Pengontrolan Retak pada Beton dengan Optimalisasi Interaksi Komposit Beton pada Interface Zone

1. Pendahuluan

Peningkatan populasi penduduk Indonesia di abad ke-21 terjadi dengan sangat pesat disertai dengan pertumbuhan ekonomi yang pesat pula. Hal ini merupakan alasan yang kuat bagi perluasan pemukiman baik untuk perumahan, perkantoran, maupun industri sekaligus sarana dan prasarana. Sebagai negara (berkembang) dengan komposisi geographis tujuh puluh persen lautan, pengembangan sarana-prasarana sebagaimana yang disebutkan diatas, berpotensi meluas sampai ke daerah-daerah marine dengan kondisi ekstrem. Konsekuensinya, material untuk struktur-struktur pada lokasi seperti ini haruslah durable berarti membutuhkan unsur-unsur pembentuk utama (constituent) dengan kualifikasi khusus; mampu bertahan terhadap serangan-serangan lingkungan yang bersifat kimiawi, fisika, sebelum dibebani secara mekanis.

Bangunan-bangunan sipil di lingkungan marine yang terbuat dari beton, selayaknya memiliki sifat yang durable berarti membutuhkan unsur-unsur pembentuk utama (constituent) dengan kualifikasi khusus; mampu bertahan terhadap serangan-serangan lingkungan yang bersifat kimiawi, fisika, sebelum dibebani secara mekanis. Struktur-struktur beton seperti terowongan bawah laut, pilar-pilar jembatan panjang, dam, platform dls, merupakan struktur-struktur dibebani beban monotonic dan dinamis, misalnya tumbukan gelombang (Mehta & Monteiro, 2006). Pembebanan jenis ini mengakibatkan ekspansi retak mayor melalui interface zone terjadi secara cepat, dipicu oleh 'kerja' (work) akibat beban luar. Sebagai material yang rentan terhadap lubang (notch sensitive material) (Meng, Yao, Mobasher, & Khayat, 2017), (Tran, Tran, Jeon, Park, & Kim, 2016), (Chauhan, Tewani, & Kalyana Rama, 2018) ketahanan fraktur beton tergantung pada kemampuan retak/lubang awal untuk mempertahankan stabilisasi kelajuan propagasinya.

Retakan mikro yang umumnya terjadi pada struktur beton merupakan sumber potensial perambatan retak yang mengarah pada kemungkinan kegagalan katastropik. Permasalahannya, adalah bagaimana mengeliminasi kemungkinan terjadinya retak awal sebagai starting point keruntuhan struktur. Selanjutnya, apabila terjadinya retak awal tidak dapat dicegah, maka bagaimana mengoptimalkan interaksi komposit yang bekerja pada interface zone sedemikian rupa sehingga material mampu mengembangkan crack arrester system.

Tingkat tegangan pada zona kritis di ujung retak secara signifikan dipengaruhi oleh ketegaran fraktur (fracture

toughness) direpresentasikan sebagai laju pelepasan energy kritis \(G_c\) atau faktor intensitas tegangan kritis \(K_c\). Tujuan studi ini adalah menelaah peranan zona plastik berdasarkan konsep mekanika fraktur, mengembangkan dan mengaplikasikan konsep 'pengaruh komposisi' campuran material beton terhadap properti fraktur untuk beton marine. Komposisi yang di targetkan pada penelitian ini adalah mampu mengembangkan stable crack, artinya berpotensi untuk mengembangkan plastisitas di ujung retak actual.

1.1 Beton kinerja tinggi (BKT)

Kemajuan teknologi material (khususnya material sementitis) pada abad ke 21 ini telah menghasilkan sejumlah terobosan yang merubah paradigma 'kinerja'. Fenomena ini 'kekuatan' menjadi ditunjukkan oleh hubungan beban-deformasi pada Gambar 1a. (beton mutu tinggi) untuk fenomena kekuatan dan Gambar 1b. (beton normal) untuk fenomena kinerja. Persoalan yang dihadapi adalah bagaimana membuat beton dengan kinerja tinggi yang memenuhi seluruh aspek standar yaitu kekuatan, daktilitas maupun durabilitas dimana masing-masing berperanan secara signifikan terhadap daya dukung, kinerja pasca puncak, dan ketahanan terhadap lingkungan.

Gambar 1. Hubungan Beban-Deformasi Material Beton

Program SHRP tentang High Performance Concrete mendefinisikan BKT untuk aplikasi jalan raya dalam terminologi kekuatan, dan rasio air-semen sebagai berikut (S. Shah & Ahmad, 2014):

Karakteristik kekuatan; umur 4 jam, \(f_c' \ge 17.5 MPa\)

umur 24 jam, \(f_c \ge 34,5 Mpa\)

umur 28 hari, \(f_c \ge 69 Mpa\)

0HPLOLNLIDNWRUDLUVHPHQ£

8SD\D SHQLQJNDWDQ NLQHUMD %.7 GDODP SHQHOLWLDQ LQL DNDQ GLWLWLNEHUDWNDQ SDGD SHQLQJNDWDQ NHNXDWDQ \DQJ NRPSDWLEDO FRPSDWLEOH DQWDUD DJUHJDW GDQ PDWULNV VHPL GDNWLOLWDV \DLWX GHQJDQ PHQJRSWLPDONDQ SHUDQDQ LQWHUIDFH ]RQH VHGHPLNLDQ UXSD VHKLQJJD GLPXQJNLQNDQ WHUFLSWDQ\D IHQRPHQD µNHOHOHKDQ-SDUWLDO¶ SDGD PDWHULDO EHWRQ SRORV +DO LQL GLSHUOXNDQ VHEDJDL VWLPXOXV \DQJ PHPXQJNLQNDQ WHUMDGLQ\D FUDFN FORVXUH SKHQRPHQRQ SDGD NDVXV SHPEHEHQDQ IDWLN .XDW-WHNDQ \DQJ WLQJJL VHNDOLJXV NHOHOHKDQ-SDUVLDO GLPXQJNLQNDQ WHUMDGL GLEDZDK SHQJHQGDOLDQ \DQJ FHUPDWWHUKDGDS IDFWRU DLU-VHPHQ EXWLU PDNVLPXP DJUHJDW JUDGDVL DQJXOLULWDV NHNHUDVDQ GDQ NHNDNXDQ DJUHJDW VHUWD PHWRGD SHPHOLKDUDDQ6HEXDKSHQHOLWLDQ3DWW\ 6XJLDUWL GLODNXNDQWHUKDGDSEHWRQSRORVGHQJDQNXDWWHNDQDFWXDO 03D PHQJJXQDNDQ SHQJXMLDQ WLJD WLWLN OHQWXU 5,/(0 7HFKQLFDO &RPPLWWHH )0& PHQJKDVLONDQ HQHUJ\ IUDNWXU *) XQWXN PRGHO µUHWDN ILNWLI¶ EHUEHQWXN IXQJVL EL-OLQLHU VHEHVDU 1P 9HULILNDVL GLODNXNDQ EHUGDVDUNDQ &(%-),3 0RGHO &RGH 0&  GLSHUROHK NXDW WHNDQ VHEHVDU 1P 6WXGL \DQJ VDPD

D +DVLOSHQJXMLDQWLJDWLWLNOHQWXUEHWRQSRORV-GLVSODFHPHQWFRQWURO

E 5HWDNPLNURVHEDJDLFUDFNDUUHVWHU

*DPEDU%ULGJLQJHIIHFW WHUKDGDSNHODMXDQSHUDPEDWDQUHWDN

GLODSRUNDQ ROHK 5,/(0 5RXQG 5RELQ 7HDVW 6 3 6KDK 6ZDUW] 2X\DQJ  DGDODK 1P .XUYD SHUODPEDWDQ GHFHQGLQJ FXUYH VHEDJDLPDQD \DQJ GLWXQMXNNDQ SDGD *DPEDU PHUHSUHVHQWDVLNDQ SHUDPEDWDQUHWDN\DQJWHUWDKDQROHKUHWDNPLNUR3DWW\ 6XJLDUWL

5HWDN PLNUR PHUXSDNDQ NRQVHNXHQVL GDUL EULGJLQJ HIIHFW GLPDQD DJUHJDW EHUSHUDQDQ VHEDJDL UHLQIRUFHPHQW GDUL PDWULNV 'DUL VXGXW SDQGDQJ LQWHUDNVLNRPSRVLWDQWDUDDJUHJDWGDQPDWULNVEULGJLQJ WHUMDGLNDUHQDNHPDPSXDQLQWHUIDFH]RQH PHQJLNDWDWDX PHPSHUWDKDQNDQ JHOLQFLUDQ DJUHJDW WHUKDGDS PDWULNV µVHVDDW¶ SDGD QLODL WHJDQJDQ WDULN I^W 'DODP NDVXV LQL DJUHJDWEHUSHUDQDQVHEDJDLUHLQIRUFHPHQW EDJLPDWULNV 3HQDKDQDQ WHUKDGDS JHOLQFLUDQ SDGD WHJDQJDQ WHWDS VHFDUDEHUWDKDSPHPEHQWXN UHWDNPLNURGLXMXQJ UHWDN PD\RU %LOD UHWDN PLNUR LQL FXNXS VROLG I^W EHUQLODL NRQVWDQ VHSDQMDQJ ]RQD UHWDN PLNUR \DQJ GLNHQDO VHEDJDL ]RQD SODVWLV SODVWLF ]RQH )HQRPHQD LQLODK \DQJ PHQGDVDUL JDJDVDQ OHOHK EHWRQ VHFDUD SDUVLDO VHWLDSNDOLWHUMDGLSHPEXNDDQXMXQJUHWDNDFWXDOFUDFN WLS RSHQLQJ GLVSODFHPHQW VHEDJDLPDQD \DQJ GLLOXVWUDVLNDQSDGD*DPEDU

*DPEDU=RQDSODVWLVGLXMXQJUHWDN

3DGD EHWRQ QRUPDO GLEXNWLNDQ EDKZD GLEDZDK QRQ-UHYHUVHG IDWLJXH ORDGLQJ SDQMDQJ ]RQD SODVWLV OHELK SDQMDQJ GLEDQGLQJNDQ GHQJDQ SDGD EHEDQ PRQRWRQLN VHEXDKLPSOLNDVLGDULFUDFNFORVXUHSKHQRPHQRQ3DWW\ 6XJLDUWL

0HWRGH

%HQGDXML

%HQGD XML PHUXSDNDQ EHWRQ QRUPDO GDQ EHWRQ NLQHUMD WLQJJLGHQJDQNXDWWHNDQUHQFDQDPDVLQJ-PDVLQJGDQ 03D %HQGD XML XWDPD EHUXSD EDORN GHQJDQ UHWDN DZDOGDQGLEDJLDWDVGXDNHORPSRN\DLWX

• · %HWRQGHQJDQYDULDVLJUDGDVL\DNQLJUDGDVLVHUDJDP PP 6 VHUDJDP PP 6 GDQ JUDGDVL PHQHUXVPP 0PDVLQJ-PDVLQJGHQJDQZF UDVLR\DQJVDPD\DNQL
• · %HWRQGHQJDQYDULDVLZFUDVLR\DNQLZFUDVLR +6&06&GDQ16&GHQJDQGLDPHWHU DJUHJDWPDNVLPXPPP

Merujuk kepada RILEM (S. P. Shah, 1990), benda uji utama merupakan balok lentur, mempunyai dimensi beams 100x200x1190 mm dengan panjang antar perletakan S = \(113\pm0.5\) cm sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Dimensi benda uji lentur

Selain benda uji berbentuk balok, juga dibuat benda uji berbentuk silinder dengan ukuran 15x30 cm dari molen yang sama untuk masing-masing variasi campuran agar dietahui kuat tekan dan modulus elastisitas campuran beton setiap variasi campuran.

2.2 Pengaturan pembebanan

Benda uji dibebani secara lentur tiga titik dengan menggunakan Dartec Testing Machine kapasitas 120 kN. Melalui actuator pembebanan diberikan secara bertahap (monotonic) dengan laju perpindahan sebesar 0.05 mm/det. Pengukuran dilakukan terhadap perpindahan di tengah bentang dan bukaan retak yang dilakukan secara simultan masing-masing dengan menggunakan LVDT (Linier Variable Displacement Transducer) tipe SDP-100 dan CDT (Crack Displacement Trasducer) tipe UB-5 seperti diperlihatkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Sistematika set-up pengujian monotonik balok

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Program ekperimental

3.1.1 Material

Pemeriksaan material diperlukan sebelum proses pembuatan spesimen beton yang akan diuji. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan karakteristik dari material yang sesuai dengan standar dan sebagai data untuk perencanaan campuran beton. Uji karakteristik terhadap bahan-bahan utama pembentuk beton dilakukan terutama terhadap agregat kasar dan halus, dimana kedua bahan ini merupakan bahan alam yang berubah sesuai dengan lokasi pengambilannya.

Pada penelitian ini digunakan agregat kasar berupa batu pecah yang berasal dari Rumpin, Bogor. Sedangkan agregat halus menggunakan pasir Bangka yang diperoleh dari toko Budi Karya Joglo. Sedangkan semen yang digunakan adalah semen tipe 1 yang diperoleh dari baching plant PT JHS.

Semua pengujian karakteristik agregat dilakukan di laboratorium bahan Teknik Sipil Universitas Mercubuana. Pengujian terhadap material-material penyusun beton di periksa dengan menggunakan metode-metode pengujian sebagai berikut:

Pemeriksaan agregat kasar dilakukan secara visual serta dilakukan pengujian berat jenis (ASTM C-127), kadar air (ASTM C-556), dan berat isi agregat kasar (ASTM C 29); Pemeriksaan agregat halus meliputi berat jenis dan penyerapan (ASTM C 128-98), kadar air (ASTM C 566-78), kadar lumpur (ASTM C 117-80), analisis saringan (ASTM C 33-93), berat volume (ASTM C 29); Pemeriksaan terhadap semen dilakukan dengan cara visual yaitu semen dalam keadaan tertutup rapat dan setelah dibuka tidak ada gumpalan serta butirannya yang halus; Pemeriksaan terhadap air dilakukan secara visual yaitu air harus bersih, tidak mengandung lumpur, minyak dan garam sesuai dengan persyaratan. Hasil dari pemeriksaan material disajikan pada Tabel 1.

Hasil yang didapat dari pemeriksaan material diatas digunakan sebagai data dalam pembuatan rancangan campuran (mix design) beton.

3.1.2 Rancangan campuran (mix design)

Untuk ekperimen atas dasar variasi air terhadap semen (w/c ratio), rancangan campuran beton dibagi dalam 2 kategori berdasarkan kekuatan nya, yaitu; beton mutu normal untuk w/c ratio 0.4 dan 0.6 dan beton mutu tinggi untuk w/c ratio 0.3. Berdasarkan data-data karakteristik bahan-bahan pada Tabel 1 dibuat rancangan campuran beton normal menggunakan

Tabel 1. Karakteristik agregat kasar dan halus

7DEHO.RPSRVLVLFDPSXUDQEHWRQXQWXNHNSHULPHQDWDVGDVDUYDULDVLZFUDWLR

7DEHO.RPSRVLVLFDPSXUDQEHWRQXQWXNHNSHULPHQDWDVYDULDVLJUDGDVLDJUHJDWNDVDU

SURVHGXU \DQJ GLWHWDSNDQ 61, - \DQJ PHQJDGRSVL $&, 5-- VHGDQJNDQ XQWXN EHWRQ PXWXWLQJJL GLJXQDNDQ SURSRUVL GDUL%XUJ 2VW GDODP 0HKWD 0RQWHLUR  'DQ VHWHODK GLODNXNDQ NRUHNVL NRPSRVLVL DNLEDW SHQJDUXK NDGDU DLU GDQ SHQ\HUDSDQ DJUHJDW GLSHUROHK NRPSRVLVL &DPSXUDQ EHWRQDWDVGDVDUPDVVDGHQJDQDJUHJDWNDVDUPDNVLPXP PPXQWXNVHWLDSPEHWRQVHSHUWLWHUOLKDWSDGD7DEHO

8QWXN HNSHULPHQ DWDV GDVDU YDULDVL JUDGDVL DJUHJDW EHWRQ GLUDQFDQJ XQWXN PXWX WLQJJL GHQJDQ PHQJDGRSVL SURSRUVL GDUL %XUJ 2VW GDODP 0HKWD 0RQWHLUR 5DQFDQJDQFDPSXUDQGLUHQFDQDNDQPHQJJXQDNDQ MHQLV JUDGDVL DJUHJDW \DLWX JUDGDVL PHQHUXV GHQJDQ XNXUDQ PDNVLPXP DJUHJDW PP 0 GDQ JUDGDVL VHUDJDP GHQJDQ XNXUDQ PDNVLPXP DJUHJDW PP 6 GDQ PP 6 'DQ VHWHODK GLODNXNDQ NRUHNVL NRPSRVLVL DNLEDW SHQJDUXK NDGDU DLU GDQ SHQ\HUDSDQ DJUHJDW GLSHUROHK NRPSRVLVL FDPSXUDQ EHWRQ XQWXN VHWLDSPEHWRQVHSHUWLWHUOLKDWSDGD7DEHO

6SHVLPHQ

3HPEXDWDQ EHQGD XML XQWXN PHQGDSDWNDQ NXDW WHNDQ NDUDNWHULVWLNEHWRQWHUGLULGDULNXEXV EHUXNXUDQ [FP GDQVLOLQGHUEHUXNXUDQ[FP\DQJGLXMLSDGDXVLD GDQ KDUL VHVXDL GHQJDQ VWDQGDU SHQJXMLDQ 61, - 6HGDQJNDQ SHPEXDWDQ VDPSHO XML EHEDQ OHQWXU PHQJJXQDNDQ EDORN EHUXNXUDQ [[FP GHQJDQ SDQMDQJ DQWDU SHUOHWDNDQ 6 FP \DQJ PHUXMXN SDGD636KDKHWDOGHQJDQXNXUDQPDNVLPXP DJUHJDW - PP 3HQJDWXUDQ UDVLR WDNLN GDUL WLQJJL EDORN GHQJDQ ODMX SHPEHEDQDQ GLDWXU PP PHQLW GDQ GLXML GLEDZDK WLWLN OHQWXU VHKLQJJD PHQJKDVLONDQNXUYDORDG-GLVSODFHPHQW 3HQJXMLDQEHEDQ OHQWXUGLGDVDULROHK5,/(0WHFKQLFDOFRPPLWWHH-)07 \DQJ PHPEHULNDQ UHNRPHQGDVL SDUDPHWHU IUDNWXU PDWHULDO GLPDQD FORVH-ORRS WHVWLQJ PDFKLQH GHQJDQ &02'&UDFN0RXWK2SHQLQJ'LVSODFHPHQW\DQJDNDQ PHPEHULNDQ VLQ\DO EDOLN XQWXN PHQFDSDL NHJDJDODQ VWDELO $ODW EDQWX FOLS JDXJH FRQWUROV DWDX /9'7 GLSHUOXNDQ XQWXNPHQJXNXU&02'KDOLQLGLNDUHQDNDQ DQWDUD EHEDQ GDQ &02' DNDQ WHUHNDP VHFDUD PHQHUXV VHODPDPDVDSHQJXMLDQ

+DVLONXDWWHNDQGDQPRGXOXVHODVWLVLWDV

3HQJXMLDQ NXDW WHNDQ EHWRQ GLODNXNDQ WHUKDGDS EHQGD XML NXEXV GDQ VLOLQGHU GHQJDQ PHQJJXQDNDQ PHVLQ XML NXDW WHNDQ &RPSUHVVLRQ 7HVWLQJ 0DFKLQH 3HQJXMLDQ NXDW WHNDQ EHWRQ GLODNXNDQ VHWHODK EHWRQ PHQFDSDL XPXU KDUL GLSHUOXNDQ XQWXN GDSDW PHPSHUNLUDNDQ NHNXDWDQDZDOEHWRQGDQKDUL6HGDQJNDQ0RGXOXV HODVWLVLWDV DGDODK UDVLR GDULWHJDQJDQ QRUPDOWDULN DWDX WHNDQWHUKDGDSUHJDQJDQ\DQJQLODLQ\DWHUJDQWXQJSDGD XPXU EHWRQ VLIDW-VLIDW DJUHJDW GDQ VHPHQ NHFHSDWDQ SHPEHEDQDQ MHQLV GDQ XNXUDQ GDUL EHQGD XML 0HWRGH XML PRGXOXV HODVWLVLWDV EHWRQ PHQJJXQDNDQ SURVHGXU GDUL $670 &- +DVLO GDUL SHQJXMLDQ SDUDPHWHU NHNXDWDQGDULVDPSHOLQLGLVDMLNDQGDODP7DEHO

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 EDKZD JUDGDVL \DQJ OHELK KDOXV PHQJKDVLONDQ QLODL NXDW WHNDQ \DQJ OHELK WLQJJL NDUHQD PHQJLVL URQJJD DQWDU UXDQJ GDODP FDPSXUDQ EHWRQ VHKLQJJD PHQMDGL OHELK SDGDW +DVLO \DQJ VDPD MXJD GLSHUROHK %HVKU $OPXVDOODP 0DVOHKXGGLQEDKZDNDUDNWHULVWLNDJUHJDWVDQJDW EHUSHQJDUXK GDODP NHPDPSXDQ EHWRQ GDODP PHQDKDQ EHEDQ GDQ 0HGGDK =LWRXQL %HOkDEHV  \DQJ PHQJDWDNDQ EDKZD NHPDPSXDQ EHWRQ GDODP PHQDKDQ NXDWWHNDQGLSHQJDUXKLROHKXNXUDQPDNVLPXPDJUHJDW 8QWXNEHWRQQRUPDO VHPDNLQEHVDUXNXUDQPDNVLPXP DJUHJDWPHQJKDVLONDQNHPDPSXDQPHQDKDQWHNDQ\DQJ OHELK EHVDU GDQ VHEDOLNQ\D SDGD EHWRQ PXWX WLQJJL

Tabel 4. Hasil pengujian kuat tekan dan modulus elastisitas beton

Tabel 5. Perbandingan hasil kuat tekan dan modulus elastisitas beton dengan penelitian terdahulu

maksimum semakin kecil ukuran agregat menghasilkan nilai kuat tekan yang lebih besar.

Selain itu dari pengujian kuat tekan dan modulus elastisitas pada Tabel 4, dapat dinyatakan bahwa semakin rendah nilai faktor air semen maka kekuatan beton akan semakin meningkat. Hal ini dikarenakan adanya proses reaksi hidrasi antara semen dan air, dimana senyawa-senyawa pada partikel semen berinteraksi dan saling mengikat satu sama lain, yang kemudian menyebabkan komponen menjadi padat dan secara spesifik membentuk suatu struktur yang kokoh. Hal ini dibuktikan oleh penelitian terdahulu yang dirangkum pada Tabel 5.

Dapat dilihat pada Tabel 5 bahwa berdasarkan Penelitian Dawei Zhang (2013)(Zhang, Ueda, & Furuuchi, 2012), memvariasikan beton berdasarkan 3 kategori yaitu low strength (LS), middle high strength (MHS), dan high strength (HS). Dimana hasilnya adalah kekuatan tekan beton yang menggunakan w/c rasio 0.33 memiliki nilai kekuatan tekan yang relatif lebih besar 1-2% per 0.01 kenaikan w/c rasio. Sedangkan hasil kekuatan pada penelitian Zhang Dong (2001)(Dong & Keru, 2001), terlihat sangat signifikan menyerupai penelitian David Darwin (2001)(Darwin, Barham, Kozul, & Luan, 2001) dimana nilai kekuatan tekan terbesar terjadi pada beton yang memiliki w/c rasio sebesar 0.34.

Apabila dilihat dari pola keruntuhan atau retak beton, Halit C. M. (2008)(Mertol, Rizkalla, Zia, & Mirmiran, 2008), menyatakan bahwa masing-masing kekuatan silinder untuk tiga kekuatan target dalam pelitiannya (76,4, 102,5, dan 106 MPa) dicapai nilai rata kekuatan silinder sebesar 16,0 KSI (110 MPa) yang memiliki w/ c rasio 0.25 dengan semua spesimen tes memiliki

mode kegagalan peledak serupa tanpa retak yang terlihat sampai kegagalan. Sedangkan David Darwin (2001)(Darwin et al., 2001), melakukan pengamatan dalam penelitiannya cocok dengan peneliti lain yaitu (Kaplan, 1959; Giaccio, Et. Al., 1992; Ozturan dan Cecen, 1997) yang menemukan bahwa matriks pasta semen yang lebih padat dan kaku pada beton kekuatan tinggi, mengakibatkan kompatibilitas yang lebih besar dari segi kekuatan dan kekakuan antara pasta semen dan agregat, sehingga mengarah ke menurunkan konsentrasi stres di matriks-agregat antarmuka.

Hal diatas mendukung hasil pengujian kuat tekan pada penelitian ini dimana beton dengan w/c rasio lebih rendah memiliki kekuatan tekan yang relatif meningkat, dengan model kegagalan dan retak beton dapat dilihat pada Gambar 6, dimana beton dengan kekuatan tinggi relatif hancur pada matriks agregat, sedangkan untuk beton dengan kekuatan sedang dan rendah pola retak menjalar disekitar agregat dan menunjukkan perilaku keruntuhan yang lebih stabil.

Perbandingan kuat tekan dari studi ini dan peneliti terdahulu disajikan pada Gambar 7.

Gambar 6. Pola kerusakan spesimen pada uji pembebanan tekan (kiri ke kanan) pada beton dengan w/c rasio 0.3, 0.4 dan 0.6

3.3 Energi fraktur beton

Untuk mendapatkan energi fraktur beton dilakukan uji three point bend menggunakan mesin uji servo-hidraulik closed loop di laboratorium Rekayasa Struktur ITB Bandung. Beban monotonik dan laju deformasi diatur sebesar 0.05 mm/menit diberikan terhadap spesimen balok yang seperti terlihat pada Gambar 8.

Gambar 7. Grafik perbandingan hubungan kuat tekan dan w/c rasio terhadap penelitian terdahulu

Gambar 8. a) Bentuk pengaturan spesimen sebelum diuji b) Spesimen setelah diuji dengan beban monotonik.

Gambar 9. Hubungan gaya (kN) dengan deformasi vertikal spesimen balok dengan variasi gradasi agregat kasar

Hasil pengujian spesimen secara monotonik menghasilkan hubungan antara beban/gaya diberikan dalam kN terhadap deformasi balok ditengah bentang yang disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 9 dan 10.

Berdasarkan grafik pada Gambar 9 dan 10 dapat dihitung energi fraktur \((G_F)\)beton dengan menggunakan metode Work of fracture berdasarkan rumus dari (Yan, Wu, Zhang, & Yao, 2001):

\[G_F = \frac{w_o + mg. \delta_{max}}{A_{v.}} \tag{1}\]

Dimana \(G_F\) adalah energi fraktur total; \(\mathbf{w}_o\) adalah luas daerah kurva; mg = berat dari sampel balok; dan \(A_{li\sigma}\)adalah luas bersih dari penampang melintang sampel balok. Metode work of fracture ini merupakan metode yang telah banyak digunakan oleh para peneliti terdahulu seperti (Kazemi, Golsorkhtabar, Beygi, & Gholamitabar, 2017); (A P N Siregar, Rafiq, & Mulheron, 2017); (Bažant & Yu, 2011) dan (Wang et al., 2012). Hasil perhitungan energi fraktur berdasarkan persamaan (1) disajikan pada Tabel 6.

Dari Tabel 6, terlihat bahwa energi fraktur tertinggi: 491.128 N/m didapat dari campuran MSC tanpa bahan superplastisizer (NSP) dengan w/c 0.4 dan agregat apa adanya dengan diameter maksimum 25 mm, menyusul pada campuran 25 M menggunakan SP dengan w/c ratio 0.3. Hal ini disebabkan karena komposisi dari agregat yang terdistribusi secara menerus tidak memungkinkan rambatan energi di interface zone sehingga, energi yang diberikan terserap langsung ke dalam agegat yang dapat mengakibatkan runtuh secara

Gambar 10. Hubungan gaya (kN) dengan deformasi vertikal spesimen balok dengan variasi w/c ratio

Tabel 6. Hasil karakteristik fraktur setiap campuran dengan metoda work of fracture

VHNHWLND DSDELOD HQHUJL \DQJ GL VHUDS PHOHELKL NHPDPSXDQGDULDJUHJDW

8NXUDQ PDNVLPXP DJUHJDW MXJD EHUSHQJDUXK \DQJ VLJQLILNDQ WHUKDGDS HQHUJL IUDNWXU EHWRQ 8NXUDQ EXWLUDQ \DQJ OHELK NHFLO PHPEXDW NRPSRVLVL GDUL DJUHJDW PHQMDGL OHELK SDGDW VDPD GHQJDQ JUDGDVL PHQHUXV XNXUDQ DJUHJDW \DQJOHELK NHFLOPHQJXUDQJL UDPEDWDQ HQHUJL GL LQWHUIDFH ]RQH VHKLQJJD VHOXUXK HQHUJL GLVHUDS VDDW ORDGLQJ GDQ GLJXQDNDQ XQWXN PHPEXNDUHWDNDQSDGDEHWRQ

6HGDQJNDQ XQWXN XNXUDQ DJUHJDW \DQJ EHVDU GDQ JUDGDVL VHUDJDP HQHUJL \DQJ GLVHUDS VDDW ORDGLQJ GL GLVWULEXVLNDQ SDGD KXEXQJDQ DQWDUD DJUHJDW GHQJDQ PDWULNV VHKLQJJD HQHUJL SXQFDN \DQJ GLGDSDW OHELK UHQGDK GLEDQGLQJNDQ GHQJDQ JUDGDVL PHQHUXV \DQJ XNXUDQPDNVLPDODJUHJDWVDPD

+DVLO GDUL SHQHOLWLDQ LQL PHQGXNXQJ KDVLO SHQHOLWLDQ WHUGDKXOX3DWW\\DQJPDQDGDULKDVLOSHQHOLWLDQ LQL GLQ\DWDNDQ EDKZD PDWHULDO EHWRQ GHQJDQ EXWLUDQ DJUHJDW NHFLO FHQGHUXQJ OHELK SDGDW GDQ PRQROLWLN VHOXUXKHQHUJL\DQJGLVHUDSVDDWORDGLQJGLSHUJXQDNDQ KDQ\D XQWXN VHSDUDVL ELGDQJ UHWDN NHPXGLDQ GLOHSDV VHFDUD VHNHWLND 3DGD EXWLUDQ \DQJ OHELK EHVDU GLSHUOXNDQHQHUJLVDDWORDGLQJ\DQJOHELKEHVDUVHEDJDL NRQVHNXHQVLDGDQ\DKDPEDWDQEHUXSDWUDNVL3HQHOLWLDQ GDUL $ 3 1 6LUHJDU HW DO  MXJD PHQ\DWDNDQ EDKZD GLVWULEXVL XNXUDQ DJUHJDW GDODP FDPSXUDQ EHWRQ PHPSHQJDUXKL NHPDPSXDQ EHWRQ PXWX WLQJJL GDODPPHQDKDQHQHUJLIUDNWXU.KDOLOSRXU%DQL$VDG 'HKHVWDQL  MXJD PHQ\DWDNDQ EDKZD GHQJDQ PHQLQJNDWNDQ XNXUDQ DJUHJDW PDNVLPXP HQHUJL IUDNWXU PHQLQJNDW +DO ,QL GLVHEDENDQ NDUHQD DJUHJDW \DQJ OHELK EHVDU PHPEXWXKNDQ OHELK EDQ\DN SHQ\HUDSDQ HQHUJL EDLN GHQJDQ PHQLQJNDWNDQ HQHUJL \DQJ GLEXWXKNDQ XQWXN PHPHFDK DJUHJDW DWDX SHUSDQMDQJDQMDOXUSHUDPEDWDQ UHWDNXQWXNEHUMDODQGL VHNLWDUDJUHJDW

.HVLPSXODQ

'DUL EHEHUDSD SHQJXMLDQ \DQJ GLODNXNDQ XQWXN PHQJHWDKXL SHQJDUXK GDUL JUDGDVL DJUHJDW WHUKDGDS HQHUJLIUDNWXUEHWRQ.HVLPSXODQ\DQJGLGDSDWDGDODK

• · *UDGDVL DJUHJDW \DQJ GLJXQDNDQ GDODP FDPSXUDQ EHWRQ PHPSHQJDUXKL HQHUJL IUDNWXU EHWRQ (QHUJL SXQFDN WHUWLQJJL GLGDSDW GHQJDQ PHQJJXQDNDQ JUDGDVLDJUHJDWPHQHUXV
• · 8NXUDQ PDNVLPXP DJUHJDW PHPSXQ\DL SHQJDUXK \DQJ VLJQLILNDQ MXJD WHUKDGDS HQHUJL IUDNWXU 6HPDNLQ EHVDU XNXUDQ PDNVLPXP DJUHJDW GDODP FDPSXUDQEHWRQVHPDNLQWLQJJLHQHUJLSXQFDN\DQJ GLFDSDL
• · *UDGDVL VHUDJDP GHQJDQ XNXUDQ PDNVLPXP \DQJ OHELK NHFLO PHPLOLNL QLODL NXDW WHNDQ \DQJ WLQJJL QDPXQ HQHUJL IUDNWXU \DQJ UHQGDK +DO LQL PHQMHODVNDQEDKZD VHPDNLQWLQJJL QLODL NXDWWHNDQ GDULEHWRQVHPDNLQJHWDVEHWRQWHUVHEXW
• · .XDW WHNDQ PHQLQJNDW GHQJDQ PHQXUXQQ\D ZF UDVLR DLU-VHPHQ VHGDQJNDQ HQHUJL IUDNWXU WLGDN

PHPEHULNDQ SROD \DQJ VDPD GHQJDQ NXDW WHNDQ GHQJDQSHUXEDKDQZF UDVLR+DOLQLWHUMDGLVHODUDV GHQJDQ SHQLQJNDWDQ HQHUJL WDULN \DQJ WHUVLPSDQ SDGDPDWHULDOQDPXQNHPDPSXDQXQWXNPHPEXDQJ HQHUJL WHUVHEXW WHWDS VHKLQJJD PHQ\HEDENDQ NHWLGDNVWDELODQ SDGD VWUXNWXU 'LGXNXQJ ROHK VSHVLPHQ SDVFD-XML \DQJ PHQXQMXNNDQ SROD SHUDPEDWDQ UHWDN \DQJ LGHQWLN VHSHUWL SHQHOLWLDQ =KDQJ 'RQJ (W $O -DOXU UHWDN SDGD EHWRQ +6 PHUDPEDW GDQ PHPEHULNDQ SHFDK SDGDPDWULNV DJUHJDW-SDVWD+DOLQLGLNDWDNDQVHUXSDROHK.LPHW DO  \DQJ PHPSHUROHK KDVLO FHQGHUXQJ VDPD GHQJDQVWXGLLQL

8FDSDQ7HULPD.DVLK

3HQHOLWLDQ LQL WHUODNVDQD DWDV GXNXQJDQ GDQD +LEDK 370GDUL.HPHQULVWHN',.7,GDQ37-+6\DQJWHODK WXUXW PHQGXNXQJ GDODP KDO SHQJDGDDQ VHEDJLDQ PDWHULDO8QWXNLWXSHQXOLVPHQJXFDSNDQWHULPDNDVLK VHPRJD KDVLO SHQHOLWLDQ LQL GDSDW EHUPDQIDDW GDODP SHUNHPEDQJDQWHNQRORJLEHWRQ

'DIWDU3XVWDND

• %DåDQW = 3 <X 4  6L]H-HIIHFWWHVWLQJ RI FRKHVLYHIUDFWXUHSDUDPHWHUVDQGQRQXQLTXHQHVV RI ZRUN-RI-IUDFWXUH PHWKRG -RXUQDO RI (QJLQHHULQJ0HFKDQLFV–
• %HVKU + $OPXVDOODP $ $ 0DVOHKXGGLQ 0 (IIHFWRIFRDUVHDJJUHJDWHTXDOLW\RQWKH PHFKDQLFDOSURSHUWLHVRIKLJKVWUHQJWKFRQFUHWH &RQVWUXFWLRQDQG%XLOGLQJ0DWHULDOV–
• &KDXKDQ'57HZDQL+5 .DO\DQD5DPD-6  $SSOLFDWLRQ RI 3ULQFLSOHV RI /LQHDU (ODVWLF )UDFWXUH 0HFKDQLFV IRU &RQFUHWH 6WUXFWXUHV $ 1XPHULFDO 6WXG\ ,Q $SSOLHG 0HFKDQLFV DQG 0DWHULDOV 9RO SS –
• 'DUZLQ'%DUKDP6.R]XO5 /XDQ6 )UDFWXUHHQHUJ\RIKLJK-VWUHQJWKFRQFUHWH
• 'RQJ = .HUX :  )UDFWXUH SURSHUWLHV RI KLJK-VWUHQJWK FRQFUHWH -RXUQDO RI 0DWHULDOV LQ &LYLO(QJLQHHULQJ–
• .D]HPL07*ROVRUNKWDEDU+%H\JL0+$ *KRODPLWDEDU0)UDFWXUHSURSHUWLHVRI VWHHO ILEHU UHLQIRUFHG KLJK VWUHQJWK FRQFUHWH XVLQJZRUNRI IUDFWXUHDQGVL]HHIIHFWPHWKRGV &RQVWUXFWLRQDQG%XLOGLQJ0DWHULDOV–
• .KDOLOSRXU6%DQL$VDG( 'HKHVWDQL0 $ UHYLHZ RQ FRQFUHWH IUDFWXUH HQHUJ\ DQG HIIHFWLYH SDUDPHWHUV &HPHQW DQG &RQFUHWH 5HVHDUFK–
• 0HGGDK 0 6 =LWRXQL 6 %HOkDEHV 6  (IIHFWRIFRQWHQWDQGSDUWLFOHVL]HGLVWULEXWLRQRI FRDUVHDJJUHJDWHRQWKHFRPSUHVVLYHVWUHQJWKRI

• concrete. Construction and Building Materials, 24 (4), 505–512.
• Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2006). Concrete: microstructure, properties, and materials. New York (Third edit). London: McGraw-Hill. https:// doi.org/10.1036/0071462899
• Meng, W., Yao, Y., Mobasher, B., & Khayat, K. H. (2017). Effects of loading rate and notch-to-depth ratio of notched beams on flexural performance of ultra-high-performance concrete. Cement and Concrete Composites, 83, 349–359.
• Mertol, H. C., Rizkalla, S., Zia, P., & Mirmiran, A. (2008). Characteristics of compressive stress distribution in high-strength concrete. ACI Structural Journal, 105(5), 626.
• Patty, A. H. (2016). Peranan Diameter Maksimum Agregat Terhadap Kinerja Fraktur Beton Normal Pola Bukaan Tarik Tunggal. In Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil XII (pp. 419–426).
• Patty, A. H., & Sugiarti, S. (2013). Energi Fraktur Beton Dengan Keruntuhan Kuasi-Regas Berdasarkan Model Retak Fiktif Fungsi Bi-Linier. Rekayasa Sipil, 7(2), 88–95.
• Shah, S., & Ahmad, S. (2014). High performance concretes and applications. New York: CRC Press.
• Shah, S. P., Swartz, S. E., & Ouyang, C. (1995). Fracture mechanics of concrete: applications of fracture mechanics to concrete, rock and other quasi-brittle materials. New York: John Wiley & Sons.
• Siregar, A P N, Rafiq, M. I., & Mulheron, M. (2017). Experimental investigation of the effects of aggregate size distribution on the fracture behaviour of high strength concrete. Construction and Building Materials, 150, 252–259.
• Siregar, Atur P N. (2012). Fracture Characteristic Of Normal And High Strength Concrete Using Different Aggregate Grading.
• Tran, N. T., Tran, T. K., Jeon, J. K., Park, J. K., & Kim, D. J. (2016). Fracture energy of ultra-highperformance fiber-reinforced concrete at high strain rates. Cement and Concrete Research, 79, 169-184.
• Wang, G., Zhang, L., Zhang, J., Largeot, C., Portet, C., Chmiola, J., ... Holze, R. (2012). A review of electrochemical electrode materials for supercapacitors. Chem. Soc. Rev., 41(2), 797-828. https://doi.org/10.1039/C1CS15060J
• Yan, A., Wu, K.-R., Zhang, D., & Yao, W. (2001). Effect of fracture path on the fracture energy of high-strength concrete. Cement and Concrete Research, 31(11), 1601–1606.

Zhang, D., Ueda, T., & Furuuchi, H. (2012). Fracture mechanisms of polymer cement mortar: concrete interfaces. Journal of Engineering Mechanics, 139(2), 167–176.

Pengontrolan Retak pada Beton...