Mutu Beton K dan fc': Arti, Konversi, dan Contohnya

Mutu beton adalah kuat tekan yang harus dicapai beton pada umur 28 hari, dan di Indonesia angka itu ditulis dengan dua sistem. Sistem lama dari PBI 1971 memakai huruf K dengan satuan kg/cm², diukur pada benda uji kubus 15 cm. Sistem yang dipakai SNI 2847:2019 memakai fc' dalam MPa, diukur pada benda uji silinder 150 x 300 mm. Karena bentuk benda ujinya berbeda, angka K tidak bisa sekadar dibagi 10 untuk mendapatkan fc'.

Sebutan seperti K-225 atau K-300 masih tertulis di dokumen lama, misalnya judul item "beton mutu f'c = 26,4 MPa (K 300)" pada SNI 7394:2008, sementara SNI 2847:2019 dan AHSP Kementerian PU tahun 2023 hanya memakai fc' dalam MPa. Artikel ini menjembatani keduanya: arti tiap angka, rumus konversi beserta asumsinya, tabel K-175 sampai K-350, contoh hitungan K-300, dan kebutuhan semen, pasir, serta kerikil per m³ menurut AHSP Kementerian PU yang berlaku.

Arti mutu beton dan kuat tekan

Kuat tekan adalah tegangan tekan saat benda uji beton hancur, yaitu gaya tekan maksimum dibagi luas penampang yang menahannya:

Keterangan: $f$ = kuat tekan (MPa atau kg/cm²), $P$ = gaya tekan maksimum saat benda uji hancur (N atau kgf), $A$ = luas penampang benda uji yang ditekan (mm² atau cm²).

Sebagai gambaran, kubus 15 cm punya luas tekan 15 x 15 = 225 cm². Beton K-300 berarti kubus itu sanggup menahan 300 kg/cm² x 225 cm² = 67.500 kgf sebelum hancur.

Ada dua hal yang membuat "mutu" lebih dari sekadar angka hasil satu kali uji:

• Umur uji. PBI 1971 Pasal 4.1 ayat (2) dan SNI 2847:2019 Pasal 19.2.1.3 sama-sama menetapkan umur 28 hari bila tidak ditentukan lain. Beton yang diuji lebih muda belum mencapai kekuatan penuh. Tabel 4.1.4 PBI 1971 mencatat beton semen portland biasa pada umur 7 hari baru sekitar 0,65 kali kekuatan umur 28 hari.
• Sebaran hasil. Hasil uji beton selalu menyebar. Karena itu angka mutu tidak sama dengan rata-rata hasil uji, melainkan batas bawah yang dijamin secara statistik. Cara menetapkan batas bawah inilah yang berbeda antara sistem K dan sistem fc'.

Menurut SNI 2847:2019 Pasal 19.2.1.1, nilai fc' di dokumen konstruksi harus memenuhi tiga hal sekaligus: batas pada Tabel 19.2.1.1, persyaratan durabilitas pada Tabel 19.3.2.1, dan kebutuhan kekuatan struktur. Penjelasan pasal itu menyebut persyaratan durabilitas kadang menuntut fc' lebih tinggi daripada kebutuhan struktural. Jadi mutu beton dipilih perencana, bukan ditawar di lapangan.

Sistem K dan fc': dari PBI 1971 ke SNI 2847:2019

Mutu K menurut PBI 1971

Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 (PBI 1971 N.I.-2) mendefinisikan kuat tekan beton sebagai kuat tekan benda uji kubus bersisi 15 (± 0,06) cm pada umur 28 hari (Pasal 4.1 ayat 2). Angka di belakang huruf K adalah kuat tekan karakteristik dalam kg/cm², yaitu nilai yang peluang hasil uji di bawahnya dibatasi paling banyak 5% (Pasal 4.1 ayat 1). Pasal 4.5 ayat (2) merumuskannya:

Keterangan: $\sigma'_{bk}$ = kuat tekan beton karakteristik (kg/cm²), $\sigma'_{bm}$ = kuat tekan beton rata-rata dari seluruh benda uji (kg/cm²), $s$ = deviasi standar hasil uji (kg/cm²), 1,64 = konstanta statistik untuk peluang gagal 5%. PBI 1971 Pasal 4.5 ayat (1) meminta minimal 20 benda uji untuk menghitung $s$.

Tabel 4.2.1 PBI 1971 membagi beton ke dalam tiga kelas. Kelas I (mutu B0) untuk pekerjaan non-struktural. Kelas II memuat mutu standar B1, K125, K175, dan K225. Kelas III untuk mutu di atas K225, dan menurut Pasal 4.2 ayat (2) pelaksanaannya disyaratkan memakai laboratorium beton dan pengawasan mutu secara kontinu. Kolom $\sigma'_{bm}$ pada tabel yang sama, dihitung dengan $s$ = 46 kg/cm², menunjukkan K225 butuh rata-rata uji sekitar 300 kg/cm².

fc' menurut SNI 2847:2019

SNI 2847:2019 ditetapkan lewat Keputusan Kepala BSN Nomor 694/KEP/BSN/12/2019 sebagai revisi SNI 2847:2013. Standar ini memakai fc', yaitu kuat tekan beton yang disyaratkan, dalam MPa. Benda ujinya silinder: satu "hasil uji" adalah rata-rata dua silinder 150 x 300 mm atau tiga silinder 100 x 200 mm dari sampel yang sama pada umur 28 hari, atau pada umur uji yang ditetapkan untuk fc' (Pasal 26.12.1.1). Dalam teks SNI 2847:2019 tidak ada benda uji kubus maupun satuan kg/cm².

Batas mutu dan kriteria terimanya:

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Perhatikan bahwa definisi statistik kedua sistem tidak identik. K memakai batas 5% dengan deviasi standar dari minimal 20 benda uji, sedangkan fc' dinilai dengan aturan rata-rata tiga uji dan batas bawah uji tunggal. Ini salah satu alasan konversi K ke fc' selalu berupa pendekatan.

Cara konversi K ke fc' beserta asumsinya

Konversi K ke fc' butuh dua langkah: mengubah satuan, lalu mengoreksi bentuk benda uji. Melewatkan salah satunya memberi angka yang keliru.

Langkah 1, ubah satuan. Menurut NIST Guide to the SI (Appendix B.9), 1 kgf/cm² = 9,80665 x 10⁴ Pa, atau 0,0980665 MPa. Hasilnya masih kuat tekan kubus.

Langkah 2, koreksi bentuk benda uji. Tabel 4.1.3 PBI 1971 memberi perbandingan kekuatan tekan terhadap kubus 15 cm: kubus 15 cm = 1,00, kubus 20 cm = 0,95, dan silinder 15 x 30 cm = 0,83.

Gabungan keduanya:

Keterangan: $f'_c$ = kuat tekan silinder pendekatan (MPa), $K$ = angka mutu K atau kuat tekan karakteristik kubus 15 cm (kg/cm²), 0,0980665 = faktor satuan kg/cm² ke MPa, 0,83 = faktor bentuk silinder terhadap kubus menurut PBI 1971 Tabel 4.1.3.

Ada tiga asumsi yang perlu kamu sadari saat memakai rumus ini.

1. Rasio kubus dan silinder tidak konstan. Dokumen Universitas Diponegoro yang mengutip Mindess dkk. (2003) mencatat rasio kuat tekan kubus terhadap silinder berkisar dari 1,04 untuk beton mutu tinggi sampai 1,3 untuk beton mutu rendah. Faktor 0,83 setara rasio sekitar 1,20, jadi angka tunggal ini lebih cocok untuk beton mutu sedang.
2. Cara cepat "K dibagi 10" sedikit berlebihan. Ada cara cepat yang menghitung K-300 = 300 ÷ 10 x 0,83 = 24,9 MPa. Pembagian dengan 10 menganggap 1 kg/cm² = 0,1 MPa, padahal nilainya 0,0980665 MPa. Selisihnya sekitar 2%, ke arah yang tidak aman.
3. Ada seri padanan lain yang angkanya lebih tinggi. SNI 7394:2008 tentang harga satuan pekerjaan beton menuliskan judul item seperti "beton mutu f'c = 26,4 MPa (K 300)". Padanan yang sama juga menjadi judul item AHSP Permen PUPR 28/PRT/M/2016 (K-100 sampai K-350) dan Permen PUPR 1/2022 bagian Cipta Karya (K-100 sampai K-300), dua peraturan yang kini sudah dicabut. SNI 7394:2008 menyebut dasar penyusunannya adalah penelitian Analisis Biaya Konstruksi Pusat Litbang Permukiman 1988 sampai 1991, tetapi tidak menjelaskan rumus padanannya. Seri ini konsisten naik 2,3 sampai 2,4 MPa setiap kenaikan 25 kg/cm², dan mulai K-175 ke atas angkanya selalu lebih tinggi daripada pendekatan 0,83.

Menurut redaksi, sikap yang paling aman adalah memakai konversi hanya untuk memahami dokumen lama atau omongan di lapangan. Untuk pesanan beton dan berita acara uji, tuliskan fc' dan buktikan dengan silinder.

Tabel mutu beton K-175 sampai K-350 dan pemakaiannya

Tabel berikut menaruh tiga angka berdampingan supaya kelihatan seberapa jauh selisihnya. Kolom kubus dan pendekatan 0,83 adalah hitungan redaksi dari rumus di atas. Kolom padanan AHSP lama dikutip dari SNI 7394:2008 butir 6.5 sampai 6.12.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Dari tabel ini ada tiga pelajaran praktis.

• K-175 dan K-200 berada di bawah fc' 17 MPa, batas minimum beton umum pada SNI 2847:2019, baik dengan pendekatan 0,83 maupun padanan AHSP lama. Mutu ini tidak memenuhi batas minimum beton struktural bangunan gedung dalam standar tersebut.
• K-225 memenuhi batas umum 17 MPa dengan kedua cara, tetapi belum mencapai 21 MPa yang disyaratkan untuk sistem rangka pemikul momen khusus dan dinding struktural khusus.
• K-250 adalah wilayah abu-abu. Menurut padanan AHSP lama ia setara 21,7 MPa dan lolos batas 21 MPa. Menurut pendekatan PBI 1971 ia hanya sekitar 20,3 MPa. Bila gambar kerja meminta fc' 21 MPa, memesan "K-250" berarti menyerahkan keputusan pada konversi yang tidak disepakati. Lebih jelas memesan fc' 21 MPa langsung.

Contoh hitungan konversi K-300 ke MPa

Contoh berikut menjawab pertanyaan "beton K-300 berapa MPa" langkah demi langkah.

Contoh hitungan

Konversi mutu beton K-300 ke fc' (pendekatan PBI 1971)

Diketahui: K = 300 kg/cm² (kubus 15 cm, umur 28 hari)

1. Ubah satuan: 300 kg/cm² x 0,0980665 MPa per kg/cm² = 29,42 MPa (masih kuat tekan kubus)

2. Koreksi bentuk benda uji: 29,42 MPa x 0,83 = 24,42 MPa

3. Pembanding: cara cepat 300 ÷ 10 x 0,83 = 24,90 MPa; padanan AHSP lama = 26,4 MPa

4. Cek batas SNI 2847:2019: 24,42 MPa ≥ 21 MPa ≥ 17 MPa

Hasil

K-300 ≈ fc' 24,4 MPa menurut pendekatan PBI 1971

Arah sebaliknya juga berguna, misalnya saat pemasok hanya mengenal sebutan K. Untuk fc' 25 MPa, nilai K setaranya adalah 25 ÷ 0,83 ÷ 0,0980665 ≈ 307 kg/cm², sedikit di atas K-300. Artinya, bila gambar meminta fc' 25 MPa, beton "K-300" menurut pendekatan PBI 1971 sedikit kurang, walaupun menurut padanan AHSP lama (26,4 MPa) terlihat cukup. Lagi-lagi, spesifikasi fc' yang tertulis di pesanan lebih aman daripada sebutan K.

Setelah beton dicor, yang menentukan lolos atau tidaknya adalah hasil uji silinder, bukan konversi.

Contoh hitungan

Batas terima hasil uji silinder untuk fc' 25 MPa

Diketahui: fc' = 25 MPa; fc' ≤ 35 MPa sehingga batas uji tunggal = fc' - 3,5 MPa

Contoh data: 24,0 MPa; 26,5 MPa; 25,5 MPa, rata-rata = (24,0 + 26,5 + 25,5) ÷ 3 = 25,33 MPa

1. Syarat 1: rata-rata setiap tiga hasil uji berurutan ≥ 25 MPa

2. Syarat 2: setiap hasil uji (rata-rata 2 silinder 150 x 300 mm) ≥ 25 - 3,5 = 21,5 MPa

Hasil

25,33 MPa ≥ 25 MPa dan tidak ada hasil < 21,5 MPa, jadi beton diterima menurut SNI 2847:2019 Pasal 26.12.3.1

Komposisi bahan per m³ menurut AHSP

AHSP (Analisis Harga Satuan Pekerjaan) yang berlaku saat ini adalah Lampiran Permen PUPR Nomor 8 Tahun 2023, ditetapkan 28 Agustus 2023. Pasal 25 peraturan itu mencabut Permen PUPR Nomor 1 Tahun 2022. Hal penting untuk pembaca yang terbiasa dengan K: item beton di AHSP 2023 hanya ditulis dalam fc', tanpa padanan K.

Koefisien berikut untuk beton slump (100 ± 25) mm dengan agregat maksimum 19 mm. Item fc' 10 sampai 21 MPa dari kelompok U.4.1 (manual), fc' 25 sampai 35 MPa dari kelompok U.4.2.b.2 (semi-mekanis, pembuatan sampai pengecoran).

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Kolom sak adalah hitungan redaksi (semen kg ÷ 50). Pada seri ini kerikil dan air dibuat tetap, sedangkan semen naik dan pasir turun seiring naiknya fc'. Untuk mengubah pasir ke volume, catatan di bawah item U.4.1.a memberi bobot isi pasir 1.400 kg/m³ dan kerikil 1.350 kg/m³. Contoh hitungan redaksi, pasir untuk fc' 25 MPa: 731 ÷ 1.400 ≈ 0,52 m³, belum termasuk faktor pengembangan pasir 20% yang juga disebut pada catatan itu.

Bila kamu masih memegang RAB atau gambar lama berbasis K, berikut seri lama dari SNI 7394:2008 (beton slump 12 ± 2 cm, kerikil maksimum 30 mm). Seri ini tidak lagi dimuat AHSP yang berlaku.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Pada salinan SNI 7394:2008 butir 6.10 (K 300), satuan pasir dan kerikil tercetak "m3", padahal angkanya 681 dan 1.021. Butir lain memakai kg, jadi itu salah cetak satuan, bukan volume.

Rumus pada catatan di atas: $f_{cr}$ = kuat tekan rata-rata yang ditargetkan (MPa), $f'_c$ = kuat tekan yang disyaratkan (MPa), $s_r$ = deviasi standar rencana (MPa), 1,64 = konstanta statistik untuk kegagalan maksimum 5% (SNI 03-2834-2000 butir 4.2.3.1).

Dari mutu beton ke hitungan proyek

Mutu beton jarang berdiri sendiri. Nilai fc' ikut dipakai saat merancang pondasi footplat, sementara kebutuhan tulangannya dihitung dari berat jenis baja dan berat besi per meter. Saluran pada sistem drainase yang dibuat dari beton pun perlu mutu yang tertulis jelas di gambar.

Untuk menghitung volume beton, kebutuhan semen per sak, pasir, kerikil, dan berat besi dari ukuran elemen yang kamu punya, gunakan Kalkulator Kebutuhan Beton dan Besi. Masukkan mutu dalam fc', karena AHSP yang berlaku hanya memakai fc'. Bila datamu masih dalam K, konversikan dulu dengan rumus di atas dan pilih nilai fc' yang tidak lebih rendah dari yang diminta perencana.