BAB IX

PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH

9. 1. Tujuan Percobaan

1. Mengukur shear bond strength semen dengan menggunakan alat

Hydraulic Press;

2. Mengetahui efek penambahan additive (Barite dan Bentonite) terhadap

shear bond strength suatu suspensi semen;

3. Mengetahui Pengertian Shear Bond Strength;

4. Mengetahui penggunaan Hydraulic Press.

9.2. Dasar Teori

Strength pada semen terbagi menjadi dua, yaitu compressive strength

dan shear bond strength. Dalam percobaan kali ini akan dilakukan percobaan

tentang shear bond strength.

Shear bond strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam

menahan tekanan–tekanan yang berasal dari berat casing atau menahan

tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal.

Pengukuran shear bond strength ini dilakukan karena pada saat

pengukuran compressive strength tidak menunjukkan harga shear strength

dari ikatan antara semen dengan casing atau semen dengan formasi batuan.

Pengukuran shear bond strength di laboratorium dilakukan dengan

menggunakan Hydraulic Press. Pengukuran shear bond strength dapat

diketahui dengan melihat harga tekanan pada saat terjadi pergeseran dari

sampel yang diuji dimana harga pembebanan diatur tergantung pada

antisipasi harga strength dari sampel semen.

Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength

semen harus mampu untuk :

Melindungi dan menyokong casing.

Menahan tekanan hidrolik tinggi tanpa terjadi perekahan.

78

Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi .

Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.

Menyekat antar lapisan yang permeable.

Penilaian penyemenan biasanya berdasarkan compressive strength

atau tensile strength dari batuan semen, dengan assumsi bahwa materialnya

memenuhi syarat untuk pembentukan strength yang baik serta menghasilkan

suatu ikatan yang kuat. Pada kenyataan di lapangan bahwa asumsi di atas

tidak selalu benar. Untuk itulah diperlukan suatu pengujian di laboratorium

terhadap kualitas semen ini.

Harga Shear Bond Strength dapat dicari dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut :

Dimana :

SBS = Shear bond strength, psi

A1 = Luas Bearing Block Hydraulic Mortar, in2

D = Diameter dalam casing sample (semen), in

h = Tinggi sample semen,in

p = Pembebanan maksimum, psi

k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi (h) terhadap

diameter (D)

Untuk t/D yang lebih kecil dari 2 maka dapat digunakan tabel dibawah ini:

Tabel. 9.1. Perbandingan t/D Terhadap Koefisien Faktor

T/d Koefisien Faktor

1.75 0.98

1.5 0.96

1.25 0.93

1 0.87

79

SBS = k x p [A1/π D h]

9.3. Peralatan Dan Bahan

9.3.1. Peralatan

- Hydraulic press :

Bagian peralatan ini adalah :

Hidraulic pump

Motor

Bearing Block Machine Hydraulic Mortar

Manometer pengukur tekanan

Mold silinder

Batang pendorong

Holder Silinder Penyangga

- Gerinda

- Jangka sorong

Gambar 9.1 Hydraulic Press

80

Gambar 9.2 Gerinda

Gambar 9.3 Jangka Sorong

9.3.2. Bahan :

Semen

Bentonite

Air

81

9.4. Prosedur Percobaan

1. Membersihkan permukaan sampel dan permukaan mold dari tetesan air

dan pasir atau gerusan butiran semen agar tidak menempel pada bearing

block mesin penguji.

2. Meletakkan mold silinder yang berisi sampel semen pada holder

silinder penyangga yang didudukkan pada bearing block hydraulic

bagian bawah. Posisi sampel harus berdiri vertical.

3. Mendudukkan batang pendorong pada permukaan sampel semen dan

menurunkan posisi bearing block hydraulic bagian atas dengan memutar

tangkai pengontrol spiral.

4. Memperkirakan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari

20 detik dan tidak lebih dai 80 detik. Jangan melakukan pengaturan

(pembetulan) pada kontrol testing motor selama pembebanan sampai

terjadi pergeseran sampel semen dari casing sampel. Pada saat terjadi

pergeseran merupakan harga pembebanan yang maksimum.

5. Mencatat harga pembebanan geser maksimum, kemudian shear bond

strength dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

SBS = K x P (A1 / ( D h))

Dimana :

SBS = Shear bond strength, psi

A1 = Luas Bearing Block Hydraulik Mortar, in2

D = Diameter dalam casing sample (semen), in

h = Tinggi sample semen,in

p = Pembebanan maksimum, psi

k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi (h) thd

diameter ( D )

82

9.5. Perhitungan

Diketahui:

Tinggi sample = 2.01 cm

Diameter sample = 0.96 cm

Diameter bearing block = 6.5 cm

Pembebanan maksimum = 257 Psi

Ditanya: SBS = ?

Penyelesaian:

A1 = luasan bearing block

= = = 33.166 cm

-3

K = X = = 0.968

Sehingga, SBS bisa dihitung:

SBS = K x P x (A1/πDh)

=

= 1008.129 Psi

9.6. Hasil Percobaan

1.75

1.598

1.5

0.98 k 0.96

83

Semen (gram

Air (ml)

Bentonite (gram)

NaCl (gram)

P (psi)

Diameter Bearing (in)

d (in)

r1(in)

A1(in2)

h (in)

t (in)

t/d

k SBS (psi)

600 276

0   257

6.5 0.96

3.25

33.166

2.01

1.614

1.681

0.975

1370.927

600 276

0.5   250

6.5 1.01

3.25

33.166

2.51

1.614

1.598

0.968

1008.129

600 276

1   249

6.5 1.06

3.25

33.166

3.01

1.614

1.523

0.962

792.836

600 276

1.5   242

6.5 1.11

3.25

33.166

3.51

1.614

1.454

0.954

626.213

600 276

2   235

6.5 1.16

3.25

33.166

4.01

1.614

1.391

0.947

505.320

600 276

2.5   231

6.5 1.21

3.25

33.166

4.51

1.614

1.334

0.940

420.315

600 276

3   229

6.5 1.26

3.25

33.166

5.01

1.614

1.281

0.934

357.773

600 276

3.5   226

6.5 1.31

3.25

33.166

5.51

1.614

1.232

0.926

306.140

600 276

  1.5 140

6.5 0.96

3.25

33.166

1.73

1.614

1.681

0.975

867.679

600 276

  2 149

6.5 1.01

3.25

33.166

2.23

1.614

1.598

0.968

676.287

600 276

  2.5 155

6.5 1.06

3.25

33.166

2.73

1.614

1.523

0.962

544.151

600 276

  3 170

6.5 1.11

3.25

33.166

3.23

1.614

1.454

0.954

478.035

600 276

  3.5 182

6.5 1.16

3.25

33.166

3.73

1.614

1.391

0.947

420.732

600 27

  4 202

6.5 1.2

3.25

33.166

4.2

1.61

1.33

0.94

391.878

84

6 1 3 4 4 0600 2

76

  4.5 220

6.5 1.26

3.25

33.166

4.73

1.614

1.281

0.934

364.059

600 276

  6 224

6.5 1.31

3.25

33.166

5.23

1.614

1.232

0.926

319.676

Tabel 9.2. Hasil Pengujian Shear Bond Strength

9.7. Pembahasan

Pada grafik bentonite Vs shear bond strength menunjukkan

fluktuasi, dimana pada bagian awal terdapat penyimpangan yang besar.

Secara teori fungsi dari bentonite adalah menghisap air, sehingga volume

suspensi semen menjadi 10 kalinya, selain itu penambahan bentonite akan

85

menurunkan strength akhir. Maka seharusnya grafik menunjukkan

penurunan.

Sedangkan grafik barite vs shear bond strength juga menunjukkan

ketidakstabilan. Secara teoritis bahwa penambahan barite akan menaikkan

shear bond strength, sehingga seharusnya grafik yang diperoleh akan

semakin meningkat.

Semen yang baik adalah semen yang mempunyai harga shear bond

strength tinggi karena semen mempunyai kekuatan untuk mampu menahan

tekanan–tekanan yang berasal dari berat casing yang ditimbulkan atau

tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal.

9.7. Kesimpulan

1. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh besarnya harga Shear

Bond Strength untuk komposisi semen dasar yaitu 350 gram semen dan

161 ml air dengan penambahan 4 gram bentonite adalah sebesar

758.097 psi.

2. Shear Bond Strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam

menahan berat casing atau kekuatan semen dalam menahan tekanan-

tekanan ke arah vertikal.

3. Semen yang baik adalah semen yang mempunyai harga shear bond

strength tinggi karena semen mempunyai kekuatan untuk mampu

menahan tekanan-tekanan yang berasal dari berat casing yang

ditimbulkan atau tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal.

4. Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength

semen harus :

a. Melindungi dan menyokong casing

b. Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan

c. Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi

d. Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif

e. Menyekat antar lapisan yang permeable

86