J URNAL S AINSTEK STT P EKANBARU - V OL . 11 N O . 1 (2023)
Terbit online pada laman web jurnal :
https://ejournal.sttp-yds.ac.id/index.php/js/index

## Sainstek
(e-Journal)
|    ISSN (Print) 2337-6910    |    ISSN (Online) 2460-1039    |

## Pengaruh Kadar Air  Terhadap Modulus Elatisitas Beton Menggunakan Uji Ultrasonik
Neri Puspita Sari a , Desi Yasri b
a,b Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru, Jl. Dirgantara No.4, Pekanbaru, Indonesia

## I NFORMASI A RTIKEL

## ABSTRACT
Sejarah Artikel: Diterima Redaksi: 25 April 2023
Revisi Akhir: 17 Mei 2023
Diterbitkan Online : 30 Juni 2023
The study was conducted to determine the effect of increasing the water content of 2.5%, 5%, 7.5% and 10% of the effect of  adding water-cement ratio to the modulus of elasticity of concrete with the Ultrasonic Pulse Velocity / UPV test. This research was carried out using fine aggregate type 1 sand from Cimalaka, maximum  diameter  of  coarse  aggregate  20  mm  from  Cimahi  and  Portland cement Type 1. Each test uses two samples. The results of the analysis show that the addition of water will reduce the value of the modulus of elasticity.
K ATA K UNCI
UPV, modulus of elasticity, concrete, moisture content

## K ORESPONDENSI
Telepon: 085363935113 E-mail: neripuspitasari@gmail.com

## 1. PENDAHULUAN
Beton,  bahan  yang  heterogen  dan  berpori,  terdiri  dari beberapa jenis rongga  yang dapat ditembus oleh beberapa bahan  lain  seperti  air  yang  dapat  memberi  pengaruh penting pada sifat mekanik dan durabilitas beton [1] . Kuat tekan  merupakan  sifat  mekanis  utama  beton  yang perilakunya dinyatakan dalam modulus elastisitas [2] .
Pengujian  ultrasonik  merupakan  salah  satu  metode pengujian  beton  yang  digunakan,  dengan  keunggulan proses pengujian yang cepat, prosedur pengoperasian yang mudah,  dan  sifat  yang  tidak  merusak.  Kekuatan  dan parameter beton lainnya dapat dievaluasi berdasarkan pada kecepatan pulsa ultrasoniknya. Kecepatan pulsa ultrasonik beton dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti sifat bahan, proporsi campuran, umur, dan kadar air [3]

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Modulus elastisitas merupakan parameter dalam mengetahui  sifat  -  sifat elastic suatu  bahan.  Sifat  bahan beton  adalah  non  linear  atau  elasto-plastik,  dimana  nilai modulus  elastisitas  bevariasi  berdasarkan  pada  umur beton, sifat-sifat agregat dan semen, kecepatan pembebanan, jenis dan ukuran dari benda uji.
Pengujian  Ultrasonic  pulse  velocity  (UPV)  pada  beton digunakan  untuk  mengukur  kecepatan  hantaran  dari gelombang (pulse velocity) ultrasonik yang melewati suatu beton. Prinsip metode UPV didasarkan pada ketergantungan kecepatan propagasi gelombang tegangan (v)  pada  kerapatan  (q)  dan  elastis  konstanta  padatan (modulus  elastisitas,  E  dan  koefisien  Poisson,  I) [4],  [5] . Cara kerja alat UPV, dengan memberi getaran gelombang longitudinal  lewat  tranduser  elektro–akustik,  melalui cairan  perangkai  yang  berwujud  gemuk  ataupun  sejenis pasta  selulose,  yang  dioleskan  pada  permukaan  beton
sebelum  tes  dimulai.  Saat  gelombang  merambat  melalui media  yang  berbeda,  yaitu  gemuk  dan  beton,  pada  batas gemuk  dan  beton  akan  terjadi  pantulan  gelombang  yang merambat  dalam  bentuk    gelombang  geser  dan longitudinal.  Gelombang  geser  merambat  tegak  lurus lintasan, dan gelombang longitudinal merambat sejajar lin- tasan [6] .
Tes UPV dapat digunakan untuk: mengetahui keseragaman kualitas beton,  mengetahui kualitas struktur beton setelah umur  beberapa  tahun,  mengetahui  kekuatan  tekan  beton, serta    menghitung  modulus  elastisitas  dan  koefisien Poisson beton [6], [7] .
Perhitungan modulus elastisitas dapat diukur menggunakan  pancaran  gelombang  ultrasonik  yang merambat kedalam beton [8]

## 3. METODOLOGI
Pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Struktur  dan Bahan  Institut  Teknologi  Bandung.  Pengujian  ini  untuk mendapatkan  Modulus  Elastisitas  beton.  Pengujian menggunakan  benda  uji  silinder  berdiameter  10  cm  dan tinggi 20 cm dan mutu beton 22,5 Mpa, dengan menambah kadar air sebesar 0%, 2,5%, 5%, 10%.
Pengujian modulus elastisitas dilakukan pada umur 3 hari, 7 hati, 14 hari, dan 28 hari. Metode yang digunakan sesuai  SK-SNI.  Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam pengujian  ini  adalah  :    agregat  halus  (pasir  beton  1)  dari Cimahi, Agregat kasar  dari Cimahi, semen portland tipe I dan air bersih.
Metode penelitian yang digunakan penelitian kuantitatif dengan eksperimental berdasar 4 variabel  yaitu: variasi  kadar  air,    umur  beton,  Modulus  Elastisitas  dan kecapatan rambat gelombang ultrasonik.
Pengukuran  kecepatan  rambat  gelombang  ultrasonik dinyatakan dalam persamaan :
𝑉 = 𝐿 𝑇 (1)
Dimana :
V = kecepatan rambat gelombang ultrasonic (km/sec) L = jarak tempuh(mm)
T = waktu tempuh gelombang ultrasonic (µ sec) Dari  pengukuran  kecepatan  gelombang  ultrasonic dimungkinkan untuk menghitung modulus elastisitas beton dengan rumus :
𝐸  = 𝑉 2 𝑥 𝛾 𝑥 1/ 𝑔 𝑥 10 7
(2)
Dimana :
E  = Modulus Elatisitas Beton (kg/ cm2) Γ  = Berat jenis beton (gr/cm3)
V = Kecepatan rabat gelombng ultrasonic (km/sec)
Gambar 1. Posisi penempatan transducer pada pengujian

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Kualitas Beton
Kualitas  beton  dapat  dilihat  dari  nilai  kecepatan  rambat gelombang  ultrasonik  yang  dihitung  menurut  persamaan (1), dimana jarak tempuh (L) merupkan hasil pengukuran jarak yang ditentukan langsung dari benda uji, sedangkan waktu tempuh (T) adalah hasil tampilan pencacah digital. Kualitas beton dapat dilihat dari gambar dibawah :
Dari Gambar 2 menunjukan kadar air mempenggaruhi kecepatan  rambat  gelombang  utrasonik.  Semakin  besar kadar  air,  kurva  menurun  disebabkan  kecepatan  rambat gelombang semakin berkurang. Hubungan nilai  kecepatan rambat  gelombang  berbanding  terbalik  dengan  kadar  air. Garis  penurunannya  terlihat  linear.  Kualitas  beton mempenggaruhi amplitudo dan frekuensi pusat sepetrum, ketika  kualitas  beton  menurun  amplitudo  sepetrum berkurang dan frekuensi menurun [9], [10] .
PUNDIT
Gambar 2 , Kecepatan rambat ultrasonik dengan   variasi kadar air
Umur  beton  3  hari  kecepatannya  rambat    gambar paling rendah  mutu beton masih dikategorikan baik walau hampir  mendekati  medium.  Pada  umur  beton  7  hari,  14 hari,  28  hari  terlihat  selisi  kecepatan  rambatnya  tidak terlalu jauh, mutu beton masuk kategori baik.
Kecepatan  rambat  dan  kekuatan  beton  sangat berpengaruh pada umur beton dimana terjadi peningkatan kecepatan rambat seiring penambahan waktu curing [11] .

## 4.2. Modulus Elastisitas Beton
Modulus  elastisitas  merupakan  hasil  pengukuran  yang dilakukan untuk mengetahui ketahanan suatu objek ketika
diterapkan gaya. Jadi, modulus elastisitas ini dipergunakan untuk  mencari  tahu  seberapa  besar  rasio  objek  tersebut dapat  berubah  (deformasi  elastis)  ketika  mengalami tekanan atau regangan .
Perhitungan  modulus  elatisitas  berdasarkan  hasil  data ultrasonik pada masing-masing benda uji. Kemudian dicari hubungan  modulis  elatisitas  akibat  pengaruh  kadar  air dengan menggunakan fungsi regresi.
2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 0 2,5 5 7,5 10 K ece p ata n R amb at … Kadar Air (%) 3 hari 7 hri 14 hari 28 hari Poor Concrete (presence of Flows) Medium Good Excelent
250000 300000 350000 400000 450000 500000 0 5 10 15 20 25 30 M o du lus E la st si ta s (kg /c m 2 ) Umur ( hari )
kadar air 0%
kadar air 2,5% kadar air 5%
kadar air 7,5% kadar air 10%
Kadar Air 0% y = 308798x 0,112 R² = 0,8610 Kadar Air 2,5% y = 293927x 0,0995 R² = 0,9258 Kadar Air 5% y = 279681x 0,0978 R² = 0,9045 Kadar Air 7,5% y = 272413x 0,0883 R² = 0,8904 Kadar Air 10% y = 258836x 0,0829 R² = 0,9425

## Gambar 3 Hubungan modulus elastisitas dengan umur beton
Gambar  3.  memperlihatkan  pengaruh  modulus elastisitas  terhadap  umur  beton  dimana  modulus  elastisitas menggalami  kenaikan  seiring  pertambahan  umur  beton. Kenaikan  Modulus  elastisitas  terhadap  umur  beton  ditampilkan menggunakan fungsi regresi berpangkat. Koefisen korelasi (R2) modulus  elastisatas  terhadap  umur  beton  sangat  kuat  yaitu berkisar 0,86 – 0,94. UPV  meningkat seiring bertambahnya usia, tetapi  laju  pertumbuhannya  bervariasi  menurut  campuran proporsi [12], [13].
Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  kecenderungan peningkatan modulus elatisatas beton seiring dengan pertambahan  umur.  Penambahan  persentase  kadar  air  didalam beton  menyebabkan  penurunan  nilai  modulus  elastisitas, sehingga  hubungan  antara  modulus  elastisitas  dengan  kadar  air dapat dilihat pada Gambar 4.
Umur Beton 3 hari y = -8987,1x + 429469 R² = 0,9698 Umur Beton 7 hari y = -10756x + 421656 R² = 0,9509 Umur Beton 14 hari y = -7815,1x + 389704 R² = 0,9628 Umur Beton 28 hari y = -5865,7x + 337980 R² = 0,8797
Gambar 4 Hubungan modulus elastisitas dengan kadar air.
Nilai modulus elatitas beton mengalami penurunan secara linear dengan bertambahnya persentase  kadar air. Fungsi regresi ditampilkan untuk mengukur Modulus elatisitas (E) akibat  pertambahan  persentase  kadar  air.    Modulus Elastisitas dan kadar ait memiliki koefisien korelasi  yang kuat (R2) berkisar antara 0,88-097.
UPV akan lebih berpengaruh pada air semen di bawah 0,4 [3] .  Peningkatan  kadar  air  mengakibatkan  nilai  UPV hampir linier [5], [11] .

## 5. KESIMPULAN
Hasil  penelitian  di  Laboratorium  dan  analisis  data,  maka dapat dimbil kesimpulan sebagai beruikut:
1) Nilai  Kecepatan  rambat  berbanding  terbalik dengan kadar air, dimana semakin tinggi kadar air kecepatan  rambat  makin  rendah  dan  nilai kecepatan rambat berbanding lurus dengan umur beton,  dimana  semakin  lama  usia  beton, kecepatan rambat makin meningkat.
2) Modulus elastisitas beton yang dihitung berdasarkan persamaan regresi
3) Hubungan  antara  usia  beton  dan  modulus elastitas  adalah  berbanding  lurus,  modulus elatitas  meningkat saat umur beton bertambah
4) Hubungan antara kadar air dan modulus  elastitas adalah  berbanding  terbalik,  dimana  terjadinya penurunan  modulus  elatitas    saat  penambahan kadar air umur 28 hari
250000 300000 350000 400000 450000 0 2,5 5 7,5 10 M o d u lu s El as ti si ta s (k g/ cm 2 ) Kadar Air (%) 3  hari
7 hari 14 hari 28 hari

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M.  Doreen,  E.  Candelaria,  S.  Kee,  J.  Yee,  and  J.  Lee, “Effects  of  Saturation  Levels  on  the  Ultrasonic  Pulse Velocities  and  Mechanical  Properties  of  Concrete,” 2021.
[2] V. G. Haach,  L. M. Juliani, M. Ravanini, and  D. Roz, “Ultrasonic  evaluation  of  mechanical  properties  of concretes  produced  with  high  early  strength  cement,”
CONSTRUCTION & BUILDING MATERIALS , vol. 96, pp. 1–10, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.139.
[3] J. Jiang, D. Zhang, F. Gong, and D. Zhi, “Prediction of Ultrasonic  Pulse  Velocity  for  Cement  ,  Mortar  ,  and Concrete  through  a  Multiscale  Homogenization Approach,” 2022.
[4] V. Sampebulu and P. Mushar, “Analisis  Perbandingan
Nilai  Kuat  Tekan  Beton  antara  Destructive  Test  dan Non-Destructive  Test  dalam  Perawatan  Basah  dan Kering ( Utm Vs Upv ),” in Temu Ilmiah IPLBI 2016 ,
2016, pp. 19–24.
[5] H.  Güneyli,  S.  Karahan,  A.  Güneyli,  and  N.  Yapιcι, “Water  content  and  temperature  effect  on  ultrasonic pulse  velocity  of  concrete,” Russian  Journal  of Nondestructive  Testing ,  vol.  53,  no.  2,  pp.  159–166,
2017, doi: 10.1134/S1061830917020024.
[6] S.  Wedhanto,  “Penggunaan  Metode  Ultrasonic  Pulse Velocity  Test  untuk  Memperkirakan  kekuatan  dan keseragaman mutu beton K 200 Nom destruktif,” Jurnal Bangunan , vol. 20, no. 1, pp. 43–52, 2015.
[7] International  Atomic  Energy  Agency, Guidebook  on non-destructive  testing  of  concrete  structures ,  vol.  17, no. 17. 2002.
[8] A.  Purwanto  and  A.  Ro’uf,  “Sistem  Pengukuran Modulus  Elastisitas  Beton  Menggunakan  Metode Ultrasonic  Pulse  Velocity,”  vol.  8,  no.  1,  pp.  25–36,
2018, doi: 10.22146/ijeis.30978.
[9] J. Rhazi and S.  Kodjo, “Non-destructive  evaluation of concrete by the quality factor,” vol. 5, no. 16, pp. 2458– 2465, 2010.
[10] J.  Xu  and  H.  Wei,  “Ultrasonic  testing  analysis  of concrete  structure  based  on  s  transform,” Shock  and Vibration , vol. 2019, 2019, doi: 10.1155/2019/2693141.
[11] Y. C. Lin, Y. Lin, and C. C. Cheng, “A Unified Equation for  Prediction  of  Concrete  Strength  at  Various  Ages Using the Ultrasonic Pulse Velocity,” Applied Sciences
(Switzerland) , vol. 12, no. 17, 2022, doi:
10.3390/app12178416.
[12] I.  Lawson et  al. ,  “Non-Destructive  Evaluation  of Concrete  using  Ultrasonic  Pulse  Velocity  Non-
Destructive  Evaluation  of  Concrete  using  Ultrasonic Pulse  Velocity,” Applied  Sciences,  Engineering  and
Technology , vol. 3, no. 6, pp. 499–504, 2011.
[13] Y. Lin, S. F. Kuo, C. Hsiao, and C. P. Lai, “Investigation of  pulse  velocity-strength  relationship  of  hardened concrete,” ACI  Materials  Journal ,  vol.  104,  no.  4,  pp.
344–350, 2007, doi: 10.14359/18823.