MODULUS PATAH DAN KUAT DESAK BAHAN PADAT I. TUJUAN PERCOBAAN Percobaan 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 dan kuat mekanik bahan. II. DASAR TEORI Plester adalah bahan padat yang terdiri dari campuran air, semen Portland, dan agregat halus (pasir). Sedangkan beton adalah bahan padat yang dibuat dari air, semen Portland, agregat halus, dan agregat kasar, yang bersifat keras seperti batuan. Dengan kata lain, plester merupakan komponen terbesar dari beton. Beton merupakan material yang bersifat getas, kokoh dan keras. Karena sifat getasnya, beton sukar mengalami slip dan perubahan dimensi akibat pembebanan sangat kecil. Selain itu, beton tidak dapat berubah bentuk. Kuat tarik beton seharusnya tinggi, namun karena beberapa sebab (adanya pori-pori) terjadi konsentrasi tegangan. Sedangkan sifat-sifat kimia dari beton adalah beton stabil terhadap keadaan lingkungan, tahan terhadap perubahan kimia, penghantar listrik yang rendah. Beton merupakan suatu zat padat yang mempunyai 1
52
Embed
laporan resmi modulus patah dan kuat desak bahan padat
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MODULUS PATAH DAN KUAT DESAK BAHAN PADAT
I. TUJUAN PERCOBAAN
Percobaan 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 dan kuat mekanik bahan.
II. DASAR TEORI
Plester adalah bahan padat yang terdiri dari campuran air, semen Portland,
dan agregat halus (pasir). Sedangkan beton adalah bahan padat yang dibuat dari
air, semen Portland, agregat halus, dan agregat kasar, yang bersifat keras seperti
batuan. Dengan kata lain, plester merupakan komponen terbesar dari beton.
Beton merupakan material yang bersifat getas, kokoh dan keras. Karena
sifat getasnya, beton sukar mengalami slip dan perubahan dimensi akibat
pembebanan sangat kecil. Selain itu, beton tidak dapat berubah bentuk. Kuat tarik
beton seharusnya tinggi, namun karena beberapa sebab (adanya pori-pori) terjadi
konsentrasi tegangan. Sedangkan sifat-sifat kimia dari beton adalah beton stabil
terhadap keadaan lingkungan, tahan terhadap perubahan kimia, penghantar listrik
yang rendah. Beton merupakan suatu zat padat yang mempunyai ikatan ionik dan
kovalen. Bahan ini bersifat isolator, koefisien memiliki thermal expansion yang
rendah dan juga sangat stabil terhadap lingkungan. Pada dasarnya kekuatan beton
tergantung pada 3 hal, yaitu (Tjokrodimuljo, 2007):
- Kekuatan pasta (air dan semen)
- Daya rekat antara pasta dan permukaan butir-butir agregat
- Kuat tekan agregat
Dari ketiga butir di atas, biasanya secara lebih rinci diuraikan bahwa kuat tekan
beton dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut :
a. Umur beton
1
Kuat tekan beton bertambah tinggi dengan bertambahnya umur. Yang
dimaksudkan umur disini dihitung sejak beton dicetak. 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 berumur 28 hari. Oleh karena itu, sebagai
standar kuat tekan beton (jika tidak disebutkan umur secara khusus) ialah kuat
tekan beton pada umur 28 hari (Tjokrodimuljo, 2007).
b. Faktor air semen
Faktor air semen (f.a.s) ialah perbandingan berat antara air dan semen
Portland didalam campuran adukan beton. Dalam praktek, nilai f.a.s berkisar
antara 0,40 dan 0,60. Hubungan antara f.a.s dan kuat tekan beton secara umum
dapat ditulis sebagai berikut:
f c=A
Bx (1)
dengan, fc : kuat tekan beton
x : perbandingan volume antara air dan semen (f.a.s)
A,B : konstanta (Tjokrodimuljo, 2007).
c. Kepadatan
Kekuatan beton berkurang jika kepadatan beton berkurang. Beton yang
kurang padat berisi rongga sehingga kuat tekan beton berkurang (Tjokrodimuljo,
2007).
d. Jumlah pasta semen
Pasta semen dalam beton berfungsi untuk merekatkan butir-butir agregat.
Pasta semen akan berfungsi secara maksimal jika seluruh pori antar butir-butir
agregat terisi penuh dengan semen, jika pasta semen sedikit maka tidak cukup
untuk mengisi pori-pori antar butir agregat sehingga rekatan antar butir kurang
kuat, dan berakibat kuat tekan beton rendah. Akan tetapi, jika jumlah pasta semen
terlalu banyak maka kuat tekan beton lebih didominasi oleh pasta semen, bukan
agregat. Karena umumnya kuat tekan pasta semen lebih rendah daripada agregat,
maka jika terlalu banyak pasta semen kuat tekan beton menjadi lebih rendah
(Tjokrodimuljo, 2007).
2
e. Sifat agregat
Agregat terdiri atas agregat halus (pasir) dan agregat kasar (kerikil atau
batu pecah). Beberapa sifat agregat yang mempengaruhi kekuatan beton antara
lain (Tjokrodimuljo, 2007):
- Kekerasan permukaan, karena permukaan agregat yang kasar membuat
rekatan antara permukaan agregat dan pasta semen lebih kuat.
- Bentuk agregat, karena bentuk agregat yang bersudut misalnya pada batu
pecah, membuat butir-butir agregat itu sendiri saling mengunci dan sulit
digeserkan, berbeda dengan batu kerikil yang bulat. Oleh karena itu beton
yang dibuat dari batu pecah lebih kuat daripada beton yang dibuat dari kerikil.
- Kuat tekan agregat, karena sekitar 70% volume beton terisi oleh agregat,
sehingga kuat tekan beton didominasi oleh kuat tekan agregat. Jika agregat
yang dipakai mempunyai kuat tekan rendah maka kekuatan beton tersebut
rendah pula.
A. Percobaan Modulus Patah
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 tegangan lengkungan maksimum (Ymax) dibagi
dengan momen inersia penampang benda uji. Hal tersebut dapat dituliskan sebagai
berikut :
σ b=M .Ymax
I (2)
Dimana :
σb = Tegangan lengkung maksimum
Ymax = Jarak
M = Momen lengkung
I = Momen inersia
3
Gambar 1. Gaya-gaya yang bekerja pada padatan dan titik-titik yang
menerima gaya
Misal ditinjau resultan momen (τ) disebelah kiri gaya F :
∑ τ= F . L2.2
=F . L4
M= F . L4
(3)
Gambar 2. Luas penampang padatan yang menerima gaya F
Dan,
y=12
t A= W.t
Maka,
Ix=∫( 12
t)2d(wt)
¿w∫ 14
t 2 dt= 1
12t3 w
Persamaan (1) menjadi ,
4
F/2 F/2
L/2 L/2
F
F
W W
t
Sumbunetralt
σ b=( FL
4 )( t2 )
( 12
wt3)=3 FL
2wt 2 (4)
Untuk mendapatkan nilai F yang besar dari beban yang kecil dipakai sistem torsi :
Gambar 3. Resultan gaya-gaya yang bekerja saat pengukuran
∑ τ=0
W.PR+N.PQ = 0
W.PR –F.PQ = 0
F = W .PRPQ
Dengan :
W = Gaya yang diberikan atau berat beban yang diberikan
F = Gaya yang bekerja pada sampel
PQ = Jarak engsel dan pisau pematah
PR = Jarak engsel k e titik gantung beban
Prinsip kerja alat modulus patah adalah pemberian gaya terhadap benda
uji(sampel) dengan cara memberi beban sedikit demi sedikit secara kontinyu
hingga sampel mengalami patah dengan pemanfaatan prinsip gaya lengkung
maksimum. Pada alat modulus patah, keadaan mula-mula seimbang lalu
ditambahkan pasir sebagai beban secara sedikit demi sedikit sehingga sampel
5
Engsel
Ff
N = -F
R
W F
Sampel
akan mengalami gaya tekan akibat dari beban pasir sehingga pada berat pasir
tertentu sampel akan mengalami patah.
B. Percobaan Kuat Desak
Kuat desak adalah gaya desak yang bekerja pada luas penampang benda
uji. Kuat desak merupakan tegangan desak maksimum yang mampu ditahan suatu
benda agar benda tidak mengalami keretakan. Dapat dinyatakan sebagai berikut
Gambar 4. Gaya yang bekerja pada plester pada percobaan pengukuran
kuat desak plester
σ c=FA
(5)
dengan:
σc = Tegangan desak
F = Gaya desak yang bekerja pada benda
A = Luas permukaan desak
Prinsip kerja alat uji percobaan kuat desak adalah memberikan
tekanan atau gaya pada benda uji dengan cara memberikan beban hingga sampel
mengalami retak. Permukaan sampel dipilih yang paling rata supaya distribusi
6
F
N = -F
gaya yang diterima permukaan sampel yang diukur akan merata disemua bagian.
Beban total adalah jumlah paket beban ditambahkan sampai sampel retak.
III. METODOLOGI PERCOBAAN
A. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu:
1. Sampel A (O:P = 1:3)
2. Sampel B (O:P = 1:5)
3. Sampel C (O:P = 1:7)
4. Sampel D (O:P = 1:9
5. Sampel E (O:P = 1:10)
6. Sampel F (O:P = 1:12)
7. Sampel G (O:P = 1:14)
8. Sampel H (O:P = 1:16)
9. Botol beban
10. Pasir
11. Batu pemberat
Semua bahan didapat dari Laboratorium Analisis Bahan Jurusan Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.
B. Rangkaian Alat Percobaan
7
Keterangan
Gambar 5 :
1. Beban
penyeimbang
2. Engsel
3. Sampel
4. Pisau
pematah
5. Lengan tuas
6. Penumpu
7. Titik gantung
beban
8. Beban
Gambar 5. Rangkaian Alat Penguji Modulus Patah
Gambar 6. Rangkaian Alat Penguji Kuat Desak
C. Cara Kerja
1. Modulus Patah
Pertama, jarak antara kedua penumpu (L) diukur. Jarak antara
engsel dan pisau pematah (PQ) diukur. Jarak antara engsel dan titik gantung
beban (PR) diukur. Ember beban ditimbang dalam keadaan kosong. Lalu,
ember beban dan ember penyeimbang dipasang. Pasir dimasukkan ke ember
penyeimbang sampai pisau pematah diperkirakan hanya menempel pada
8
Keterangan
Gambar 6 :
1. Beban
penyeimbang
2. Engsel
3. Sampel
4. Plat penekan
atas
5. Plat penekan
bawah
6. Lengan tuas
7. Titik gantung
beban
8. Beban
8
76
5
4
37
2
1
sampel. Lebar sampel (w) dan tebal sampel (t) pada bidang patahan diukur
dengan jangka sorong. Sampel A dipasang di atas kedua penumpu. Beban/
pasir dimasukkan ke dalam ember beban secara perlahan-lahan dan kontinyu
sampai sampel A patah. Kemudian, berat beban (W) yang diperlukan
ditimbang. Percobaan untuk sampel A dilakukan sebanyak 3 kali. Hal yang
sama dilakukan untuk sampel B, C, dan D (masing-masing 3 kali).
2. Kuat Desak
Pertama, jarak antara engsel dan plat penekan atas (PQ) diukur.
Jarak antara engsel dan titik gantung beban (PR) diukur. Lalu, ember beban
dan ember penyeimbang dipasang. Pasir dimasukkan ke dalam ember
penyeimbang sampai plat penekan atas diperkirakan hanya menyentuh
sampel. Sampel E diambil dan permukaan dari sampel E yang akan menerima
gaya dipilih, pilihlah permukaan yang paling halus, paling datar dan
bentuknya paling beraturan (persegi atau persegi panjang). Luas permukaan
(A) tersebut dihitung, panjang sisi-sisinya diukur dengan jangka sorong.
Kemudian sampel E dipasang pada plat penekan bawah. Botol beban
dimasukkan ke dalam ember secara perlahan-lahan dan kontinyu dimulai dari
botol beban dengan massa terkecil sampai sampel retak. Percobaan untuk
sampel E dilakukan sebanyak 3 kali. Hal yang sama dilakukan untuk sampel
F, G dan H (masing-masing 3 kali).
D. Analisis Data
1. Percobaan modulus patah
a. Menghitung nilai modulus patah semua sampel
σ b=3 WPRL
2 PQw t 2 (6)
Keterangan :
σb = modulus patah, (kg/cm2)
W = beban yang bekerja saat sampel patah, (kg)
L = jarak antara 2 pisau penumpu benda uji, (cm)
9
w = lebar benda uji, (cm)
t = tebal benda uji, (cm)
PR = jarak antara engsel dengan titik gantung beban, (cm)
PQ = jarak antara engsel dengan pisau pematah, (cm)
b. Menghitung nilai modulus patah rata-rata (σb)
σ b=σb 1+σ b2+σb 3
3 (7)
Keterangan :
σb1 = nilai modulus 1
σb2 = nilai modulus 2
σb3 = nilai modulus 3
c. Persen (%) P dapat dihitung dengan persamaan :
%P= PO+P
x100 % (8)
Keterangan :
P = bagian komponen pasir
O = bagian komponen semen
d. Membuat persamaan pendekatan modulus patah sebagai fungsi
komposisi P(x) dengan menggunakan metode regresi linier least square :
y=mx+k (9)
m=n Σ xy−Σ x Σ y
n Σ x2−( Σ x )2 (10)
k=Σ y−m Σ xn
(11)
Keterangan :
y = modulus patah rata-rata sampel, (kg/cm2)
m,k = konstanta
x = komposisi pasir dalam sampel, (%)
10
n = jumlah data
e. Menghitung kesalahan relatif modulus patah hasil persamaan regresi