KOMPATIBILITAS DIMENSIONAL ANTARA BETON INDUK DENGAN

UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR

(Influence of Shrinkage to Dimensional Compatibility between Substrate Concrete and Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh:

NUR KHOTIMAH HANDAYANI NIM. I0108127

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2012


commit to user

ii


commit to user

iii


commit to user

v

ABSTRAK

Nur Khotimah Handayani, 2012. “PENGARUH SUSUT TERHADAP KOMPATIBILITAS DIMENSIONAL ANTARA BETON INDUK DENGAN UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR”. Skripsi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Unsaturated Polyester Resin (UPR) adalah polimer yang mempunyai plastisitas yang baik, daya elastis yang sempurna, serta daya tahan dan daya lekat yang baik. Sehingga UPR-Mortar dipilih sebagai bahan patch repair karena UPR dapat meningkatkan kuat tarik dan kuat lentur dari material perbaikan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan polimer Unsaturated Polyester Resin (UPR) pada material perbaikan terhadap karakterisitik susut bebas yang terjadi, mengetahui material perbaikan yang memenuhi batasan susut maksimum yang diijinkan pada umur 28 hari, serta mengevaluasi kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material perbaikan berdasarkan nilai susut yang terjadi.

Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu membuat benda uji silinder diameter 75 mm dan tinggi 275 mm yang dipakai untuk uji susut. Variasi kadar UPR yang digunakan adalah 0%, 50%, 55%,dan 60% dari berat binder. Hasil dari percobaan akan diperoleh data susut bebas pada benda uji non-komposit dan susut pada benda uji komposit. Dari data tersebut kemudian dianalisis menjadi tegangan tarik dan digunakan untuk mengevaluasi kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material perbaikan.

Analisis data menunjukkan bahwa penambahan kadar UPR akan menurunkan nilai susut bebas. Nilai susut bebas terbesar pada umur 28 hari terjadi pada mortar tanpa UPR (kadar 0%) yaitu 1340 microstrain. Sedangkan untuk UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% berturut-turut sebesar 811 microstrain, 730 microstrain dan 614 microstrain. Keempat jenis material perbaikan tersebut tidak memenuhi syarat berdasarkan McDonald et al (2000) karena melebihi susut maksimum yang disyaratkan sebesar 400 microstrain, akan tetapi masih memenuhi syarat susut maksimum menurut aturan ASTM C928-00 (2000) yang memberi batasan maksimum susut bebas pada umur 28 hari sebesar 1500 microstrain. Material perbaikan dikatakan kompatibel terhadap beton induk jika tegangan tarik yang timbul pada material perbaikan masih di bawah nilai kapasitas tariknya. Pada penelitian ini mortar tanpa UPR tidak kompatibel karena kapasitas tarik jauh lebih kecil dibandingkan tegangan tarik yang timbul. Sedangkan UPR-Mortar kadar 50%, 55% dan 60% berdasarkan nilai susutnya kompatibel terhadap beton induk karena tegangan tarik yang terjadi masih berada di bawah kapasitas tariknya.. . Kata kunci : kompatibilitas dimensional, susut, polymer mortar, UPR, patch

repair.


commit to user

vi

ABSTRACT

Nur Khotimah Handayani, 2012. “INFLUENCE OF SHRINKAGE TO DIMENTIONAL COMPATIBILITY BETWEEN SUBSTRATE CONCRETE AND UNSATURATED POLYESTER RESIN (UPR)-MORTAR”. Thesis of Civil Engineering Department Faculty of Engineering, University of Sebelas Maret Surakarta.

Unsaturated Polyester Resin (UPR) has good plasticity, perfect elasticity, also good durable and adhesion. For that reason, UPR-Mortar was chosen as the patch repair material because it can increase the tensile strength and flexural strength of repair material. The purpose of this study was to determine the effect of the addition of Unsaturated Polyester Resin polymer (UPR) in the repair material to the characteristics of free shrinkage, knowing the repair material that qualified to maximum allowable limit shrinkage at 28 days, and also to evaluate the dimensional compatibility viewed from the shrinkage that occurs in substrate concrete and repair material.

The method used in this research is an experimental method, namely to make the cylindrical specimen with a diameter of 75 mm and 275 mm high. The variation of UPR that were used 0%, 50%, 55%, and 60% by weight of binder. In this experiment, the data of shrinkage observed on non-composite specimens and data of shrinkage observed on composite specimens are required. From the data that was obtained, then it analyzed to tensile stress and is used to evaluate the dimensional compatibility between substrate concrete and repair material.

Data analysis showed that the increasing of UPR content would be decreased the value of free shrinkage. The largest free shrinkage values at 28 days occurs in mortar without UPR (content 0%), that is 1340 microstrain. Meanwhile the UPR-Mortar with 50%, 55% and 60% content of UPR consecutive were 811 microstrain, 730 microstrain and 614 microstrain. These four types of repair material not qualified based on McDonald et al (2000) because it exceeds the maximum shrinkage required of 400 microstrain, but still qualified under the rules of the maximum shrinkage of ASTM C928-00 (2000) which gives a limit maximum free shrinkage at 28 days are 1500 microstrain. The repair material can be classified to compatible if the tensile stress still under to the tensile capacity. In this experiment showed that mortar without UPR was not compatible because the tensile capacity was much smaller than the tensile stress that occurs. But UPR-Mortar with 50%, 55% and 60% content of UPR showed that it was compatible with substrate concrete because the tensile stress still under to the tensile capacity.

Keywords : dimensional compatibility, shrinkage, polymer mortar, UPR, patch repair.


commit to user

vii

PENGANTAR

Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga

penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi

ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan S-1 di

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak maka

banyak kendala yang sulit untuk dipecahkan hingga terselesaikannya penyusunan

laporan skripsi ini. Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terimakasih

kepada:

1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

3. Yang terhormat Bapak S.A. Kristiawan, ST, MSc, (Eng), PhD selaku Dosen

Pembimbing I.

4. Yang terhormat Bapak Wibowo, S.T., DEA selaku Dosen Pembimbing II.

5. Yang terhormat Bapak Ir. Slamet Prayitno, MT dan Achmad Basuki, ST, MT

selaku Dosen Penguji pada ujian skripsi.

6. Yang terhormat Bapak Ir. JB Sunardi Widjaja, MSi selaku Dosen Pembimbing

Akademik.

7. Rekan rekan satu kelompok yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.

8. Rekan-rekan angkatan 2008.

Penyusun menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh

sebab itu penyusun mengharap saran dan kritik yang membangun dari pembaca

demi kesempurnaan laporan skripsi yang akan datang. Akhir kata semoga laporan

skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumnya dan

mahasiswa pada khususnya.

Surakarta, Agustus 2012

Penyusun


commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN .............................................. iv

ABSTRAK .......................................................................................................... v

PENGANTAR ................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... viii

DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................... xv

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. LatarBelakang ....................................................................................... 1

1.2. RumusanMasalah .................................................................................. 3

1.3. BatasanMasalah ..................................................................................... 4

1.4. TujuanPenelitian.................................................................................... 4

1.5. ManfaatPenelitian.................................................................................. 5

1.5.1. Manfaat Teoritis .................................................................................... 5

1.5.2. Manfaat Praktis...................................................................................... 5

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKADAN LANDASAN TEORI

2.1. TinjauanPustaka .................................................................................... 6

2.2. LandasanTeori ....................................................................................... 8

2.2.1. Kerusakan-Kerusakan yang Terjadi pada Beton ................................... 8

2.2.2. PenyebabKerusakan-KerusakanpadaBeton ........................................... 9

2.2.3. MetodePerbaikanBeton ......................................................................... 10

2.2.4. Syarat-Syarat Material PerbaikanBeton ................................................ 13

2.2.5. MetodePatch Repair.............................................................................. 14


commit to user

ix

2.2.6. Mortar .................................................................................................... 16

2.2.6.1. Mortar Semen .......................................................................................... 16

2.2.6.2. Polymer-modified Mortar........................................................................ 16

2.2.6.3. Polymer Mortar ....................................................................................... 17

2.2.7. Polimer ................................................................................................. 18

2.2.7.1. PolimerBerdasarkanSifatThermalnya ..................................................... 18

2.2.7.2. Unsaturated Polyester Resin (UPR)........................................................ 20

2.2.7.3. EfekPolimerterhadap Proses Hidrasi Semen ........................................... 21

2.2.7.4. EfekPolimerterhadapSifat-sifatAdukanpada Material Perbaikan............ 22

2.2.7.5. DurabilitasPolimerdalamCampuran Material Perbaikan......................... 22

2.2.8. Susut (Shrinkage) .................................................................................. 22

2.2.8.1. DefinisiSusut (Shrinkage) .......................................................................22

2.2.8.2 Macam-macamSusut (Shrinkage) ........................................................... 24

2.2.8.3 SusutBebas (Free Shrinkage) .................................................................... 25

2.2.8.4. Faktor-faktor yang MempengaruhiSusut (Shrinkage) ............................. 26

2.2.8.5. EfekSusut (Shrinkage)............................................................................. 27

2.2.8.6. PrediksiSusutJangkaPanjang ................................................................... 28

2.2.8.7 Batasan Susut Maksimum padaMaterial Perbaikan ............................... 29

2.2.9. Kompatibilitas Dimensional .................................................................. 30

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1. Tinjauan Umum..................................................................................... 33

3.2. Tahap-tahap Penelitian ......................................................................... 33

3.3. Bahan Penyusun Benda Uji ................................................................... 37

3.3.1. Air ......................................................................................................... 37

3.3.2. Semen ................................................................................................... 37

3.3.3. Agregat Halus (Fine Agregat) .............................................................. 37

3.3.4. Agregat Kasar(Coarse Agregat) ............................................................ 40

3.3.5. Unsaturated Polyester Resin (UPR) ..................................................... 41

3.4. Benda Uji Penelitian ............................................................................. 44

3.4.1. Jenis Benda Uji...................................................................................... 41

3.4.2. Pembuatan Benda Uji ........................................................................... 43


commit to user

x

3.5. Peralatan Penelitian .............................................................................. 44

3.6. Prosedur Pengujian Susut (Shrinkage) .................................................. 45

BAB 4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil PengujianSusut Bebas pada Benda Uji Non-Komposit ............... 47

4.1.1. PengujianSusutBebasPlastispada Benda Uji Non-Komposit ................ 47

4.1.2. PengujianSusutBebasKeringpada Benda Uji Non-Komposit ............... 48

4.2. Hasil Pengujian Susut pada Benda Uji Komposit ................................. 50

4.1.1. PengujianSusutPlastispada Benda UjiKomposit ................................... 47

4.1.2. PengujianSusutKeringpada Benda UjiKomposit .................................. 48

4.3. Perhitungan Prediksi Susut Bebas ........................................................ 55

4.4. Evaluasi Kompatibilitas Dimensional antara Material Perbaikan

dengan Beton Induk Ditinjau dari Nilai Susut ...................................... 58

4.4.1. NilaiselisihSusutBebaspadabendaUji Non-Komposit ........................... 58

4.4.2. NilaiSelisihSusutpada Benda UjiKomposit........................................... 59

4.4.3. PerhitunganSusutTerkekangdanPerkiraanFraksiPengekangan ............. 60

4.4.4. PrediksiNilaiSelisihSusutBebaspadaUmurBetonIndukTertentu. .......... 64

4.4.5. PerkiraanTeganganTarik yang TimbulAkibatSusutTerkekang ............. 66

4.4.6. MembandingkanPrediksiTeganganTarikdenganKapasitasTarik........... 67

4.5. Pembahasan .......................................................................................... 72

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan............................................................................................ 74

5.2. Saran ..................................................................................................... 75

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... xvi

LAMPIRAN


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Pembangunan infrastruktur di Indonesia telah banyak menggunakan bahan

konstruksi beton sebagai salah satu pilihan bahan konstruksi bangunan sipil

dibandingkan dengan bahan-bahan konstruksi lain seperti kayu maupun baja.

Beton sendiri telah digunakan secara luas oleh masyarakat sebagai bahan

konstruksi terutama untuk struktur utama bangunan. Hal ini berhubungan erat

dengan beberapa kelebihan sifat beton dibanding bahan lain seperti: 1) Beton

memiliki kuat tekan yang tingi, 2) Dapat dibentuk sesuai dengan keinginan,

3) Relatif mudah dalam pelaksanaannya, dan 4) Dapat dihasilkan dengan cara

yang sederhana dan modern (Subakti,1992).

Struktur beton sebenarnya dapat tahan lama dan umumnya dapat mencapai umur

sesuai yang direncanakan. Akan tetapi seringkali pada bagian struktur beton

tertentu yang telah direncanakan dapat mengalami kerusakan karena beberapa

faktor. Faktor yang mempengaruhi kerusakan diantaranya karena perencanaan

yang kurang tepat, pengaruh mekanis, pengaruh kimia, dan pengalaman kerja.

Kerusakan-kerusakan yang timbul diantaranya terjadi retak-retak, delaminasi,

spalling (terlepasnya bagian beton atau rontok), scalling (pengelupasan), dan void

(berlubang) (Nugraha dan Antoni, 2007).

Salah satu contoh kerusakan yang terjadi pada konstruksi bangunan yaitu spalling

(terlepasnya bagian beton atau rontok). Spalling salah satunya disebabkan oleh

korosi tulangan beton yang dapat meningkatkan volume karat pada tulangan.

Peningkatan volume karat dapat membentuk retakan di sekeliling tulangan dan

menyebabkan selimut beton sekeliling tulangan mengalami kerontokan. Jika

spalling tidak ditangani maka proses korosi dapat berlanjut sehingga mampu

mengurangi luas tulangan dan luas beton. Hal ini dapat mengakibatkan penurunan


commit to user

2

kekuatan struktur beton. Oleh sebab itu diperlukan perbaikan kerusakan untuk

mengembalikan kekuatan struktur beton agar dapat mencapai umur sesuai yang

direncanakan.

Metode perbaikan secara penambalan (patching repair method) adalah metode

perbaikan yang paling tepat direkomendasikan untuk perbaikan beton akibat laju

korosi yang merusak selimut beton (JSCE, 2007). Syarat-syarat yang harus

dipenuhi untuk material patch repair adalah cepat mengeras, mampu menyatu

atau melekat erat dengan beton yang akan di-patch repair, dapat menyesuaikan

dengan bentuk beton yang akan di-patch repair, dan tidak mengurangi kekuatan

beton setelah dilakukan patch repair.

Material patch repair telah banyak beredar di pasaran Indonesia. Akan tetapi

harga material patch repair relatif mahal sehingga perlu dikembangkan material

perbaikan baru yang dapat diaplikasikan dengan mudah di lapangan. Salah satu

bahan polimer yang memenuhi syarat untuk material patch repair adalah

Unsaturated Polyester Resin (UPR). UPR termasuk dalam matriks polimer

thermoset yang berupa resin cair dan dapat mengeras pada suhu kamar dengan

penggunaan katalis, pengerjaannya mudah, tahan terhadap korosi, dan memiliki

daya ikat tinggi. Penggunaan UPR juga memakan biaya lebih murah

dibandingkan penggunaan material patch repair yang telah banyak beredar di

pasaran Indonesia. Sehingga penggunaan UPR dapat menjadi alternatif material

patch repair yang dapat diaplikasikan di lapangan.

Material perbaikan yang diaplikasikan sebagai patch repair cenderung memiliki

sifat susut dengan laju tinggi pada umur awal, sementara beton induk yang telah

berumur tua hampir tidak mengalami susut lagi. Penyusutan yang terjadi pada

material perbaikan harus diperhitungkan karena dapat menyebabkan retak. Retak

yang terjadi akibat laju susut yang tinggi tersebut dapat mengakibatkan

terlepasnya material perbaikan dari beton induk (Kristiawan, 2011). Oleh sebab

itu diperlukan kajian mengenai karakteristik susut dari material perbaikan yang

akan digunakan.


commit to user

3

Karakteristik UPR adalah sebagai material pengikat (matriks) yang masih

memerlukan material penguat (reinforce). Material perbaikan sebaiknya memiliki

sifat yang seragam dengan beton yang akan ditambal (Paul Nugraha & Antoni,

2007). Sehingga material penguat sebaiknya memiliki bahan yang menyerupai

beton induk. Dalam penelitian ini dipilih UPR dengan material penguat berupa

mortar, yang selanjutnya disebut Polimer UPR-Mortar, karena mortar memiliki

karakteristik menyerupai beton konvensional.

Sebelum diaplikasikan sebagai material perbaikan, UPR-Mortar harus dianalisis

apakah memenuhi batas susut maksimum yang diijinkan atau tidak. Selanjutnya

UPR-Mortar juga harus menjalani analisis evaluasi kompatibilitas dimensional.

Evaluasi kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material

perbaikan dapat dihitung dari data karakteristik susut saja antara mortar dan beton

induk, yang selanjutnya disebut evaluasi kompatibilitas susut. Evaluasi

kompatibilitas susut ini sangat penting mengingat masih banyak arsitek dan

perencana struktur rehabilitasi bangunan tidak mengetahui tentang spesifikasi

material perbaikan yang digunakan. Mereka seringkali tidak memahami arti dan

pentingnya sebuah kompatibilitas antara material perbaikan dengan beton induk.

Oleh karena itu, evaluasi kompatibilitas susut perlu dikaji dalam penelitian ini.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka diambil suatu rumusan

masalah sebagai berikut:

a. Bagaimana perilaku susut bebas pada Unsaturated Polyester Resin (UPR)-

Mortar dibanding dengan mortar tanpa UPR.

b. Apakah susut bebas pada material perbaikan masih memenuhi batasan susut

maksimum yang diijinkan pada umur 28 hari.

c. Bagaimana kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material

perbaikan berdasarkan evaluasi kompatibilitas susut.


commit to user

4

1.3. Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini, maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut :

a. Tidak dilakukan penelitian tentang sifat kimia dari material penyusun mortar.

b. Tidak dilakukan kontrol terhadap kondisi lingkungan, seperti suhu ruangan

dan kelembapan udara.

c. Tidak dilakukan perawatan (curing) pada benda uji.

d. Menggunakan jenis semen tipe OPC (Ordinary Pozolan Cement)

e. Polimer yang dipakai yaitu Unsaturated Polyester Resin (UPR) merk Yukalac

157® BQTN-EX Series.

f. Lamanya pengujian susut adalah 28 hari.

g. Pengujian susut dimulai jam ke-3 pada hari ke-1 setelah benda uji dibuat

untuk material perbaikan UPR-Mortar, dan dimulai hari ke-1 setelah benda uji

dibuat untuk material perbaikan mortar tanpa UPR.

h. Pengujian susut beton induk dimulai hari ke-93 setelah benda uji dibuat

1.4. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah yang telah dibahas, maka dapat diambil tujuan dari

penelitian ini adalah:

a. Mengetahui pengaruh penambahan polimer Unsaturated Polyester Resin

(UPR) pada material perbaikan terhadap karakterisitik susut bebas.

b. Mengetahui material perbaikan yang memenuhi batasan susut maksimum

yang diijinkan pada umur 28 hari.

c. Mengetahui kompatibilitas dimensional antara beton induk dengan material

perbaikan berdasarkan evaluasi kompatibilitas susut.


commit to user

5

1.5. Manfaat Penelitian

1.5.1. Manfaat Teoritis

Dengan adanya penelitian ini, maka didapat karakteristik susut formula

Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar yang dapat digunakan dalam

pekerjaan penambalan (patch repair) dengan kinerja yang baik. Sekaligus

memberikan informasi mengenai kriteria kompatibilitas antara beton induk

dengan material perbaikan UPR-Mortar ditinjau dari karakteristik susut bebas

yang terjadi pada beton induk dan material perbaikan.

1.5.2. Manfaat Praktis

Hasil penelitian ini dapat menjadi petunjuk praktis di lapangan mengenai

karakterisitik susut Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar yang efektif

digunakan dalam pekerjaan patch repair.


commit to user

6

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Beton adalah material yang tahan lama namun terkadang masih ada beton yang

perlu diperbaiki, masalahnya adalah defisiensi secara structural, estetika atau

keduanya. Secara umum defisiensi dapat disebabkan oleh desain yang salah,

kualitas kerja yang jelek, lingkungan agresif yang tidak normal, beban struktural

yang berlebihan, kecelakaan, dan kombinasinya. Perbaikan dan restorasi menjadi

perlu untuk mengembalikan beton kepada kondisi yang memuaskan dari

kemampuan struktural, ketahanan, maupun penampilan. (Paul Nugraha & Antoni,

2007:226).

Pada perlindungan (perbaikan) konstruksi beton tersedia banyak bahan. Bahan

mana yang dipilih tergantung pada kerusakan yang diserang, kualitas bahan dasar

yang dilindungi dan lokasi lingkungan (kering, lembab, agresif) (Sagel, dkk, 1997

: 225).

Material perbaikan harus mempunyai sifat yang seragam dengan beton sekitarnya,

dalam hal kekuatan dan modulus elastisitas dan juga warna dan tekstur, untuk

beton terekspos. (Paul Nugraha & Antoni, 2007:227).

Metode perbaikan secara penambalan (patching repair method) adalah metode

perbaikan yang paling tepat direkomendasikan untuk perbaikan beton akibat laju

korosi yang menyebabkan pengelupasan selimut beton (JSCE, 2001).

Polimer memberikan sifat yang flexible pada mortar sehingga material yang

dihasilkan setelah kering memiliki flexibilitas yang lebih baik dibandingkan

dengan material yang terbentuk dari campuran semen biasa. Bahan polimer yang

terkandung di dalam campuran material perbaikan diharapkan mampu


commit to user

7

memodifikasi kelemahan komposit beton normal dengan repair mortar.

Diharapkan polimer tersebut mampu mengisi porositas, sehingga total porositas

yang terbentuk dapat berkurang. Dengan adanya penambahan polimer pada

material perbaikan, diharapkan retakan yang mungkin timbul akan berkurang,

sehingga selain kekuatan meningkat, ketahanan komposit beton normal dengan

material perbaikan akan meningkat pula (Andayani, 2007).

Kompatibilitas dimensional adalah kesesuaian perubahan dimensi beton dilihat

dari ukuran, volume yang dipengaruhi oleh temperatur dan waktu yang berfungsi

agar perbaikan beton tahan lama dan mengurangi retak, maka diperlukan bahan

(material perbaikan) yang tepat saat digabung dengan beton induk. (James E,

2000).

Kompatibilitas susut antara material perbaikan dengan beton tidak bisa semata-

mata ditentukan dengan pembatasan besaran susut maksimum. Evaluasi

kompatibilitas susut lebih tepat didekati dengan cara merelasikan sifat susut

dengan kinerjanya di lapangan (Kristiawan, 2011)

Unsaturated Polyester resin (UPR) memiliki kekuatan mekanis yang baik,

ketahanan terhadap zat kimia, mudah dalam pengerjaan, kuat lekat yang baik,

permeabilitas yang rendah,pengerasan awal yang cepat, kuat lentur yang optimal,

mengurangi susut, dan ketahanan abrasi yang baik dan sebagainya. (Kruger dan

Penhall, 2002).


commit to user

8

Landasan Teori

2.1.1. Kerusakan-Kerusakan yang Terjadi pada Beton

a. Retak (Cracking)

Retak pada beton biasanya dikarenakan proporsi campuran pada beton kurang

baik. Retak merupakan kerusakan paling ringan yang terjadi pada beton.

Keretakan dibedakan menjadi retak struktur dan non-struktur. Retak struktur

umumnya terjadi pada elemen struktur konstruksi bangunan, sedang retak non-

struktur terjadi dinding bata atau dinding non-beton lainnya. Pada retak non

struktur dapat terjadi karena beberapa sebab, diantaranya proporsi campuran beton

kurang baik, umur bangunan, cuaca, efek panas yang berlebihan, reaksi kimia dan

susut. Sedangkan penyebab retak pada struktur sama dengan retak non struktur

tapi retak pada struktur juga terjadi karena gempa, kebakaran dan korosi pada

struktur beton.

b. Terlepasnya bagian beton (Spalling)

Spalling atau terlepasnya bagian beton merupakan jenis kerusakan beton yang

sering terjadi pada bangunan beton dan biasanya kurang diperhatikan dalam

pembuatan campurannya. Kerusakan ini terjadi karena campuran beton yang

kurang homogen dan juga faktor umur beton. Oleh karena itu metode perbaikan

pada kerusakan spalling, tergantung pada besar dan dalamnya spalling yang

terjadi.

c. Disintegrasi

Bagian yang terlemah dari beton akan mengalami disintegrasi, permukaan beton

menjadi kasar, karena umur akan terjadi proses alami yang mengalami pelapukan

pada bidang-bidang terluar beton, proses pelapukan beton akibat lingkungan

agresif antara lain air laut, karbonasi dan lain-lain. Beton yang berhubungan

dengan lingkungan yang berkadar asam akan lebih cepat mengalami disintegrasi.


commit to user

9

d. Patah

Patah yang terjadi pada beton biasanya dikarenakan struktur beton yang tidak

mampu untuk menahan beban. Kerusakan ini bisa terjadi karena pada saat

pembuatan campuran beton (mix design) kurang diperhatikan proporsi yang

digunakan. Sebelum pembuatan campuran beton harus menghitung beban-beban

yang akan menimpa struktur beton tersebut agar patah pada beton tidak terjadi.

e. Keropos (Honeycomb)

Keropos merupakan jenis kerusakan yang disebabkan salah satunya karena umur

beton yang terlalu lama. Kerusakan ini biasanya kurang diperhatikan karena

kerusakan terjadi pada bagian bangunan yang sulit dijangkau. Misalnya pada

bagian bawah jembatan. Untuk itu agar tidak terjadi keropos dini karena reaksi

kimia atau yang lain maka perlu diperhatikan pada saat pembuatan bangunan.

f. Delaminasi

Beton mengelupas sampai kelihatan tulangannya disebut Delaminasi. Kerusakan

ini bisa terjadi pada konstruksi bangunan dikarenakan banyak sebab, diantaranya

kegagalan pada pembuatan campuran, reaksi kimia, kelebihan beban dan

sebagainya. Oleh karena itu perlu diperhitungkan agar kerusakan ini tidak terjadi

pada konstruksi bangunan.

2.1.2. Penyebab Kerusakan-Kerusakan pada Beton

Struktur beton yang telah direncanakan dapat mengalami kerusakan karena

beberapa faktor. Faktor yang mempengaruhi kerusakan diantaranya adalah:

a. Pengaruh Mekanis

Beton dapat mengalami kerusakan karena adanya pengaruh mekanis, seperti :

pengikisan permukaan oleh air, ledakan, gempa bumi dan pembebanan yang

berlebihan. Kerusakan beton akibat pengaruh mekanis ini dapat bervariasi

dari kerusakan permukaan sampai hancur berkeping-keping.


commit to user

10

b. Pengaruh fisik

Pengaruh fisik yang dapat menyebabkan kerusakan pada beton antara lain

pengaruh temperatur (panas hidrasi, kebakaran), susut dan rayap, pelesakan

yang tidak sama dari pondasi atau perletakan.

c. Pengaruh kimia

Pengaruh kimia yang bisa merusak beton antara lain serangan asam karena

semen portland dan semen campuran mempunyai ketahanan yang rendah

terhadap asam. Pengaruh lain adalah serangan sulfat yang mana hampir

semua sulfat dapat merusak pasta semen. Terjadinya korosi juga dapat

menjadi penyebab kerusakan pada beton.

d. Kerusakan akibat pengaruh pekerja

Pekerja yang berpengalaman sangat penting dalam proses pelaksanaan beton.

Banyak kerusakan akibat dari ketidaktelitian pelaksanaan seperti kurangnya

kekokohan dari bekisting, tidak tepatnya pemilihan jenis semen, penggunaan

bahan kimia tambahan yang mengandung sulfat.

2.1.3. Metode Perbaikan Beton

Dengan adanya kerusakan pada beton maka kita harus melakukan perbaikan agar

beton yang telah kita kerjakan dapat memuaskan, oleh sebab itu untuk

mendapatkan hasil perbaikan dan perkuatan yang tepat guna dan mencapai

sasaran yang telah ditetapkan, maka dilakukan investigasi untuk mendapatkan

data – data kerusakan baik melalui pengamatan visual ataupun dengan pengujian

non-destructive maupun semi-destructive dan me-review dokumen dari struktur

yang ada. Dari hasil investigasi tersebut, kemudian dianalisis dan evaluasi pada

struktur tersebut untuk menetapkan apakah kerusakan yang terjadi hanya perlu

perbaikan atau perlu perkuatan atau dalam kondisi yang terjelek struktur yang

mengalami kerusakan harus dilakukan pembongkaran dan dibangun struktur baru.

Berikut ini adalah contoh untuk perbaikan beton (beserta penjelasannya) yang

mengalami keretakan ataupun mengalami spalling (terlepasnya bagian beton)


commit to user

11

a. Keretakan

Untuk retak non-struktur, dapat digunakan metode injeksi dengan material pasta

semen yang dicampur dengan expanding agent serta latex atau hanya melakukan

sealing saja dengan material polimer mortar, geopolymer atau polyurethane

sealant. Sedang pada retak struktur, digunakan metode injeksi dengan material

epoxy yang mempunyai viskositas yang rendah, sehingga dapat mengisi dan

sekaligus melekatkan kembali bagian beton yang terpisah. Proses injeksi dapat

dilakukan secara manual maupun dengan mesin yang bertekanan, tergantung pada

lebar dan dalamnya keretakan.

b. Spalling

1) Grouting

Sedang pada spalling yang melebihi selimut beton, dapat digunakan

metode grouting, yaitu metode perbaikan dengan melakukan pengecoran

memakai bahan non-shrink mortar. Metode ini dapat dilakukan secara

manual (gravitasi) atau menggunakan pompa. Pada metode perbaikan ini

yang perlu diperhatikan adalah bekisting yang terpasang harus benar-

benar kedap, agar tidak ada kebocoran spesi yang mengakibatkan

terjadinya keropos dan harus kuat agar mampu menahan tekanan dari

bahan grouting. Material yang digunakan harus memiliki sifat mengalir

dan tidak susut. Metode ini dilakukan dengan cara membongkar retakan

hingga dasar retakan atau sampai terlihat daging betonnya. Setelah itu,

menuang material perbaikan struktur berbahan dasar semen pada celah

retakan. Umumnya digunakan bahan dasar seperti lem (bounding agent)

untuk mempermudah proses perekatan antara beton lama dengan material

perbaikan struktur.

2) Shot-crete (Beton Tembak/ Semprot)

Apabila spalling yang terjadi pada area yang sangat luas, maka sebaiknya

digunakan metode Shot-crete. Pada metode ini tidak diperlukan bekisting

lagi seperti halnya pengecoran pada umumnya.Metode shot-crete ada dua


commit to user

12

sistim yaitu dry-mix dan wet-mix. Pada sistim dry-mix, campuran yang

dimasukkan dalam mesin berupa campuran kering, dan akan tercampur

dengan air di ujung selang. Sehingga mutu dari beton yang ditembakkan

sangat tergantung pada keahlian tenaga yang memegang selang, yang

mengatur jumlah air. Tapi sistim ini sangat mudah dalam perawatan

mesin shot-crete-nya, karena tidak pernah terjadi ‘blocking’. Pada sistim

wet-mix, campuran yang dimasukkan dalam mesin berupa campuran

basah, sehingga mutu beton yang ditembakkan lebih seragam. Tapi sistim

ini memerlukan perawatan mesin yang tinggi, apalagi bila sampai terjadi

‘blocking’. Pada metode shot-crete, umumnya digunakan additive untuk

mempercepat pengeringan (accelerator), dengan tujuan mempercepat

pengerasan dan mengurangi terjadinya banyaknya bahan yang terpantul

dan jatuh (rebound).

3) Grout Preplaced Aggregat (Beton Prepack)

Metode perbaikan lainnya untuk memperbaiki kerusakan berupa spalling

yang cukup dalam adalah dengan metode Grout Preplaced Aggregat.

Pada metode ini beton yang dihasilkan adalah dengan cara menempatkan

sejumlah agregat (umumnya 40% dari volume kerusakan) kedalam

bekisting, setelah itu dilakukan pemompaan bahan grout, kedalam

bekisting. Material grout yang digunakan sebaiknya memiliki flow cukup

tinggi dan tidak susut.

4) Overlay

Metode overlay ini merupakan metode perbaikan beton yang terjadi

spalling hampir keseluruhan pada permukaan beton. Oleh karena itu

sebelum dilakukannya metode ini perlu persiapan-persiapan permukaan

yang akan diperbaiki.


commit to user

13

5) Patch Repair

Untuk spalling yang tidak terlalu dalam (kurang dari selimut beton) dan

area yang tidak luas, dapat digunakan metode patch repair. Metode

perbaikan ini adalah metode perbaikan manual, dengan melakukan

penempelan material perbaikan secara manual. Pada saat pelaksanaan

yang harus diperhatikan adalah penekanan pada saat material perbaikan

ditempelkan, sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat. Material

yang digunakan harus memiliki sifat mudah dikerjakan, tidak susut dan

tidak jatuh setelah terpasang, terutama untuk pekerjaan perbaikan

overhead.

Pada penelitian ini, dititikberatkan pada penanganan masalah spalling beton dan

digunakan metode patch repair untuk mengatasi masalah tersebut. Material patch

repair yang digunakan adalah mortar dengan bahan tambah polimer Unsaturated

Polyester Resin (UPR).

2.1.4. Syarat-Syarat Material Perbaikan Beton

Adapun syarat-syarat material perbaikan, yaitu :

a. Daya lekat kuat

Kelekatan antara material perbaikan dengan beton yang akan diperbaiki harus

menyatu dengan baik sehingga menjadi satu kesatuan beton yang utuh.

b. Modulus elastisitas mampu menahan overstressing

Modulus elastisitas disini adalah kekakuan suatu bahan. Semakin tinggi

nilainya maka semakin sedikit perubahan bentuk pada material perbaikan

apabila diberi gaya, selain itu semakin tinggi modulus elastisitas maka

material perbaikan lebih tahan terhadap benturan dan tahan retak.

c. Tidak mengurangi kekuatan beton

Material perbaikan yang akan digunakan untuk memperbaiki beton mampu

menahan beban yang sama pada beton yang akan diperbaiki.


commit to user

14

d. Tidak susut

Material perbaikan tidak terjadi susut terlalu besar agar beton yang akan

diperbaiki tidak kehilangan kekuatan sebagian.

e. Memiliki Permeabilitas yang baik

Permeabilitas material perbaikan adalah tingkat derajat kerapatan yang

dimiliki material perbaikan untuk dapat ditembus oleh zat cair (air misalnya).

Material perbaikan di harapkan memiliki permeabilitas yang tinggi sehingga

awet dan tahan lama, selain itu juga material perbaikan juga mampu

meningkatkan permeabilitas beton yang diperbaiki.

f. Deformable pada beton.

Material perbaikan harus dapat menyesuaikan bentuk beton yang akan

diperbaiki.

Material beton yang akan digunakan harus diketahui respon pada saat kondisi

layan beton. Pemilihan material perbaikan yang akan diperlukan harus

mempunyai hasil perbaikan yang tahan lama.

2.1.5. Metode Patch Repair

Metode patch repair adalah metode perbaikan manual dengan melakukan

penempelan mortar secara manual dan harus memperhatikan penekanan pada saat

mortar ditempelkan, sehingga benar-benar didapatkan hasil yang padat.

Permukaan beton yang akan diperbaiki atau diperkuat perlu dipersiapkan dengan

tujuan agar terjadi ikatan yang baik, sehingga material perbaikan atau perkuatan

dengan beton lama menjadi satu kesatuan. Permukaan tersebut harus merupakan

permukaan yang kuat, padat, tidak keropos ataupun bagian lemah lainnya serta

harus bersih dari debu dan kotoran lainnya.


commit to user

15

Persiapan-persiapan permukaan beton yang akan diperbaiki antara lain:

a. Erosion (pengikisan)

Erosion dilakukan untuk meratakan atau pengasaran permukaan beton.

Pengikisan dilakukan dengan menggunakan gerinda atau sejenisnya.

b. Impact (kejut)

Impact pada permukaan beton yang akan diperbaiki dilakukan untuk

mendapatkan nilai kuat tarik dan kuat tekan beton yang lebih baik.

c. Pulverization (menghancurkan permukaan beton)

Penghancuran ini dilakukan dengan cara menabrakan partikel kecil dengan

kecepatan yang tinggi ke permukaan beton.

d. Expansive pressure

Persiapan ini bisa dilakukan dengan dua cara yaitu steam dan water. Steam

dilakukan dengan temperatur sumber panas yang tinggi, sedangkan cara water

dilakukan menggunakan water jetting yang bekerja dengan tekanan yang

tinggi sama dengan cara steam.

Permukaan yang sudah dipersiapkan sangat tergantung pada material yang

digunakan. Untuk material berbahan dasar semen atau polimer, permukaan beton

harus dijenuhkan terlebih dahulu.

Ada beberapa material patch repair yang dapat digunakan, antara lain :

1. Portland Cement Mortar.

2. Portland Cement Concrete.

3. Microsilica-Modified Portland Cement Concrete.

4. Polymer-Modified Portland Cement Concrete.

5. Polymer-Modified Portland Cement Mortar.

6. Magnesium Phosphate Cement Concrete.

7. Preplaced aggregate Concrete.

8. Epoxy Mortar.

9. Methyl Methacrylate (MMA) Concrete.

10. Shotcrete.


commit to user

16

2.1.6. Mortar

Mortar adalah campuran plastis yang dibuat dengan campuran semen, air dan

agregat halus yang digunakan sebagai material pengikat dan material pengisi

dalam konstruksi. Mortar mempunyai sifat mengembang dan menyusut yang

cukup tinggi karena reaksi hidrasi semen dan ukuran agregat yang kecil disamping

akibat kondisi kelembaban udara di sekeliling mortar. Berikut beberapa jenis

mortar yang biasa digunakan.

2.1.6.1. Cemantitious Mortar

Cemantitious Mortar (sering dikenal hanya sebagai mortar semen) dibuat dari

semen Portland dicampur dengan pasir dan air. Campuran semen dan air inilah

yang menjadi pasta sebagai bahan perekat/pengikat sekaligus pengisi pori-pori

diantara butiran-butiran agregat halus (pasir). Fungsi pasta inilah yang dapat

menyebabkan saling terekatnya butiran-butiran agregat dengan kuat sehingga

terbentuklah suatu massa yang kompak.

2.1.6.2. Polymer-modified Mortar

Polymer-modified mortar merupakan modifikasi mortar dengan tambahan polimer

dalam jumlah tertentu. Fungsi utama sebagai material pengikat masih dilakukan

oleh pasta semen dan air, sedang polimer ditambahkan untuk memodifikasi sifat

mortar. Penambahan polimer dapat meningkatkan sifat mortar, yaitu polimer

dapat mengurangi kecepatan penguapan air, meningkatkan workability, daya

lekat, kekuatan dan durability.

Modifikasi polimer dalam campuran mortar sebagai material perbaikan dapat

meningkatkan kekuatan tarik dan lentur pada komposit beton normal dengan

material perbaikan serta dapat mengurangi sifat rapuh. Penambahan polimer pada

material perbaikan akan memperkuat ikatan antara material perbaikan dengan

beton pada saat proses pelapisan atau penambalan.


commit to user

17

2.1.6.3. Polymer Mortar

Polymer mortar (atau resin-based mortar) merupakan campuran antara binders,

agregat halus, dan bahan campur lainnya yang menggunakan polimer resin

sebagai pengikat. Pada awal reaksi, fungsi pengikat antara agregat halus dan

bahan campur lainnya sepenuhnya dilakukan oleh polimer, sedang binders bekerja

setelah dilakukan curing pada mortar.

Polymer mortar biasa digunakan untuk komponen struktur pada join dan struktur

yang berbentuk unik. Polymer mortar memberikan ketahanan korosi lebih besar

daripada bahan bangunan konvensional seperti semen Portland. Sehingga polimer

mortar maupun beton mortar banyak digunakan dan diaplikasikan pada beberapa

produk seperti material tahan abrasi, tahan serangan kimia, konduktif, beton serat,

castable, sprayable, maupun tahan air (waterproof). Produk lain memberikan

perlindungan terhadap keausan, korosi, atau electrostatic discharge (ESD).

Beberapa produk digunakan untuk shotcrete untuk membentuk dinding maupun

terowongan. Polymer mortar juga diaplikasikan untuk komponen penambalan

(patching) dan finishing.

Polymer mortar memiliki sifat serta perilaku yang berbeda satu dengan yang

lainnya karena sangat bergantung terhadap bahan polimer yang digunakan, hal ini

mendorong dilakukannya banyak penelitian untuk mempelajari sifat dan perilaku

polymer mortar. Dalam penelitian ini dilakukan percobaan untuk mengetahui

formula yang akan digunakan sebagai desain campuran, dilakukan dengan

memberikan variasi terhadap persentase polimer serta membuat bahan penyusun

lainnya tetap. Lalu dilihat pengaruh perubahan persentase polimer terhadap

susutnya.

Penelitian ini menggunakan Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang dicampur

dengan semen OPC dan fly-ash sebagai binder serta agregat halus berupa pasir.


commit to user

18

2.1.7. Polimer

Polimer adalah jenis bahan tambahan baru yang dapat menghasilkan beton

dengan kuat tekan tinggi. Modifikasi polimer dalam campuran material perbaikan

dapat meningkatkan kekuatan tarik dan lentur pada komposit beton normal

dengan material perbaikan serta dapat mengurangi sifat rapuh. Penambahan

polimer pada material perbaikan akan memperkuat ikatan antara material

perbaikan dengan beton pada saat proses pelapisan atau penambalan.

Polimer (polymer) berasal dari bahasa Yunani yaitu poly (banyak) dan mer

(partikel/molekul). Polimer adalah molekul besar (makromolekul) yang dibangun

oleh pengulangan unit kimia yang kecildan sederhana (mer). Pada dasarnya,

polimer dapat dibagi menjadi polimer alamiah dan polimer sintesis/buatan.

Polimer alamiah adalah polimer yang langsung diambil dari tumbuh-tumbuhan

dan hewan, seperti karet, kayu, wol, dan kulit. Terdapat pula polimer alamiah

seperti protein, enzim, dan selulosa. Sedangkan polimer sintesis/buatan

merupakan polimer hasil buatan manusia. Saat ini hampir seluruh peralatan

manusia terbuat dari polimer sintesis.

Polimer berdasarkan sifat thermalnya juga diklasifikasikan menjadi tiga

kelompok, yaitu termoplastik, thermoset, dan elastomer.

2.2.7.1. Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya

Sifat-sifat polimer ditentukan oleh empat hal, yaitu : panjangnya rantai, gaya antar

molekul, percabangan dan ikatan silang antar rantai polimer. Kekuatan dan titik

leleh polimer naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer. Makin banyak

ikatan silang makin kaku polimer dan mudah patah.


commit to user

19

a. Thermoplastik

Polimer yang tidak mempunyai ikatan silang bersifat thermoplastik artinya dapat

dipanaskan berulang-ulang. Ketika dipanaskan, polimer yang bersifat

thermoplastik meleleh dan kembali mengeras ketika didinginkan. Jadi apabila

pecah, polimer thermoplastik dapat disambungkan kembali denan cara dipanaskan

atau dapat dicetak ulang dengan cara dipanaskan. Yang termasuk thermoplastik

antara lain : PE, PP (Polypropilene), PS (Polystirene), ABS (Acrylonitrile

Butadiene Styrene), SAN, Nylon, PET, BPT, Polyacetal (POM), PC, dan lain-

lain.

b. Thermoset

Polimer yang mempunyai ikatan silang bersifat thermoset artinya hanya dapat

dipanaskan satu kali yaitu pada saat pembuatannya, selanjutnya apabila pecah tak

dapat disambungkan lagi dengan pemanasan , karena susunan molekul-

molekulnya pada ikatan silang antar rantai akan rusak apabila dipanaskan lagi.

Ikatan silang ini jugalah yang membuat thermoset tidak meleleh saat dipanaskan

melainkan menjadi bertambah keras. Yang termasuk thermoset adalah : PU (Poly

Urethene), UF (Urea Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde),

Unsaturated Polyester, Epoksi dan lain-lain.

c. Elastomer

Rantai molekul dari elastomer mempunyai sedikit jumlah ikat silang dan tersusun

secara acak (ketidakteraturan). Pada suhu ruang, molekul yang mempunyai

banyak ikat silang akan sangat keras tetapi mudah patah yaitu sensitive terhadap

beban kejut (impact). Yang termasuk elastomer adalah karet alam dan sintetis.

Dalam penelitian ini, modifier polymer yang digunakan adalah Unsaturated

Polyester Resin (UPR).


commit to user

20

2.2.7.2. Unsaturated Polyester Resin (UPR)

Unsaturated Polyester Resin (UPR) termasuk dalam matriks polimer thermoset.

UPR berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu

kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan

seperti banyak resin thermoset lainnya. Unsaturated Polyester Resin yang

digunakan dalam penelitian ini adalah seri Yukalac 157® BQTN-EX Series.

Spesifikasi sifat mekanis dari Unsaturated Polyester Resin dapat dilihat pada

Tabel 2.1 berikut ini.

Tabel 2.1 Sifat mekanik unsaturated polyester resin Yukalac 157® BQTN 157-EX Sifat Mekanis Satuan Nilai Catatan

Berat Jenis Kg/m3 1.215 pada suhu 25°C Kekerasan - 40 Barcol/GYZJ 934-1 Suhu distorsi panas °C 70 - Penyerapan air % 0,188 24 jam % 0,466 7 hari Kekuatan Flextural Kg/mm2 9,4 - Modulus Elastisitas (E) Kg/mm2 300 - Kekuatan Tarik statis Kg/mm2 5,5 - Modulus Tarik Kg/mm2 300 - Elongation % 2,1 -

Sumber: Justus Kimia Raya, 2001

UPR banyak digunakan sebagai perkuatan fiberglass pada badan kapal dan mobil,

pipa, genteng atap, dan furniture pada kamar mandi. UPR juga digunakan sebagai

bahan campuran dalam beton polimer (biasanya diaplikasikan pada drainase

jalan). Hal ini karena UPR dapat meningkatkan kuat tarik dan kuat lentur dari

bahan utama fiberglass. UPR juga cepat mengeras pada suhu kamar. Oleh sebab

itu, pada penelitian ini digunakan UPR sebagai material patch repair untuk

meningkatkan kekuatan.

Keunggulan dari UPR adalah sifat mekanis yang baik, hemat biaya, ketahanan

terhadap korosi yang baik, dan memiliki berat jenis yang cenderung lebih ringan

dibanding polimer lain.


commit to user

21

2.2.7.3. Efek Polimer terhadap Proses Hidrasi Semen

Larbi dan Bijen [1990] dan Chandra dan Flodin [1987] melaporkan bahwa ada

dua pemahaman yang ada mengenai mekanisme aksi polymer pada beton, dimana

teori yang pertama mengungkapkan bahwa tidak ada interaksi antara

polimer dengan beton, selama hidrasi bagian hidrofilik dari polimer

diorientasikan terhadap fase air sedangkan bagian hidrofobik mengarah kepada

fase udara dan kepada pengeringan dimana air dikeluarkan, partikel hidrofobik

bergabung bersama dan membentuk film.

Penundaan hidrasi semen tersebut dapat disebutkan satu persatu sebagai berikut:

a. Polimer mungkin membatasi akses air terhadap butiran semen dengan

membentuk (kulit) diatasnya dan hal ini mungkin juga menghambat

hilangnya produk hidrasi dari permukaan inti semen yang unhydrous.

b. Penyerapan deterjen diatas permukaan partikel semen dapat

mempengaruhi hidrasi semen.

c. Interaksi antara polimer dengan ion-ion Ca2+

Kekuatan semen merupakan hasil dari proses hidrasi. Proses kimiawi ini berupa

rekristalisasi dalam bentuk interclocking- kristal sehingga membentuk gel semen

yang mempunyai kekuatan desak yang tinggi apabila mengeras. ( Nawy, 1990 ).

Nilai banding berat air dan semen untuk suata adukan beton dinamakan faktor air

semen. Agar terjadi proses hidrasi yang sempurna dalam adukan beton,

pada umumnya dipakai nilai faktor air semen 0,2 - 0,25 tergantung mutu beton

yang hendak dipakai. Semakin tinggi mutu beton yang ingin dicapai

umumnya menggunakan nilai water coment ratio rendah, sedangkan di lain

pihak, untuk menambah daya workability ( kelecakan, sifat mudah dikerjakan )

diperlukan dalam menentukan nilai faktor air semen agar diperoleh beton dengan

mutu baik tetapi dalam tingkat pengerjaan yang mudah. ( Dipohusodo, 1990 : 4 ).


commit to user

22

2.2.7.4. Efek Polimer terhadap Sifat-sifat Adukan pada Material Perbaikan

Selain variabel yang mempengaruhi sifat-sifat adukan dan beton biasa, sifat beton

dan adukan yang baru dan hasil modifikasi polimer yang diperkeras dipengaruhi

oleh berbagai macam faktor seperti jenis polimer, rasio antara polimer

dengan semen, rasio air dan semen, kandungan air dan kondisi perawatan.

Selain itu, Riley dan Razl [melaporkan] bahwa sifat-sifat campuran yang baru

akan sangat bervariasi tergantung pada urutan penambahan latex dan air. Mereka

menyatakan bahwa jika latex ditambahkan terlebih dahulu, maka campuran

tersebut akan kurang berfungsi daripada apabila air ditambahkan sebelum

latex. Mereka mengungkapkan bahwa efek ini disebabkan oleh fakta bahwa

latex mengembangkan karakteristik thiksotropik jika hal ini dikeringkan secara

tiba-tiba oleh penyerapan kedalam bahan-bahan kering. Maka dari itu,

mereka menganjurkan agar air campuran ditambahkan sebelum latex.

2.2.7.5. Durabilitas Polimer dalam Campuran Material Perbaikan

Ketahanan beton dikatakan baik apabila dapat bertahan lama dalam kondisi

tertentu tanpa mengalami kerusakan selama bertahun-tahun. Kondisi yang

dapat mengurangi daya tahan beton dapat disebabkan faktor dari luar dan

dari dalam beton itu sendiri. Faktor luar antara lain cuaca, perubahan suhu yang

ektrim, erosi kembang dan susut akibat basah atau kering yang silih berganti

dan pengaruh bahan kimia. Faktor dari dalam yaitu akibat reaksi agregat dengan

senyawa alkali.

2.1.8. Susut (Shrinkage)

2.2.8.1. Definisi Susut (Shrinkage)

Proses susut secara umum didefinisikan sebagai perubahan volume yang tidak

berhubungan dengan beban. Pada umumnya faktor-faktor yang mempengaruhi


commit to user

23

rangkak juga mempengaruhi susut, khususnya faktor-faktor yang berhubungan

dengan hilangnya kelembaban. (Istimawan Dipohusodo, 1994).

Apabila beton mulai mengeras, berarti beton tersebut akan mengalami susut.

Shrinkage atau susut pada beton dapat disebabkan air karena proses evaporasi,

serta disebabkan oleh karbonasi (reaksi antara CO2 yang ada di atmosfer dan yang

ada di pasta semen). Satuan shrinkage dinyatakan dalam mm per mm (in per in),

tetapi biasanya dinyatakan dalam microstrain.

Proses kehilangan air dari dalam mortar sehingga menyebabkan penyusutan

merupakan sesuatu yang menarik untuk diketahui. Berikut ini adalah mekanisme

penyusutan dalam mortar:

1. Pasta semen terdiri dari pori-pori kapiler besar dan kecil. Seiring

bertambahnya umur mortar, pori-pori yang terisi air tersebut akan menguap.

Air yang pertama menguap adalah air yang terdapat pada pori yang besar,

berlangsung pada pori yang besar habis. Berkurangnya air dari pori yang

besar ini belum menyebabkan timbulnya tegangan kapiler yang cukup untuk

menimbulkan shrinkage, ketika sudah tidak ada lagi sumber air dalam pori

yang besar, air dari kapiler mortar yang lebih kecil dan lebih halus secara

berangsur angsur akan mulai menguap. Kehilangan air dari kapiler kecil

inilah yang menimbulkan tegangan signifikan sehingga menyebabkan

penyusutan.

2. Luas permukaan dari sistem koloid pasta semen cukup luas, karena itu air

yang terserap di permukaan akan mempengarungi keseluruhan sifat koloidal

tersebut. Ketika air menguap maka terjadi perubahan energi di dalam sistem

koloid silikat hidrat. Perubahan energi ini akan menyebabkan penyusutan.


commit to user

24

2.2.8.2. Macam-macam Susut (Shrinkage)

Macam-macam susut yang terjadi pada beton adalah :

a. Susut plastis (plastic shrinkage)

Adalah perubahan volume akibat berkurangnya air dalam beton segar (fresh

concrete) pada proses hidrasi. Berkurangnya air tersebut diakibatkan adanya

penguapan air dari permukaan beton (evaporasi) dan penyerapan air (absorbsi)

oleh cetakan. Faktor-faktor yang mempengaruhi susut plastik antara lain suhu

udara, kelembaban relatif, dan kecepatan angin. Susut plastik terjadi beberapa

jam setelah beton di cor ke dalam cetakan. (Nawy, 2001)

b. Susut pengeringan (drying shrinkage)

Adalah penyusutan yang disebabkan oleh keluarnya air pori karena penguapan

(evaporasi).

Drying shrinkage merupakan susut yang terjadi setelah beton mencapai bentuk

proses hidrasi pasta semen telah selesai, dan terjadi kehilangan uap air karena

penguapan.(Nawy, 2001) Drying shrinkage dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain jenis kehalusan semen, jumlah dan modulus elastisitas agregat,

kelembaban udara, faktor air semen, ukuran dan bentuk beton dan campuran

kimia.

c. Susut Karbonasi (carbonation shrinkage)

Karbonasi adalah reaksi kimia antara CO2 dengan hasil hidrasi semen, dimana

gas CO2 berasal dari udara sekitar. Pada daerah lembab gas CO2 membentuk

asam karbonat yang akan bereaksi dengan Ca(OH)2 dan membentuk CaCO3,

sedangkan komponen semen yang lain akan terurai. Hal ini akan

mengakibatkan terjadinya susut dari proses karbonasi tersebut.

d. Autogenous Shrinkage

Adalah penyusutan yang disebabkan oleh berkurangnya air pori karena di

konsumsi semen untuk proses hidrasi sehingga menyebabkan naiknya tegangan

pori. Autogenous shrinkage dimulai beberapa jam setelah beton di cor kedalam


commit to user

25

cetakan. Pada awal proses hidrasi rongga-rongga dipenuhi oleh partikel semen

secara bertahap diganti oleh rongga yang di isi oleh produk-produk hasil

hidrasi. Pada awal pengerasan, sebagian besar pori-pori kapiler dan partikel

agregat dalam keadaan jenuh, ketika proses hidrasi berlanjut air yang

dibutuhkan untuk proses hidrasi ini tersedia cukup dengan adanya external

curing, namun bila beton tertutup rapat dan tidak mendapatkan external curing,

maka semen mengkonsumsi air pori yang ada dalam beton untuk proses hidrasi

tersebut (self desiccation). Sebagai akibat dari proses ini, kelembaban relatif

dari beton turun dan di dalam pori-pori kapiler timbul tegangan, tegangan pori

ini disebabkan oleh adanya gaya kapiler. Gaya kapiler ini menarik dinding-

dinding pori sehingga beton akan mengalami penyusutan.

2.2.8.3. Susut Bebas (Free Shrinkage)

Susut bebas adalah istilah yang berhubungan dengan metode untuk menguji susut

pada beton. Metode ini menggunakan sampel beton tidak terkekang yang

diperkenankan untuk menyusut di dalam lingkungan yang terkontrol. Susut bebas

menggambarkan susut asli dari material itu sendiri yang tidak terpengaruh oleh

tegangan tarik akibat perbedaan tegangan susut pada material perbaikan dan beton

induk. Tegangan susut bebas yang timbul, normalnya tegangan longitudinal,

diukur dalam interval waktu tertentu. Untuk mengevaluasi kecenderungan retak

pada beton, maka dibutuhkan metode lain yaitu dengan metode susut terkekang.

Biasanya pengujian susut terkekang menggunakan beton berbentuk cincin yang

dicetak dalam cincin besi pengekang. Hal yang diamati adalah tegangan akibat

susut dan umur sampel ketika retak pertama. Dalam berbagai penelitian, susut

bebas dan susut terkekang dilakukan secara bersamaan.

Susut bebas tidak mengevaluasi kecenderungan retak pada beton. Walaupun

dalam hal ini ada korelasi antara susut bebas dan kecenderungan retak pada beton,

yaitu susut bebas memiliki kemungkinan menggambarkan performa dasar dari

spesifikasi untuk sistem beton terkekang (Deshpande et al, 2007).


commit to user

26

Pengujian susut bebas dilakukan dengan membuat benda uji sesuai Neville et al.,

(1983) yaitu berbentuk silinder dengan ukuran diameter 75 mm dan tinggi 275

mm. Metode ini menggunakan demec point yang berjarak 200 mm dan dipasang

pada keempat sisi silinder. Sedangkan pengukuran susut dilakukan dengan

menggunakan Demountable Mechanical Strain Gauge (Demec Gauge).

2.2.8.4. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Susut (Shrinkage)

Menurut (Edward G. Nawy, 2001) faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya

susut adalah :

1. Agregat

Agregat bereaksi menahan susut pasta semen, jadi beton dengan kandungan

lebih banyak agregat akan lebih sedikit mengalami susut. Selain itu, derajat

pengekangan suatu beton ditentukan oleh besaran agregat. Beton dengan

modulus elastisitas tinggi atau dengan permukaan kasar akan lebih dapat

menahan proses susut.

2. Rasio air semen

Semakin tinggi rasio air semen, semakin tinggi pula susut.

3. Banyaknya penulangan

Beton bertulang menyusut lebih sedikit dari pada beton polos, perbedaan

relatifnya merupakan fungsi dari persentase penulangan.

4. Ukuran elemen beton

Baik laju maupun besar total susut berkurang apabila volume elemen beton

semakin besar. Namun durasi susut akan lebih lama untuk komponen struktur

yang lebih besar karena lebih banyak waktu yang dibutuhkan dalam

pengeringan untuk mencapai pengeringan daerah dalam. Mungkin saja satu

tahun dibutuhkan untuk proses pengeringan pada kedalaman 10 in dari

permukaan yang di ekspos, dan 10 tahun untuk mulai pada 24 in di bawah

permukaan yang di ekspos.

5. Bahan tambahan

Efek ini bervariasi bergantung pada jenis bahan tambahan, accelerator seperti

kalsium klorida yang digunakan untuk mempercepat pengerasan beton,


commit to user

27

ternyata memperbesar susut. Pozzolan juga dapat memperbesar susut

pengeringan, sedangkan bahan-bahan pemerangkap udara hanya sedikit

mempunyai pengaruh.

6. Kondisi kelembaban sekitar

Kondisi relatif pada lingkungan sekitar sangat mempengaruhi besarnya susut.

Laju penyusutan lebih kecil pada kelembaban relatif yang lebih tinggi.

Temperatur lingkungan juga merupakan faktor. Itu sebabnya susut menjadi

stabil pada temperatur rendah.

7. Jenis semen

Semen yang cepat mengering akan susut lebih banyak dibandingkan jenis-jenis

lainnya. Sedangkan semen pengkompensasi susut akan mengurangi atau

mengeliminasi retak susut apabila digunakan bersama tulangan pengekang.

8. Karbonasi

Banyaknya susut gabungan bergantung pada urutan proses karbonasi dan

pengeringan, susut karbonasi disebabkan oleh reaksi antar karbon dioksida

(CO)2 yang ada di atmosfer dan yang ada di pasta semen. Apabila kedua

fenomena tersebut terjadi secara simultan, maka susut yang terjadi akan lebih

sedikit. Proses karbonasi dapat sangat tereduksi pada kelembaban relatif di

bawah 50 persen.

2.2.8.5. Efek Susut (Shrinkage)

Gejala susut terjadi karena beton kehilangan kelembabannya yang disebabkan

oleh penguapan ataupun digunakan untuk hidrasi semen. Adanya susut yang

berlebihan pada struktur akan menyebabkan deformasi seiring bertambahnya

umur beton. Pada beton bertulang susut yang terjadi dapat menimbulkan tegangan

tekan pada baja dan tegangan tarik pada beton. Efek yang paling terlihat pada

struktur yaitu timbulnya retak-retak pada struktur dalam jangka waktu yang relatif

lama. Pada struktur beton prategang susut dapat menyebabkan kehilangan

prategang, dimana kehilangan prategangnya harus dibatasi.


commit to user

28

2.2.8.6. Prediksi Susut Jangka Panjang

Shrinkage yang terjadi pada beton tidak hanya terjadi sesaat setelah beton selesai

dicor atau dicetak, namun akan terjadi sepanjang waktu seiring dengan

bertambahnya umur beton tersebut. Besarnya nilai shrinkage yang akan terjadi

sepanjang waktu harus diperhitungkan dengan memprediksikan nilai shrinkage

jangka panjang. Salah satu cara memprediksikan penyusutan beton jangka

panjang menurut ACI 209R-92. Didalam memprediksikan shrinkage jangka

panjang, diperlukan data atau nilai shrinkage yang telah diteliti dari pengujian

jangka pendek (28) hari.

Pengukuran shrinkage pada beton dilakukan dengan membandingkan antara

selisih panjang awal dan panjang akhir dengan panjang mula-mula benda uji tanpa

pembebanan.

Gambar 2.1 Hubungan Susut (shrinkage) dengan Waktu

Tabel 2.2 Cara Perhitungan Nilai Susut

Waktu Panjang Perubahan Panjang dari

Panjang Mula-mula (L0) Susut

t0 L0 0 0

t1 L1 L0 – L1 (L0 – L1) / L0

t2 L1 L0 – L2 (L0 – L2) / L0

to

Lo

t1

L1

t2

L2

Shrinkage

waktu


commit to user

29

Dari penggambaran di atas, dapat diambil rumus sebagai berikut:

0LL

sh

D=e .................................................................................................. (2.1)

dengan:

Ɛsh = nilai susut (shrinkage)

L0 = panjang benda uji mula-mula (mm)

∆L = perubahan panjang benda uji setelah t waktu (mm)

ACI 209R-92 merekomendasikan untuk memprediksi penyusutan beton jangka

panjang dari data-data jangka pendek dengan rumus sebagai berikut :

)()( 35 ushtsh tt ee+

= ....................................................................................... (2.2)

dengan :

t = Umur pengujian

Ɛsh (t) = Susut/shrinkage umur t (selama pengujian)

Ɛsh (u) = Ultimate Shrinkage

2.2.8.7. Batasan Susut Maksimum pada Material Perbaikan

McDonald et al. (2000) menyusun kriteria performa untuk menyeleksi material

perbaikan dalam Tabel 2.3 berikut ini.

Tabel 2.3 Kriteria performa material perbaikan menurut McDonald et al. (2000)

Terlihat bahwa batasan susut maksimum untuk 28 hari adalah 400 microstrain.


commit to user

30

Sedangkan menurut aturan ASTM C928-00 (2000), bahwa batasan susut

maksimum yang diijinkan pada umur 28 hari adalah 1500 microstrain.

2.1.9. Kompatibilitas Dimensional

Material perbaikan beton memerlukan pengukuran mengenai perbedaan sifat fisik

dan kimia sekaligus teknik untuk mengaplikasikannya. Kompatibilitas material

perbaikan dengan beton induk perlu adanya pembahasan mengenai mudah

tidaknya bahan itu dapat digunakan dalam berbagai situasi dan kondisi. Meskipun

begitu, masih banyak arsitek dan perencana struktur rehabilitasi bangunan tidak

mengetahui tentang spesifikasi material perbaikan yang digunakan. Mereka

seringkali tidak memahami arti dan pentingnya sebuah kompatibilitas antara

material perbaikan dengan beton induk (Mailvaganam, 2004).

Kompatibilitas dapat digambarkan sebagai suatu keseimbangan secara fisik, kimia

dan dimensi antara suatu material perbaikan dengan substrat yang ada. Dapat

dipastikan bahwa material perbaikan tersebut dapat melawan semua tekanan yang

muncul karena proses perubahan volume dan bahan kimia serta kerusakan dalam

suatu periode waktu tertentu. (Morgan, 1995).

Kristiawan (2011) telah menyusun prosedur evaluasi kompatibilitas susut antara

material perbaikan dan beton induk hanya dengan menggunakan informasi susut

tanpa harus menguji parameter-parameter yang lain. Kompatibilitas susut antara

material perbaikan dan beton induk dapat dievaluasi dengan prosedur berikut:

a. Tentukan nilai Δεsh-b(t) dari hasil pengujian susut material perbaikan dan beton

induk pada benda uji non-komposit.

b. Tentukan nilai Δεt-b(t) dari hasil pengujian total defromasi material perbaikan

dan beton induk pada benda uji komposit.

c. Hitung besarnya susut terkekang

Δεsh-k(t) = Δεsh-b(t) - Δεt-b(t). ..................................................................... (2.3)


commit to user

31

d. Korelasikan antara nilai Δεsh-k(t) dan Δεsh-b(t) untuk mendapatkan perkiraan

fraksi pengekangan.

e. Gunakan formulasi ACI 209R-92 (persamaan 2.2) untuk memperkirakan nilai

susut jangka panjang dari beton induk misalnya setelah 365 hari (εsh-c(365+t)).

f. Estimasikan nilai perbedaan susut bebas apabila aplikasi material dilakukan

setelah 365 hari dengan rumus

Δεsh-b(365+t) = εsh-r(t ) –[εsh-c(365+t).- εsh-c(365)] .............................................. (2.4)

g. Gunakan korelasi d) untuk memperkirakan nilai susut terkekang apabila

aplikasi material perbaikan dilakukan setelah 365 hari (Δεsh-k(365+t)).

h. Estimasi nilai susut ultimite εsh~ material perbaikan dengan formulasi ACI

209R-92. Lakukan modifikasi nilai paruh waktu bila perlu agar sesuai dengan

kecederungan susut material perbaikan.

i. Dengan masukan nilai εsh~, perkirakan nilai tegangan tarik yang timbul akibat

susut terkekang.

shes 0093.0= ................................................................................... (2.5)

dengan:

σ = Tegangan susut/tarik (MPa)

Ɛsh = Susut bebas (10-6)

j. Bandingkan nilai tegangan tarik yang diestimasi dari langkah i) dengan

kapasitas tarik dari material perbaikan. Material perbaikan dikatakan

kompatibel dengan beton induk jika tegangan tarik yang diestimasikan masih

dibawah nilai kapasitas tarik dari material perbaikan yang berdasarkan

pengujian MOR (Modulus of Rupture).

Salah satu syarat kompatibilitas dimensional adalah material perbaikan tidak

mengalami retak. Retak terjadi karena tegangan susut/tarik yang diprediksi

melebihi kapasitas tarik yang dimiliki oleh material perbaikan sesuai pengujian

kuat tarik lentur (MOR). Waktu terjadinya retak dapat diilustrasikan dalam grafik

pada Gambar 2.2 berikut ini.


commit to user

32

Gambar 2.2 Grafik terjadinya retak pada material perbaikan

Syarat kompatibilitas susut harus terpenuhi agar material perbaikan kompatibel

terhadap beton induk. Pada evaluasi kompatibilitas susut harus memperhitungkan

susut ultimate εsh~ sehingga estimasi tegangan susut/tarik untuk waktu tak

terhingga dapat diprediksi. Oleh karena itu, material perbaikan tergolong

kompatibel jika pada analisis perhitungan didapatkan bahwa material perbaikan

tidak retak sampai waktu tak terhingga.

Terjadi retak

Waktu terjadinya retak

Grafik kuat tarik material perbaikan

Grafik tegangan susut material perbaikan

Waktu (hari)


commit to user

33

33

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Tinjauan Umum

Metodologi sangat diperlukan dalam suatu penelitian. Metodelogi penelitian

adalah langkah-langkah atau metode yang dilakukan dalam penelitian suatu

masalah, kasus, gejala, fenomena atau lainnya dengan jalan ilmiah untuk

menghasilkan jawaban yang dapat dipertanggungjawabkan agar suatu penelitian

dapat tercapai seperti yang diharapkan. Metodelogi penelitian yang digunakan

dalam penelitian ini adalah metode eksperimental laboratorium, yaitu metode

dengan melakukan percobaan untuk mendapatkan data sebagai hasil penelitian.

Kemudian data dianalisis untuk pengambilan kesimpulan.

Penelitian ini dilakukan dengan mengadakan pengujian susut pada Unsaturated

Polyester Resin (UPR)-Mortar dan susut pada beton induk. Adapun penelitian

yang dilakukan adalah mengamati besarnya perubahan dimensi pada benda uji

yang disebabkan oleh adanya penyusutan, kemudian membandingkan hasil

tersebut dengan susut pada mortar semen biasa (tanpa UPR). Pengujian susut ini

dilakukan pada benda uji komposit dan non-komposit (bebas/utuh). Seluruh

penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan dan Struktur Jurusan Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2. Tahap-tahap Penelitian

Sebagai penelitian ilmiah, maka penelitian ini harus dilaksanakan dalam

sistematika yang jelas dan teratur sehingga nantinya diperoleh hasil yang baik dan

dapat dipertanggungjawabkan. Pelaksanaan penelitian ini dibagi dalam beberapa

tahap, yaitu:

a. Tahap I (Persiapan)

Pada tahap ini seluruh bahan dan peralatan yang akan digunakan disiapkan

lebih dulu agar penelitian berjalan dengan lancar. Pembuatan cetakan benda

uji juga dilakukan pada tahap ini.


commit to user

34

b. Tahap II (Uji Bahan)

Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap bahan penyusun mortar dan

beton induk yaitu: semen, pasir dan kerikil. Dari pengujian ini dapat diketahui

apakah bahan tersebut memenuhi syarat atau tidak.

c. Tahap III (Pembuatan Mix Design)

Disebut tahap pembuatan mix design. Dalam tahap ini dilakukan perencanaan

pembuatan komposisi Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar. Dan

perencanaan pembuatan beton induk dengan target strength 30 MPa.

d. Tahap IV (Pembuatan Benda Uji)

Pada tahap ini dilakukan pekerjaan sebagai berikut:

1) Menimbang bahan-bahan yang akan digunakan sesuai mix design.

2) Membuat adukan Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar dan beton

induk sesuai mix design.

3) Memasukkan adukan ke dalam cetakan.

Benda uji yang digunakan terdiri dari 2 jenis benda uji, yaitu benda uji bebas

dan benda uji komposit. Pembuatan benda uji bebas terdiri dari beton induk,

UPR-Mortar dan mortar tanpa UPR. Benda uji bebas dicetak sepenuhnya

berbentuk silinder. Sedang pembuatan benda uji komposit dilakukan dua kali

pencetakan. Campuran yang pertama adalah beton induk yang dicetak pada

cetakan berbentuk setengah silinder sampai berumur 90 hari. Sedangkan

campuran kedua adalah material perbaikan yang dapat dilihat pada Tabel 3.2

dan Tabel 3.3 proporsi campuran benda uji yang digabungkan dengan

mencetak pada sisi lain pada satu cetakan silinder sehingga membentuk benda

uji komposit.

e. Tahap V (Pengujian Benda Uji)

Pada tahap ini dilakukan pengujian susut bebas dan komposit berbentuk

silinder.


commit to user

35

f. Tahap VI (Analisis Data dan Pembahasan)

Pada tahap ini dilakukan perhitungan hasil pengujian benda uji, yaitu

mengetahui nilai susut bebas Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar

serta membandingkannya dengan benda uji mortar tanpa UPR. Lalu

menganalisis hasil susut apakah sudah memenuhi batas susut maksimum,

Dilanjutkan mengevaluasi kompatibilitas dimensional yang dihasilkan oleh

beton induk dan material perbaikan. Evaluasi ini memerlukan data hasil

pengujian nilai susut komposit dan susut bebas.

g. Tahap VII (Kesimpulan dan Saran)

Pada tahap ini diambil kesimpulan terhadap hasil penelitian yang diperoleh.


commit to user

36

Tahap-tahap penelitian ini dapat dilihat secara skematis dalam bentuk bagan alir

berikut ini :

Gambar 3.1. Bagan Alir Tahap-tahap Penelitian

Mulai

Persiapan alat dan bahan

Semen OPC

Pasir UPR Air

Uji bahan : 1. Kadar lumpur

2. Gradasi3. Specific gravity

Pembuatan mix design:a. Unsaturated Polyester Resin (UPR)-Mortar

b. Mortar normal tanpa UPR c. Beton induk dengan target strength 30 MPa

Pembuatan benda uji

Tinjauan terhadap susut

Analisis data dan pembahasan

Kesimpulan dan saran

Selesai

I

II

III

IV

V

VI

VII

Kerikil

Uji bahan: 1. Specific Gravity 2. Gradasi

Fly Ash


commit to user

37

3.3. Bahan Penyusun Benda Uji

3.3.1 Air

Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen serta menjadi pelumas antara butir-

butir agregat, agar dapat mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air yang digunakan

harus memenuhi ketentuan AASHTO T26 dan memenuhi persyaratan sebagai

berikut:

1. Tidak mengadung benda melayang atau lumpur lebih dari 2 gram/liter.

2. Tidak mengandung garam-garaman yang dapat merusak beton (asam, zat

organik,dll) lebih dari 15 gram/liter.

3. Tidak mengandung klorida lebih dari 0,5 gram/liter.

4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.

3.3.2 Semen

Semen yang akan digunakan dalam penelitian ini akan melalui uji vicat untuk

mengetahui waktu pengikatan awal. Hasil uji vicat untuk Initial setting time

(waktu pengikatan awal) semen dengan faktor air semen 0,5 harus memenuhi

standar yang disyaratkan, yaitu antara 45-375 menit.

3.3.3 Agregat Halus (Fine Agregat)

Agregat halus (fine agregat) merupakan agregat yang lolos ayakan 9,5 mm dan

tertahan di atas ayakan 0,15 mm. Sebelum penelitian berlangsung dilakukan uji

pendahuluan terhadap material yang digunakan, meliputi:

a) Pengujian Kadar Lumpur

Pada penelitian ini, pasir digunakan sebagai agregat halus. Pasir berfungsi sebagai

pengisi rongga-rongga yang terbentuk dari campuran pasta semen dan agregat

kasar. Salah satu spesifikasi pasir yang dapat digunakan dalam campuran beton

yaitu kandungan lumpurnya tidak melebihi 5% dari berat keringnya.


commit to user

38

Sesuai dengan PBI 1971 (N-20 atau ASTM), pasir yang mengandung lumpur 5%

dari berat keringnya harus dicuci, karena kandungan lumpur yang berlebihan

dalam pasir dapat mengganggu lekatan antara partikel dalam pencampuran beton

sehingga dapat menurunkan kekuatan beton.

Kadar lumpur pasir dihitung dengan persamaan 3.1 sebagai berikut :

......................................................................(3.1)

dengan :

G0 = berat pasir awal (100 gram)

G1 = berat pasir akhir (gram)

b) Pengujian Kadar Zat Organik

Kandungan zat organik pada pasir umumnya besar. Hal ini terjadi karena pasir

sebagai bahan dasar pembentuk beton biasanya diambil dari sungai dan sangat

kotor. Aliran air sungai yang membuat zat organik atau semacamnya dapat

terbawa dan mengendap pada pasir. Kandungan zat organik dapat membahayakan

bila terlalu banyak terdapat pada campuran beton. Sifat zat organik yang mudah

terurai membuatnya cepat membusuk sehingga menimbulkan pori pada beton.

Kandungan zat organik pada pasir dapat diuji menggunakan larutan NaOH 3%

pada percobaan perubahan warna Abrams Harder sesuai dengan PBI 1971 (N-20

atau ASTM). Pada Tabel 3.1 dapat dilihat kadar zat organik pada pasir

berdasarkan prubahan warnanya.

Tabel 3.1. Tabel Perubahan Warna dalam Pengujian Kadar Zat Organik

Warna Prosentase kandungan zat organik (%)

Jernih

Kuning muda

Kuning tua

Kuning kemerahan

Coklat kemerahan

Coklat

0

0 – 10

10 – 20

20 – 30

30 – 50

50 – 100


commit to user

39

c) Pengujian Specific Gravity

Pengujian specific gravity agregat halus dengan berpedoman pada ASTM C 128

ditujukan agar mendapatkan :

i. Bulk specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam kondisi

kering dengan volume pasir total

ii. Bulk specific gravity SSD, yaitu perbandingan antara berat pasir jenuh dalam

kondisi kering permukaan dengan volume pasir total

iii. Apparent specific gravity, yaitu perbandingan antara berat pasir dalam

kondisi kering dengan volume butir pasir

iv. Absorbtion, yaitu perbandingan antara berat air yang diserap dengan berat

pasir kering

Untuk menganalisis hasil pengujian dengan Persamaan 3.2 s/d 3.5 sebagai berikut:

Bulk Specific Gravity cdb

a

-+= .......................................................... (3.2)

Bulk Specific Gravity SSD cdb

d

-+= ........................................................... (3.3)

Apparent Specific Gravity cab

a

-+= ........................................................... (3.4)

Absorbtion %100´-

=a

ad ............................................................................. (3.5)

dengan :

a = berat pasir kering oven (gram)

b = berat volumetricflash berisi air (gram)

c = berat volumetricflash berisi pasir dan air (gram)

d = berat pasir dalam keadaan kering permukaan jenuh (500 gram)

d) Pengujian Gradasi

Gradasi pada pasir sebagai agregat halus menentukan sifat workability dan kohesi

dari campuran beton, sehingga gradasi pada agregat halus sangat diperhatikan.


commit to user

40

Pengujian gradasi agregat halus menggunakan standar pengujian ASTM C 136.

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gradasi atau variasi diameter butiran

pasir, prosentase dan modulus kehalusannya. Modulus kehalusan adalah angka

yang menunjukkan tinggi rendahnya tingkat kehausan butir pasir.

Modulus kehalusan pasir dihitung menggunakan persamaan 3.6 sebagai berikut :

................................................................... (3.6)

dengan:

d = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal selain dalam pan

e = Σ prosentase kumulatif berat pasir yang tertinggal

3.3.4 Agregat Kasar

Pada penelitian ini menggunakan batu pecah berukuran 10 mm. Agregat kasar

adalah agregat dengan besar butir lebih dari 4,75 mm. Pengujian agregat kasar

berupa:

a) Pengujian Gradasi

Pengujian gradasi dilakukan untuk menentukan distribusi ukuran butir dari

agregat kasar (split). Uji gradasi untuk menunjukkan nilai modulus halus kerikil.

Hal ini telah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh ASTM C.33-84 yaitu 5-8.

b) Pengujian specific grafity

Pengujian specific grafity merupakan pengujian untuk mengetahui berat jenis

agregat tersebut. Syarat yang ditetapkan oleh ASTM C.127-81 yaitu specific

gravity agregat kasar antara 2,5-2,7.

c) Uji abrasi agregat kasar

Uji abrasi agregat kasar menunjukkan keausan kerikil yang digunakan dalam

penelitian. Syarat yang ditetapkan yaitu keausan agregat kasar maksimum adalah

50%.


commit to user

41

3.3.5 Unsaturated Polyester Resin (UPR)

Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang digunakan pada penelitian ini adalah

Yukalac 157® BQTN-EX Series dari PT. Justus Kimia Raya Semarang.

3.4. Benda Uji Penelitian

3.4.1. Jenis Benda Uji

Benda uji pada pengujian susut bebas adalah silinder dengan ukuran diameter 75

mm dan tinggi 275 mm seperti pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Benda uji susut bebas

Gambar 3.3 Benda uji susut komposit


commit to user

42

Tabel 3.2. Benda uji susut bebas

Kode Benda Uji Proporsi Campuran Jumlah Benda Uji

BI

Beton induk dengan target strength: 30 MPa 3 buah

PUB50

Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : UPR = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.50 Hardener Katalis MEKPO 3%*) (UPR-Mortar 50%)

3 buah

PUB55

Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : UPR = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.55 Hardener Katalis MEKPO 3%*)

(UPR-Mortar 55%)

3 buah

PUB60

Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : UPR = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.60 Hardener Katalis MEKPO 3%*)

(UPR-Mortar 60%)

3 buah

MNB

Perbandingan berat: Semen : Fly Ash : Pasir : Air = 0,85 : 0,15 : 1 : 0.32 (Mortar tanpa UPR)

3 buah

Jumlah benda uji 15 buah Keterangan: Seluruh proporsi campuran menggunakan perbandingan berat *) = dihitung dari berat UPR

Tabel 3.3. Benda uji susut komposit

Kode Benda Uji Komposit Beton-Material Perbaikan Jumlah Benda Uji

PUK50 Gabungan Beton Induk - UPR-Mortar 50%

3 buah

PUK55 Gabungan Beton Induk -

UPR-Mortar 55% 3 buah

PUK60 Gabungan Beton Induk -

UPR-Mortar 60% 3 buah

MNK Gabungan Beton Induk -

Mortar tanpa UPR 3 buah

Jumlah benda uji 12 buah


commit to user

43

3.4.2. Pembuatan Benda Uji

Pembuatan campuran adukan UPR-Mortar dilakukan setelah menghitung proporsi

masing-masing bahan yang digunakan, kemudian mencampur dengan langkah-

langkah sebagai berikut:

a. Mengambil bahan-bahan pembentuk UPR-Mortar yaitu : semen, fly ash,

pasir yang dalam kondisi jenuh dan polimer dengan berat yang ditentukan

sesuai rencana campuran.

b. Mencampur dan mengaduk semen, fly ash, dan pasir hingga benar-benar

homogen.

c. Mencampur UPR dengan katalis MEKPO hingga benar-benar homogen pada

wadah terpisah.

d. Menambah campuran UPR dan katalis sedikit demi sedikit sesuai dengan

takaran yang telah ditentukan serta mengaduk campuran tersebut sehingga

menjadi adukan UPR-mortar homogen.

e. Memasukkan adukan ke dalam cetakan silinder beton yang telah disiapkan.

Pada penelitian ini, bahan untuk cetakan adalah pipa paralon yang dipotong

sesuai ukuran dan salah satu ujungnya ditutup plastik kemudian di selotip.

Adukan beton dimasukkkan ke dalam cetakan secara berlapis dan tiap lapis

dipadatkan agar pemadatannya sempurna. Permukaan adukan diratakan

dengan sendok semen.

f. Bekesting atau cetakan dapat dibuka apabila pengerasan sudah berlangsung

selama 2 jam.

Benda uji yang digunakan pada penelitian ini menggunakan konsentrasi polimer

yang berbeda-beda. Jenis benda uji dan proporsi bahan dasar yang digunakan

sesuai yang telah disajikan dalam Tabel 3.2 dan Tabel 3.3.


commit to user

44

3.5. Peralatan Penelitian

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain :

1. Timbangan

a) Neraca merk Murayama Seisakusho Ltd Japan, dengan kapasitas 5 kg

dengan ketelitian hingga 0,10 gram. Alat ini digunakan untuk

menimbang berat material yang berada di bawah kapasitasnya.

b) Timbangan “Bascule” merk DSN Bola Dunia, dengan kapasitas 150 kg

dengan ketelitian 0,10 kg. Jenis ini digunakan untuk mengukur berat

material yang jauh lebih berat dan tidak memerlukan ketelitian yang

sangat tepat.

2. Alat bantu

a. Cangkul, digunakan untuk mengaduk campuran UPR-mortar.

b. Cetok semen, digunakan untuk memasukkan adukan UPR-mortar tersebut

ke dalam cetakan.

c. Gelas ukur, digunakan untuk menakar air yang akan dipakai dalam

campuran UPR-mortar.

d. Pengaduk, digunakan untuk mengaduk pada saat membuat campuran

Unsaturated Polyester Resin (UPR) dengan katalis.

e. Ember untuk tempat air dan sisa adukan

3. Ayakan dan mesin penggetar ayakan

Ayakan baja dan penggetar dengan lubang ayakan bujur sangkar. Ukuran

lubang ayakan yang tersedia adalah 75 mm, 50 mm, 38.1 mm, 25 mm, 19 mm,

12.5 mm, 9.5 mm, 4.75 mm, 2.36 mm, 1.18 mm, 0.30 mm, 0.15 mm, dan pan.

4. Cetakan mortar susut bebas silinder diameter 75 mm dan tinggi 275 mm.

5. Mesin penggetar ayakan.

Mesin penggetar ayakan yang digunakan adalah mesin penggetar dengan merk

Controls Italy, mesin digunakan sebagai dudukan sekaligus penggetar ayakan.

Penggunaannya untuk uji gradasi agregat halus (pasir).

6. Oven

Oven yang digunakan merk Binder, dengan temperatur maksimum 300o C,

daya listrik 1500 W, digunakan untuk mengeringkan material pasir.

7. Corong Konik / Conical Mould


commit to user

45

Corong konik dengan ukuran diameter atas 3,8 cm, diameter bawah 8,9 cm

dan tinggi 7,6 cm lengkap dengan alat penumbuk. Alat ini digunakan untuk

mengukur keadaan Saturated Surface Dry (SSD) agregat halus.

8. Demountable Mechanical Strain Gauge

Demountable Mechanical Strain Gauge digunakan untuk mengukur

perubahan panjang mortar sehingga didapatkan nilai susut.

3.6. Prosedur Pengujian Susut (Shrinkage)

Dalam pengujian susut ini digunakan benda uji sesuai Neville et al., (1983) yaitu

berbentuk silinder dengan ukuran diameter 7,5 cm dan tinggi 27,5 cm dimana di

keempat sisi-sisinya akan dipasang demec point, sedangkan pengukuran susut

dilakukan dengan menggunakan Demountable Mechanical Strain Gauge (Demec

Gauge).

Langkah-langkah pemasangan demec point pada benda uji:

1. Meletakkan benda uji pada dudukan.

2. Memberi tanda pada titik titik yang akan ditinjau sejarak 200 mm dan agar

tepat digunakan alat bar reference.

3. Demec point yang berupa butiran berbentuk silinder terbuka di kedua sisinya

dan berdiameter 3 mm, ditempelkan dengan lem tepat diatas titik-titik

tersebut.

4. Setelah proses pemasangan selesai, benda uji didiamkan selama kira-kira 4

jam sampai lem mengeras sehingga posisi demec point benar-benar stabil.

Langkah-langkah pengujian shrinkage adalah sebagai berikut :

1. Benda uji dikeluarkan dari begesting 1 hari setelah proses pembuatan untuk

menjalani uji shrinkage.

2. Setting alat Demoun table Mechanical Strain Gauge. Dimana digunakan nilai

bar reference sebesar 200 mm.

3. Mengatur nilai dial gauge yang terdapat pada Demountable Mechanical

Strain Gauge dan jarum disetel pada posisi angka nol.


commit to user

46

4. Kemudian pengujian siap dilakukan dengan membaca dan mencatat

perubahan jarum pada angka yang ditunjukkan oleh dial gauge setelah jarum

berhenti atau dalam keadaan stabil.

5. Mengulangi pengukuran pada masing-masing demec point sebanyak 5 kali.

6. Menghitung nilai shrinkage mortar.


commit to user

47

BAB 4

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Susut Bebas pada Benda Uji Non-Komposit

Pengujian susut bebas pada penelitian ini menggunakan benda uji silinder

berdiameter 75 mm dan tinggi 275 mm. Benda uji susut bebas merupakan benda

uji utuh tanpa dipadukan dengan material lain. Pengujian susut bebas dibagi atas

dua pengujian yaitu susut plastis dan susut kering. Pengujian susut plastis dimulai

jam ke-3 setelah benda uji dibuat sampai umur 24 jam. Selanjutnya pengujian

susut kering dimulai pada hari ke-1 setelah benda uji dibuat sampai material

perbaikan berumur 28 hari.Sedangkan pengujian susut beton induk dimulai hari

ke-93 setelah beton induk dibuathingga material perbaikan berumur 28 hari.Nilai

susut didapat dari perhitungan antaraselisih perubahan panjang dibagi panjang

mula-mula.

4.1.1. Pengujian Susut Bebas Plastis pada Benda Uji Non-Komposit

Pengujian susut bebas plastis ini hanya dilakukan pada material perbaikan yang

menggunakan UPR yaitu UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%, dan UPR-Mortar

60%. Hal ini dikarenakan UPR-Mortar umur 2 jam telah mengeras dan dapat

diamati susut plastisnya. Sedangkan susut plastis pada mortar tanpa UPR tidak

dapat dilakukan karena benda uji belum mengeras dan demec point tidak dapat

terpasang.Pengujian susut bebas plastis ini bertujuan untuk mengetahui sifat awal

UPR-Mortar setelah pengecoran. Dilakukan juga pengujian susut bebas beton

induk yang telah berumur 3 bulan pada umur pengujian UPR-Mortar 3 jam

hingga 24 jam.

Data pengujian susut bebas plastis pada benda uji utuh (non-komposit)

selengkapnya terdapat pada Lampiran C. Berikut ini grafik hubungan antara susut


commit to user

48

bebas plastis material perbaikan dan susut bebas beton induk terhadap umur

pengujian.

Gambar 4.1.Grafik Susut Bebas Plastis UPR-Mortar pada umur 3 jam

hingga 24 jam

Gambar 4.1 menunjukkan perilaku susut bebas plastis dari berbagai kadar UPR-

Mortar setelah pengecoran dari umur 3 jam hingga 24 jam atau 1 hari. Terlihat

bahwa penambahan kadar UPR pada UPR-Mortar dapat menurunkan nilai susut

bebas. Setelah 24 jam berturut-turut nilai susut bebas UPR-Mortar 50%, 55% dan

60% adalah 277 microstrain,236 microstrain dan185 microstrain.

4.1.2. Pengujian Susut Bebas Kering pada Benda Uji Non-Komposit

Pengujian susut bebas kering dilakukan pada seluruh jenis material perbaikan

yaitu Mortar tanpa UPR, UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%, dan UPR-Mortar

60%. Pengujian dilakukan setiap hari dimulai dari material perbaikan berumur 1

hari hingga berumur 28 hari.Dilakukan juga pengujian susut bebas beton induk

yang telah berumur 3 bulan pada umur pengujian UPR-Mortar 1 hari hingga 28

hari.

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Susu

t Beb

as (1

0-6)

Umur (jam)

UPR-Mortar 50%

UPR-Mortar 55%

UPR-Mortar 60%


commit to user

49

Data pengujian susut bebas kering pada benda uji utuh (non-komposit)

selengkapnya terdapat pada Lampiran C. Berikut ini grafik hubungan antara susut

bebas plastis material perbaikan dengan umur pengujian.

Gambar 4.2. Grafik Susut Bebas Material Perbaikan dihitung setelah umur 1 hari

Gambar 4.2 menunjukkan bahwa UPR-Mortar mengalami susut lebih tinggi

pada awal umur pengujian, namun mengalami susut lebih rendah dibandingkan

dengan mortar tanpa UPRsetelah 2 hari.Penggunaan UPR dapat mengurangi

terjadinya susut bebas secara drastis dibandingkan dengan mortar tanpa UPR.Hal

ini dapat dilihat pada grafik bahwa UPR-Mortar mengalami penambahan nilai

susut yang sangat kecil setelah umur 10 hari. Sedangkan mortar tanpa UPR masih

mengalami kenaikan susut yang signifikan setelah umur 10 hari dan memiliki

nilai susut hingga 1340microstrain pada umur 28 hari.

Penambahan kadar UPR dalam UPR-Mortar pun dapat mengurangi susut

bebas.Hal ini dapat dilihat pada hasil pengujian susut bebas umur 28 hari UPR-

Mortar kadar 50%, 55% dan 60% yaitusebesar 811microstrain, 730microstrain

dan 614microstrain. Sehingga semakin tinggi kadar UPR yang digunakan maka

akan semakin mengurangi susut bebas yang terjadi.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Susu

t Beb

as (1

0-6)

Waktu (hari)UPR-Mortar 50% UPR-Mortar 55% UPR-Mortar 60 % Mortar tanpa UPR


commit to user

50

Gambar 4.3. Grafik Susut Bebas Beton Induk dengan UmurPengujian

Material Perbaikan

Grafik dalam Gambar 4.3.di atas menunjukkan nilai susut bebas yang terjadi pada

beton induk utuh dan belum dipadukan dengan material perbaikan. Pengujian

susut bebas pada beton induk dilakukan setelah beton berumur 93 hari hingga

pengujian material perbaikan berumur 28 hari atau hingga beton berumur 120

hari.Data pengujian susut bebas pada beton induk selengkapnya terdapat pada

Lampiran C. Terlihat bahwa beton induk masih mengalami susut bebas namun

masih dibawah 450 microstrain.

4.2. Hasil Pengujian Susut pada Benda Uji Komposit

Pengujian susut pada benda uji komposit juga menggunakan silinder berdiameter

75 mm dan tinggi 275 mm. Benda uji komposit merupakan paduan beton induk

dengan material perbaikan dengan volume bagian yang sama besar yaitu setengah

volume benda uji silinder. Pengujian susut pada benda uji komposit ini juga

dibagi atas dua pengujian yaitu susut plastis dan susut kering.Pengujian susut

plastis dimulai 3 jam setelah material perbaikan dipadukan dengan beton induk

hingga material perbaikan berumur 24 jam.Selanjutnya pengujian susut kering

dimulai pada hari ke-1 setelah benda uji dibuat sampai material perbaikan

berumur 28 hari.Sedangkan pengujian susut beton induk dimulai hari ke-93

setelah benda uji dibuat hingga material perbaikan berumur 28 hari.

050

100150200250300350400450

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Susu

t Beb

as (1

0-6)

Waktu (hari)

Beton Induk


commit to user

51

4.2.1. Pengujian Susut Plastis pada Benda Uji Komposit

Seperti halnya pengujian susut bebas plastis pada benda uji non-komposit,

pengujian iini hanya dilakukan pada benda uji yang dipadukan dengan material

perbaikan yang menggunakan UPR yaitu UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%,

dan UPR-Mortar 60%. Hal ini dikarenakan UPR-Mortar umur 2 jam telah

mengeras dan dapat diamati susut plastisnya. Sedangkan susut plastis pada mortar

tanpa UPR tidak dapat dilakukan karena benda uji belum mengeras dan demec

point tidak dapat terpasang.Pengujian susut bebas plastis ini bertujuan untuk

mengetahui sifat awal UPR-Mortar setelah dipadukan dan pengaruhnya terhadap

susut beton induk.Pengujian susut plastis ini dilakukan pada 2 sisi yaitu pada

beton induk yang telah berumur 3 bulan dan pada UPR-Mortar dari umur 3 jam

hingga 24 jam.

Data pengujian susut bebas plastis pada benda uji komposit selengkapnya terdapat

pada Lampiran C. Berikut ini grafik hubungan antara susut plastis material

perbaikan pada benda uji komposit terhadap umur pengujian.

Gambar 4.4.Grafik Susut Plastis UPR-Mortar pada Benda Uji Komposit

umur 3 jam hingga 24 jam

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Susu

t (10

-6)

Umur (jam)Susut UPR-Mortar 50% pada benda uji kompositSusut UPR-Mortar 55% pada benda uji kompositSusut UPR-Mortar 50% pada benda uji komposit


commit to user

52

Gambar 4.5.Grafik Susut Beton Induk pada Benda Uji Komposit

umur 3 jam hingga 24 jam

Dari Gambar 4.4.dapat dilihat bahwa nilai susut plastis UPR-Mortar pada benda

uji komposit sangat tinggi pada umur awal penambalan. Pada umur 6 jam

penambalan, UPR-Mortar 50%, 55% dan 60% secara berturut-turut memiliki nilai

susut sebesar 550 microstrain, 916 microstrain, dan 1004 microstrain. Nilai ini

sangat tinggi mengingat nilai susut bebas plastis pada umur 6 jam berkisar antara

100 sampai 250 microstrain. Hal ini disebabkan oleh beton induk yang

mengembang.

Beton induk mengembang ditunjukkan pada Gambar 4.5 yang menunjukkan

besaran susut beton induk bernilai negatif.UPR-Mortar yang melekat kuat dengan

beton induk akan mengakibatkan beton induk melengkung. Hal ini terjadi karena

beton induk pada benda uji silinder tidak bersifat rigid karena kedua bahan

komposit memiliki bagian yang sama besar sehingga beton induk mudah

terpengaruh oleh material perbaikan yang menempel. Beton induk mengembang

merupakan efek dari melengkungnya benda uji komposit akibat susut material

perbaikan, maka susut pada benda uji komposit sudah tidak lagi mencerminkan

susut yang sebenarnya.Namun berdasarkan pengamatan, beton induk tidak

terlepas dari material perbaikannya.Hal ini dikarenakan UPR-Mortar memiliki

kuat lekat yang tinggi dibandingkan dengan mortar biasa tanpa UPR sehingga

-400.0

-300.0

-200.0

-100.0

0.0

100.0

0 5 10 15 20 25 30

Susu

t (10

-6)

Waktu (jam)

Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 50%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 55%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 60%


commit to user

53

kedua bahan tidak terlepas.Nilai kuat lekat UPR-Mortar dapat dilihat pada Tabel

4.1 berikut.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kuat Lekat Material Perbaikan

Umur UPR-Mortar

50% UPR-Mortar

55% UPR-Mortar

60% Mortar

tanpa UPR (MPa) (MPa) (MPa) (MPa)

6 jam 3,62 7.62 4.88 - 24 jam - - - 2.69 7 hari 8.39 10.64 11.04 2.96

4.2.2. Pengujian Susut Kering pada Benda Uji Komposit

Pengujian susut kering pada benda uji komposit dilakukan pada seluruh jenis

material perbaikan yaitu Mortar tanpa UPR, UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%,

dan UPR-Mortar 60%. Pengujian dilakukan setiap hari dimulai dari material

perbaikan berumur 1 hari setelah dilakukan perpaduan hingga berumur 28

hari.Pengukuran dilakukan pada kedua sisi yaitu pada beton induk dan material

perbaikan.Hasil pengujian susut pada benda uji komposit antara beton induk

dengan material perbaikan disajikan dalam Gambar 4.6 sebagai berikut:

Gambar 4.6.Grafik Susut Material Perbaikan pada Benda Uji Komposit

dihitung setelah umur 1 hari

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Susu

t (10

-6)

Umur (hari)Susut UPR- Mortar 50% pada benda uji kompositSusut UPR-Mortar 55% pada Benda Uji KompositSusut UPR-Mortar 60% pada Benda Uji KompositSusut Mortar tanpa UPR pada Benda uji Komposit


commit to user

54

Dari Gambar 4.6.dapat dilihat bahwa nilai susut UPR-Mortar pada benda uji

komposit lebih tinggi daripadamortar tanpa UPR pada awal umur pengujian.

Namun setelah hari ke 2 maka perlahan nilai susut UPR-Mortar berada dibawah

nilai susut mortar tanpa UPR. Sehingga pada umur 28 hari nilai susut mortar tanpa

UPR menjadi yang terbesar yaitu hingga 1531 microstrain, dan disusul oleh nilai

susut UPR-Mortar 55%, 50% dan 60% berturut-turut sebesar 1289 microstrain,

1203 microstrain, dan 1176 microstrain.

Gambar 4.7.Grafik Susut Beton Induk pada Benda Uji Komposit dihitung setelah umur 1 hari

Gambar 4.7 menunjukkan nilai susut beton induk pada beberapa jenis benda uji

komposit.Beton induk pada komposit BI dengan mortar tanpa UPR memiliki

susut terbesar yaitu 750 microstrain. Sedangkan beton induk pada komposit BI

dengan UPR-Mortar 50%, 55% dan 60% memiliki kecenderungan mengembang

pada umur awal dan kembali menyusut setelah umur 10 hari. Sehingga nilai akhir

susut pada umur 28 hari UPR-Mortar 50%, 55% dan 60% adalah 221 microstrain,

123 micro strain dan 198 microstrain.

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Susu

t Beb

as (1

0-6)

Umur (hari)Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 50%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 55%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan UPR-Mortar 60%Susut Beton Induk pada komposit BI dengan Mortar tanpa UPR


commit to user

55

4.3. Perhitungan Prediksi Susut Bebas

Hitungan prediksi susut bebas pada penelitian ini menggunakan metode ACI

209.R-92.Untuk memprediksikan susut jangka panjang, petode ini memerlukan

data atau nilai susut yang telah diteliti dari pengujian jangka pendek 28 hari. Susut

Sh(t-t0) saat waktu t (hari) tertentu dapat diukur dari permulaan pengeringan saat t0

(hari) dengan rumus sebagai berikut:

)(0

0)( )(35

)(ushtsh tt

ttee

-+-

= ................................................................................ (4.1)

dengan :

t = Umur pengujian



Prediksi susut material perbaikanakan ditinjau sampai umur 1000 hari dan

menghitung nilai susut ultimit pada setiap jenis material perbaikan. Data hitungan

prediksi susut selengkapnya dapat dilihat pada lampiran D. Berikut ini grafik hasil

hitungan prediksi susut.

Gambar 4.8.Grafik Prediksi Susut Bebas Material Perbaikan dengan Metode ACI 209.R-92

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 200 400 600 800 1000 1200

Shrin

kage

Hari

UPR-Mortar 50%

UPR-Mortar 55%

UPR-Mortar 60%

Mortar tanpa UPR


commit to user

56

Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa setelah mengalami pengeringan dalam

jangka waktu yang relatif lama, maka susut pada mortar akan semakin kecil

seiring dengan bertambahnya umur mortar. Nilai susut akhir yang tidak akan

bertambah lagi disebut dengan susut ultimit. Prediksi ACI 209R–92 tersebut

diatas menghasilkan nilai susut ultimit yang disajikan dalam Tabel 4.2 berikut.

Tabel 4.2. Nilai Susut Bebas Ultimit Metode ACI 209R–92

Benda Uji Susut Bebas Ultimit

Metode ACI 209R-92 (microstrain)

Mortar tanpa UPR 3596 UPR-Mortar 50% 2488 UPR-Mortar 55% 2097 UPR-Mortar 60% 1837

Selanjutnya akan diprediksi susut bebas pada beton induk berdasarkan data susut

bebas pada umur 93 hari hingga 158 hari. Dikarenakan data susut dimulai pada

hari ke-93 dan bukan dari hari ke-1 maka dilakukan modifikasi metode ACI

209R-92 agar sesuai dengan kecederungan susut beton induk setelah 93

hari.Berikut data susut bebas beton induk yang diperoleh dari hasil pengujian.

Gambar 4.9. Grafik Susut Bebas Beton Induk umur 93 hari hingga 158 hari

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165

Susu

t Beb

as (1

0-6)

Waktu (hari)


commit to user

57

Terlihat bahwa susut bebas beton induk pada Gambar 4.9 cenderung sudah tidak

bertambah setelah umur 140 hari.Sehingga dapat diprediksi susut bebas beton

induk dengan memodifikasi nilai konsatanta pada rumus ACI 209R-92 menjadi

lebih sesuai dengan kecederungan susut beton induk setelah 93 hari.

Berdasarkan data pengujian yang diperoleh maka didapat rumus modifikasi ACI

209R-92 untuk beton induk setelah umur 93 hari sebagai berikut.

)(0

0)( )(11

)(ushtsh tt

ttee

-+-

= ................................................................................ (4.2)

dengan :

t = Umur pengujian (setelah 93 hari)



Prediksi susut bebas beton induk akan ditinjau sampai umur 1500 hari. Data

hitungan prediksi susut selengkapnya dapat dilihat pada lampiran D. Berikut ini

grafik hasil hitungan prediksi susut bebas beton induk setelah 93 hari.

Gambar 4.10.Grafik Prediksi Susut Bebas Beton Induk setelah umur 93 hari dengan modifikasi Metode ACI 209.R-92

0

100

200

300

400

500

600

0 200 400 600 800 1000

Susu

t Beb

as (1

0-6)

Waktu (Hari)


commit to user

58

4.4. Evaluasi Kompatibilitas Dimensional antara Material Perbaikan dengan Beton Induk Ditinjau dari Nilai Susut

Kompatibilitas dimensional antara material perbaikan dengan beton induk dapat di

evaluasi berdasarkan data susut yang didapat pada hasil pengujian benda uji non-

komposit dan komposit.Metode evaluasi ini menggunakan nilai selisih susut bebas

antara beton induk dan material perbaikan serta selisih susut pada benda uji

komposit untuk menghitung susut pengekangan yang terjadi.Selanjutnya nilai

susut pengekangan tersebut digunakan untuk mengevaluasi material perbaikan

apakah terjadi retak atau tidak.Berikut tahapan evaluasi kompatibilitas

dimentional antara material perbaikan dengan beton induk berdasarkan nilai susut.

4.4.1. Nilai selisih Susut Bebas pada benda Uji Non-Komposit

Susut bebas adalah susut yang terjadi pada benda uji utuh tanpa dipadukan dengan

material lain atau disebut benda uji non-komposit.Susut ini mencerminkan susut

asli dari material bahan tersebut.Perbedaan susut bebas pada beton induk dengan

material perbaikan dapat ditunjukkan dengan menghitung selisih susut yang

terjadi antara susutbebas material perbaikan dikurangi dengan susut bebas beton

induk.

Δεsh-b(t) = εsh-r(t) – εsh-c(t). ................................................................................ (4.3)

dengan:

Δεsh-b(t) = Selisih Susut Bebas (10-6)

εsh-r(t) = Susut bebas pada Material Perbaikan (10-6)

εsh-c(t) = Susut bebas pada Beton Induk (10-6)

Selengkapnya, selisih susut bebas pada berbagai benda uji non-komposit dapat

dilihat pada Gambar 4.11.


commit to user

59

Gambar 4.11.Grafik Nilai Selisih Susut Bebas pada Benda Uji Non-Komposit

Berdasarkan Gambar 4.11terlihat bahwa nilaiselisih susut benda uji non

komposit terbesar adalah selisih susut Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR

yaitu sebesar 975,8microstrain pada umur 28 hari. Sedangkan selisih Beton Induk

dengan UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% berturut turut sebesar 438,3 microstrain,

428,3 microstrain, dan 314,3 microstrain.

4.4.2. Nilai Selisih Susut pada Benda Uji Komposit

Susut pada benda uji komposit adalah susut yang terjadi dalam keadaan terkekang

karena material perbaikan dan beton induk dipadukan.Perbedaan susut beton

induk dengan material perbaikan dapat ditunjukkan dengan menghitung selisih

susut yang terjadi antara susut material perbaikan dikurangi dengan susut beton

induk.

Δεt-b(t) = εt-r(t) - εt-c(t). ...................................................................................... (4.4)

dengan:

Δεt-b(t) = Selisih Susut pada Benda Uji Komposit (10-6)

εt-r(t ) = Susut pada Material Perbaikan (10-6)

εt-c(t) = Susut pada Beton Induk (10-6)

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Selis

ih S

usut

Beb

as (1

0-6)

Umur (hari)BI dengan UPR-Mortar 50% BI dengan UPR-Mortar 55%BI dengan UPR-Mortar 60% BI dengan Mortar tanpa UPR


commit to user

60

Selengkapnya, selisih nilai susut pada berbagai benda uji komposit dapat dilihat

pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12.Grafik Nilai Selisih Susut pada Benda Uji Komposit

Berdasarkan Gambar 4.12.terlihat bahwa nilaiselisih susut pada benda uji

komposit terbesar adalah selisih susut Beton Induk dengan UPR-Mortar 55%

yaitu sebesar 1166microstrain pada umur 28 hari. Menyusul nilai selisih pada

komposit Beton Induk dengan UPR-Mortar 50% dan 60% sebesar 982

microstrain dan 978 microstrain. Sedangkan selisih susut terkecil dimiliki oleh

komposit Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR yaitu sebesar 781 microstrain

pada umur 28 hari.

4.4.3. Perhitungan Susut Terkekang dan Perkiraan Fraksi Pengekangan

Setelah didapat nilai selisih susut bebas baik pada benda uji non-komposit

maupun komposit, selanjutnya dapat dihitung besaran susut terkekang yang terjadi

pada masing-masing jenis material perbaikan. Perhitungan susut terkekang dapat

dihitung dengan rumus:

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Selis

ih S

usut

(10-6

)

Umur (hari)BI dengan UPR-Mortar 50% BI dengan UPR-Mortar 55%BI dengan UPR-Mortar 60% BI dengan Mortar tanpa UPR


commit to user

61

Δεsh-k(t) = Δεsh-b(t) - Δεt-b(t). ............................................................................. (4.5)

dengan:

Δεsh-k(t) = Susut Terkekang (10-6)

Δεsh-b(t) = Selisih Susut pada Benda Uji Non-Komposit (10-6)

Δεt-b(t) = Selisih Susut pada Benda Uji Komposit (10-6)

Perhitungan susut terkekang berlaku jika pengekangan material perbaikan bersifat

linier dan beton induk dalam keadaan rigid.Syarat ini dipenuhi oleh komposit

beton induk dengan mortar biasa tanpa UPR.Perhitungan nilai susut terkekang

pada komposit Beton Induk dengan mortar tanpa UPR tersaji dalam Tabel 4.3

berikut.


commit to user

62

Tabel 4.3 Perhitungan Susut Terkekang pada Komposit BI dengan Mortar tanpa UPR.

hari ke-

Non-Komposit Komposit Susut

Terkekang

Susut Material

Perbaikan

Susut Beton Induk

Selisih Susut Bebas

(Δεsh-b(t))

Susut Material

Perbaikan

Susut Beton Induk

Selisih Susut

Komposit (Δεt-b(t))

Δεsh-k(t)

= Δεsh-b(t) - Δεt-b(t)

1 0 0 0 0 0 0 0 2 124 32 93 177 48 129 -36 3 360 47 313 525 163 362 -49 4 359 65 294 435 91 344 -49 6 664 89 575 756 198 558 17 7 723 112 611 878 292 586 25 8 985 135 849 1158 533 625 224 9 954 165 789 1186 555 631 158 10 1029 168 862 1267 506 760 102 11 959 207 752 1189 446 743 9 13 1124 216 908 1404 609 795 113 14 1227 238 988 1439 599 840 148 15 1283 238 1045 1396 574 822 223 16 1194 246 949 1399 616 784 165 17 1265 270 994 1506 732 774 220 18 1272 270 1002 1533 749 784 218 20 1280 295 985 1485 701 784 201 21 1362 298 1064 1508 721 787 277 22 1273 301 972 1477 658 819 153 23 1388 311 1077 1595 787 808 269 24 1379 311 1068 1588 741 848 220 26 1279 309 971 1434 752 682 289 27 1339 328 1011 1516 800 717 294 28 1341 325 1016 1531 750 781 235

Sehingga fraksi pengekangan komposit Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR

dapat dihitung dengan mengorelasikan nilai selisih susut bebas dan susut

pengekangan.Besarnya fraksi pengekangan dapat diestimasikan berdasarkan

persamaan yang dihasilkan dari data-data dalam Tabel 4.3.


commit to user

63

Gambar 4.13.Fraksi Pengekangan pada Komposit Beton Induk dengan Mortar tanpa UPR

Sehingga dapat diasumsikan bahwa mortar tanpa UPR mengalami pengekangan

seluruhnya (full restraint) saat dipadankan dengan beton induk. Hal ini karena

beda susut pada benda uji komposit menurun akibat pengekangan yang

menjadikannya lebih kecil dibandingkan dengan beda susut bebas.

Sedangkan pada komposit beton induk dengan UPR-Mortar baik kadar 50%, 55%

maupun 60%, beton induk mengembang dan benda uji komposit melengkung. Hal

ini menjadikan persamaan (4.5) tidak dapat digunakan karena susut pada benda

uji komposit ini sudah tidak lagi mencerminkan susut yang sebenarnya.Seperti

yang telah dibahas sebelumnya bahwa beton induk pada benda uji komposit

melengkung disebabkan oleh kuatnya lekatan antara beton induk dengan UPR-

Mortar dan kondisi beton induk yang tidak rigid akibat volume bagian beton

induk yang setara dengan material perbaikan.Akan tetapi berdasarkan

pengamatan, material perbaikan tidak terlepas dari beton induknya. Hal ini dapat

diasumsikan bahwa komposit beton induk dengan UPR-Mortar baik kadar 50%,

55% maupun 60% mengalami pengekangan sempurna (full restraint) karena

material perbaikan masih menempel kuat dengan beton induknya walaupun benda

uji komposit melengkung.

y = 0.190xR² = 0.603

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

0 200 400 600 800 1000 1200

Susu

t Ter

keka

ng

Selisih Susut Bebas


commit to user

64

4.4.4. Prediksi Nilai Selisih Susut Bebaspada Umur Beton Induk Tertentu

Prediksi susut bebas pada material perbaikan yang telah dihitung (Gambar 4.8)

akan dikurangkan dengan susut bebas pada beton induk pada jangka waktu

tertentu (Gambar 4.10).

Pada penelitian ini beton induk diasumsikan mengalami penambalan pada umur

500 hari. Sehingga estimasi perbedaan susut bebas apabila aplikasi material

dilakukan setelah 500 hari adalah dengan rumus:

Δεsh-b(500+t) = εsh-r(t ) –[εsh-c(500+t).- εsh-c(500)] ..................................................... (4.6)

dengan:

Δεsh-b(500+t) = Selisih susut bebas pada umur beton 500+t

εsh-r(t) = Nilai susut bebas material perbaikan pada waktu t

εsh-c(500+t) = Nilai susut bebas beton induk pada umur 500+t

εsh-c(500)] = Nilai susut bebas beton induk pada umur 500 hari

Perhitungan estimasi selisih susut bebas selengkapnya tersaji dalam Tabel 4.4

berikut.


commit to user

65

Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Estimasi Selisih Susut Bebas

Umur Beton Induk

Selisih Waktu

Penambalan (Umur

Material Perbaikan)

Prediksi Susut Bebas Material Perbaikan (εsh-r(500+t) ) berdasarkan metode ACI

209.R-92

Prediksi Susut Beton Induk

(εsh-c(500+t))

Susut Beton setelah di

Patch (εsh-c(t))

Selisih Susut Bebas (Δεsh-b(500+t) )

UPR-Mortar

50%

UPR-Mortar

55%

UPR-Mortar

60%

Mortar tanpa UPR

UPR-Mortar

50%

UPR-Mortar

55%

UPR-Mortar

60%

Mortar tanpa UPR

(Hari) (Hari) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) (10-6) 500 0 0 0 0 0 502 0 0 0 0 0 501 1 277 236 185 0 502 0 277 236 185 0 550 50 1740 1470 1266 2115 503 1 1739 1468 1264 2114 600 100 2120 1790 1546 2663 504 3 2117 1787 1543 2661 650 150 2294 1936 1675 2915 505 4 2291 1933 1671 2912 700 200 2394 2021 1748 3060 506 4 2390 2016 1744 3056 750 250 2459 2076 1797 3154 507 5 2454 2071 1791 3149 800 300 2505 2114 1830 3220 507 6 2499 2108 1825 3214 850 350 2539 2143 1855 3269 508 6 2533 2136 1849 3262 900 400 2565 2164 1874 3306 508 7 2558 2158 1868 3300 950 450 2585 2182 1890 3336 509 7 2578 2175 1883 3329

1000 500 2616 2208 1912 3380 509 7 2609 2200 1905 3373 1050 550 2616 2208 1912 3380 509 8 2608 2200 1905 3373 1100 600 2628 2218 1921 3397 510 8 2620 2210 1913 3389 1150 650 2638 2226 1928 3412 510 8 2630 2218 1920 3404 1200 700 2646 2233 1935 3424 510 8 2638 2225 1926 3416 1250 750 2654 2240 1940 3435 510 9 2645 2231 1932 3427 1300 800 2661 2245 1945 3445 510 9 2652 2236 1936 3436 1350 850 2667 2250 1949 3453 511 9 2657 2241 1940 3444 1400 900 2672 2255 1953 3461 511 9 2663 2245 1944 3452 1450 950 2677 2259 1957 3468 511 9 2667 2249 1947 3458 1500 1000 2681 2262 1960 3474 511 10 2671 2253 1950 3464

65


commit to user

66

4.4.5. Perkiraan Tegangan Tarik yang Timbul Akibat Susut Terkekang

Perkiraan tegangan tarik yang timbul akibat susut terkekang dapat dihitung

dengan rumus:

shes 0093.0= ............................................................................................ (4.7)

dengan:

σ = Tegangan Susut/Tarik (MPa)

Ɛsh = Susut Bebas (10-6)

Persamaan ini berlaku jika material perbaikan dalam kondisi terkekang seluruhnya

(full restraint). Dengan kata lain diasumsikan bahwa susut yang terjadi pada beton

induk diabaikan sehingga perbedaan susut antara material perbaikan dengan beton

induk setara dengan susut material perbaikan itu sendiri. Apabila kasus yang

ditinjau masih memperhitungkan susut pada beton induk, maka nilai susut yang

digunakan dalam memprediksi tegangan pada Persamaan (4.6) adalah nilai

perbedaan susut antara material perbaikan dengan beton induk atau Δεsh-b(t)

(Kristiawan, 2011).

Pada penelitian ini masih memperhitungkan nilai susut pada beton induk,

sehingga persamaan menjadi:

)()( 0093.0 tbsht -D= es ................................................................................ (4.8)

dengan:

σ(t) = Tegangan Susut/Tarik (MPa)

∆Ɛsh-b(t) = Selisih Susut Bebas antara Material Perbaikan dengan Beton Induk

(10-6)


commit to user

67

Tabel 4.5. Hasil Perkiraan Tegangan Tarik yang Timbul Akibat Susut Terkekang

Umur Beton Induk

(t)

Selisih Waktu

Penambalan (Umur Material

Perbaikan)

Tegangan tarik akibat Susut Terkekang (σ(t)=0,0093 ∆Ɛsh-b(t))

UPR-Mortar

50%

UPR-Mortar

55%

UPR-Mortar

60%

Mortar tanpa UPR

(Hari) (Hari) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) 500 0 0.0 0.0 0.0 0.0 501 1 2.6 2.2 1.7 0.0 550 50 16.2 13.7 11.8 19.7 600 100 19.7 16.6 14.4 24.7 650 150 21.3 18.0 15.5 27.1 700 200 22.2 18.8 16.2 28.4 750 250 22.8 19.3 16.7 29.3 800 300 23.2 19.6 17.0 29.9 850 350 23.6 19.9 17.2 30.3 900 400 23.8 20.1 17.4 30.7 950 450 24.0 20.2 17.5 31.0 1000 500 24.3 20.5 17.7 31.4 1050 550 24.3 20.5 17.7 31.4 1100 600 24.4 20.5 17.8 31.5 1150 650 24.5 20.6 17.9 31.7 1200 700 24.5 20.7 17.9 31.8 1250 750 24.6 20.7 18.0 31.9 1300 800 24.7 20.8 18.0 32.0 1350 850 24.7 20.8 18.0 32.0 1400 900 24.8 20.9 18.1 32.1 1450 950 24.8 20.9 18.1 32.2 1500 1000 24.8 21.0 18.1 32.2

4.4.6. Membandingkan Prediksi Tegangan Tarik dengan Kapasitas Tarik

Material perbaikan dikatakan kompatibel dengan beton induk jika tegangan tarik

yang diestimasikan masih dibawah nilai kapasitas tarik dari material perbaikan

yang berdasarkan pengujian MOR (Modulus of Rupture).Hasil pengujian MOR

pada umur 1 hari, 7 hari dan 28 hari dapat dilihat pada Tabel 4.6 berikut.


commit to user

68

Tabel 4.6. Hasil Pengujian MOR pada Material Perbaikan

Umur (hari)

Modulus of Rupture (MOR) (MPa)

UPR-Mortar 50%

UPR-Mortar 55%

UPR-Mortar 60%

Mortar tanpa UPR

1 24.6 26.0 31.8 5.8 7 28.2 28.9 32.4 6.6 28 31.9 32.5 32.9 10.9

Selanjutnya akan dibandingkan nilai tegangan tarik dengan kapasitas tarik untuk

mengetahui prediksi waktu retak dari material perbaikan. Retak terjadi jika

tegangan tarik melebihi kapasitas tariknya, sehingga material menjadi tidak

kompatibel.Hasil prediksi terlihat pada grafik berikut.

Gambar 4.14.Grafik Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul

pada UPR-Mortar 50% dibanding Kapasitas Tariknya

Pada Gambar 4.14. grafik perkembangan tegangan tarik UPR-Mortar 50%

hingga 1000 hari terlihat bahwa material masih berada di bawah kapasitas tarik

UPR-Mortar 50%.Sehingga UPR-Mortar 50% diprediksi tidak retak hingga 1000

hari.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200

Tega

ngan

(MPa

)

Waktu (hari)Tegangan Tarik UPR-Mortar 50% Kapasitas Tarik UPR-Mortar 50%


commit to user

69

Maka selanjutnya akan dihitung nilai tegangan tarik untuk waktu tak terhingga

dengan masukan nilai susut ultimit dan asumsi beton induk tidak mengalami susut

lagi. Susut plastis UPR-Mortar 50% pada umur 3 jam hingga 24 jam juga

dimasukkan dalam analisis hitungan. Perhitungan tegangan tariknya adalah:

σ~50% = 0,0093 (Ɛsh(3-24) + Ɛsh~)

= 0,0093(277+2488) MPa

= 25,7 MPa

Nilai tegangan tarik pada waktu tak terhingga untuk UPR-Mortar 50% didapat

senilai 25,7 MPa, nilai ini masih dibawah kapasitas tarik UPR-Mortar 50%

sebesar 31,9 MPa. Artinya UPR-Mortar 50% diprediksi tidak retak untuk jangka

waktu tak terhingga.Sehingga UPR-Mortar 50% ditinjau dari nilai susutnya

kompatibel jika digunakan untuk penambalan (patching).

.Gambar 4.15.Grafik Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul

pada UPR-Mortar 55% dibanding Kapasitas Tariknya



UPR-Mortar 55%. Sehingga UPR-Mortar 55% diprediksi tidak retak hingga 1000

hari.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200

Tega

ngan

(MPa

)



commit to user

70





σ~55% = 0,0093 (Ɛsh(3-24) + Ɛsh~)

= 0,0093 (236+2097) MPa

= 19,5 MPa



sebesar 32,5 MPa. Artinya UPR-Mortar diprediksi tidak retak untuk jangka waktu

tak terhingga.Sehingga UPR-Mortar 55% ditinjau dari nilai susutnya kompatibel

jika digunakan untuk penambalan (patching).

Gambar 4.16.Grafik Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul pada UPR-Mortar 60% dibanding Kapasitas Tariknya



0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200

Tega

ngan

(MPa

)



commit to user

71

UPR-Mortar 60%. Sehingga UPR-Mortar 60% diprediksi tidak retak hingga 1000

hari.





σ~60% = 0,0093 (Ɛsh(3-24) + Ɛsh~)

= 0,0093 (185+1837) MPa

= 17,1 MPa



sebesar 32,5 MPa. Artinya UPR-Mortar diprediksi tidak retak untuk jangka waktu

tak terhingga.Sehingga UPR-Mortar 60% ditinjau dari nilai susutnya kompatibel

jika digunakan untuk penambalan (patching).

Gambar 4.17. Perkembangan Tegangan Tarik yang timbul pada

Mortar tanpa UPR dibanding Kapasitas Tariknya

Pada Gambar 4.17grafik perkembangan tegangan tarik Mortar tanpa UPR terlihat

bahwa material mengalami retak kurang lebihpada hari ke-28 karena tegangan

0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tega

ngan

(MPa

)

Waktu (hari)Tegangan Tarik Mortar tanpa UPR Kapasitas Tarik Mortar tanpa UPR


commit to user

72

tarik yang terjadi melebihi kapasitas tariknya.Sehingga Mortar tanpa UPRditinjau

dari nilai susutnya tidak kompatibel jika digunakan untuk penambalan(patching).

4.5. Pembahasan

Susut adalah penyusutan volume dalam keadaan tidak terbebani.Dalam penelitian

ini dilakukan pengujian susut pada beton induk dan material perbaikan berupa

UPR-Mortar dan mortar biasa tanpa UPR.Susut yang diukur adalah susut kering

dimana mortar telah mengeras yaitu setelah mortar berumur 1 hari.

Pada pengujian susut bebas, setiap material perbaikan mengalami susut yang

berbeda. Susut bebas UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% pada umur 28 hari adalah

810microstrain, 730microstrain dan 614microstrain. Sedangkan susut bebas

mortar tanpa UPR pada umur 28 hari sebesar 1341microstrain.

Terlihat bahwa susut terbesar dialami oleh mortar tanpa UPR karena reaksi hidrasi

semen masih berlangsung pada mortar ini hingga memiliki susut yang besar.

Dibandingkan dengan mortar tanpa UPR, UPR-Mortar baik kadar 50%, 55%, atau

60% memiliki susut bebas yang lebih kecil yaitu dibawah 1000 microstrain.

Penambahan kadar UPR juga dapat menurunkan nilai susut bebasseperti terlihat

pada Gambar 4.2.

Dilihat dari nilai susut maksimum pada umur 28 hari, empat jenis material

tersebut tidak memenuhi syarat susut maskimum berdasarkan McDonald et al

(2000).Hal ini disebabkan oleh material perbaikan yang melebihi susut maksimum

yang disyaratkan sebesar 400 microstrain.Akan tetapi susut bebas tersebut masih

memenuhi syarat susut maksimum menurut aturan ASTM C928-00 (2000) yang

memberi batasan maksimum susut bebas pada umur 28 hari sebesar 1500

microstrain.

Pada evaluasi kompatibilitas dimensional berdasarkan nilai susut didapat bahwa

UPR-Mortar 50%, UPR-Mortar 55%, dan UPR-Mortar 60% kompatibel terhadap

beton induk. Hal tersebut karena pada estimasi tegangan tarik untuk waktu tak


commit to user

73

terhingga dengan masukan susut ultimit masih berada di bawah kapasitas tarik

masing-masing.Sehingga UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% ditinjau dari nilai

susutnyadiprediksi tidak mengalami retak dan kompatibel digunakan untuk

penambalan(patching).

Berbeda dengan UPR-Mortar, Mortar tanpa UPR mengalami retak setelah

diestimasikan besaran tegangan tarik yang timbul akibat susut terkekang lebih

besar dari kapasitas tariknya. Hal ini disebabkan karena nilai kapasitas mortar

biasa tanpa UPR yang sangat kecil yaitu hanya 10,9 MPa jauh lebih kecil

dibandingkan dengan UPR-Mortar 50%, 55%, dan 60% sebesar 31,9 MPa, 32,5

MPa, dan 32,9 MPa. Sehingga berdasarkan nilai susutnya, mortar tanpa UPR

tidak kompatibel terhadap beton induk jika digunakan untuk penambalan

(patching).

Date post:	08-Jan-2023
Category:	Documents
Upload:	khangminh22
View:	0 times
Download:	0 times

mortar - Universitas Sebelas Maret

Documents