Percobaan Modulus Patah dan Kuat Desak

download Percobaan Modulus Patah dan Kuat Desak

of 42

  • date post

    10-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    281
  • download

    14

Embed Size (px)

description

BKTKMaterialPraktikum

Transcript of Percobaan Modulus Patah dan Kuat Desak

MODULUS PATAH DAN KUAT DESAK BAHAN PADATI. TUJUAN PERCOBAANPercobaan ini bertujuan untuk:1. Mengukur modulus patah dan kuat desak bahan padat berupa plester yang merupakan campuran semen dan pasir.2. Mencari hubungan antara komposisi campuran dengan kuat mekanik bahan.II. DASAR TEORIBahan merupakan bagian yang tak terpisahkan dan memegang peranan yang penting dalam kehidupan tanpa kita sadari. Transportasi, perumahan, pakaian, komunikasi, rekreasi, dan produksi makanan hampir setiap segmen kehidupan sehari hari dipengaruhi oleh bahan. Bahan memiliki sifat mekanik, secara umum bahan padat memiliki sifat getas (Brittle) dan liat (Ductile). Jika tegangan atau gaya yang diberikan melebihi batas elastisitas maka benda akan mengalami keretakan lalu berubah bentuk atau patah. Pada dasarnya, setiap bahan memiliki dua deformasi, yaitu deformasi elastis dan deformasi plastis. Bahan akan bisa kembali ke bentuk semula jika ditarik saat masih berada di bawah batas maksimal deformasi elastis. Namun, ketika sudah melebihi batas, bahan tersebut mengalami deformasi plastis lalu mulai berubah bentuk selanjutnya mengalami keretakan atau patah.Hal yang perlu diperhatikan adalah pemilihan bahan dalam sebuah kebutuhan harus sesuai dengan sifat dan karakteristik yang dibutuhkan. Dalam percobaan kali ini bahan yang digunakan adalah plester campuran semen dan pasir dengan berbagai perbandingan pasir dan semen. Semen secara umum digunakan untuk membuat bangunan. Namun, kalau hanya menggunakan campuran air dan semen murni,campuran tersebut akan susah untuk mengering dan mengeras, sehingga biasanya sering ditambahkan pasir. Semen ini dinamakan sebagai semen terhidrat. Secara umum, kekuatan bahan semen terhidrat mempunyai deformasi elastis yang kecil dibandingkan dengan logam, karena kerapatan molekul semen terhidrat lebih longgar dibandingkan dengan logam (Callister, 2010).

Sifat dari bahan plester yang merupakan campuran dari semen dan pasir antara lain :

1. Bersifat getas (Brittle)

Karena sifatnya getasnya, bahan sulit mengalami slip dan perubahan dimensi akibat pembebanan kecil.

2. Mudah patah

Bahan plester cenderung bersifat plastis dan tidak elastis , maka jika terjadi pembebanan terlalu besar pada bahan akan menimbulkan patah atau retakan.

3. Stabil pada suhu tinggi dan tidak mudah terbakar

Bahan memiliki thermal expansion yang rendah dan juga stabil terhadap lingkungan.Modulus patah merupakan tegangan lengkung maksimum yang mampu ditahan suatu benda agar tidak patah. Tegangan lengkung tersebut adalah hasil kali momen lengkung yang timbul akibat adanya gaya dengan jarak bidang netral ke titik yang memberikan harga tengangan lengkung maksimum (ymax) dibagi dengan momen inersia penampang benda uji.

(a)

(b)Gambar 1. Gaya-gaya yang Bekerja pada Padatan dalam (a) Metode Four Point Bending Strength dan (b) Metode Three Point Bending StrengthGambar 1 merupakan ilustrasi metode yang dapat dilakukan untuk melakukan pengukuran modulus patah , terdapat dua jenis metode yaitu metode Four Point Bending Strength dan metode Three Point Bending Strength.

Gambar 2. Luas Penampang Padatan yang Menerima Gaya F

Pada Gambar 2 diketahui bahwa sumbu netral dari bahan berada di pertengahan tebal benda (t) dan membujur searah dengan lebar benda (w)Bila gaya F dihasilkan oleh dongkrak hidrolik, maka nilai F dapat ditentukan sebagai berikut.

(1)

FdenganP= tekanan hidrolik pembacaan

A= diameter piston (cm)

(2)

Persamaan (2) di atas hanya berlaku jika diambil asumsi sebagai berikut.

1. Permukaan benda uji halus dan rata.

2. Posisi pisau pematah tepat di antara kedua penumpu.

3. Penekanan secara kontinyu dan steady.4. Titik berat sampel berada tepat di antara kedua penumpu.5. Gaya berat sampel diabaikan.

Prinsip kerja alat modulus patah adalah pemberian gaya terhadap benda uji (sampel) dengan cara memberi beban sedikit demi sedikit sehingga sampel akan mengalami patah dengan pemanfaatan prinsip gaya lengkung maksimum.

Kuat desak adalah besaran atau nilai gaya desak yang bekerja pada luas penampang benda uji. Kuat desak dapat diartikan tegangan desak maksimum yang mampu ditahan suatu benda agar benda tidak mengalami keretakkan. Kuat desak dapat diilustrasikan seperti pada gambar berikut

Gambar 3. Gaya yang Bekerja pada Plester pada Percobaan Pengukuran Kuat Desak Plester

Tegangan yang ditimbulkan karena pengaruh gaya (F) seperti yang terlihat pada Gambar 3 adalah sebagai berikut.

(3)

dengan

= kuat desak

A= luas permukaan

d= diameter silinder piston (cm)

P= tekanan indikator / hidrolik pembacaan

Tanda N pada Gambar 3 merupakan gaya normal yang diberikan permukaan penahan benda. Jika N tidak ada, benda tidak akan mengalami desakkan tetapi justru bergerak ke bawah.

Persamaan (3) di atas hanya berlaku jika diambil asumsi sebagai berikut.

1. Permukaan sampel halus dan rata.

2. Penekanan berlangsung secara kontinyu dan steady.

Prinsip kerja alat uji kuat desak adalah benda diberikan gaya dan tekanan hingga sampel mengalami retak. Permukaan sampel dipilih yang paling rata agar distribusi gaya yang diterima sampel akan merata diseluruh permukaan sampel.Banyak faktor yang mempengaruhi kekuatan plester. Faktor yang mempengaruhi plester yang terdiri dari campuran semen dan pasir antara lain :

1. Bentuk agregat

Bentuk agregat dari sampel sangat berpengaruh pada modulus patah dan nilai kuat desak dari sampel. Bentuk agregat yang tidak halus atau tidak rata dan kurang teratur akan menyebabkan sampel atau plester mudah patah atau retak.

2. Ukuran agregat

Ukuran agregat berpengaruh pada nilai modulu patah dan kuat desak sampel. Ukuran sampel atau plester yang ideal akan memberikan kekuatan atau ketahanan terhadap beban atau tekanan yang maksimum.

3. Homogenitas

Homogenitas adalah tingkat homogen atau pemerataan komposisi sampel (semen dan pasir) di dalam sampel tersebut. Semakin merata atau homogen komposisi semen dan pasir dalam sampel tersebut maka semakin kuat atau besar ketahanannya terhadap beban atau tekanan.4. UnsurUnsur berpengaruh dalam kekuatan dari sampel atau plester tersebut. Semakin banyak unsur pasir didalam plester maka semakin kecil nilai kuat desak dan modulus patah dari sampel tersebut.

5. Porositas

Jika porositasdari sampel atau bahan semakin kecil maka semakin kuat daya tahan atau beban yang dapat ditahan oleh bahan tersebut. Karena semakin kecil pororsitas maka ikatan antar partikel semakin kuat, sehingga nilai modulus patah dan kuat desaknya semakin besar. Sebaliknya jika porositas semakin besar maka ikatan antar partikel semakin lemah dan nilai modulus patah serta kuat desak bahan semakin kecil.

6. Kondisi saat pembuatan

Jika pembuatan dilakukan pada kondisi yang tepat akan menghasilkan sampel yang mempunyai kekuatan dan kerapatan yang baik sehingga nilai modulus patah dan kuat desaknya pun semakin besar. Kondisi yang mempengaruhi kualitas dari bahan adalah saat kondisi waktu pengeringan, suhu pembuatan, kelembapan dalam sampel , dan lain lain.7. Umur sampel

Yang dimaksudkan umur disini dihitung sejak plester dicetak. Kuat

tekan dari sebuah plester akan bertambah tinggi dengan bertambahnya umur sampel. Laju kenaikan kuat tekan beton mula mula cepat , lama lama laju kenaikan itu semakin lambat, dan laju kenaikan tersebut relatif sangat kecil setelah berumur 28 hari, sehingga secara umum dianggap tidak naik lagi setelah umur 28 hari (Tjokrodimuljo,2007).

III. METODOLOGI PERCOBAANA. BahanBahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :1. Sampel A (semen : pasir = 1 : 3).

2. Sampel B (semen : pasir = 1 : 5).

3. Sampel C (semen : pasir = 1 : 7).

4. Sampel D (semen : pasir = 1 : 9).5. Sampel E (semen : pasir = 1 : 10).6. Sampel F (semen : pasir = 1 : 12).7. Sampel G (semen : pasir = 1 : 14).8. Sampel H (semen : pasir = 1 : 16).

Semua bahan di atas diperoleh dari Laboratorium Analisis Bahan Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.

B. AlatAlat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :1. Alat uji modulus patah.

Gambar 4. Rangkaian Alat Uji Modulus Patah

2. Alat uji kuat desak.

Gambar 5. Rangkaian Alat Uji Kuat Desak3. Penggaris 30 cm.

4. Jangka sorong.

5. Kaca pembesar / lup.C. Cara Percobaan1. Modulus Patah

Alat uji modulus patah dipersiapkan dengan memasang tuas pengungkit pada dongkrak hidrolik dan valve pelepas tekanan dipastikan tertutup rapat. Dimensi sampel A diukur, yakni lebar sampel (w) dan tebal sampel (t) menggunakan penggaris. Jarak kedua ujung pisau penumpu (L) diukur menggunakan penggaris dan diameter piston (d) diukur menggunakan jangka sorong. Sampel diletakkan di atas kedua pisau penumpu sehingga posisi pisau pematah tepat berada di tengah sampel. Posisi sampel dinaikkan dengan cara mengungkit tuas sampai permukaan atas sampel menyentuh pisau pematah. Indikator tekanan diamati dan pengungkitan dilanjutkan secara perlahan sampai sampel patah. Angka yang ditunjukkan indikator pada sampel patah dicatat. Posisi pisau penumpu diturunkan dengan membuka valve pelepas tekanan. Percobaan modulus patah untuk sampel A diulangi sebanyak dua kali. Percobaan modulus patah diulangi kembali dengan mengganti sampel A dengan sampel B, C, dan D dimana masing-masing sampel dilakukan sebanyak tiga kali.2. Kuat Desak

Alat uji kuat desak dipersiapkan dengan memasang tuas pengungkit pada dongkrak hidrolik, valve pelepas tekanan dipastikan tertutup rapat, plat penekan atas dan plat penekan bawah dipastikan dalam kondisi bersih. Panjang sisi-sisi permukaan sampel E yang akan menerima gaya diukur menggunakan jangka sorong. Permukaan pener