5. Rancangan Campuran Beton Campuran beton merupakan perpaduan dari komposit material penyusunnya. Sifat bahan akan mempengaruhi hasil rancangan. Perancangan campuran beton dimaksudkan untuk mengetahui komposisi dan proporsi bahan-bahan penyusun beton. Proporsi campuran dari bahan-bahan penyusun beton ini ditentukan melalui sebuah perancangan beton (mix design). Hal ini dilakukan agar proporsi campuran dapat memenuhi syarat teknis serta ekonomis. Dalam menentukan proporsi campuran dapat digunakan beberapa metode yang dikenal antara lain :

Metode American Concrete Institute (ACI) Portland Cement Association Road Note No. 4 British Standard atau Department of Environment (DOE) Department Pekerjaan Umum dan Cara Coba-coba

Cara membuat rancangan campuran beton seperti di bawah adalah cara yang disusun oleh Road Research Laboratory di Inggris yang telah disesuaikan dengan keadaan di Indonesia. Cara ini terbatas untuk campuran beton normal yang umum, dengan kelecakan dan dengan menggunakan Semen Portland Type I dan Type II menurut Standar Industri Indonesia SII 013-80, dengan menggunakan agregat alam atau batu pecah serta pasir yang secara umum didapat d i Indonesia, dan yang memenuhi syarat agregat untuk aduk dan beton menurut SII 052-80, Jadi cara ini tidak dipakai untuk membuat rancangan beton dengan sifat khusus, atau beton dengan menggunakan semen Type lain, serta bukan untuk beton dengan kuat tekan tinggi, atau beton dengan menggunakan agregat ringan.

5.1 Dasar-dasar merencanakan campuran beton Dalam merencanakan campuran beton, adalah memilih campuran yang baik antara bahan-bahan untuk beton (semen, pasir dan agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan) , sehingga didapat campuran yang memiliki sifat yang dikehendaki. Pada umumnya sifat beton yang umum disyaratkan antara lain, ialah : a . Kemampuan dikerjakan ( workability ) dari beton segar. b . Kuat tekan beton pada umur tertentu. c . Sifat tahan lama beton, misalnya dengan menentukan kadar semen minimum faktor air semen ( f . a . s ) maksimum, dan pembatasan tertahap jenis - jenis bahan yang digunakan.

5.1.1. Kemampuan dikerjakan (workability) dari beton. Kemampuan dikerjakan suatu beton segar, menyangkut hal-hal dalam pengerjaan beton itu, antara lain cara pengecorannya, sifat kelecakannya, bagaimana sifat beton itu bila dipadatkan, homogenitas dari adukan, dan sifat beton bila dikerjakan terakhir (penyelesaian pekerjaan). Pada dasarnya beton segar yang baik ialah beton yang memiliki sifat "enak dikerjakan " pada waktu ia dicetak atau dibentuk. Sifat demikian itu, antara lain dipengaruhi oleh kadar air yang dikandung, jenis semen yang dipakai, serta susunan butir dari agregatnya.

Cara rancangan berikut ini, adalah rancangan untuk beton normal dengan semen portland Type I dan II , dengan bahan-bahan yang ada di Indonesia. Hasil penelitian mengenai hal ini telah memberikan angka yang berbeda sedikit dengan angka-angka yang tercantum menurut hasil Road Research Lab (RRL) di Inggris, sehingga perkiraan kuat tekan untuk berbagai umur beton dengan f . a . s . = 0,5 seperti tercantum dalam tabel 6.9.

Pengaruh kadar air bebas (pencampur), yang akan memberikan sifat kelecakan beton yang dibuat diperkirakan dengan menggunakan Tabel 6.10. Tabel ini, besar butir maksimum agregat kasar, dibatasi maksimum 40 mm, dan kiranya bagi para pembuat beton akan memaklumi bahwa jumlah air pengaduk yang bebas ini tergantung pula kepada sifat halus dan kasarnya agregat yang dipakai, serta bentuknya. Agregat alami yang biasanya permukaan butirnya lebih bulat dan licin, akan lebih sedikit memerlukan air pengaduk, sedangkan agregat batu pecah, memerlukan air yang lebih banyak. Bila agregatnya campuran ( alami dan pecahan) perkiraan jumlah air pengaduk yang bebas, juga perlu dirubah ( 1ihat catatan Tabel 6.10 ).

Catatan : Bila agregat kasar dan agregat halus berbeda bentuknya, jumlah air pengaduk dapat diperkirakan sebagai berikut : 2/3 jumlah air agregat halus + 1/3 jumlah air agregat kasar. Pengukuran kelecakan (workability) beton segar, di dunia ini bermacam-macam caranya. Dalam uraian ini, dipakai 2 macam cara, yaitu dengan menggunakan cara yang paling umum, yaitu pakai kerucut Abram, dan secara populer dikenal dengan mengukur "slump" (amblesan) dari beton segar setelah dicetak dengan kerucut itu ; dan pengukuran dengan alat V-B consistometer (V-B meter). Manfaat pengukuran dengan alat V-B ini terutama untuk beton segar yang lebih kaku (kering) kelecakannya, hanya cara ini, kurang praktis, dipakai di lapangan.

5.1.2. Kuat tekan beton Kuat tekan beton pada umumnya dipengaruhi oleh umurnya, serta bahan yang digunakan, perbandingan campuran, serta suhu pengerasan. Pada umumnya persyaratan kuat tekan beton ditentukan untuk umur beton setelah 28 hari, suhu udara berkisar antara 20 sampai 35oC dengan kelembaban antara 60 - 80% ( R H ). Di dalam cara rancangan beton ini, perkiraan kuat tekan beton perlu didasarkan pada kuat tekan 28 hari dengan jenis semen type I atau type I I, dengan pemakaian f.a.s = 0,5 , seperti tercantum dalam Tabel 6.9. Pengaruh kekuatan beton dengan sifat bahan; semen, agregat dan air, dipergunakan cara perencanaan dengan menggunakan Tabel 6.9, 6.10, 6.11, dan 6.12.

Dalam buku Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 (PBI 1971), kekuatan tekan beton, dinyatakan dalam kuat tekan Karakteristik. Perbedaan dari Kuat Tekan Karakteristik dengan Kuat Tekan rata – rara yang direncanakan, disebut “margin ". Besar kecilnya "margin" ini tergantung dari pada variasi kuat tekan beton dari hasil yang terdahulu, dan dinyatakan dengan deviasi standar. Menurut PBI 1970, besarnya margin tersebut itu, dihitung sebagai hasil perkalian dari pada angka konstan " k " dengan standar deviasi ( s ) sehingga besarnya kuat tekan rata-rata beton yang direncanakan : σ bm = σbk + k.s.

Harga " k " merupakan angka penurunan dari distribusi normal (kurva distribusi normal GAUS), dimana hanya ada 5% kuat tekan beton yang dibuat itu, tidak memenuhi syarat kuat tekan karakteristik yang ditentukan ntuk konstania " k " dengan 5% kegagalan ini, menurut perhitungan statistik, angkanya = 1,64. Untuk menentukan harga (besarnya) deviasi standar ( s ) sebenarnya dipengaruhi oleh beberapa faktor ; antara lain : cara pembuatan beton, alat yang dipakai, serta sifat bahan dan lain - lain. Di Inggris, sebagai negara yang telah maju dalam industri dan juga dalam pekerjaan beton, deviasi standar jarang kurang dari 25 kg/cm2 dan lebih dari 85 kg/cm2 dan kurang lebih 60% deviasi standar di lapangan terletek antara 40 dan 60 kg/ cm2.

Di Indonesia, dalam buku PBI 1971, besarnya standar deviasi diperkirakan dari besar kecilnya jumlah beton yang dikerjakan, berkisar antara 45 dan 85 kg/cm2. Bila dikerjakan dengan alat pencampur mekanis (batching plant mekanis) dipakai harga s antara 40 atau 60 kg/cm2. Bila dipakai peralatan yang semi mekanis, tetapi campuran memakai perbandingan berat, dipakai harga s antara 60 atau 60 kg/cm2. Bila tidak diketahui data sebelumnya, dan tidak diketahui cara pembetonan yang akan dipakai, diambil harga s antara 80 atau 100 kg/cm2.

5.1.3. Sifat tahan lama beton. Sifat tahan lama beton dipengaruhi oleh banyak faktor, diantaranya; faktor kepadatan biasanya merupakan faktor yang penting. Kepadatan beton ini dipengaruhi oleh jumlah bahan perekat semen ( kelecakan, sifat agregat terutama berat jenis dari agregat). Makin baik susunan campuran beton, dimana akan terjadi masa yang masip, biasanya sifat tahan lamanya makin baik. Ditinjau dari cara pemadatannya, maka pengaruh kelecakan juga perlu dipertimbangkan untuk mendapat beton yang padat, sebab beton yang kurang lecak (kering adukannya) akan sukar di padatkan atau sering menimbulkan kekeroposan, sedang bila terlalu cair (kebanyakan air) demikian pula, sebab air yang berlebih ini, akan meninggalkan rongga (pori) setelah airnya menguap.

a. Lakukan pengujian agregat, untuk mendapat data : 5.1.4 Data-data dan sarana yang diperlukan untuk membuat rancangan campuran beton. Karena cara merancang campuran beton normal yang telah diuraikan merupakan cara yang disusun oleh RRL Inggris, yang disesuaikan dengan kondisi di Indonesia, dan cara ini menggunakan grafik - grafik, tabel - tabel, serta data lain yang diperlukan, maka sebelum dilakukan perencanaan rancangan campuran beton, perlu disiapkan data serta sarana-sarana. Untuk melengkapi data serta sarana tersebut, perlu dilakukan : a. Lakukan pengujian agregat, untuk mendapat data : Susunan butirnya, kadar airnya, penyerapan air sampai keadaan kering muka (saturated surface dry condition), berat jenis kering muka, dan perbandingan berat dari agregat halus terhadap agregat kasar bila gabungannya menggunakan kurva susunan butir yang tertentu.

b. Data mengenai Deviasi standar. Dari hasil analisa ayak agregat halus, cocokanlah susunan butirnya, masuk kedalam daerah Zona susunan butir yang mana, (Zona 1 ; 2 ; 3 atau 4) dengan menggunakan kurva susunan butir ( Grafik 6.8 a, b, c, d ). b. Data mengenai Deviasi standar. Besarnya standar deviasi untuk rancangan beton itu, baik dari data terdahulu, yang bersangkutan dengan kontraktor pelaksana yang akan mengerjakan beton tersebut. Kalau data terdahulu tidak ada, sedang deviasi standar ini tidak ditetapkan, pakailah harga yang ditentukan berdasarkan Tabel 6.3 (PBI 1971, Tabel 4.5.1.) Bila tidak diketahui kemampuan kontraktor pelaksana pembetonan yang akan mengerjakan rancangan ini dikemudian pakailah harga deviasi standar antara 80 atau 100 kg/cm2.

c. Setelah dapat diketahui besarnya deviasi standar (s rencana) yang akan dipakai. Akan diketahui nilai tambah atau, “margin " yang besarnya = s x 1.64. Margin ditambahkan kepada kuat tekan beton yang disyaratkan (kuat tekan karakteristik) merupakan besarnya kuat tekan beton rata-rata yang direncanakan. Dengan pertolongan gambar grafik hubungan antara kuat tekan beton f. a. s. grafik 6.5. akan dapat diperkirakan berapa besarnya f. a. s. untuk beton yang direncanakan itu. Bila ada ketentuan lain mengenai harga f. a. s. (seperti ditentukan dalam PBI 1971. Tabel 4 . 3 . 4 ) maka harga f. a. s. diambil harga yang lebih kecil. Sebagai pedoman untuk memperkirakan kuat tekan beton dengan f. a. s. ini perlu diperhatikan pula tabel 6.9. hubungan antara kuat tekan beton umur 28 hari dengan f.a.s. = 0,5 untuk semen Indonesia Type I dan Type II. Jadi grafik 6.4. , Tabel 6.9. dan tabel 6.13 perlu tersedia untuk ini.

d. Menentukan besarnya slump beton segar dan Jumlah kadar air bebas Untuk ini perlu disediakan Tabel 6.10. dan Tabel 6.14 untuk memilih slump beton (atau kelecakan beton). Tentukan nilai slump beton segar itu, diantara angka maksimum dan minimum, menurut Tabel 6.14, dengan catatan, bahwa bila betonnya nanti dalam pelaksanaan, pemadatannya akan pakai penggetar (vibrator), nilai slump, tidak lebih dari 12,5 cm. e. Memperkirakan besarnya nilai Berat isi beton segar. Pergunakan Grafik 6.6. Hubungan antara jumlah air pengaduk yang bebas dengan berat isi beton segar yang dipadatkan, berdasarkan berat jenis agregat gabungan dalam keadaan kering.permukaan (ssd).

f. Untuk menghitung (memperkirakan) perbandingan jumlah agregat halus dan kasar dalam beton. 1. Bila tidak dipakai penyusunan butir gabungan yang menuruti grafik susunan butir gabungan tertentu, perlu disediakan grafik 6.7 a, b, c, d yaitu hubungan antara Jumlah berat % agregat halus terhadap agregat kasar, dengan f . a . s untuk maksimum besar butir agregat kasar, serta nilai s1ump yang dipi1ih. 2 . Bila susunan butir agregat (ha1us + kasar) menuruti suatu kurva susunan butir gabungan tertentu, ( misalnya menurut IS0- DIN atau BS 882, atau Rode Note no 4 , atau lainnya ) ; perbandingan jumlah agregat halus dan kasar dapat dihitung. ( lihat cara perhitungan menggabung agregat halus dan kasar) g . Buat suatu bentuk ( formulir ) rancangan campuran beton, misalnya seperti contoh terlampir, untuk mempermudah pelaksanaan serta sebagai catatan alam membuat rancangan campuran beton dimaksud.