--> Skip to main content

Tahapan dan Cara Perhitungan Membuat Mix Design/ Job Mix Formula Beton


Tahap Perancangan Campuran Beton
Tahap perancangan campuran beton di bawah ini adalah berdasarkan ACI Committee 211.

Pemilihan Angka Slump
     
 Nilai slump adalah selisih nilai antara tinggi beton basah dalam cetakan kerucut terpancung dengan tinggi beton basah setelah cetakan kerucut tersebut diangkat. Nilai slump menunjukkan workability atau kelecakan beton yang dibuat serta untuk mengukur kekentalan campuran beton. Semakin tinggi slump, semakin cair campuran beton dan semakin banyak kandungan udaran dalam campuran beton. Nilai slump ini berbeda-beda untuk berbagai jenis konstruksi, karena tingkat kesulitan penempatan beton basah dalam cetakan untuk setiap konstruksi berbeda. Jika nilai slump tidak ditentukan dalam spesifikasi, maka nilai slump dapat dipilih dari tabel 3.5. 

Tabel 3.5 Nilai Slump yang Disarankan untuk Berbagai Jenis Pengerjaan Konstruksi

Sumber : Peraturan Beton Berulang Indonesia (PBI 1971)

Pemilihan Ukuran Maksimum Agregat Kasar
      Untuk volume agregat yang sama, penggunaan agregat dengan gradasi yang baik dan dengan ukuran maksimum agregat yang besar akan menghasilkan rongga yang lebih sedikit sehingga akan menurunkan kebutuhan mortar dalam setiap volume satuan beton. Dasar pemilihan ukuran maksimum agregat adalah dimensi dari struktur. Sebagai contoh, persyaratannya adalah :
 (a) D≤  d/5 
 (b) D≤  h/3
 © D≤  2s/3
 (d) D≤  3c/4

Keterangan: D = ukuran maksimum agregat
D = lebar terkecil diantara 2 tepi bekisting
h = tebal plat lantai
s = jarak bersih antar tulangan
c = tebal bersih selimut beton
3.3.3. Estimasi Kebutuhan Air Pencampur dan Kandungan Udara

Jumlah air pencampur persatuan volume beton yang dibutuhkan untuk menghasilkan nilai slump tertentu bergantung pada ukuran maksimum agregat, bentuk, serta gradasi dan jumlah kebutuhan kandungan udara pencampuran.

Tabel 3.6 Kebutuhan Air Pencampuran dan Udara untuk Berbagai Nilai Slump dan Ukuran Maksimum Agregat Kasar

Sumber : Peraturan Beton Berulang Indonesia (PBI 1971)


Pemilihan Nilai Perbandingan Air-Semen
      Nilai perbandingan antara air dan semen akan sangat berpengaruh pada kekuatan beton setelah mengeras. Hubungan rasio air semen dan kekuatan beton yang dihasilkan seharusnya dikembangkan berdasarkan material yang sebenarnya yang digunakan dalam pencampuran. Semakin kecil nilai perbandingan air-semen, maka kuat tekan beton akan semakin besar. Berikut tabel rasio air-semen untuk berbagai kuat tekan beton pada tabel 3.7.

Tabel 3.7 Hubungan Rasio Air Semen dan Kuat Tekan Beton

Sumber : Peraturan Beton Berulang Indonesia (PBI 1971)

Nilai kuat tekan beton yang digunakan pada tabel 3.7 adalah nilai kuat tekan beton rata-rata yang dibutuhkan, yaitu:
f_(m=) f_c^'+1,64 S_d
dimana,
f_m = kuat tekan rata-rata
f_c^'= nilai kuat tekan karakteristik (yang disyaratkan)
S_d= standar deviasi


Tabel 3.8 Klasifikasi Standar Deviasi untuk Berbagai Kondisi Pengerjaan

       Sumber : Peraturan Beton Berulang Indonesia (PBI 1971)

      Harga rasio air semen tersebut biasanya dibatasi oleh harga maksimum yang diperbolehkan untuk kondisi exposure (lingkungan) tertentu. Dalam perancangan campuran beton, digunakan kuat tekan rata-rata yang lebih besar dari kuat tekan rencana. Kuat tekan rata-rata ini merupakan penjumlahan nilai kuat tekan rencana dengan suatu standar deviasi. Penjumlahan dengan standar deviasi ini memberikan faktor keamanan (safety factor) pada beton yang didesain, sehingga menjamin kuat tekan minimum yang dibutuhkan oleh beton untuk menahan beban rencana dapat terlampaui.

Perhitungan Kandungan Semen

      Berat semen yang dibutuhkan adalah sama dengan jumlah berat air pencampur (tahap 3.2.3) dibagi dengan nilai rasio air semen (3.2.4).                 
Berat semen=(Berat air)/(w/c ratio)

Estimasi Kandungan Agregat Kasar

      Rancangan campuran beton yang ekonomis bisa didapat dengan menggunakan semaksimal mungkin volume agregat kasar per satuan volume beton. Semakin halus pasir dan semakin besar ukuran maksimum partikel agregat kasar, semakin banyak volume agregat kasar yang dapat dicampurkan untuk menghasilkan campuran beton dengan kelecakan beton yang baik. Tabel berikut menunjukan besarnya volume agregat kasar yang dibutuhkan per satuan volume beton yang dapat dipilih berdasarkan modulus kehalusan agregat dan ukuran maksimum agregat kasar.

Tabel 3.9 Volume Agregat Kasar per Satuan Volume Beton dengan Nilai Slump 75-100 mm

Sumber : Peraturan Beton Berulang Indonesia (PBI 1971)

Tabel 3.10 Faktor Koreksi Tabel 3.9 untuk Nilai Slump yang Berbeda

Sumber : Peraturan Beton Berulang Indonesia (PBI 1971)

Estimasi Kandungan Agregat Halus

      Jumlah agregat halus (pasir) yang dibutuhkan dapat dihitung dengan dua cara, yaitu sebagai berikut.
Cara perhitungan berat
Yaitu jika berat jenis beton normal diketahui pada pengalaman sebelumnya, maka berat pasir yang dibutuhkan adalah perbedaan antara berat jenis beton dengan berat total air, semen, dan agregat kasar per satuan volume beton yang telah diestimasi dari perhitungan pada tahap-tahap sebelumnya. 
Cara perhitungan volume absolut
Volume agregat halus per satuan volume beton dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.
V_(agregat halus)  =1-(V_semen  +V_air  +V_(agregat kasar)+V_udara)
Volume agregat kasar dapat dihitung dengan membagi massa agregat kasar yang diperlukan dengan berat volumenya. Berat volune agregat kasar diperoleh melalui percobaan di laboratorium, lalu dikoreksi sehingga menjadi keadaan SSD. Sedangkan volume semen dapat dihitung dengan membagi massa semen yang diperlukan dengan Specific Gravity semen. Specific Gravity semen adalah 3,15.

Koreksi Kandungan Air dalam Agregat

      Di lapangan, agregat pada umumnya berada dalam kondisi basah atau tidak dalam kondisi jenuh dan kering permukaan (SSD). Agregat yang terlalu kering akan menyerap air pada campuran beton, sedangkan agregat yang terlalu basah akan menambah jumlah air dalam campuran beton. Kandungan  air yang bertambah atau berkurang ini menyebabkan w/c ratio berubah dan dapat mempengaruhi kuat tekan beton. Karena itu, untuk mendapatkan campuran beton yang sesuai dengan dengan perhitungan awal, diperlukan koreksi terhadap kadar air dan agregat dalam campuran. Koreksi dilakukan dengan menambah atau mengurangi air saat pencampuran beton, sesuai dengan kandungan air bebas pada agregat. Perhitungan koreksi kadar air ini dilakukan pada kedua jenis agregat yaitu, agregat kasar dan halus. 
Perhitungan koreksi air dapat dilakukan dengan rumus berikut:
(i)  Tambahan air=M x(  (ak-mk)/(1-mk))
(ii)  Tambahan Agregat=M x ((mk-ak)/(1-mk))
dimana, 
M = massa agregat (kg)
Ak = % penyerapan air
Mk = % kadar air asli

CONTOH PERHITUNGAN PERANCANGAN CAMPURAN BETON

Perhitungan dilakukan berdasarkan percobaan yang telah dilakukan di lab. Telah ditentukan bahwa jenis struktur yang akan dibuat adalah kolom K-250.
Dari struktur yang akan dibuat tersebut, didapat nilai slump antara 75 hingga 100 mm. Agar kuat tekan baik dan workability mudah, dipilih nilai slump adalah 75 mm.
Ditentukan bahwa ukuran maksimum agregat kasar yang tersedia pada data adalah 25 mm.
Dari percobaan sebelumnya diperoleh data agregat kasar yaitu sebagai berikut.
                                     
Spesific Gravity 2,42
Berat Volume 1,32 kg/ltr
Kadar Air 3,6%
Penyerapan Air 0,827%
Modulus Kehalusan 2,25

Diperoleh data agregat halus yaitu sebagai berikut.
                                  
Spesific Gravity 2,6
Berat Volume 1,42 kg/ltr
Kadar Air 3,5%
Penyerapan Air 1,215 %
Modulus Kehalusan 2,95

Dari tabel 3.6 berdasarkan ketentuan di atas diperoleh berat air untuk campuran beton dan persentase udara terperangkap sebagai berikut.
              Berat air = 190 kg/m3 
              Udara terperangkap = 1,5 %

Kuat tekan beton rencana fc’= K-250 dikonversikan ke dalam satuan MPa dengan standar deviasi yaitu 2,5 MPa. Gunakan rumus sebagai berikut untuk menentukan nilai kuat tekan beton rata-rata.
fm=fc^'+ 1,64 S_d

Nilai Kuat Tekan Rata-Rata
=(250x 0,083)+1,64 x 2,5 MPa  = 24,85 MPa

Menentukan w/c ratio dari tabel 3.7 dengan melakukan interpolasi.
Nilai kuat tekan beton rata-rata yaitu 24,85 Mpa, berada di antara 28 dan 20. y menunjukan kuat tekan, x menunjukan w/c ratio.
0,68+  ((2,85-20))/((28-20)) x (0,57-0,68)=0,61 
Masukan nilai x = 24,84 MPa, maka akan didapat y = 0,61
w/c=0,61

Jumlah semen yang dibutuhkan dihitung dengan rumus:
Berat semen =  BeratAir/(W/C ratio)
                     =  190/0,61=311,5 kg⁄m^3

Menentukan volume agregat kasar
Modulus kehalusan diketahui 2,556 sebagai x maka untuk menentukan nilai y dari tabel dicari dengan rumus interpolasi.
0,71+  ((2,556-2,4))/((2,6-2,4)) x (0,71-0,69=0,7256 m³
Masukkan nilai x=2,556, maka akan mendapatkan y=0,7256 m^3.
Faktor koreksi sebesar 1,00 karena slump yang dipilih 100 mm. Untuk menentukan berat agregat kasar, gunakan rumus sebagai berikut.  

Berat agregat kasar =Berat volume x Volume agregat kasar
                                = 1,32  kg/ltr  x 1000 ltr/m^3  x 0.7256  =957,8  kg/m^3   

Namun, volume di atas masih terdapat kandungan udara. Maka dari itu, volume agregat kasar harus dikonversikan dulu dengan Specific Gravity agregat kasar.

Volume agregat kasar = (berat agregat kasar)/(SGagregatkasar x ρair)
                                    =  (957,8 kg/m^3 )/(2,612 x 1000 ltr/m^3 )  =0,37 m^3

Proporsi volume unsur untuk setiap 1 m3 beton
Volume semen dengan SG semen 3,15 dapat dihitung dengan rumus:
V_semen=  (berat semen)/(SGsemen x ρ air) =  311,5/(31,15 x 1000)=0,098  m^3
Didapatkan volume semen = 0,098 m^3

Volume air dapat dihitung dengan rumus:
V_air=  (berat air)/(ρ air)
V_air=  190/1000=0,19 m^3
Didapatkan volume air = 0,19 m^3

Volume agregat kasar dengan SG agregat kasar adalah 2,56 
V_aggkasar=  (berat agregat kasar diperlukan)/(SGaggkasar x ρ air)
V_aggkasar=  957,8/(2,56 x 1000 kg/m^3 )=0,37
Didapatkan volume agregat kasar = 0,37 m^3

Volume udara dengan % udara terperangkap adalah 1,5%, 
V_udara  =% udaraterperangkapx 1 m^3
Didapatkan volume udara = 0,015 m^3

Volume agregat halus dapat dihitung dengan rumus:
V_agghalus=1-(V_semen  +V_air+V_aggkasar+V_udara )
V_agghalus=1-(0,098 +0,19+0,37+0,015)=0,327 m^3
Didapatkan volume agregat halus = 0,327 m^3
Dengan nilai SG_agghalus   = 2,61 maka berat agregat halus yang diperlukan adalah
BeratAgregatHalus=V_agghalus  x〖 SG〗_(agghalus ) xρ_air
BeratAgregatHalus=0,327 x 2,61 x 1000=853,47  kg⁄m^3 
Didapatkan berat agregat halus = 853,47 kg/m^3

Berat masing masing bahan bagi setiap m3 beton adalah sebagai berikut.

Semen  = 311,5 kg  
Air = 190 kg
Agregat Kasar = 957,8 kg
Agregat Halus = 853,47 kg
Koreksi kandungan air pada agregat adalah sebagai berikut.
Tambahanair=Mx( (ak-mk)/(1-mk))
TambahanAgregat=Mx ((mk-ak)/(1-mk))

Agregat Kasar
Kadar air asli (mk) =0,033%
Penyerapan air (ak) = 0,00827%
Berat agregat kasar = 957,8 kg
Tambahan air = 957,8  (0,0827-0,033)/(1-0,033)=-24,5 kg
Tambahan agregat kasar =957,8 x (0,033-0,0827)/(1-0,0827)=24,5 kg

Jadi diperlukan pengurangan air sebanyak -24,5 kg dan penambahan agregat kasar sebanyak 24,5 kg,

Agregat Halus
Kadar air asli (mh) = 0,035%
Penyerapan air (ah) = 0,01215 %
Berat agregat halus = 853,47 kg
Tambahan air = 853,47 x (0,01215-0,035)/(1-0,035)=-20,21 k
Tambahan agregat halus = 853,47 x (0,01215-0,035)/(1-0,035)=20,21 kg

Jadi diperlukan penambahan air sebanyak -20,21  kg dan pengurangan agregat halus sebanyak 20,21  kg.

Berat bahan untuk tiap 1 m3  beton setelah adanya koreksi kadar air adalah sebagai berikut.
Semen = 311,5 kg 
Air = (190 - 24,5  - 20,21) kg = 145,29 kg
Agregat Kasar = (957,8 + 24,5) kg = 982,3 kg
Agregat Halus = (853,47 + 20,21) kg = 873,68 kg 


Comment Policy: Silahkan tuliskan komentar Anda yang sesuai dengan topik postingan halaman ini. Komentar yang berisi tautan tidak akan ditampilkan sebelum disetujui.
Buka Komentar
Tutup Komentar