Metode Pengujian Kuat tekan bebas campuran tanah semen

Kali ini saya akan membagikan metode/prosedur pengujian kuat tekan bebas dengan alat UCS

1.      Ruang Lingkup

Metode pengujian ini meliputi pekerjaan pengujian untuk mendapatkan nilai kuat tekan benda uji campuran tanah semen yang dicetak dalam cetak silinder setelah benda uji tersebut diperam.

2.     Acuan

Metode   ini   mengacu  pada   ASTM   D-1633-1994  :   Standard   Test   Method   for

Compressive Strength of Model Soil-Cement Cylinders.

3.     Istilah dan Definisi

Yang dimaksud dengan :

1)  kuat tekan adalah besarnya tekanan maksimum pada waktu pengujian kuat tekan sampai contoh benda uji mengalami keruntuhan.

4.     Prisip

a.  Metode ini menentukan kuat tekan tanah semen menggunakan benda uji yang dipadatkan dalam bentuk silinder diperam menurut ASTM D 1632.

b.  Terdiri dari 2 metode, yaitu :

1)  Metode A, benda uji mempunyai diameter 101,6 mm dan tinggi 16,4 mm atau rasio tinggi terhadap diameter 1,15.

2)  Metode B, benda uji mempunyai diameter 71 mm dan tinggi 142 mm atau rasio tinggi terhadap diameter 2,00.

3)  Penyiapan benda uji.

(a)  benda uji metode A disiapkan dengan cara ASTM D 559. Metode D 559 ini terdiri dari 2 metode yaitu :

(1)  metode A untuk material lolos saringan no.4 (4,75 mm). (2)  metode B untuk material lolos saringan 19,0 mm.

(b)  benda uji metode B disiapkan dengan cara ASTM D 1632.

5.     Penggunaan

a.  Metode A menggunakan peralatan pemadatan dan cetakan yang sama dengan yang ada di laboratorium dan digunakan untuk pengujian tanah semen yang lain. Metode A dianggap memberikan pengukuran kekuatan bersifat nisbi, karena perbandingan tinggi dengan diameter silinder kecil (1,15). Biasanya metode ini menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi dari pada metode B.

b.  Pada metode B berhubung perbandinga tinggi terhadap diameter lebih besar (2,0) secara  teknis  memberikan  nilai  kuat  tekan  yang  lebih  baik,  karena  dapat mengurangi kerumitan kondisi tekanan seperti yang terjadi pada metode A.

c.   Secara   praktis   metode   A   lebih   sering   digunakan,   akibatnya   lebih   umum mengevaluasi atau menspesifikasikan nilai kuat tekan dengan angka-angka yang ditentukan oleh metode A. Faktor untuk mengkonversi nilai-nilai kuat tekan berdasarkan perbandingan tinggi terhadap diameter.

6.     Peralatan.

a.  Mesin Penguji Tekan

Mesin ini boleh terdiri dari berbagai macam jenis asal mempunyai kapasitas dan pengukur kecepatan pembebanan seperti diuraikan dalam sub pasal 9.1.a.3) yang

harus sesuai dengan ketentuan sub pasal 15 dari ASTM E4. Mesin penguji dilengkapi dengan 2 blok landasan baja dengan permukaan diperkeras (lebih baik bila permukaan landasan untuk pengujian tekanan tanah semen mempunyai kekerasan tidak kurang dari 60 HRC). Salah satu landasan tersebut berupa blok dengan dudukan bulat yang umumnya akan menahan bagian atas benda uji. Landasan yang lain berupa satu blok kaku yang datar tempat benda uji akan diletakan. Muka landasan tersebut harus sebesar, malahan lebih baik bila lebih besar  dari  permukaan benda  uji  di  mana  beban  akan  diberikan.  Muka-muka landasan waktu masih baru, tidak boleh berjarak dari suatu bidang datar lebih dari

0,013 mm pada setiap titik, dan muka-muka tersebut harus dijaga dalam batas variasi 0,02 mm. Diameter dudukan blok yang bulat diameter bola tidak boleh lebih besar dari diameter benda uji, dan pusat bola harus berimpit dengan pusat landasan. Bagian yang dapat bergerak dari blok ini harus ditahan dekat dengan dudukan yang bulat tersebut, tetapi disainnya harus sedemikian sehingga muka landasan dapat berputar bebas dan terangkat dalarn sudut kecil dalam setiap jurusan.

b.  Cetakan dan Peralatan Pemadatan

1)  Cetakan

(a) Cetakan untuk metode A

Cetakan merupakan silinder logam dengan kapasitas (944 ± 11) cm3  dan diameter dalam adalah (101,60 + 0,41) mm, sesuai dengan Gambar l; cetakan dilengkapi dengan leher dibuat dari bahan yang sama dengan tinggi 63,5 mm; cetakan dapat berupa tipe belah yang terdiri dari dua potongan setengah bulat dan potongan pipa dengan satu sisi belah tegak lurus keliling pipa; cetakan dapat dikunci secara kuat membentuk silinder tertutup dengan ukuran seperti di atas; pasangan cetakan dan leher dapat di ikatkan secara kuat kepada dasar yang dapat dilepas.

(b) Cetakan untuk metode B

Cetakan dapat dilihat dalam Gambar 2 dengan perangkat sebagai berikut: (1)  cetakan  diameter  dalam  (71  ±  0,25)  mm  tinggi  229  mm  untuk

membuat benda uji dengan diameter 71 min tinggi 142 mm.

(2)  piston bawah dan piston atas dengan diameter 0, 13 mm lebih kecil dari cetakan.

(3) penyambung cetakan yang panjangnya 152 mm. (4)  klip pengatur.

(5) lempeng pemisah diameter 70,6 mm tebal 1,54 mm paling sedikit dua buah.

Cetakan yang baik mempunyai kekerasan kira-kira 85 HRB. Benda uji berukuran (71 x 142) mm dapat diuji dengan mesin tekan triaksial, dapat juga untuk pengujian tekan bebas.

2)  Penumbuk

(a) Penumbuk manual.

Terdiri dari logam dengan potongan bundar diameter (50,80±0,13) mm berat (2,49±0,01) kg dilengkapi dengan selubung untuk mengatur tinggi jatuh secara bebas setinggi (3045,8 + 1,6) mm di atas elevasi tanah semen; selubung harus sedikitnya mempunyai 4 buah lubang udara di setiap ujung yang berdiameter minimum (9,5 ± 6) mm dengan porosnya tegak lurus satu sama lain, berjarak 19 mm dari kedua ujung; selubung harus cukup longgar sehingga penumbuk dapat jatuh bebas.

(b) Penumbuk mekanis

Alat penumbuk mekanis dari logam dengan diameter (50,80 ± 0,13) mm dan berat fabrikasi (2,49 ± 0,01) kg; berat operasi penumbuk mekanik harus ditentukan dengan kalibrasi dengan metode ASTM D. 2168; penumbuk harus dilengkapi dengan pengatur tinggi jatuh bebas (304,8 ±

1,6) mm dari atas elevasi tanah-semen. (c) Permukaan penumbuk

Permukaan penumbuk yang bundar dapat diganti dengan bentuk juring dengan diameter lingkaran (101,60 ±  0,41)  mm  dan  mempunyai luas sama  dengan luas  penumbuk bundar; penumbuk dengan penampang juring tidak boleh digunakan untuk memadatkan benda uji dengan cara ASTM D. 559, kecuali, bila pengujian-pengujian yang lalu pada tanah yang sejenis menghasilkan nilai kekuatan dan ketahanan terhadap pembasahan dan pengeringan mirip dengan bila dipadatkan penumbuk bundar.

3)  Pengeluar Benda Uji

Berupa dongkrak atau alat lain yang dirancang untuk tujuan mengeluarkan benda uji dari cetakan.

(a)  Saringan 50 mm, 19,0 mm no. 4 (4,75 mm), dan no. 16 (1,18 mm).

(b)  Timbangan kapasitas 12 kg dengan kepekaan 0,0045 kg dan timbangan kapasitas 1000 gram dengan kepekaan 0,1 gram.

(c)   Oven dilengkapi dengan termostat yang dapat mempertahankan suhu pada (110 ± 5)°C.

(d)   Pengeluar benda uji.

(e)  Batang pemadat yang mempunyai ujung persegi dengan diameter 12,7 mm.

(f)    Alat-alat  bantu  misalnya  sekop,  spatula,  pan  dan  sebagainya  yang dapat digunakan untuk mencampur tanah-semen dengan air, pengukur air, kaleng wadah air, dan sebagainya.

7.     Ketelitian dan Kebiasan

Ketelitian dan kebiasan dari pengujian ini  belum ditentukan oleh  program antar laboratorium. Namun berdasarkan data yang ada, berikut ini dapat digunakan petunjuk untuk mengetahui variabilitas hasil-hasil kuat tekan.

Pengujian telah dilakukan dalam suatu laboratorium pada 122 set benda uji duplo dari 21 jenis tanah yang berbeda.

Perbedaan  rata-rata  nilai  kekuatan  dari  benda  uji  duplo  adalah  8,1  %  dan perbedaan median 6,2%. Harga-harga tersebut dinyatakan dalam persentase dari kekuatan rata-rata dua benda uji sebagai berikut :

(nilai tinggi – nilai rendah)

% Perbedaan =                                                         x 100 (nilai tinggi + nilai rendah) / 2

distribusi variasi ditunjuk dalam gambar 3. Data tersebut meliputi kisaran kadar semen kuat tekan yang luas.

8.     Benda Uji

a.  Metode A, benda uji masing-masing berdiameter 101,6 mm dan tinggi 116,4 mm dibuat sesuai ASTM D 559.

b.  Metode B, benda uji masing-masing berdiameter 71,1 mm; dan tinggi 142,2 mm dan dibuat sesuai ASTM D. 1632.

Metode ini dapat digunakan untuk pengujian benda uji dengan ukuran yang lain. Jika contoh uji tanah mengandung material yang tertahan pada saringan No. 4 (4,75 mm) disarankan untuk menggunakan salah satu dari dua cara berikut :

1)  menggunakan metode A atau

2)  menggunakan benda uji yang besar yaitu dengar diameter 101,6 mm tinggi

203,2 mm dicetak dengan metode B.

9.     Prosedur

9.1.  Metode A

a.  Contoh berupa material lolos saringan no.4 (4,75 mm).

1)  Persiapan

(a)     Keringkan contoh tanah, sampai mudah dipecahkan dengan tekanan sekop; pengeringan dapat dilakukan dengan udara atau dipanaskan tetapi tidak boleh lebih dari 600C; dengan hati-hati pecahkan gumpalan tanah dengan cara yang tidak menyebabkan butir-butir aslinya pecah.

(b)     Timbang tanah yang sudah disiapkan dalam 9.1 a. 1) a) secukupnya untuk membuat satu buah benda uji serta contoh air. Untuk pengujian rutin biasanya hanya diperlukan 1 contoh. Untuk pekerjaan penelitian dan pengujian tanah-tanah yang tidak biasa, dibuat dua benda uji.

(c)     Tambahkan semen sebanyak yang direncanakan pada tanah tersebut sesuai ASTM C. 150 atau C. 595 dan aduk sampai terlihat warnanya seragam.

(d)     Tambahkan  air  minum  yang  diperlukan  untuk  mencapai  kadar  air optimum pada saat dipadatkan dan aduk terw sampai merata.

(e)     apabila tanah terdiri dari lempung berat, tumbuk campuran tanah semen dan  air  pada  wadah  tinggi  50  mm  menggunakan penumbuk  tangan sesuai dengan butir 2.3 b.1) atau penumbuk yang sejenis, kemudian tutupi dan biarkan selama 5  sampai den-an 10 menit supaya terjadi

absorpsi yang sempurna.

(f)     setelah waktu tersebut, gemburkan campuran tanpa memecahkan butir- butirnya sampai secara visual lolos saringan no. 4 (4,75 mm) lalu diaduk.

(g)    cetak suatu benda uji  dengan segera memadatkan campuran tanah semen  yang  telah  disiapkan  sebelumnya  dalam  cetakan  silinder dengan leher terpasang, dalam tiga lapis dengan tebal yang sama sehingga jumlah seluruhnya 130 mm. Setiap lapis dipadatkan dengan

25 kali tumbukan dengan tinggi jatuh bebas 304,8 mm di atas elevasi tanah semen bila digunakan penumbuk jenis selurung, atau ketinggian

304,8 mm di atas elevasi setiap lapisan padat terakhir bila digunakan penumbuk  jenis  terpasang  tetap.  Pada  setiap  akhir  penumbukan lapisan pertama dan lapisan kedua garuk permukaannya agar menjadi kasar sebelum penambahan dan penumbukan lapis berikutnya. Penggarukan harus membentuk garis-garis yang saling tegak lurus dengan  lebar  kira-kira  3,2  mm,  dalam  3,2  mm,  dan  jarak  masing masing garis 6,4 mm. Tumbukan harus diatur merata di seluruh permukaan benda uji. Selama pemadatan cetakan harus diletakkan di

atas  landasan  yang  dibuat  dari  lapisan  beton  semen  seberat  tidak kurang dari 91 kg dan diletakkan pada dasar yang stabil.

(h)     selama masa pemadatan ambil contoh yang mewakili campuran tanah semen  seberat  minimum  100  gram,  timbang  secepatnya,  keringkan dalam  oven   minimum  12   jam  atau   sampai  berat  konstan  untuk mengecek apakah kadar air sesuai dengan desain.

(i)     setelah  selesai  pemadatan,  lepaskan  leher  sambung,  potong  dan

ratakan permukaannya secara hati-hati dengan pisau  perata setinggi cetakan kemudian ditimbang.

(j)     hitung berat tanah dengan cetakannya dikurangi berat cetakannya dalam gram, lalu dibagi dengan 942,95 cm3, catat sebagai berat isi kering (gm) dalam gram/cm3 untuk mengecek kesesuaiannya dengan kepadatan kering rencana.

2)  Pemeraman Benda Uji

(a)     peram benda uji di dalam cetakan di dalam ruang lembab selama 12 jam, atau lebih lama bila diperlukan.

(b)     setelah  waktu  pemeraman  tercapai  keluarkan  dari  dalam  cetakan menggunakan  alat  pengeluar  contoh.  Rendam  benda  uji  dalam  air selama 4 jam.

(c)     ambil benda uji dari dalam air dan dengan segera lakukan pengujian tekan, dan menjaga benda uji tetap lembab dengan membungkusnya menggunakan lap basah.

3)  Prosedur

(a)     setel mesin penguji kuat tekan sehingga blok landasan bawah langsung di bawah landasan atas. Tempatkan benda uji di landasan bawah, dan pastikan bahwa sumbu vertikal - benda uji segaris dengan pusat arah dudukan bulat dari landasan atas. Begitu landasan atas sudah menyinggung benda uji, putar bagian yang dapat bergerak secara hati-- hati dengan tangan sehingga didapatkan kedudukan yang merata terhadap muka benda uji.

(b)         hitung berat tanah dengan cetakannya dikurangi berat cetakannya dalam gram, lalu dibagi dengan 942,95 cm3, catat sebagai berat isi kering (gm) dalam gram/cm3 untuk mengecek kesesuaiannya dengan kecepatan kering rencana.

4)   Pemeraman Benda Uji

Lakukan pemeraman seperti metode A seperti yang diuraikan dalam 9.1.a.2)

5)   Pengujian Tekan

Lakukan  pengujian  tekan  seperti  metode  A  seperti  yang  diuraikan  dalam

9.1.a.3).

9.2.  Metode B

a.  Persiapan

1)  keringkan contoh tanah, sampai mudah dipecahkan dengan tekanan sekop; pengeringan dapat dilakukan dengan udara atau dipanaskan tetapi tidak boleh lebih dari 600C; dengan hati-hati pecahkan gumpalan tanah dengan cara yang tidak menyebabkan butir-butir aslinya pecah.

2)  saring contoh tanah secukupnya dengan saringan 50,0 mm, 19,0 mm dan no.

4 (4,75 mm). Buang semua material yang tertahan di saringan 50,0 mm. Ambil agregat  lolos  saringan  50,0  mm,  tetapi  tertahan  saringan  19;75  mm  dari

gantikan material tersebut dengan jumlah yang sama dari agregat lolos 19,0 mm tetapi tertahan no. 4 (4,75 mm); ambil contoh pengganti tersebut dari tanah asli. Metode pembuatan benda uji tanah semen untuk pengujian tekan dan lentur digunakan terutama dengan tanah yang mengandung agregat tertahan saringan no. 4 (4,75 mm) maksimum 35% dan material tertahan pada saringan no. 40 (0,425 mm) maksimum 85%.

3)  rendam  agregat  lolos  saringan  19,0  mm  dan  tertahan  saringan  4,75  mm dalam air  selama 24 jam, kemudian ambil, dan keringkan permukaannya. Tentukan sifat-sifat absorbsinya sesuai dengan ASTM C. 127.

4)  ambil contoh seberat 100 gram dari tanah lolos saringan no. 4 (4,75 mm), keringkan dalam oven sampai beratnya konstan dan tentukan kadar airnya. Kadar air ini untuk menentukan air yang perlu ditambahkan pada campuran tanah  semen  sampai  mendapatkan  kadar  air  optimum  untuk  pemadatan benda uji.

5)  ambil contoh yang mewakili untuk membuat dua benda uji kuat tekan, berupa tanah yang lolos saringan 19,0 mm tetapi tertahan saringan no. 4 (4,75 mm), dan tanah yang lolos saringan no. 4 (4,75 mm) yang sudah disiapkan seperti diuraikan dalam 4), 5), 6).

6)  Timbang tanah seberat yang direncanakan dengan ketelitian 5 gram berupa tanah lolos saringan 19,0 mm tetapi tertahan saringan no. 4 (4,75 mm) dan timbang semen seberat yang direncanakan dengan ketelitian 1 gram dan ukur air sesuai dengan rencana dengan ketelitian l ml. Banyaknya tanah, semen, dan air didasarkan pada hasil pengujian kadar air optimum dari campuran dan kepadatan maksimum ditentukan dengan ASTM D 558. Banyaknya semen biasanya  untuk   perencanaan  pondasi  jalan   raya   dan   landasan  pacu lapangan terbang dari tanah semen, yang dinyatakan oleh kriteria yang diterapkan untuk menafsirkan hasil-hasil yang didapat dengan metode ASTM D. 559.

7)  Pencampuran material

(a)    Umum

Campur   tanah   semen,   boleh   dengan   tangan   atau   dengan   alat pencampur   laboratorium   dengan   dilebihkan   kira   kira   10%   dari kebutuhan pemadatan. Lindungi material ini terhadap kehilangan air. Timbang contoh yang mewakili dan keringkan dalam oven sampai berat konstan untuk menentukan kadar air sebenarnya dari campuran. Bila tanah semen mengandung agregat yang tertahan pada saringan no. 4 (4,75 mm), untuk penentuan kadar air diperlukan paling sedikit 500 gram dan harus ditimbang sampai gram terdekat. Bila campuran tidak mengandung agregat tertahan saringan no. 4 (4,75 mm), contoh yang harus ditimbang paling sedikit 100 gram dan harus ditimbang sampai

0,1 gram terdekat. (b)    Cara Pencampuran

1.  Pencampuran tangan

Campur bahan-bahan yang sudah ditimbang di dalam pan logam atau meja baja yang bersih dan lembab dengan sendok tembok yang tumpul dengan cara sebagai berikut :

a)   campur semen dengan tanah yang lolos saringan no. 4 (4,75 mm) sampai tercampurdengan baik.

b)   tambahkan  air  yang  jumlahnya  telah  dihitung  dan  campur sampai tercampur dengan baik.

c)   tambahkan agregat kasar yang sudah kering permukaan jenuh, dan aduk sampai agregat kasar tersebut merata di dalam campuran.

2. Pencampuran dengan Mesin

ikuti urutan pencampuran seperti pada pencampuran tangan, untuk menghilangkan segregasi, tuangkan campuran tanah semen yang sudah diaduk mesin tersebut di suatu pan logam yang lembab dan bersih kemudian campur dengan sekop.

8)  Pembuatan Benda Uji.

(a)     olesi tipis-tipis cetakan dan 2 lempeng pemisah dengan oli. Pasang cetakan  silinder  di  tempatnya  dengan  klip  pengatur  di  atas  piston bawah sehingga piston bawah akan masuk sedalam 25,4 mm ke dalam cetakan.

(b)     Pasang lempeng pemisah di atas piston bawah, dan letakkan selubung tambahan di  atas  cetakan.  Masukkan campuran tanah  semen  yang telah ditentukan beratnya dan sudah diaduk merata ke dalam cetakan untuk membuat benda uji yang kepadatannya sudah direncanakan dengan tinggi 142 mm. Bila tanah semen mengandung agregat yang tertahan pada saringan no. 4 (4,75 mm), dengan hati-hati tusuk-tusuk bagian yang berada di bagian tepi cetakan dengan spatula tipis. Kemudian berikan pemadatan awal dengan menekankan suatu batang baja yang licin dengan diameter 12,7 secara mantap dan kuat disertai sedikit tumbukan berulang-ulang dari atas ke bawah sampai mencapai yang sudah padat, secara merata di seluruh isi cetakan. Lakukan pekerjaan ini secara hati-hati jangan sampai terjadi rongga di dalam campuran tanah semen. ulangi sampai masa tanah termampatkan setinggi kira-kira 150 mm.

(c)     Lepaskan  selubung  tambahan  dan  pasang  lempeng  pemisah  pada permukaan tanah semen tersebut. Lepaskan klip pengatur yang menahan cetakan pada piston bawah. Pasang piston atas, kemudian berikan beban statis dengan mesin tekan atau beban dinamis dengan alat pemadat sampai benda uji mencapai 142 mm.

(d)    Lepaskan  piston  atas,  piston  bawah,  dan  lempeng  pemisah  dari cetakan, tetapi biarkan benda uji tetap dalam cetakan.

b.  Pemeraman Benda Uji

Lakukan pemeraman benda uji  seperti pada metode A  yang  telah diuraikan pada sub pasal 9.1.a.2).

c.  Prosedur Pengujian Kuat Tekan

Lakukan pengujian kuat tekan seperti metode A yang telah diuraikan pada sub pasal 9.1.a.3).

9.3.  Perhitungan

Perhitungan Kadar Air dan Pemadatan.

Hitung kadar air (w), berat isi (gd) dan kuat tekan dengan rumus sebagai berikut :

Kadar air (w) = {(B – C) / (C – D)} x 100

Berat isi (γd)  = { γm / (w + 100)} x 100

Kuat tekan :

P

Metode A = ⎯⎯  di mana A = 101,6 mm

A

P

Metode B = 1,1 X  ⎯⎯  di mana A = 71 mm

A

dengan pengertian :

w  =   kadar air (%)

B  =   berat tanah dan cawan kadar air (gram)

C  =   berat tanah air dan cawan kadar air (gram) D  =   berat cawan kadar air (gram)

γd  =   berat isi kering tanah padat (gram/cm3)

γm       =   berat isi basah tanah padat (gram/cm3)

γ      =   kuat tekan (kPa)

p   =   beban maksimum yang menyebabkan benda uji runtuh

A  =   luas rata-rata benda uji.

N i l a i  kuat tekan yang diperoleh dari metode A (ratio tinggi terhadap diameter benda uji 1,15) besarnya 1,10 x kuat tekan yang peroleh dengan metode B (ratio tinggi terhadap diameter 2,0)

Maka  dari  itu  bila  pengujian dilakukan dengan metode B  agar diperoleh nilai yang identik dengan metode A (yang lebih sering dilakukan, lihat sub pasal 5. c.) hasilnya harus dikalikan 1,10.

10.   Laporan

Laporan pengujian dicatat dalam formulir yang telah tersedia dengan mencantumkan hal-hal sebagai berikut :

a.  Identitas contoh :

1) nomor contoh.

2) asal contoh.

3) diameter dan tinggi contoh.

4) luas potongan benda uji (mm2).

5) umur benda uji.

b.  Laboratorium/instansi yang melakukan pengujian :

1)  nama penguji.

2)  nama penanggung jawab pengujian.

3)  tanggal pengujian.

c.  Hasil pengujian :

1)  beban maksimum sampai 40 N terdekat.

2)  kuat tekan sampai 35 kPa terdekat.

3)  grafik hubungan tegangan – regangan.

4)  faktor konversi untuk ratio tinggi terhadap berat.

5)  detail pemeraman, kadar air pada saat pengujian kepadatan. d.  Kelainan dan kegagalan selama pengujian.