bab iii pelaksanaan pengujian

BAB III
PELAKSANAAN PENGUJIAN
Pengujian
dilakukan
di
Laboratorium
Geomekanika,
Fakultas
Teknik
Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung. Pengujian diawali
dengan kegiatan pengeboran dan preparasi sampel uji. Kemudian dilakukan
pengujian sifat fisik, uji kuat tekan, dan pengujian dengan emisi akustik.
3.1
PENGEBORAN DAN PREPARASI CONTOH
Sampel batuan yang digunakan untuk penelitian diambil dari AB Tunnel PT
Freeport Indonesia, Papua. Sampel batuan di bor dengan arah tertentu
menggunakan mesin bor seperti terlihat pada Gambar 3.2. S ehingga dihasilkan 6
buah contoh batuan uji dengan arah sumbu lubang bor yang berbeda -beda seperti
dapat dilihat pada Tabel 3.1
.
Gambar 3.1
Pengeboran Contoh Batuan
III-1
Gambar 3.2
Mesin Bor
Orientasi setiap contoh batuan uji diberikan dalam Tabel 3.1 sebagai berikut :
Tabel 3.1
Data Arah Contoh Batuan Uji Emisi Akustik
Kode
Sampel
AE-01
AE-02
AE-03
AE-04
AE-05
AE-06
Dip
Direction
Dip
329
59
239
282
107
11
0
5
85
32
39
39
Preparasi contoh batuan meliputi pemotongan batuan, perataan, dan penghalusan
permukaan. Contoh batuan dipotong dengan ukuran sesuai ketentuan dan
persyaratan standar ASTM D.3967 -86 atau ISRM (1985) yang secara lengkap
dapat dilihat pada Tabel 3.2.
III-2
Tabel 3.2
Ketentuan dan Persyaratan Ukuran Contoh untuk Uji Laboratorium
Menurut Standar ASTM D 3967 -86 dan ISRM (1985)
Jenis Uji
Uji UCS
Persyaratan Ukuran Contoh
ISRM (1985)
L/D = 2.5-3
D > 54 mm
ASTM D 3967-86
L/D = 2 – 2.5
D > 47 mm
Keterangan
ASTM D3967-86
ASTM D4543-85
Permukaan sampel batuan yang sudah dipotong harus diratakan dan dihaluskan
dengan menggunakan mesin asah atau ampelas. Hal ini bertujuan agar terjadi
kontak menyeluruh antara plat penekan pada mesin UCS dan permukaan contoh
batuan uji pada saat cont oh batuan ditekan sehingga terjadi distribusi gaya yang
merata pada permukaan contoh batuan . Untuk sistem kontrol digunakan dial
gauge dengan ketelitian 1 mm. Pada penelitian ini, beda tinggi antara titik-titik
pada permukaan kontak contoh batuan dengan plat penekan diupayakan tidak
melebihi 0,5 mm.
3.2
UJI SIFAT FISIK
Uji sifat fisik dilakukan untuk mendapatkan parameter sifat fisik d ari suatu batuan
yang meliputi bobot isi asli (natural density), bobot isi kering (dry density), bobot
isi jenuh (saturated density), kadar air asli (natural water content), kadar air jenuh
(saturated water content), porositas (porosity), dan nisbah void (void ratio).
Adapun tahapan uji sifat fisik yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Pengukuran tebal dan diameter contoh

Contoh ditimbang, diperoleh berat natural (Wn)

Contoh direndam dengan air dalam eksikator selama 24 jam agar batuan
menjadi jenuh.

Setelah 24 jam direndam, contoh ditimbang dan diperoleh berat jenuh (Ww)
III-3

Selanjutnya contoh ditimbang dalam keadaan tergantung di dalam air,
sehingga diperoleh Ws

Contoh dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan temperatur ± 90º

Dari oven contoh ditimbang, diperoleh berat kering (Wo)
3.3
UJI SIFAT MEKANIK
Pengujian yang dilakukan untuk menentukan sifat mekanik batuan yang dilakukan
dalam penelitian ini adalah uji kuat tekan uniaksial ( uniaxial compressive
strength). Uji kuat tekan ini merupakan dasar untuk menentukan besarnya tekanan
yang akan diberikan pada saat uji emisi akustik. Dari uji kuat tekan uniaksial ini
akan diperoleh kurva tegangan-regangan yang akan memberikan parameterparameter sebagai berikut: kuat tekan uniaksial (σ c), batas elastis (σ e), modulus
Young (E), nisbah Poisson’s ().
Tahapan uji kuat tekan diberikan sebagai berikut :

Letakkan contoh batuan di antara plat penekan

Atur posisi dial gauge yang akan mengukur regangan aksial dan lateral c ontoh
batuan

Buka katup hidrolik, sehingga oli mengalir ke dalam mesin

Nyalakan mesin tekan, atur kecepatannya hingga terjadi kontak awal antara
permukaan contoh batuan dengan plat penekan yang memberikan nilai
tegangan kurang dari 1 kN.

Atur kecepatan pembebanan

Nyalakan mesin tekan, catat data regangan aksial dan lateral pada setiap
tingkat tegangan tertentu

Catat nilai tegangan saat contoh batuan pecah

Release mesin tekan dengan cara menutup katup hidrolik
III-4
3.4
UJI EMISI AKUSTIK
Pengujian emisi akustik ini dilakukan dengan memberikan pembebanan uniaksial
terhadap contoh batuan. Pembebanan dilakukan dalam 8-10 siklus yang bervariasi
tergantung dari kekuatan batuan. Besarnya tekanan yang diberikan harus lebih
kecil daripada nilai rata-rata kuat tekan batuan dan berada pada daerah elastis,
yaitu daerah di antara closing crack dan yield point dimana tidak terjadi deformasi
yang permanen pada saat tekanan dibuat nol .
3.4.1 Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam pengujian emisi akustik (Gambar 3.3) ini terdiri
dari:
a. Mesin tekan
b. Peralatan uji emisi akustik terdiri dari perangkat keras ( hardware) dan
perangkat lunak (software).
Perangkat keras (hardware) yang digunakan antara lain adalah:
-
AEDSP-32/16 Boards (2 chanel per board)
-
Extra cooling fan untuk AEDSP board
-
2 buah AE sensor (transduser)
-
Pre-Amplifier
-
Kabel penghubung antara Pre -Amplifier dengan computer
c. Personal computer dengan spesifikasi minimal : 80486/33 MHz CPU,
RAM 4 MB, Hardisk 4 MB, Diskdrive 1.44 MB, VGA card 1 MB.
d. Load Cell 600 kN dengan kabel signal
e. Dial Gauge
f. Stabilizer
Untuk perangkat lunak (software) digunakan program MISTRAS 2001.
III-5
Gambar 3.3
Peralatan Uji Emisi Akustik
3.4.2 Persiapan Uji Emisi Akustik
Instalasi perangkat keras dan setting perangkat lunak harus dilakukan sebelum u ji
emisi aksutik dimulai. Tahap-tahap instalasi perangkat keras uji emisi akustik
adalah :
a. AEDSP board dipasang pada slot motherboard yang tersedia di dalam
komputer
b. Kipas angin (cooling fan) khusus dipasang pada slot motherboard di
sebelah AEDSP board untuk pendinginan
c. Pre-amplifier pada output diset pada nilai 40 dB dan input diset pada
single input.
III-6
d. Load cell dipasang pada alat tekan, kabel output load cell dihubungkan
dengan load cell amplifier
e. Kedua transduser dipasang di tengah -tengah contoh batuan
dan
diupayakan terletak pada satu garis. Sebelum transduser ditempel pada
contoh, bidang kontak pada contoh harus diratakan agar transduser benar benar menempel dan tidak ada rongga udara di antara transduser dan
contoh batuan.
f. Output dari load cell ampli fier dan pre-amplifier dihubungkan dengan
AEDSP board panel belakang pada computer.
Sedangkan set up perangkat lunak MISTRAS 2001 meliputi :
a. Channel setup, menset chanel atau sensor yang akan diaktifkan dan
memberi harga PDT (Peak Definition Time), HDT (Hit Definition Time)
dan HLT (Hit Lockout Time) sesuai dengan jenis material yang akan diuji.
b. Signal Processing, terdiri dari sample rate (berapa sekon waktu yang
dibutuhkan untuk mendeteksi satu gelombang), Low and High filter untuk
memfilter noise yang mungkin terjadi (biasanya digunakan 100 kHz –
1200 kHz).
c. Parametrik Setup, mengkalibrasi harga bacaan load cell agar yang tampil
di komputer sesuai dengan nilai tegangan yang dialami contoh.
d. Kalibrasi
ini
penting
dilakukan
setiap
kali
percobaan.
Cara
mengkalibrasinya adalah dengan memasukkan nilai Multiplier dan Offset.
Multiplier 
(V .L - V2 .L1 )
L1  L 2
, Offset  1 2
, dimana L 1 = nilai load
(V1 - V2 )
V1  V2
pada volt = V 1 dan L2 = load pada volt =V 2
e. Parameter-parameter yang akan diukur dapat dipilih dari menu grafik
seperti hit, time, event rate, count rate, amplitudo dan lain -lain.
f. Agar data emisi akustik yang didapat selama pengujian tersimpan ke
dalam hardisk, maka option Autodump pada software MISTRAS 2001
harus diaktifkan terlebih dahulu sebelum pengujian dimulai.
III-7
3.4.3 Akusisi Data Uji Emisi Akustik
Pengujian emisi akustik dilakukan pada saat contoh mengalami penekanan.
Pemberian beban dilakukan dalam 8-12 siklus dengan besar pembeb anan yang
bervariasi.
Pengujian ini menghasilkan data yang menunjukkan adanya aktivitas emisi
akustik pada contoh batuan. Data tersebut akan dirubah kedalam bentuk grafik
hubungan Aktivitas emisi akustik (hits) dan gaya (kN).
III-8