1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 . Latar Belakang

Adanya perencanaan DED overlay landasan bandara Soekarno-Hatta

yang mengharuskan mutu beton dari landasan memiliki mutu tinggi dan

kondisi fisik yang mulus atau tanpa cacat. Dalam menentukan mutu beton

landasan tersebut terdapat dua cara untuk mengetahui kondisi dari mutu

beton tersebut yaitu dengan uji destruktif dan non destruktif. Dimana uji

destruktif yaitu uji mutu beton yang sifatnya merusak benda uji dengan hasil

mutu yang dihasilkan bersifat aktual berdasarkan kuat tekan di laboratorium

sedangkan uji non destruktif yaitu uji mutu beton yang sifatnya tidak

merusak tetapi mutu yang dihasilkan bersifat perkiraan. Penggunaan kedua

metode uji ini disesuaikan dengan kebutuhan, umumnya untuk struktur

beton yang masih baru pembuatannya menggunakan uji destruktif tetapi

untuk struktur beton yang masih aktif penggunaanya, metode uji yang tepat

adalah uji non destruktif agar tidak mengganggu dari fungsi struktur beton

tersebut.

Metode uji non destruktif yang umum digunakan adalah dengan

menggunakan hammer test,dimana memiliki keunggulan dalam hal waktu

dan biaya tetapi untuk studi kasus ini metode yang non destruktif yang

menjadi perhatian adalah metode uji Ultra Sonic Pulse Velocity ( UPV)

indirect, dimana metode uji UPVT ini masih jarang dilakukan, khususnya di

Indonesia,selain dikarenakan biaya yang lebih mahal dari hammer test dan

2

juga masih belum adanya formula perhitungan baku yang ditetapkan

pemerintah mengenai hubungan dari kecepatan rambat gelombang dalam

struktur beton terhadap nilai mutu beton tersebut. Meski di negara lain

penggunaan metode ini sudah sering digunakan seperti di India, Swiss dan

Inggris tetapi formula perhitungan dari negara – negara tersebut tidak dapat

dijadikan referensi perhitungan di Indonesia melihat adanya perbedaan

bahan dari pembuat beton tersebut.Maka metode perhitungan pada studi

kasus ini akan mengacu pada formula perhitungan salah satu perusahaan

konsultan sipil di Jakarta yang telah memiliki data base perbandingan

perhitungan kecepatan rambat gelombang ultrasonic terhadap mutu beton

dari hasil survey – survey yang dilakukan di beberapa tempat di Indonesia.

Adapun metode uji dari UPVT ini terbagi menjadi 3 jenis yaitu direct,semi

direct, dan indirect (permukaan). Khusus untuk lokasi uji di slab beton yang

masih aktif pemakaianya maka metode yang paling tepat adalah dengan

metode indirect.

1.2 . Identifikasi Masalah dan Perumusan Masalah

Berdasarkan bahasan latar belakang diatas maka identifikasi masalah

dan perumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Melihat hasil dari mutu beton yang dihasilkan dari uji UPVT

metode Indirect terhadap mutu uji hasil hammer test, apakah

hasilnya memiliki nilai yang linier ?

2. Lalu bagaimana perbandingan mutu beton hasil upvt metode

indirect terhadap mutu beton hasil uji core drill di lokasi uji yang

sama?

3

3. Dari hasil perbandingan nilai mutu beton hasil uji ketiganya

bagaimanakah bentuk tampilan grafiknya yang memperlihatkan

korelasi dari ketiganya ?

4. Berapa persenkah tingkat keakurasian upvt metode indirect

terhadap mutu hasil hammer dan core drill?

1.3 . Batasan Masalah

Dalam penelitian beton ini mengambil ruang lingkup permasalahannya

sebagai berikut :

1. Tinjauan pengujian terhadap slab beton landasan (runway

utara,runway selatan, taxiway utara, taxiway selatan, apron utara dan

apron selatan) bandara Soekarno-Hatta (sumber data : PT.HESA ).

2. Metode pengujian UPVT menggunakan Pundit lab

3. Metode pengujian hammer test menggunakan Hammer Schmitd

4. Sample uji core drill dengan perbandingan dimensi dan tinggi yaitu 1

:2 dan di teliti oleh laboratorium Sofoco

5. Uji perbandingan terbatas hanya pada mutu kuat tekan beton.

6. Sampel uji dilakukan pada 30 titik acak

1.4. Maksud dan Tujuan

Tujuan dari studi kasus ini yaitu :

1. Mengetahui nilai mutu beton dari hasil UPVT metode indirect

2. Mengetahui hubungan dari hasil uji NDT dengan DT

4

3. Mengetahui pemakaian alat uji UPVT

4. Mengetahui hubungan dari cepat rambat gelombang terhadap mutu

kuat tekan beton.

5. Mengetahui kekurangan dan kelebihan dari ketiga metode uji beton

(hammer, UPVT, Coredrill) dilihat dari hasil mutu yang dihasilkan,

efisiensi waktu dan pengaruh terhadap struktur yang diuji.

1.5. Hipotesis

Dari studi kasus terhadap slab beton landasan Soekarno – Hatta

terdapat beberapa hipotesis yang menjadi perhatian, yaitu :

1. Terdapat hubungan linier antara nilai mutu kuat tekan beton hasil

hammer test dengan nilai mutu kuat tekan beton hasil UPVT metode

indirect, dimana semakin besar nilai mutu kuat tekan hasil uji

hammer maka nilai kuat tekan hasil upvt semakin besar juga, dan

begitupun sebaliknya.

2. Mutu kuat tekan hasil uji hammer test memiliki nilai terbesar daripada

mutu kuat tekan hasil uji UPVT dan coredrill untuk lokasi titik uji

yang sama.

3. Mutu kuat tekan hasil coredrill memiliki nilai terkecil dari ketiga uji

(hammer, UPVT, coredrill).

4. Adanya indikasi kerusakan (rongga mikro) pada slab beton yang diuji

dengan UPVT metode indirect yang memiliki nilai kecepatan rambat

gelombang ultrasonic yang rendah dari nilai rata –rata cepat rambat

gelombang di titik – titik lokasi uji yang lainnya.

5. Tingkat keakurasian dan atau persamaan nilai mutu kuat tekan beton

hasil UPVT metode indirect dengan hammer test sekitar 80%,

sedangkan terhadap nilai coredrill yaitu sekitar 90%.

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 .Beton

Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau

agregat lain yang di campur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat

dari semen dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Kadang satu atau

lebih bahan aditif ditambahkan untuk menghasilkan beton dengan

karakteristik tertentu seperti kemudahan pengerjaan (workability), durailitas,

dan waktu pengerasan. (Mc Cormac, 2003).

Menurut DPU-LPMB mendefinisikan beton sebagai campuran antara semen

Portland atau semen hidrolik yang lainya, agregat halus, agregat kasar dan

air, dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk massa

padat (SNI 03-2847-2002).

Beton memiliki kekuatan tekan yang merupakan salah satu kinerja utama

beton. Kekuatan tekan adalah kemampuan beton untuk menerima gaya

tekan per satuan luas ( Teknologi Beton, Ir. Tri Mulyono, MT, 2004 )

Beton banyak digunakan untuk bahan bangunan ataupun perkerasan jalan

(rigid pavement). Perkerasan jalan beton semen portland atau lebih sering

disebut rigid pavement, terdiri dari lebih pelat beton semen portland dan

lapisan pondasi (bisa juga tidak ada) diatas tanah dasar (Suryaman,2005).

Pemakaian beton untuk perkerasan jalan khususnya untuk perkerasan jalan

landasan udara yang memiliki beban yang menumpu dilapisan perkerasan

beton tentunya membutuhkan beton mutu tinggi.Terdapat beberapa cara

6

untuk mendeteksi mutu beton yang digunakan untuk perkerasan jalan pada

landasan udara diantaranya hammer test, upvt, atau dengan coredrill pada

lapisan perkerasan jalan tersebut.

2.2 .Ultrasonic Pulse Velocity Test (UPVT)

Ultrasonic Pulse Velocity Test (UPVT) adalah cara untuk memperkirakan

kekerasan beton yang didasarkan pada hubungan kecepatan gelombang

UPV melalui media beton dengan kekuatan tekan beton itu. (International

tomic Energy Agency, 2002).

Dan yang dimaksud gelombang ultrasonik itu sendiri yaitu gelombang

mekanik dengan frekuensi di atas 20 kHz, gelombang ini dapat merambat

pada medium cair ,padat, dan gas, hal ini disebabkan karena gelombang

ultrasonik merupakan rambatan energi sebagai interaksi dengan medium

yang dilaluinya (Bueche,1986).

Gelombang ultrasonik dihasilkan oleh transducer yang dapat mengubah

tegangan listrik menjadi energi mekanik. Transducer juga dapat mengubah

gelombang mekanik menjadi tegangan listrik sehingga sebuah transducer

dapat sebagai pengirim dan penerima gelombang ultrasonik. Gelombang

ultrasonik memberikan informasi dari sebuah bahan melalui gelombang yang

direfleksikan. Refleksi gelombang ini terjadi saat gelombang menabrak

bidang batas antara dua jenis medium yang berbeda, walau tidak semua

gelombang direfleksikan melainkan ada juga gelombang yang

ditransmisikan.

Refleksi dan transmisi gelombang ini tergantung pada impedensi dua

medium yang dilalui. Impedensi merupakan sifat dasar materi atau medium

Untuk mencari nilai impedensi suatu medium dapat menggunakan persaman

berikut :

7

Z = ρ . v

Keterangan :

Z = Impedensi akustik medium

ρ = Massa jenis medium

V = Kecepatan gelombang ultrasonik dalam medium

Koefisien gelombang ultrasonik yang direfleksikan karena perbedaan

medium dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

𝑅 = (𝑍2 − 𝑍1

𝑍2 + 𝑍1

)2

Keterangan :

R = Koefisien refleksi

Z1 = Impedensi akustik medium 1

Z2 = Impedensi akustik medium 2

Bidang batas antara dua jenis medium yang berbeda memilikikoefisien

refleksi maksimal 1 dan minimal 0. Jika memiliki nialai koefisien maksimal

maka semua gelombang ultrasonik yang menabrak bidang batas akan

direfleksikan semua tetapi jika nilai koefisien minimum maka tidak ada

gelombang ultrasonik yang direfleksikan tetapi di transmisikan.

T = 1 – R

Ada dua jenis perambatan gelombang ultrasonik yaitu gelombang

longitudinal dan gelombang transversal. Pada gelombang longitudinal,

getaran partikel dalam medium sejajar dengan arah arah. Sedangkan pada

gelombang transversal, arah getar partikel tegak lurus arah rambatnya.

Pemanfaatan gelombang utrasonik saat ini sudah berkembang, salah satu

8

pemanfaatannya adalah untuk memperkirakan atau dan mendeteksi cacat

pada medium padat seperti beton dan besi. Dalam pemanfaatannya pada

beton terdapat parameter penting yaitu panjang gelombang dan frekuensi

gelombang.

Pemanfaatan gelombang ultrasonik untuk medium padat atau beton adalah

bersifat tidak merusak (non destructive) dan alat yang biasa digunakan

adalah pundit yaitu alat yang menghasilkan frekuensi pulsa ultrasonik

rendah yang diperlukan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan antara dua

transducer yang masuk dari suatu media. Dalam pelaksanaannya dapat

dilakukan dengan tiga metode yaitu : (1) langsung, (2) semi langsung, (3)

dan tidak langsung.

a.Langsung b. Semi langsung

c.Tidak langsung

9

Gambar 1. Cara Pengukuran pada tes UPV

Pengukuran dengan alat Pundit Ultrasonic Pulse Veocity dikembangkan

dengan prinsip bahawa kecepatan rambat gelombang yang melalui suatu

media padat tergantung pada sifat-sifat elastic media padat tersebut. Ada

tiga jenis gelombang yang timbul pada saat suatu massa padat diberikan

suatu impulse (getaran), yaitu gelombang permukaan, gelombang

transversal dan gelombang longitudinal. Dari ketiga gelombang tersebut,

gelombang longitudinal merupakan gelombang yang mempunyai kecepatan

tertinggi dan memberikan banyak informasi mengenai sifat-sifat fisik bahan

padat yang dilaluinya. Dari teori fisika diketahui bahwa:

𝑉2 =𝐾. 𝐸𝑑

𝜌

Keterangan:

V = kecepatan gelombang longitudinal

K = konstanta yang bergantung pada nilai Poisson’s ratio dynamics

ρ = berat jenis bahan solid

Ed = modulus elastisitas dinamik bahan

Jika kecepatan perambatan gelombang longitudinal dan berat jenis benda

padat yang dilalui diketahui, maka harga modulus elastic dinamik dari bahan

padat tersebut dapat diketahui. Seperti diketahui untuk beton-beton yang

terbuat dari jenis batuan alam, nilai berat jenis dan poisson’s rasionya

relative mirip satu sama lain. Sehingga untuk setiap beton dengan campuran

yang berbeda (namun menggunakan batuan alam) hubungan antara

kecepatan gelombang dan nilai modulus elastisitas betonnya dapat

diasumsikan tetap.

10

Cara kerja Pundit yaitu dengan memberikan getaran gelombang longitudinal

lewat transducer elektro – akustik, melalui cairan perangkai yang berwujud

gemuk atau sejenis gel, yang dioleskan pada permukaan belon sebelum test

dimulai, cairan ini berfungsi untuk menutup udara dari luar diantara

permukaan transducer dengan permukaan beton yang di uji. Saat

gelombang merambat dalam medium berbeda, yaitu gel dan beton, pada

batas beton dan gel akan terjadi pantulan gelombang yang merambat dalam

bentuk gelombang transversal dan longitudinal. Gelombang transversal

merambat tegak lurus lintasan, dan gelombang longitudinal merambat sejajar

lintasan. Pertama kali yang mencapai transducer penerima adalah

gelombang longitudinal. Oleh transducer, gelombang ini diubah menjadi

sinyal gelombang elektronik yang dapat dideteksi oleh transducer penerima,

sehingga waktu tempuh gelombang dapat diukur. Waktu tempuh T yang

dibutuhkan untuk merambatkan gelombang pada lintasan beton sepanjang L

dapat diukur, sehingga kecepatan gelombang dapat dicari dengan rumus

(Lawson dkk, 2011) :

V = L / T

Keterangan :

V = Kecepatan gelombang longitudinal (m/detik)

L = Panjang lintasan beton yang dilewati (m)

T = Waktu tempuh gelombang ultrasonik sepanjang lintasan L (detik)

Metode uji ultrasonic memiliki beberapa fungsi lain selain memperkirakan

mutu beton (International Atomic Energy Agency, 2002), yaitu :

a. Mengetahui keseragaman kualitas beton

b. Mendeteksi kedalaman retak beton

c. Honeycomb atau void atau kerusakan lain pada beton

11

d. Modulus elastis beton

e. Mengetahui kualitas beton setelah umur beberapa tahun

f. Mengetahui kekuatan tekan beton

Pengukuran pada beton yang pemadatannya kurang akan mempengaruhi

kekuatan tekan beton akibat dari penurunan kecepatan rambat gelombang

dalam beton Karena pada pemadatan beton yang kurang akan menimbulkan

rongga – rongga mikro dalam beton sehingga alur perambatan gelombang

ultrasonik akan terhalang yang berakibat memperlambat kecepatan rambat

gelombang menembus beton.

2.2.1 .UPVT Metode Langsung (Direct)

Metode Langsung (Direct Transmision) yaitu dimana pengukuran dilakukan

dengan cara receiver transducer dan transmitter transducer diletakan saling

berhadapan. Pulsa gelombang akan merambat lurus dari transmitter

pemancar gelombang ultrasonic menuju receivernya, dimana sebelum

dipancarkan gelombang ultrasonic, terlebih dahulu probe permukaan

transmitter transducer diberikan gel atau couplant untuk menghindari udara

yang masuk diantara pertemuan tranducer dengan beton yang akan diuji.

Dalam perambatannya di dalam beton, mutu beton akan mempengaruhi

kecepatan gelombang ultrasonic menuju receiver transducer, begitu juga

dengan keberadaan rongga atau lubang mikro pada beton. Seperti

diilustrasikan pada gambar-gambar berikut:

12

Gambar2.2.1 Kondisi-kondisi yang berpengaruh dalam perambatan

gelombang dalam beton.

Beton dalam kondisi bagus.

Gelombang akan melintasi jarak terpendek antra Tx

dan Rx 𝑉0 =𝐿

𝑡0

Baja Tulangan.

Gelombang yang melalui baja tulangan akan tiba lebih dahulu dari pada gelombang yang merambat melalui

beton

Retak Dangkal .

Gelombang akan merambat diluar bidang retakan

t1 > t0 ; V1<V0

Retak Penuh tapi dengan lebar retak yang sempit

Sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan. Amplitudo akan berkurang banyak namun hanya terjadi peningkatan yang kecil pada t0

Retak Penuh dengan lebar retak yang besar

Seluruh gelombang akan dipantulkan tidak ada gelombang yang diterima Rx.

Rongga Mikro

Gelombang akan merambat mengelil ingi rongga-rongga mikro. Oleh karena itu akan terjadi penambahan waktu

perambatan

13

2.2.2 .UPVT Metode Semi Langsung (Semi Direct)

Metode semi langsung (Semi Direct) yaitu dimana receiver tranducer dan

transmitter tranducer diletakan pada posisi axial, satu bidang tegak lurus dan

satu bidang mendatar.

Gambar 2.2.2.1 Metode Semi Direct

Gelombang tetap akan merambat melalui jalan tercepat dari transmitter

menuju receiver . Metode ini biasa digunakan untuk pada beton yang hanya

terlihat sebagian sisinya sedangkan sisi lainnya terhalangi atau sulit

dijangkau.

Gambar.2.2.2.2. Kolom dan balok yang terlihat sebagian sisinya

14

2.2.3 UPVT Metode Semi Langsung (Semi Direct)

Metode tidak langsung (indirect) yaitu dimana receiver transducer dan

transmitter receiver diletakkan dalam satu bidang datar.

Gambar.2.2.3 Metode Indirect

Penggunaaan metode indirect ini akan bergantung pada permuakaan beton

yang diuji, karena itu perlunya pemakaian gel atau couplant yang cukup

untuk menutupi ketidak rataan permukaaan beton agar permuakaan beton

dengan transducer tetap hampa udara. Rambatan gelombang ultrasonic

akan dipancarkan oleh transmitter dan akan masuk ke beton lalu mencari

jalan tercepat untuk menuju receiver transducer yang diletakan pada jarak

tertentu. Karena factor permukaan maka penggunaan uji dengan metode ini

dilakukan beberapa kali pada titik uji yang sama dengan cara memindahkan

tranducer receiver dengan jarak tertentu, misalkan: pada uji pertama antara

tranducer transmitter dengan tranducer receiver diletakan dengan jarak 20

cm lalu setelah alat dioperasikan dan didapat waktu rambat awal, dan

setelah itu transducer receiver dipindahkan sejauh 20 cm lagi dengan posisi

transmitter tetap, sehingga jarak keduanya menjadi 40 cm. Maka didapatkan

waktu rambat kedua dan juga kecepatan rambat gelombang ultrasonic.

15

Gambar.2.2.3.1 Posisi alat UPV pada metode indirect

Gambar.2.2.3.2. Pemindahan posisi receiver transducer

Metode ini cocok untuk digunakan pada struktur beton yang hanya

permukaannya saja yang terlihat atau bisa dijangkau, karena prinsip metode

UPV ini adalah bersifat tidak merusak. Contoh struktur yang cocok

digunakan untuk metode ini yaitu jalan beton, pelat lantai dll.

2.3 Hammer Test

Hammer Test adalah pengujian mutu permukaan beton yang bersifat tidak

merusak. Hammer test bekerja berdasarkan prinsip energy, kekuatan beton

didapat secara empiris dengan mngeamati seberapa jauh loncatan ke

Tx

Rx1 Tx Rx2

16

belakang alat pemukul di dalam palu, setelah tumbukan terjadi. Jarak

pantulan yang timbul dari massa yang diberikan pada saat terjadi tumbukan

dengan permukaan beton, benda uji dapat memberikan indikasi kekerasan.

Pengujian ini sangat sensitive terhadap kondisi permukaan dan variasi

kekuatan yang ada pada permukaan beton. Karena factor sensitifitasnya

terhadap permukaan beton maka pengambilan uji dilakukan beberapa kali,

umunya diambil 9 kali ketukan atau tumbukan.

Metode penggunaan alat ini yaitu dengan memberikan suatu impuls

(tumbukan) pada permukaan beton yang di uji dengan suatu massa yang

diaktifkan dengan memberikan energi tertentu. Setelah suatu massa tersebut

di tumbukkan akan memberikan pantulan massa energy yang membuat

indikator nilai pukulan. Nilai indikator pantulan pukulan inilah yang

selanjutkan akan dikonversikan menjadi nilai kuat tekan. Hammer test yang

umunya digunakan adalah Hammer jenis Schmidt Rebound Hammer.

Hammer test berguna untuk memperkirakan keseragaman nilai kuat tekan

beton.

Gambar.2.3. Penggunaan Schmidt Hammer

17

Gambar.2.3.2. Detail Schmid Hammer

Metode uji Hammer ini digunakan untuk beberapa tujuan, yaitu :

a. mendapatkan nilai atau pengujian keseragaman beton yang terpasang

dilapangan

b. -Memberikan gambaran zona/daerah dari struktur beton yang memiliki

kualitas buruk atau mengalami penurunan/degradasi serta.

c. -Mengestimasi pertumbuhan kuat tekan dilapangan

Khusus untuk fungsi hammer test pada mengestimasi kuat tekan beton

dibutuhkan suatu korelasi/hubungan antara kekuatan tekan beton dengan

nilai pembacaan (rebound number). Nilai korelasi yang dibuat, ditentukan

berdasar pada tiap jenis komposisi campuran beton dan alat uji (rebound

hammer) yang digunakan. Nilai korelasi tersebut harus mencakup rentang

18

data kuat tekan yang diamati. Untuk mengestimasi kekuatan tekan selama

masa konstruksi, buat korelasi dengan melakukan serangkaian uji hammer

pada spesimen/benda uji silinder/kubus dan melakukan uji kuat tekan aktual

untuk spesimen/benda uji yang sama. Untuk mengestimasi kekuatan tekan

dari struktur/bangunan yang terpasang, bentuk hubungan/korelasi antara

nilai pembacaan hammer (rebound number) pada elemen struktur beton

yang diukur dengan kekuatan tekan aktual dari beton yang diambil pada

lokasi yang sama/berdekatan.

Terdapat beberapa sudut pengambilan hammer test pada beton uji yaitu :

a. Sudut 00 , yaitu untuk pengujian tegak lurus horizontal.

b. Sudut -900, pengujian tegak lurus ke bawah.

c. Sudut +900, pengujian tegak lurus ke atas.

d. Sudut 450, untuk pengujian pada bidang miring 45.

Dalam penggunaanya, hammer test perlu di kalibarsi terlebih dahulu, agar

kondisi pegas dalam alat sesuai dengan standar. Berikut adalah rumus yang

digunakan untuk mengkalibrasi alat hammer NJ-80:

𝑅 =∑ 𝑟𝑁

1

𝑁.....................................................................(2.6)

AK=80

𝑅 ̅.......................................................................(2.7)

Keterangan :

𝑅 = Angka rebound rata-rata

N = Jumlah pukulan

r = Besar pukulan (rebound)

AK = Angka kalibrasi