Tuesday, 26 July 2011

C1004

JABATAN KEJURUTERAAN AWAM
C 1004 TEKNOLOGI KONKRIT
TOPIK 2
 BANCUHAN KONKRIT
(CONCRETE MIXTURE)
PENGENALAN
(Introduction)
Merupakan satu proses pemilihan juzuk-juzuk yang sesuai bagi bahan-bahan konkrit supaya bancuhan yang dihasilkan bermutu tinggi serta ekonomi, Bnacuhan konkrit yang dihasilkan hendaklah kuat dan tahanlasak serta darjah keboleholahan yang tinggi. Sesuatu struktur konkrit yang tidak di rekabentuk dengan baik akan mengalami pelbagai masalah keretakan dan menyebabkan struktur tadi tidak mampu menanggung beban yang sepatutnya.
Terdapat tiga objektif rekabentuk iaitu:
  1. Struktur yang dibina selamat dan selesa digunakan.
  2. Struktur yang dibina mencapai fingsi-fungsi rekabentuk sepanjang hayat struktur tersebut.
  3. Lebih ekonomi dari segi pembinaan dan penyelenggaraan.
Untuk memperolihi kesemua objektif diatas sesuatu konkrit yang bermutu tinggi mestilah menepati faktor berikut:
  1. Bahan-bahan mestilah dinisbahkan dengan betul dan tepat mengikuti piawaian (specification) yang ditetapkan. Nisbah bancuhan dan nisbah air simen (mix ratio and water cement ratio)
  2. Konkrit mestilah mempunyai tarafkerja yang tinggi dan mudah dikerjakan.

Penentuan sifat konkrit
(determination characteristic of concrete)
  1. Tarafkerja (workability)
Di definasikan sebagai penentuan cara yang termudah konkrit dituangkan dan dimampatkan. Kandungan simen, saiz batu baur menyeluruh dan bentuknya akan mempengaruhi kuantiti air bagi menghasilkan satu bancuhan konkrit yang mudah diolah. Konkrit yang berkuliti adalah konkrit yang betul-betul padat dan tanpa adanya gelombong udara di dalamnya.
Kesan bancuhan dan faktor yang mempengaruhi terafkerja (workability) konkrit adalah seperti berikut:
Bahan
(material)
Faktor mempengaruhi
(influence@ affect  factor)
Simen (cement)
Mestilah simen yang betul-betul halus dan bebas dari ketulan. Ini adalah untuk  mengelakkan konkrit tersebut mengalami keretakan setelah matang.
Air (water)
Mestilah bersih dari sebarang kotoan dan sulfat. Sekiranya nisbah air tinggi, kekuatan rendah dan sebaliknya
Batu baur (aggregates)
Mestilah lulus ujian yang ditetapkan. Penggunaan batu baur yang tinggi boleh boleh meninggikan kekuatan konkrit dan tarafkerja yang rendah.
Bahan tambah(additives)
Penggunaannya dalah untuk mengubah sifat konkrit sahaja
Penggredan batu baur
( grading of aggregates)
Penting bagi menentukan tarafkerja serta untuk menentukan taburan saiz batu baur supaya bandingan dapat dibuat bagi memastikan ianya berada di dalam had-had yang ditetapkan bagi mencapai kekuatan yang dikehendaki.


Terdapat beberapa ujian bagi menentukan tarafkerja (workability) konkrit tersebut iaitu:
a.    Ujian penurunan / runtuhan (slump test)
Ujian ini merupakan kaedah yang paling praktikal dilakukan di tapak bina dan sesuai digunakan untuk semua jenis konkrit. Perubahan nilai penurunan merupakan perubahan pada bahan, kandungan air ataupun kadar bancuhan yang digunakan. Terdapat tiga jenis penurunan yang biasa diperolihi iaitu:
i.              Penurunan SEBENAR
Menunjukkan bancuhan yang tepat mengikut nisbah
ii.            Penurunan RUNTUH/ROBOH
Menunjukkan bancuhan yang terlalu basah
iii.           Penurunan RICEH
Menunjukkan bancuhan yang kekurangan simen.
b.    Ujian angkadar kepadatan (compacting factor test)
Kebolehkerjaan (workability) adalah penting dalam kerja-kerja konkrit untuk mengenalpasti tahap kesenangan kerja dan bancuhan sesuatu konkrit. Ujian ini dapat mengukur kebolehkerjaan konkrit dengan lebih tepat berbanding dengan ujian penurunan. Ujian ini juga biasa dilakukan di tapak bina yang mempunyai tempat khas berbumbung atau di makmal tapak tersebut. Contoh pengiraan seperti dibawah:
Berat selinder                                                     6.75 kg
Berat selinder + konkrit separuh padat          19.08kg
Berat selinder + konkrit penuh padat             20.15kg
Berat konkrit seperuh padat                             12.33kg
Berat konkrit penuh padat                                13.04kg
Faktor kepadatan                                               0.92
                                    Berat konkrit separuh padat
Faktor kepadatan =    _______________________
                                      Berat konkrit penuh padat
                                             
Weight of partially compacted concrete
The compacting factor =_______________________________
                                          Weight of fully compacted concrete
c.    Ujian VeBe (VeBe test)
Merupakan satu kaedah pengukuran yang digunakan dimana mampatan dengan kaedah alat getar diperlukan.
Ujian ini mengandungi dua bahagian dimana pertama ujian penurunan dilakukan di atas meja getar dengan tidak dibuka suis dan kedua plat telus cahaya dibiarkan jatuh keatas permukaan konkrit secara perlahan-lahan dan suis pun dibuka. Bacaan diambil setelah air memenuhi permukaan plat telus cahaya tersebut.
Jadual konsistensi
Konsistensi
(consistency)
Runtuhan
(slump) mm
Faktor mampatan (compacting factor)
VeBe
saat
Terlalu kering
0
0.70
18 – 32
Terlalu tegar
0 - 15
0.78
10 – 18
Sangat tegar
15 - 25
0.85
5 – 10
Tegar
25 - 50
0.89
3 – 5
Tegar pelastik
50 - 100
0.92
 1 – 3
Pekat mengalir
100 - 150
0.95
1
Cair mengalir
150 - 200
1.0
0

 Cadangan penurunan konkrit
1
Sangat rendah
0 – 25 mm
Konkrit jalan menggunakan alat getar
2
Rendah
25 – 50 mm
Konkrit jalan, konkrit jisim menggunakan alat getar
3
Sederhana
50 – 100mm
Konkrit bertetulang menggunakan alat getar
4
Tinggi
100 – 175 mm
Konkrit bertetulang tidak menggunakan alat getar

Cadangan faktor mampatan
Faktor mampatan
kebolehkerjaan
kegunaan
1
0.95
Sangat tinggi
Kerja konkrit yang menggunakan tetulang keluli yang banyak dan rumit
2
0.90
Sederhana
Kerja konkrit mudah yang tidak memerlukan tetulang
3
0.85
Rendah
Konkrit tetulang dalam jumlah yang besar dan dipadatkan
4
0.75
Sangat rendah
Konkrit jisim (mass concrete) yang banyak dan dipadatkan






Jadual konsistensi dan kegunaan
Kegunaan
Runtuhan
 (slump)
mm
Faktor mampatan
(compacting factor)
VeBe
saat
Kekuatan konkrit paling tinggi bagi konkrit tegas dulu dimampatkan dengan penggetar berat
0
0.70 – 0.78
Lebih 20
Kekuatan konkrit tinggi, konkrit padu dan hampar dimampatkan dengan penggetar
0 - 25
0.78 – 0.85
7 - 20
Konkrit bertetulang biasa dimampatkan dengan penggetar, konkrit padu mampatan tangan
25 - 50
0.85 – 0.92
3 - 7
Konkrit bertetulang berat dimampatkan dengan penggetar, konkrit mampatan tangan bagi konkrit bertetulang untuk struktur rasuk, tiang dinding dan lantai (beam, column, wall and floor slab)
50 - 100
0.92 – 0.95
1 -3
Konkrit bertetulang berat dimampatkan tanpa penggetar dimana kerja mampatan sukar dilakukan, cerucuk tuang disitu (insitu concrete pile)
100 - 175
Lebih 0.95
1


  1. Kekuatan (strength)
Kualiti sesuatu bancuhan konkrit juga ditentukan melalui kekuatannya menerima tekanan (compression). Kekuatan ini ditentukan dengan membuat persampelan ujian, di awet dan dihancurkan pada umur 3, 7, 14 dan 28 hari selepas kiub dibuat. Untuk tujuan kajian, specimen akan diuji pada umur setahun. Kekuatan konkrit ini dipanggil kekuatan ciri (characteristic strength) dengan simbolnya Fcu = N/mm2. Biasa ujian yang digunakan untuk mengetahui kekuatan konkrit ini ialah ujian selinder dengan garispusat 150 mm dan 300 mm tinggi serta ujian kiub dengan saiz 150 × 150 × 150 mm. Pada permukaan  kiub tersebut mestilah ditandakan tarikh tuangan, nisbah bancuhan, nisbah air simen, bahagian konkrit dibuat, nama projek dan tutup permukaan kiub ataupun rendam kedalam air, sebagai pengawetan.
                                                                      beban kenaan (fail load) (KN)
Kekuatan ciri (characteristic strength) Fcu = ________________________
                                                                      Luas permukaan (area) mm2

Peringkat konkrit (grade of concrete)
Bagi mengelakkan kekeliruan, adalah baik kita mengurangkan angka perbezaan kekuatan konkrit yang digunakan bagi keperluan penentuan. CP 110 mencadangkan kadar terhad bagi merekabentuk peringkat konkrit dengan menyambungkan angka yang digunakan dengan kekuatan ciri adalah N/mm2. Seperti jadual dibawah:
Peringkat (grade)
Kekuatan ciri (characteristic strength)
N/mm2
Kegunaan secara am
(general usage)
7
10
7
10
Konkrit tanpa tetulang @ konkrit padu (solid concrete)
15
15
Konkrit tetulang dengan batu baur ringan(reinforced concrete with light aggregates)
20
25
20
25
Konkrit tetulang dengan batu baur padu (reinforced concrete with solid aggregates)
30
30
Konkrit tegas dulu kaedah tegang dulu (pre-stressed concrete pre-tensioned)
40
50
40
50
Konkrit tegas dulu kaedah tegang kemudian (pre-stressed concrete post-tensioned)


Konkrit baru
Merupakan konkrit yang mempunyai tarafkerja yang tinggi (high workability) dan masih berada dalam keadaan pelastik. Terdapat dua criteria yang perlu diambilkira iaitu:
  1. Keperluan jangka panjang
Iaitu bagi konkrit keras yang mesti mengambilkira semua kekuatan ciri (characteristic strength) seperti kekuatan mampatan, ketahanlasakan,ricehan, kestabilan isipadu dan sebagainya.(compression, durability, shear, volume stability and etc)
  1. Keperluan jangkamasa pendek
Konkrit mestilah berada dalam keadaan pelastik bertujuan untuk memudahkan kerja-kerja pengkonkritan seperti bancuhan, penuangan, pemadatan dan sebagainya. (mixer, placing, vibrating and etc)

Kecacatan konkrit (defect of coccrete)
Terdapat tiga kecacatan yang sering berlaku didalam kerja-kerja konkrit iaitu:
  1. Pengasingan bahan (segregation)
Merupakan pemisahan bahan-bahan bancuhan yang tidak seragam disebabkan oleh perbezaan saiz campuran dan pengelolaan yang tidak rapi. Terdapat dua jenis pengasingan bahan iaitu:
i.              Pengasingan antara batu baur kasar dengan batu baur halus yang menampakkan perlapisan dalam bancuhan tersebut.
ii.            Pengasingan turapan dari bancuhan (air + simen). Ini disebabkan oleh kandungan air terlalu tinggi ataupun pemadatan yang terlalu lama.

  1. Penjujusan/penjujahan (bleeding)
Merupakan lapisan air yang keluar kepermukaan konkrit apabila konkrit mula mengeras. Ini berpunca dari air yang tidak digunakan semasa proses penghidratan (hydration process). Terdapat beberapa cara mengatasi masalah ini iaitu:
i.              Menggunakan serbuk simen yang betul-betul halus dan beralkali.
ii.            Menggunakan batu baur halus (fine aggregates) yang kurand dari 150µm.
iii.           Mencampurkan serbuk aluminium@pozolonas .

  1. Honey comb
Merupakan lubang-lubang kecil yang terdapat pada permukaan konkrit, disebabkan batu baur halus yang digunakan mengandungi kotoran dan kegemburan yang tinggi. Untuk mengatasi masalah ini batu baur halus yang digunakan mestilah bersih dari segala kotoran, sulfat dan kering.

Menghuraikan kriteria konkrit keras @ ciri @ sifat konkrit
(Elaborate the criteria of hard concrete @ characteristic of concrete)
  1. Kekuatan mampatan (compression strength)
Merupakan ukuran yang digunakan untuk kekuatan ciri (characteristic) konkrit tersebut (Fcu = N/mm2). Pengujian ini dibuat dengan menggunakan kiub bersaiz 150 × 150 × 150 mm pada umur yang ditetapkan (kebiasaannya pada umur 7 dan 28 hari. Peratus kegagalan untuk sesuatu struktur yang menggunakan bancuhan tersebut tidak melebihi 5%. Faktor bagi menentukan kekuatan mampatan ini adalah:
a.    Nisbah air simen (water cement ratio)
b.    Sifat batu baur (attribute of aggregates)
c.    Pemadatan dan pengawetan yang sempurna(fully compaction and curing of concrete)
  1. Kekuatan tegangan/lenturan (tensile/bending strength)
Merupakan item yang amat kritikal pada sesuatu struktur konkrit kerana kekuatan tegangan/lenturan (tensile/bending strength) hanyalah 10 – 15% sahaja daripada kekuatan mampatannya. Untuk mengatasi masalah ini konkrit bertetulang (reinforced concrete ) direkabentuk. Dengan adanya keluli di dalam struktur tersebut, segala daya tegangan dan lenturan di agihkan kepada keluli tersebut.
  1. Kekuatan ricehan (shear strength)
Merupakan tindakan daya luaran (total external force) yang bertindak melintang pada paksi akan memanjangkan rasuk (beam) dan daya ini dikenali sebagai daya ricehan (shear stress). Kekuatan ricehan sesuatu rasuk adalah disebahagian rasuk iaitu menghubungkan zon mampatan dan tegangan.
  1. Ketahanlasakan (durability)
Merupakan keupayaan konkrit menahan segala persekitaran dimana struktur itu didedahkan. Untuk struktur konkrit bertetulang dan tegas dulu (reinforced and pre stress concrete) perlindungan terhadap tetulang keluli amat dititikberatkan agar pengaratan tidak berlaku. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi ketahanlasakan konkrit tersebut.
a.    Had minima nisbah air simen (minimum limit of water cement ratio)
b.    Had minima kandungan simen (minimum limit of cement contents)
c.    Pemadatan dan pengawetan yang sempurna (fully compaction and curing)
  1. Kebolehtelapan (permeability)
Ialah keupayaan konkrit menyerap air (water obsorb of concrete). Kebolehtelapan yang rendah amat baik untuk membolehkan konkrit tersebut menambah rintangan tindakan sejuk, kimia dan melindungi tetulang keluli dari pengaratan. Untuk mengatasi masalah ini konkrit tersebut hendaklah dipadatkan dan diawetkan dengan sempurna.
  1. Rintangan terhadap tindakan kimia.(resistant to chemical actions)
Unsur kimia yang selalu menyerang konkrit ialah sulfat yang berada di dalam tanah dan air laut. Sifat rintangan ini bergantung kepada jenis simen dan nisbah air simen yang digunakan. Untuk mengatasi masalah ini, struktur konkrit tadi mestilah dipadatkan dengan sempurna.
  1. Perubahan bentuk (changing / reformation of shape )
Perubahan bentuk yang berlaku serta merta setelah ianya dibebankan dan kembali ke saiz asal apabila beban dibuang. Seperti bahan lain juga ianya mengalami pengembangan dan pengecutan akibat perubahan cuaca, tetapi pada keadaan yang rendah/sedikit. Perubahan bentuk ini bergantung kepada faktor berikut:
a.    Persekitaran
b.    Umur konkrit
c.    Kadar campuran konkrit
d.    Kandungan bahan konkrit tersebut.
  1. Pengecutan kering(shrinkage)
Pengecutan konkrit bergantung kepada nilai jumlah pengeringan yang berlaku dan dipengaruhi oleh kelembapan dan suhu udara keliling, kadar aliran angin ke atas permukaan konkrit dan kadar antara luas permukaan dan isipadu konkrit. Pada keadaan biasa pengecutan di pengaruhi oleh jumlah air yang digunakan semasa bancuhan konkrit dan kandungan simen. Bagi konkrit kecil dianggap separuh daripada jumlah pengeringan berlaku pada satu bulan pertama dan bakinya berlaku dalam tempoh enam bulan kemudian. Tatapi bagi konkrit besar dalam masa satu tahun. Separuh daripada jumlah pengeringan ini berlaku pengaruh kepada keadaan sekeliling.
  1. Rayapan (creep)
Merupakan peningkatan kepada keterikan dibawah bahan berterusan. Ianya banyak dipengaruhi oleh faktor berikut:
a.    Lembapan udara keliling
b.    Kandungan simen dalam konkrit
c.    Nisbah air simen
d.    Jenis simen yang digunakan
e.    Sifat semulajadi batu baur.
Proses rayapan ini berlaku dalam tempoh yang lama seperti juga pengecutan. Ianya juga berlaku dengan kehadiran bar keluli.

Menerangkan jenis serta kaedah menjalankan ujian keatas konkrit keras
(Described the type and methods of carrying test on the hard concrete)
Penentuan kekuatan konkrit keras merupakan langkah utama dalam mengawal kualiti struktur binaan.ciri-ciri  kekuatan dan ketahanlasakan konkrit dapat ditentukan melalui ujian tanpa musnah dan ujian musnah (non destructive and destructive test). Ujian tanpa musnah yang biasa dilakukan adalah:
  1. Ujian tanpa musnah (non destructive)
  1. Ujian tukul anjal (rebounded hammer test)
Menggunakan rujukan piawai BS 1881:Part 202:1986,ASTM C805-85. Menghuraikan: ujian tukul anjal merupakan asas ujian bagi mengetahui kekerasan permukaan dan mendapatkan malumat kualiti permukaan konkrit sehingga kedalaman 20 mm, untuk konkrit sahaja.Tujuan ujian ini dilakukan adalah:
i.              Pemeriksaan keseragaman keatas konkrit.
ii.            Memberikan perbandingan ketepatan keatas konkrit berdasarkan rujukan piawai.
iii.           Memastikan sifat permukaan konkrit dengan tepat mempengaruhi kekuatan konkrit tersebut.
iv.           Menganggarkan kekuatan struktur konkrit tersebut
  1. Ujian ultrabunyi (ultrasonic test)
Merupakan ujian keatas konkrit keras dimakmal dan juga ditapak bina ujian ini menggunakan gelombang elektrik bagi mewujidkan denyutan dalam julat antara 50 kKZ hingga 150 kKZ. Kualiti konkrit berdasarkan halaju denyut ultrabunyi; alat yang digunakan dinamakan PUNDIT
Halaju denyut bunyi (Km/s)
Kualiti konkrit
> 4.5
3.5 – 4.5
3.0 – 3.5
2.0 – 3.0
> 2.0
Cemerlang
Baik
Sederhana
Lemah
Sangat lemah


  1. Ujian musnah(destructive test)
a.    Ujian kekuatan mampatan (compression test)
Ujian mampatan ini boleh dilakukan dengan menggunakan dua kaedah iaitu ujian mampatan kiub dan ujian selinder.  Ujian selinder boleh dilakukan dengan menggunakan saiz selinder berikut iaitu 150 mm diameter dan 300 mm tinggi manakala ujian kiub pula dengan menggunakan kiub bersaiz 150 × 150× 150 mm. kedua-dua ujian ini bagi menentukan kekuatan mampatan konkrit tersebut yang di panggil kekuatan ciri dengan symbol Fcu = N/mm2.
                                        
                                                                         beban kenaan (fail load) (KN)
    Kekuatan ciri (characteristic strength) Fcu = ________________________
                                                                          Luas permukaan (area) mm2

b.    Ujian kekuatan lentur (flexural test / beam test)
Bagi menentukan kekuatan lenturan keatas specimen konkrit keras yang diuji.
Kekuatan lentur (flexural strength) Fcf = F × I ÷ d1 × d22
Dimana:   F          beban muktamad
                  I           jarak antara pengguling (mm)
                  d1 dan d2 adalah lebar dan tinggi sampel
Penentuan kekuatan lentur sangan diperlukan dalam pembinaan struktur konkrit yang sering terdedah pada tegasan lenturan. Proses pengembangan dan pengecutan yang berlaku akibat daripada perubahan suhu juga boleh menghasilkan tegasan lentur yang tinggi. Oleh itu boleh menyebabkan keretakan pada tapak konkrit. Oleh yang demikian konkrit mestilah boleh mengatasi kekuatan lentur tertentu bagi mengatasi keretakan ini.

Jenis bancuhan Konkrit (Mixture types)
Terdapat tiga jenis bancuhan konkrit yang biasa digunakan dalam kerja-kerja merekabentuk bancuhan konkrit iaitu:
Jenis Bancuhan
 (Type of mixture)
Ciri-ciri (characteristic)
Bancuhan diterangkan @ Ditetapkan (Prescribed mix)
Nisbah bancuhan ditetapkan oleh jurutera berdasarkan berat dengan menetapkan kekuatan ciri minima konkrit tersebut
(Fcu= N/mm2)
Bancuhan rekabentuk (design mix)
Kontraktor dipertanggungjawabkan untuk memilih bancuhan dengan kekuatan cirri minima ditetapkan. Kadar bancuhan berdasarkan isipadu. Pengubahsuaian mesti dilakukan.
Bancuhan Norminal
(Norminal mix)
Kadar bancuhan berdasarkan isipadu dengan mengambilkira kekuatan cirri yang diperlukan. Penyediaan konkrit kaedah berat boleh dilakukan dengan persetujuan jurutera.







No comments:

Post a Comment