Ah… posting pertama di tahun 2011… topiknya tentang beton. Biar tidak bosen mbahas SAP2000 melulu, kita selingi sambil jalan-jalan ke lapangan. Maka jadilah tema tulisan kali ini tentang pengujian beton di lapangan.

Sewaktu kuliah dahulu jaman S-1 (tidak terasa sudah 10+ tahun yang lalu hehehe) ada praktikum tetang pengujian beton segar alias adukan betonnya. Itu lho pengujian slump, berat satuan adukan, bleeding, uji tekan silinder, dkk. termasuk pengujian materialnya (gradasi & kandungan lumpur pasir, kekerasan agregat, sampai ketahanan aus kerikil pake mesin Los Angeles yang suaranya klontang-klontang keras banget…). Laporan praktikumnya (termasuk gambar) ditulis tangan, ditambah deadline yang mepet, plus ada juga laporan praktikum mata kuliah lainnya, belum lagi hampir mendekati jadwal ujian mid/akhir… wah kok jadi nostalgia begini ya hehehe…
Nah itu tadi pengujian untuk beton segarnya, sebelum adukannya dicorkan ke bekisting/cetakan. Kalau di proyek-proyek antara lain termasuk pengujian slump dan pembuatan silinder/kubus beton sesaat sebelum pengecoran. Silinder/kubus tersebut yang selanjutnya dites di laboratorium. Untuk apa dites? Maklumlah, beton termasuk material yang sebenarnya tidak/kurang homogen, tidak seperti baja yang kualitasnya bisa cenderung sama misal untuk satu profil dengan lainnya. Banyak faktor yang bisa mempengaruhi seperti kualitas material, pencampuran adukan, dll. Hasil pengecoran bisa bervariasi terhadap waktu dan tempat. Sehingga, maksud dari pengujian tersebut adalah untuk kontrol kualitas secara berkala dan menerus.
Kemudian kalau adukannya sudah menjelma menjadi beton yang mengeras, bagaimana cara mengetahui kualitas aktual/sebenarnya? Pertanyaan semacam ini bisa muncul paling tidak umumnya karena dua hal. Pertama, hasil pengujian kubus/silinder yang tidak memenuhi persyaratan alias kuat tekan yang terlalu rendah, sehingga diperlukan konfirmasi terhadap kuat tekan aktual di lapangan. Kedua, untuk keperluan evaluasi bangunan eksisting (yang telah ada/berdiri). Evaluasi biasanya dilakukan jika ada kemungkinan adanya perubahan kualitas struktur, yang bisa terjadi karena accident (misal kebakaran, gempa), adanya kerusakan akibat kesalahan pengerjaan atau ketidaksesuaian dengan spesifikasi teknis, maupun karena faktor umur bangunan. Dari hasil evaluasi akan dapat diketahui berapa perkiraan kapasitas struktur dan rekomendasi perbaikan yang diperlukan. Evaluasi juga dilakukan bila terdapat perubahan fungsi bangunan, misal ruang kantor yang diubah menjadi ruang arsip/perpustakaan, yang nantinya akan merekomendasikan perkuatan struktur eksisting. Intinya, diperlukan data beton aktual secara langsung, baik untuk elemen struktur (misal pada balok/kolom tertentu) maupun secara keseluruhan.
Kembali ke pertanyaan di awal paragraf sebelumnya, pengujian beton pada struktur eksisting bisa dilakukan secara tidak merusak (non-destrcutive) maupun merusak. Yang dimaksud struktur di sini tidak terbatas pada bangunan gedung saja, namun bisa mencakup struktur jembatan, bendung, dll., sedangkan uji secara “merusak” tidak berarti bisa merusak seenaknya lho ya… tapi juga mempertimbangkan lokasinya agar tidak terlalu mempengaruhi kekuatan struktur. Sebenarnya ada banyak metode pengujian beton eksisting, tergantung pada tujuan dan cakupan evaluasinya. Yang akan dipaparkan di tulisan ini hanya beberapa metode yang lazim dilakukan untuk bangunan secara umum.
Kita mulai dari uji non-destruktif (Non Destructive Test, NDT). Pengujian ini dilakukan umumnya dengan kontak sensor peralatan detektor pada permukaan beton. Jika terdapat penutup seperti plesteran maka sebaiknya dikupas/dibobok terlebih dahulu.

• Hammer Test (Scmidht Rebound Hammer)

Pengujian in-situ ini termasuk salah satu yang cukup praktis. Alatnya tampak seperti pada gambar di atas, dengan ukuran kira-kira sebesar botol air minum kemasan ukuran sedang 500 ml dan berat yang ringan pula. Pencetus konsep alatnya pertama kali adalah Ernst Schmidt dari Swiss, yang kemudian menjadi nama populer alat ini. Prinsipnya adalah dengan pantulan massa di ujung alat (jadi semacam memukulkan ‘palu’) pada permukaan beton yang rata (lihat gambar bawah). Pada sisi luar alat terdapat skalan bacaan yang akan menunjukkan nilai pantulan/rebound tersebut.

Sumber : [1]

Operator bisa melakukan pengujian dengan alat ini baik untuk arah horizontal maupun vertikal (masing-masing posisi akan diberikan faktor koreksi nantinya). Pengujian dapat dilakukan pada beberapa titik, dengan masing-masing titik pengujian pukulan hammer dilaksanakan beberapa kali pukulan pada suatu luasan ukuran 300mm x 300 mm sehingga didapatkan beberapa nilai bacaan untuk satu titik (masing-masing pukulan di tempat berbeda). Nilai bacaan tersebut umumnya selanjutnya diolah untuk mendapatkan korelasi dengan perkiraan kuat tekan elemen beton dimaksud.

Perlu diperhatikan juga bahwa sesuai prinsip kerjanya yang berupa pantulan pada permukaan beton, maka sebenarnya nilai bacaan tersebut adalah representasi pada permukaan saja dan belumlah mewakili sifat keseluruhan elemen betonnya. Kalibrasi terhadap sampel lab dengan sifat yang bisa mendekati beton yang diuji di lapangan (yang tentu juga tidak mudah) juga diperlukan demi akurasi pengukuran. Selain itu, nilai bacaan juga akan dipengaruhi oleh beberapa faktor a.l.: pengaruh agregat (pantulan pada daerah yang dekat dengan agregat akan memberikan nilai bacaan yang lebih tinggi dibanding pada mortar/pasta); kemungkinan adanya keropos di dalam elemen beton yang diuji (yang akan menunjukkan nilai bacaan rendah); kekeringan permukaan (permukaan basah memberikan nilai yang lebih kecil); variasi campuran beton; dll. Oleh karena itu, jika pengujian ini dimaksudkan untuk mendapatkan representasi nilai kuat tekan beton aktual, maka sebaiknya juga didampingi dengan metode pengujian lainnya sebagai pembanding.

• Microcrackmeter

Kalau yang ini sebenarnya bukan termasuk kategori pengujian, namun sebatas hanya pengamatan visual saja. Sesuai namanya, alat ini berfungsi untuk menentukan lebar retakan (crack) pada permukaan elemen beton.

Alat ini juga cukup kecil dan ringan, prinsipnya mirip seperti mikroskop (atau mungkin lebih mirip teropong), yaitu untuk melihat retakan yang diperbesar tampilannya dengan bantuan lensa optik. Operator cukup menempelkan alat di lokasi sekitar crack lalu melihat lewat ujung yang lain. Pada alat ini juga tercantum garis-garis skala bacaan (seperti pada mistar atau meteran), sehingga operator juga bisa langsung menentukan/mengukur lebar retakan yang teramati. Untuk pengamatan di tempat yang relatif gelap, alat ini dilengkapi juga dengan lampu kecil untuk penerangan.

Retakan yang diamati di sini adalah yang berukuran kecil/lembut. Yang digaris merah pada gambar kedua di atas itu dari spidol, bukan lebar retakannya, untuk kemudahan pencatatan saja. Pengamatan retakan bisa bertujuan untuk keperluan evaluasi (misal perbandingan terhadap batasan ijin lebar retak) ataupun untuk perkiraan volume injeksi pada retakan (bila nantinya diperlukan perbaikan misal dengan grouting).

• UPV (Ultrasonic Pulse Velocity) Test

Prinsip kerja alat ini memanfaatkan rambatan gelombang pada medium tertentu (dalam hal ini elemen beton).

Foto di atas menampilkan alat PUNDIT (Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating Tester). Jika Schmidt Hammer berbasis analog dan mengandalkan kinerja mekanis (pantulan massa), maka alat ini merupakan perlatan elektronis. Foto pertama adalah unit utamanya, mencakup prosesor dan display bacaan (unit ini yang akan membangkitkan gelombang), sedangkan foto kedua adalah unit sensor (sebagai transmitter dan receiver gelombang) yang nantinya ditempelkan ke permukaan beton (bulatan warna biru) dan beberapa kabel. Terlihat juga di foto kedua silinder metal panjang dan kaleng isi pelumas (grease). Apa guna dua benda terakhir ini?
Cara kerja peralatan ini adalah dengan menempelkan unit sensor (bulatan biru, foto kedua) ke permukaan beton, yang akan memancarkan gelombang dari transmitter dan menuju ke receiver. Waktu rambat gelombang tersebut, akan ditampilkan dan bisa dibaca pada display (unit dalam kotak, foto pertama). Saat unit sensor ditempelkan ke permukaan beton, harus terjadi kontak yang sempurna antara keduanya agar gelombang bisa merambat sempurna. Karena beton dan unit sensor sama-sama bersifat padat/keras, maka kemungkinan akan terdapat celah/rongga antara keduanya. Oleh sebab itu digunakan medium gel (misal memakai grease/vaselin) yang nantinya menjadi perantara dan memastikan bahwa terjadi kontak sempurna antara kedua bidang permukaan (beton dan unit sensor). Sedangkan silinder metal/besi digunakan untuk kalibrasi alat sebelum digunakan (lihat foto di bawah ini), dengan mempertimbangkan sifat besi yang cenderung homogen materialnya.

Penempatan unit sensor (lihat gambar di bawah) bisa secara direct ( unit sensor pada permukaan yang saling berlawanan, a), semi-direct (unit transmiter dan receiver saling tegak lurus, b), atau indirect (sensor pada permukaan yang sama, c). Metode direct adalah yang paling akurat, sedangkan metode lain akan membutuhkan koreksi. Foto-foto pengujian berikut menampilkan pengujian dengan metode indirect.

Sumber : [2]

Dengan mengetahui jarak antara dua unit sensor tersebut (yang memenuhi batasan minimum) dan waktu rambat gelombang (dari bacaan display), bisa diperoleh kecepatan rambat gelombang pada beton yang diuji/diamati. Nah, pemanfaatan data kecepatan rambat gelombang ini bisa bervariasi. Tuntutan yang paling diinginkan adalah korelasi dengan kekuatan beton (nilai kuat tekan). Namun ingat pula bahwa material beton sebenarnya bersifat heterogen dalam sudut pandang medium perambatan, karena terdiri dari kerikil/agregat (bisa bervariasi macam dan ukurannya) dan pasta semen, selain itu juga tergantung dari campurannya. Campuran beton yang satu dengan lainnya (walaupun dengan kuat tekan relatif sama) belum tentu bisa menghasilkan bacaan yang sama, belum lagi jika mempertimbangkan faktor kondisi lingkungan dan umur beton di lapangan. Akan lebih baik jika terdapat sampel lab yang berfungsi sebagai kalibrasi dengan beton di lapangan namun harus dengan campuran yang sama atau mendekati dengan keadaan in-situ, tapi ini pun pasti tidak mudah. Faktor lain adalah adanya pengaruh tulangan (medium rambatan gelombang menjadi berubah) dan adanya crack/retakan.
Kalau yang disebut terakhir tadi (crack) justru bisa dideteksi dengan peralatan ini. Intinya, pada daerah crack maka gelombang akan merambat melalui udara (medium berbeda), yang akan mengakibatkan perubahan waktu tempuh dan akhirnya adalah menghasilkan kecepatan rambat yang berbeda. Dengan membandingkan dengan kecepatan rambat di lokasi tanpa crack, maka bisa dilokalisir tempat yang diduga terdapat retakan, termasuk pula perkiraan kedalaman crack. Namun harap diketahui pula jika retakan terisi oleh air, maka hal ini bisa menjadi tidak akurat. Pengaruh perubahan kecepatan juga bisa difungsikan untuk mengukur tingkat keseragaman/homogenitas material beton eksisting (terutama pada beton precast), dan juga perkiraan ketebalan elemen misal slab serta modulus elastis material. Beberapa fungsi yang disebut dalam paragraf inilah sebenarnya yang lebih cocok diterapkan dalam penggunaan alat ini.
Terus, kalau diinginkan prediksi kekuatan beton eksisting yang relatif lebih akurat gimana donk? Nanti akan dibahas di jilid eh bagian kedua. Maksudnya, to be continued dulu ya…
Referensi :
-          Arsip foto proyek/pribadi
-          Pengalaman lapangan
-          [1] Concrete Construction Engineering Handbook, 2nd Ed., Edward G. Nawy
-          [2] Testing of Concrete in Structures, 3rd Ed., J.H. Bungey & S.G. Millard
(Terima kasih juga untuk rekan-rekan yang sudah bersedia ‘nampang’ di foto-foto di atas)
Oya, sebelum berpisah (kayak siaran TV aja…), ada tambahan kecil lho di blog ini. Ada satu di atas (untuk mempermudah navigasi & pembacaan)  , dan satu di sebelah kanan (lanjutan/pindahan dari posting ini). Selamat menikmati & sampai jumpa…

Sumber: http://purbolaras.wordpress.com/2011/01/22/uji-beton-in-situ-part-1/