20 Universitas Kristen Petra
3 METODOLOGI PENELITIAN
Pada penelitian ini akan di bagi menjadi dua topik, yang pertama adalah
beton yang dibuat untuk dites di lapangan dan di laboratorium selama 6 bulan, dan
akan di tes pada umum 3 bulan dan 6 bulan (Beton terekspos pada larutan sodium
klorida tanpa percepatan),beton ini sama dengan yang digunakan oleh peneliti
sebelumnya (Limantara, 2006, Widodo, 2006) dan (Megawati, 2006). Hal ini
dimaksudkan untuk membandingkan hasil penetrasi ion klorida yang dilakukan
oleh peneliti sebelumnya yaitu menggunakan percepatan arus DC dan tanpa
menggunakan percepatan arus DC yang akan kami lakukan, beton yang di
gunakan adalah beton konvensional yang dibedakan berdasarkan kadar semen dan
kadar air-semen. Topik yang kedua akan membahas tentang pengaruh penggunaan
fly ash dalam menghambat penetrasi ion klorida, beton dibuat dengan satu buah
faktor air-semen yaitu 0,5, yang membedakan beton yang satu dengan yang
lainnya adalah adanya kandungan fly ash sebagai pengganti semen dan
penggunaan NaOH untuk mengikat fly ash yang kemudian proses penetrasi ion
klorida akan dipercepat menggunakan arus DC.
3.1 Material
Pada penelitian kali ini material-material yang digunakan akan diuji
terlebih dahulu di Laboratorium Beton dan Konstruksi Universitas Kristen Petra.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik dan sifat dari material
yang akan digunakan untuk perhitungan mix design.
3.1.1 Agregat kasar
Agregat kasar (kerikil) di beli dari toko bangunan biasa untuk pembuatan
beton pada topik pertama, sedangkan pada topik kedua diambil dari sisa proyek di
daerah Gempol, secara umum kerikil tersebut memiliki karakeristik ukuran
maksimum 25 mm, dan berbentuk irregular cubical,untuk pembuatan beton pada
bekisting silinder ukuran 10x20 cm3 digunakan agregat kasar yang berukuran
Universitas Kristen Petra
21
maksimum 10 mm, pengujian yang dilakukan adalah pengetesan spesific grafity,
berat volume, kadar air.
3.1.2 Agregat halus
Agregat halus (pasir) di beli dari toko bangunan biasa di Surabaya , dan
karateristik pasir secara umum berwarna hitam dan agak kasar, untuk pasir juga
dilakukan pengetesan ayakan, spesific grafity, dan kadar air.
3.1.3 Air
Air yang digunakan untuk penelitian ini adalh air PDAM biasa, air PDAM
memiliki karakteristik berwarna jernih, tidak berbau, dan tidak mengandung zat-
zat kimia yang berlebihan.
3.1.4 Semen
Untuk pembuatan beton ini kita menggunakan semen Portland tipe I
diproduksi oleh P.T. Semen Gresik. Spesifikasi semen Gresik type I dapat dilihat
pada tabel 2.3.
3.1.5 Fly ash
Fly ash yang digunakan adalah fly ash tipe F yang memilki kadar CaO>
10%. Fly ash ini di dapatkan dari P.T. Jayamix, fly ash ini memiliki karakteristik
berwarna coklat dan sangat halus.
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang dipergunakan :
• Alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan beton:
1. Cetakan kubus 15x15x15 cm3 .
2. Cetakan silinder 10x20 cm3 .
3. Material pembuat beton.
4. Fly ash.
5. Viscocrete.
6. NaOH.
Universitas Kristen Petra
22
• Alat dan bahan yang digunakan untuk pengetesan beton:
1. Migration set-up yang terdiri dari silicone rubber sleeve, clamp,
plastic support, katoda ,anoda (seperti yang terlihat pada gambar
2).
2. Lem Sealant.
3. Power Supply 30 V untuk mengalirkan arus DC.
4. Multimeter
5. Larutan perak nitrat 0.1 N
6. Termometer.
7. Stopwatch untuk mengukur lamanya waktu penetrasi.
8. Penggaris.
Gambar 3.1. Alat tes migrasi
3.3 Beton Terekspos pada Larutan Sodium Klorida tanpa Percepatan
3.3.1 Mix design
Untuk mix design yang pertama kita membagi menjadi dua bagian
berdasarkan kadar semennya yaitu 300 kg/m3 dan 400 kg/m3, kemudian dari
masing-masing kadar semen di bedakan lagi berdasarkan kadar air-semennya,
yaitu antara 0,5 sampai 0,6 ( Tabel 3.1)
Universitas Kristen Petra
23
Tabel 3.1. Variasi beton untuk mix design
Kadar Semen Kadar air-semen
350 kg/m3 0,30 0,40 0,45 0,50 0,60 400 kg/m3 0,30 0,40 0,45 0,50 0,60
Untuk perbandingan agregat kasar dan halus kita buat sama untuk tiap mix
design yaitu 55% : 45% untuk perbandingan agregat kasar dan halus. Untuk tiap
mix design dibuat 1 buah beton berbentuk silinder dengan ukuran 15x30 cm3
untuk tes kuat tekan beton, dan 6 buah beton berbentuk kubus ukuran 15x15x15
cm3 untuk tes penetrasi ion klorida. Untuk beton dengan kadar air semen 0,3 dan
0,4 proses mix design ditambahkan admixture berupa viscocrete sebesar 1,5%.
Tabel 3.2. Mix design beton tanpa fly ash
Mix w/c ( kg/m3 )
Semen ( kg/m3 )
Air ( kg/m3 )
Kerikil ( kg/m3 )
Pasir ( kg/m3 )
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,3 0,4 0,45 0,5 0,6 0,3 0,4 0,45 0,5 0,6
350 350 350 350 350 400 400 400 400 400
105 140
157.5 175 210 120 160 180 200 240
1108.2 1078
1051.8 1020.2
990 1067 1012 984.5 968 918
906,75 882
860,62 834,75
810 873 828
805,5 792 747
3.3.2 Penempatan beton
Penelitian untuk beton tanpa percepatan arus DC dilakukan di lapangan
dan di laboratorium, beton dibuat dengan cetakan kubus 15x15x15 cm berjumlah
60 buah, 20 buah direndam di dalam lapangan, dan 40 buah lainnya direndam di
dalam air garam dengan kadar garam 3% dan 10% , masing-masing 20 buah dan
diletakkan di Laboratorium Beton dan Konstruksi Universitas Kristen Petra
Universitas Kristen Petra
24
Gambar 3.2. Beton di rendam dalam larutan NaCl
3.3.3 Tes penetrasi ion klorida
Pengetesan beton terhadap penetrasi ion klorida dilakukan setelah beton
direndam selama ± 3 bulan dan 6 bulan, Cara pengetesan adalah dengan
membelah kubus beton menjadi dua bagian, Cara membelah beton adalah dengan
menggunakan alat tes kuat tekan beton, di atas dan bawah beton di beri baja bulat
baru kemudian beton di tekan hingga pecah dan bagian permukaan dalam dari
beton di semprot dengan menggunakan larutan perak nitrat (Ag(NO)3) 0.1 N,
reaksi antara unsur klorida dan unsur perak akan menhasilkan senyawa AgCl yang
berwarna putih, dan bagian dari beton yang setelah disemprot dengan
menggunakan perak nitrat 0.1 N berubah menjadi warna putih berarti daerah
tersebut telah terpenetrasi oleh ion klorida, dan kemudian daerah tersebut akan
diukur per 1cm dengan menggunakan penggaris dan kemudian dirata-rata .
Universitas Kristen Petra
25
Gambar 3.3. Sampel beton yang ter-penetrasi ion klorida (warna putih)
koefisien Difusi akan di hitung dengan menggunakan Fick’s Second Law
C(x,t) =Co ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
Dnssdxerf
21
erf(z) = ∫ −z
t dte0
22π
Dimana :
Cx = konsentrasi chloride pada jarak x
Co = konsentrasi permukaan klorida
x = jarak
t = waktu
Dnssd = koefisien difusi efektif
erf = Gaussian error function
Co dan De diperoleh dari analisa non-linear regresi
Warna putih setelah di semprot larutan perak nitrat
Universitas Kristen Petra
26
3.4 Untuk Beton Dengan Percepatan Arus DC :
3.4.1 Mix design
Sampel beton dibuat dengan cetakan silinder ukuran 10x20 cm3 untuk
beton yang akan dipenetrasi ion klorida sesuai dengan metode NorthTest
(NTBuild 492 – Non-Steady State Chloride Migration Test), sedangkan untuk tes
kuat tekan beton digunakan cetakan kubus 15x15x15 cm3. Proses mix design
beton dibedakan berdasarkan kadar fly ash yang digunakan dan pemakaian larutan
NaOH sebagai pengikat fly ash. Untuk penelitian ini di buat 7 macam mix design,
variabel yang tetap adalah kadar semen 300 kg/m3, rasio air semen 0,45, dan
perbandingan antara agregat kasar dan agregat halus 55%:45%, sedangkan
variabel yang tidak tetap adalah kadar fly ash sebesar 15% dan 30% sebagai
pengganti semen (cement replacement) dan kadar NaOH yang mengikuti besarnya
jumlah fly ash(Tabel 3.3), dimana proses pamakaian NaOH dibedakan menjadi 2
yaitu dioles dan di campur dalam mix design. Proses pengolesan dilakukan setelah
umur beton 28 hari.
Tabel 3.3. Variasi mix design beton menggunakan percepatan
Mix Faktor w/c
Semen kg/m3
Air kg/m3
Kerikil kg/m3
Pasir kg/m3
Fly ash kg/m3
NaOH kg/m3
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
350 297,5 245
297,5 245
297,5 245
175 175 175 175 175 175 175
1020,251020,251020,251020,251020,251020,251020,25
834,75 834,75 834,75 834,75 834,75 834,75 834,75
- 52,5 105 52,5 105 52,5 105
- - -
10,08 20,16 dioles dioles
Universitas Kristen Petra
27
Gambar 3.4. Proses pengecoran beton dengan fly ash
3.4.2 Persiapan penetrasi ion klorida dengan percepatan
Proses curing di lakukan selama 52 hari. Setelah 28 hari sampel beton
ukuran 10x20 cm3 dipotong menjadi 3 bagian masing-masing dengan ukuran 10x5
cm3 dan kelebihan potongan di bagian bawah dan atas sampel di buang (Gambar
3.4) dan untuk beton no 4 dan 5 akan di oles bagian bawahnya dengan larutan
NaOH, baru kemudian di masukkan ke dalam oven selama 4 jam dalam suhu
50°C.
Gambar 3.5. Cara pemotongan beton
10
20 cmdipotong
Sepecimen 1
Sepecimen 2
Sepecimen 3
dibuang
dibuang
5cm
10
5cm
5cm
1 cm
1 cm
Universitas Kristen Petra
28
Kemudian sampel beton yang telah di potong di bungkus dengan karet
pembungkus (rubber sleeve) dan dikunci dengan clamp pada bagian atas dan
bawahnya. Dan untuk mencegah terjadinya kebocoran yang menyebabkan
tercampurnya larutan pada bagian atas (NaOH) dan bawah (NaCl) sampel akibat
permukaan sisi beton yang tidak rata yang dapat menyebabkan merembesnya
larutan ke dalam sampel, maka pada keliling sisi permukaan beton dilapisi dengan
menggunakan lem silikon. Setelah itu sampel diletakkan diatas plastic support
yang telah disiapkan dengan kemiringan 32° dan di bawah sampel diletakkan plat
stainless steel yang berfungsi sebagai katoda dan diatas spesimen diletakkan
wiremesh stainless steel sebagai anoda. Plat dan wiremesh tidak menempel
langsung pada spesimen, tapi diberi jarak dengan menggunakan plastik selebar 1
cm.
Gambar 3.6. Sampel beton yang sudah dibungkus dengan rubber slave dan
dikunci dengan clamp
Clamp untuk mengunci beton
Rubber Sleve
Sampel beton
Universitas Kristen Petra
29
Gambar 3.7. Sampel beton yang diletakkan pada plastic support
3.4.3 Proses penetrasi ion klorida dengan menggunakan percepatan
• Kotak plastik diisi dengan menggunakan larutan natrium klorida
(NaCl) 10% sebanyak 12 liter sebagai larutan anolit.
• Pada bagian atas spesimen yang dibungkus dengan selang diisi dengan
larutan larutan natrium hidroksida (NaOH) 0,3 N sebanyak 300 ml
sebagai larutan katolit.
• Anoda dan katoda di pasang pada masing-masing larutan anolit dan
katolit.
Gambar 3.8. Alat Tes Migrasi
NaCl 10%
NaOH 0.3 N
Anoda
Katoda
Universitas Kristen Petra
30
• Katoda di hubungkan ke kutub negatif dan anoda ke kutub positif dari
power supply.
• Pada kondisi awal power supply dinyalakan pada voltase 30V lalu
dicatat arusnya, baru kemudian voltase diatur sesuai dengan arus yang
terjadi (Tabel 3.4) lalu besarnya arus yang terjadi di catat lagi
Gambar 3.9. Power supply dengan kapasitas 30 V dan 3A
Gambar 3.10. Multimeter untuk mengukur voltase dan arus yang terjadi
Universitas Kristen Petra
31
Tabel 3.4. Voltase tes dan durasi untuk spesimen beton dengan kandungan semen
Universitas Kristen Petra
32
Gambar 3.11. Sampel Beton yang sudah di belah
Koefisien migrasi dari percobaan ini dapt dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Dnssm = t
XdXd α−.FE z
RT 3.1
Dimana :
E = L
2-U 3.2
.2zFERT
=α erf-1⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −
CoCd21 3.3
Dnssm : non-steady state migration coefficient (m2/s)
Z : Faraday constant, F = 9.648 x 104 J/(V-mol)
U : nilai absolut dari voltase yang diberikan (V)
R : gas constant, 8.314 J/(K-mol)
T : nilai rata-rata dari temperatur awal dan akhir pada larutan anolit (K)
L : tebal spesimen (m)
Xd : nilai rata-rata dari kedalaman penetrasi (m)
t : durasi tes (detik)
erf-1: invers dari error function
Cd : konsentrasi ion klorida pada saat warnanya berubah, Cd ≈ 0.07 N
Universitas Kristen Petra
33
Co : konsentrasi ion klorida pada larutan katolit, Co ≈ 2 N
Apabila nilai erf-1 dihitung, maka rumus Dnssm menjadi :
Dnssm = ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
−+
−+
2.)273(0238.0
2)t-(UT)0.0239(273
UXdLTXd 3.4
Dimana :
Dnssm : non-steady state migration coefficient (m2/s), x 10-12 m2/s
U : nilai absolut dari voltase yang diberikan (V)
T : nilai rata-rata dari temperatur awal dan akhir pada larutan anolit (oC)
L : tebal spesimen (mm)
Xd : nilai rata-rata dari kedalaman penetrasi (mm)
t : durasi tes (jam)
Top Related