PEMANFAATAN LUMPUR SIDOARJO UNTUK BATA BETON RINGAN BERSERAT DENGAN BAHAN PENGISI SERAT KENAF

Transkripsi

1 PEMANFAATAN LUMPUR SIDOARJO UNTUK BATA BETON RINGAN BERSERAT DENGAN BAHAN PENGISI SERAT KENAF Dimas P. Dibiantara 1, M Lutfi Manfaluthy 2, Januarti J. Ekaputri 3 dan Triwulan 4 1 Mahasiswa Pasca Sarjana Teknik Struktur Teknik Sipil ITS Surabaya, ITS, dimasdibiantara@gmail.com 2 Mahasiswa Pasca Sarjana Teknik Struktur Teknik Sipil ITS Surabaya, ITS, Lmanfaluthy@gmail.com 3 Dosen Teknik Sipil ITS Surabaya, ITS, januarti@ce.its.ac.id 4 Dosen Teknik Sipil ITS Surabaya, ITS, triwulan@ce.its.ac.id ABSTRAK Bata beton ringan saat ini sangat banyak digunakan pada pekerjaan konstruksi gedung, karena memiliki berat volume antara 300 kg/m 3 sampai 1840 kg/m 3 sehingga mampu mereduksi beban konstruksi tersebut. Material penyusun bata beton ringan berupa semen, pozzolan, agregat ringan dan juga bahan pengembang yang bisa menghasilkan pori di dalam beton tersebut. Pada penelitian ini, bahan penyusun benda uji bata beton ringan menggunakan campuran dari Lumpur Sidoarjo yang sudah dikalsinasi pada suhu 800 o C selama 2 jam, Semen Portland tipe I, Fly Ash, Serat Kenaf dan dua macam bahan pengembang yaitu, foam dan serbuk aluminium. Uji coba yang dilakukan adalah dengan membuat benda uji pasta normal, pasta ringan dan pasta ringan berserat dan hanya dilakukan analisis uji tekan saja. Berdasarkan analisis yang telah dikerjakan, didapatkan kesimpulan bahwa kuat tekan pasta ringan berserat yang dihasilkan antara 1,41 MPa sampai 2,05 MPa dengan berat volume sebesar 691 kg/m 3 sampai 859 kg/m 3. Sehingga Lumpur Sidoarjo layak digunakan untuk material utama penyusun bata beton ringan. Kata kunci: Bata beton ringan berserat, lumpur sidoarjo, serat kenaf, foam, dan serbuk aluminium. 1. PENDAHULUAN Perkembangan konstruksi bangunan saat ini sangat berkembang pesat dalam pemanfaatan bahan baku materialnya. Saat ini Lumpur Sidoarjo merupakan salah satu material buangan yang dapat dimanfaatkan sebagai material alternatif untuk bahan bangunan, apalagi mengingat kuantitasnya yang terus meningkat dengan tidak disertai alternatif pembuangan yang rasional dan ramah lingkungan. Maka penanganan yang tepat perlu dilakukan, yaitu dengan memanfaatkan Lumpur Sidoarjo sebagai penyusun elemen konstruksi, yang nantinya untuk diproduksi dalam skala industri besar. Apalagi Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) memberikan izin pemanfaatan lumpur panas Porong, Sidoarjo, untuk diolah menjadi bahan konstruksi dan bangunan seperti batu bata, batako, cone block, dan paving block. Selain hal tersebut Lumpur Sidoarjo merupakan pozzolan alami yang reaktif terhadap alkali, sehingga sangat cocok untuk dimanfaatkan sebagai material dasar bahan bangunan untuk campuran yang mengandung semen dan juga sifat Lumpur Sidoarjo ini sangat tahan terhadap tekan. Selain Lumpur Sidoarjo, beberapa tahun belakangan ini penelitian mengenai pemanfaatan fly ash hasil dari sisa pembakaran batu bara sebagai material dasar bahan bangunan juga banyak dilakukan. Dalam studi ini juga digunakan fly ash sebagai material dasar untuk membuat bata beton ringan disamping penggunaan Lumpur Sidoarjo, hal tersebut didasari karena persamaan dua material ini yang kaya akan silika oksida, aluminium oksida dan juga kalsium oksida yang dimana oksida oksida tersebut juga bnyak terkandung pada semen portland, sehingga penggunaan kedua material ini diharapkan bisa mengurangi jumlah penggunaan semen portland sebagai bahan dasar material bahan bangunan. Seperti yang diketahui sifat dasar beton adalah getas, sehingga perlu dilakukan upaya untuk menaikkan daktilitas beton tersebut, salah satunya dengan menambahkan serat kedalamnya, salah satu serat yang bisa ISBN

2 digunakan adalah serat kenaf karena memiliki daya lekat yang tinggi dan juga memiliki daya tahan terhadap tarik yang tinggi. Pada penelitian ini dibuat 3 jenis specimen yaitu pasta dasar, pasta ringan, dan pasta ringan berserat. Untuk specimen pasta dasar dibuat benda uji silinder denga diameter 2 cmm dengan tinggi 4 cm, sedangkan untuk specimen pasta ringan dan pasta ringan berserat, benda uji yang digunakan adalah benda uji kubus dengan ukuran 5 x 5 x 5 cm. Sedangkan untuk pengujian specimen hanya dilakukan tes kuat tekan saja berdasarkan ASTM C39-11, sedangkan untuk material dasar penyusunnya dilakukan tes XRF. 2. MATERIAL Lumpur Bakar Komposisi kimia lumpur sidoarjo bakar yang dominan adalah Fe2O3, SiO2, dan Al2O3 mirip dengan komposisi kimia fly ash hasil uji kimia Balai Besar Keramik (Triwulan dan Ekaputri, 2007). Total ketiga senyawa kimia tersebut adalah 80,02% (lebih dari 70%), sehingga dapat dikategorikan menjadi material pozzolan (ASTM C618). Fly Ash Dalam penelitian ini, kandungan utama fly ash, yang dipakai, adalah silika oksida (SiO2), alumina trioksida (Al2O3), dan fero oksida (Fe2O3). Total persen dari ketiga kandungan kimia ini adalah 81,56%. Nilainya lebih dari 70%, yang berarti fly ash ini diklasifikasikan sebagai pengganti semen atau bersifat pozzolan (ASTM C618). Sedangkan, karena kandungan CaO (kalsium oksida nya) sebesar 13,4% > 10%. Jadi, fly ash ini tergolong fly ash kelas C (spesifikasi fly ash menurut ASTM C618). Berat jenis fly ash ini adalah 2,642 gr/cm3. Semen Portland tipe 1 Dalam penelitian ini, komposisi kimia semen yang dominan adalah CaO, Fe2O3 dan SiO2. Ketiga oksida tersebut merupakan bahan utama penyusun semen. Masing-masing komposisi memiliki nilai sebesar 82,83%, 9,47%, dan 3%. Dari dua percobaan yang telah dilakukan, didapat berat jenis semen sebesar 3.07 gram/cm3. Bahan Pengembang Meyco fix SLF 20 sendiri merupakan material pembusa atau pengembang untuk ditambahkan ke dalam beton ringan berpori yang mampu menghasilkan foam dengan tingkat homogenitas yang tinggi dan stabil. Penyusun utama dari Meyco fix SLF 20 adalah alkohol dan sulphuric ester, berbentuk cairan dengan warna kuning pucat cenderung bening. Foam ini memiliki tingkat keasaman atau ph antara 6.5 hingga 8. Serbuk aluminium (aluminum powder) merupakan salah satu jenis pengembang yang baik digunakan sebagai campuran untuk bata beton ringan karena serbuk aluminium mampu membentuk gelembung udara yang lebih stabil di dalam beton karena proses aerating beton yang terjadi langsung di dalam pasta beton tersebut. Serat Kenaf Serat Kenaf tergolong serabut sklerenkim yaitu sel berdinding tebal yang sering kali berlignin, serat ini berfungsi mekanis sehingga tahan terhadap tegangan yang disebabkan penarikan dan pembengkokan, tekanan, dan pemampatan tanpa menyebabkan kerusakan selsel berdinding tebal pada bagian tanaman ini (Febrionline, 2010). Itulah kenapa Serat Kenaf berpeluang untuk dijadikan material lentur. Kekuatan dan modulus tarik serat kenaf adalah sekitar Mpa dan GPa, sedangkan hasil uji tarik matrik polyester memiliki kekuatan tarik 50,70 MPa dan modulus tarik 4,23 GPa. Kekuatan serat kenaf menurun seiring dengan peningkatan waktu perendaman serat di dalam larutan alkali. Hal ini disebabkan oleh sifat larutan alkali yang mengikis lignin dan permukaan selulosa serat. (Diharjo, Kuncoro. 2007). ISBN

3 3. PENGUJIAN DI LABORATORIUM Proses penelitian dan pengujian yang dilakukan dikerjakan seluruhnya di Lab Beton dan Bahan Bangunan ITS Surabaya dan Lab Struktur FTSP ITS Surabaya. Hasil pengujian berdasarkan dari evaluasi dan analisa yang dilakukan pada 3 benda uji untuk setiap variasi yang digunakan. Sifat mekanik dari spesimen diuji dengan tes kuat tekan (ASTM C 39-03) pada umur 7, 14, 21 dan 28 hari. Analisis Material Merupakan percobaan yang dilakukan untuk mengetahui karakteristik dan sifat-sifat, baik fisis maupun kimia, dari material-material yang digunakan dalam penelitian ini. Analisis yang dilakukan adalah analisis XRF. Analisis Benda Uji Percobaan dilakukan untuk mengetahui karakteristik dan sifat-sifat, baik fisis maupun kimia, dari benda uji yang dibuat dalam penelitian ini. Meliputi tes setting time (ASTM C A), tes berat volume. Sedangkan untuk inisiasi percobaan, dilakukan tes konsistensi normal dengan tujuan mengoptimalkan penggunaan air dalam campuran. Sedangkan hasil akhir yang diperoleh didapat melalui tes kuat tekan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Lumpur Bakar Sidoarjo. Untuk material lumpur bakar yang digunakan dilakukan analisa tes XRF, sampel material tersebut telah dikalsinasi pada suhu 800 o C selama 2 jam. Hasil analisa XRF ini untuk mengetahui senyawa apa saja yang terkandung dalam lumpur bakar sidoarjo tersebut. Adapun hasil analisa XRF lumpur bakar sidoarjo seperti pada tabel berikut : Tabel 1 : Komposisi kimia lumpur bakar sidoarjo (% terhadap berat) Senyawa Prosentase (%) Fe 2 O 3 42,22 SiO 2 32 CaO 7,14 Al 2 O 3 5,8 K 2 O 4,51 SO 3 2,6 MnO 0,67 SrO 0,49 CuO 0,23 ZrO 2 0,22 V 2 O 5 0,12 Rb 2 O 0,11 Re 2 O 7 0,1 Cr 2 O 3 0,074 ZnO 0,07 Data dan Analisa Pasta Dasar. Pasta Normal Pasta Normal merupakan pasta dasar yang terdiri dari campuran lumpur bakar, semen, dan/atau fly ash. Karena ketiganya merupakan material cementitious, maka Pasta Normal dalam penelitian ini dapat disebut juga binder. Penelitian ini salah satunya bertujuan untuk mengurangi penggunaan semen, maka nilai 10%, 15%, dan 20% semen dari berat binder digunakan sebagai dasar perkiraan untuk menentukan kebutuhan air dan lain sebagainya. ISBN

4 Gambar 22: Perbandingan kebutuhan air untuk tiap tipe pasta Dari Gambar 22 dapat ditarik kesimpulan bahwa penggunaan fly ash dapat mengurangi pemakaian air dalam binder. Jika pada pasta dasar dengan penambahan fly ash, penurunan persentase pozzolan malah meningkatkan kebutuhan airnya, hal ini selain karena ada peningkatan persentase semen dalam campuran, juga dikarenakan terjadinya penurunan persentase fly ash dalam binder. American Concrete Institute 212 mendapati bahwa penggunaan fly ash meningkatkan workability, kekuatan, dan ketahanan beton terhadap sulfat (Balkema, 1992). Peningkatan workability tersebut dapat diterjemahkan dengan kemudahan dalam pengadukan, sehingga secara tidak langsung mengurangi kebutuhan air. Gambar 23: Grafik perbandingan kuat tekan Pasta Dasar dengan dan tanpa adisi FlyAsh (umur 7 hari) Gambar 23 menunjukkan bahwa kuat tekan benda uji semua seri OPC meningkat seiring dengan penambahan persentase lumpur bakar. Rata-rata penambahan lumpur bakar akan meningkatkan kuat tekan sebesar 0,55% sampai 1,45% untuk setiap penambahan 10% lumpur bakar. Benda uji dengan adisi fly ash ternyata memiliki kuat tekan yang lebih rendah jika dibandingkan dengan benda uji dengan tanpa adisi fly ash. Hal ini disebabkan oleh setting time pasta ber-fly ash lebih lama dibanding dengan pasta tanpa adisi fly ash. Hal ini terbukti pada uji tekan terhadap benda uji umur 28 hari seperti terlihat di Gambar 24, dimana nilai kuat tekannya sudah relatif sama dan kemungkinan besar akan semakin meningkat jika dilakukan uji tekan pada usia yang lebih lama lagi. ISBN

5 Gambar 24: Grafik perbandingan kuat tekan Pasta Dasar dengan dan tanpa adisi FlyAsh (umur 28 hari) Dari Gambar 25 terlihat evolusi kuat tekan pasta dasar sampai usia 28 hari yang memang meningkat seiring pertambahan usia, namun jika kembali lagi membandingkan dengan Gambar 24, selanjutnya juga mungkin perlu dilakukan penggantian material fly ash dengan spesifikasi lebih baik untuk mendapatkan hasil kuat tekan yang lebih baik dengan usia yang lebih cepat. Gambar 25: Perbandingan kuat tekan Pasta Normal ber-fly ash dengan usia yang berbeda Data dan Analisa Pasta Ringan. Pasta Ringan Pasta ringan yang dipakai merupakan pasta normal dengan nilai kuat tekan tertinggi, dalam hal ini adalah seri OPC 20%, yang ditambahkan dengan bahan pengembang yaitu foam. Untuk kemudian dibandingkan dengan specimen pasta ringan dengan bahan pengembang berupa aluminium powder dengan jumlah kandungan OPC yang sama dengan specimen yang menggunakan bahan pengembang berupa foam, yaitu OPC sebanyak 20%. Hal tersebut dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh jenis bahan pengembang terhadap kuat tekan yang dihasilkan oleh benda uji tersebut. Namun hasil analisis kuat tekan itu juga sangat bergantung dari jenis jenis material yang digunakan juga. Berikut ini hasil analisis kuat tekan specimen pasta ringan yang dihasilkan : ISBN

6 Gambar 26: Perbandingan Pasta Ringan Adisi pengembang ke dalam campuran sejatinya memang secara signifikan mampu mereduksi berat volume benda uji, namun juga rongga-rongga udara yang tercipta tersebut malah memperburuk hasil kuat tekan benda uji. Dalam Gambar 26, benda uji dengan pengembang foam lebih baik kuat tekannya ketimbang benda uji dengan adisi aluminum powder sebagai pengembang/pencipta rongganya. Penambahan foam berbanding lurus dengan semakin banyak rongga udara didalam benda uji, hal ini lah yang mengurangi kuat tekan beton ringan (Dibiantara, 2012). Data dan Analisa Pasta Ringan Berserat. Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji ukuran 5cmx5cmx5cm pada umur 7 hari. Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur mortar ringan, diambil 3 campuran Mortar Ringan teroptimum sebagai hasil akhir penelitian ini. Berikut adalah grafik hasil kuat tekan benda uji Mortar Ringan. persentase 1 persentase 2 persentase 3 Gambar 27: Kuat Tekan Pasta Ringan Berserat (adisi flyash, foam, serat kenaf) Pada Gambar 27 di atas terlihat bahwa penambahan serat kenaf yang berlebih malah menurunkan kekuatan mortar ringan. Hal ini disebabkan karena serat yang terlalu banyak malah akan cenderung saling menggumpal dan tidak tercampur secara homogen dengan pasta yang disiapkan. Dan juga peningkatan persentase serat berpotensi menghalangi pengikatan campuran binder itu sendiri (Dibiantara, 2012). ISBN

7 Selain itu, dilakukan pula analisis tes kuat tekan terhadap specimen yang menggunakan bahan pengembang berupa aluminium powder dengan menggunakan beberapa variasi adisi serat kenaf kedalamnya. Gambar 7 :Kuat Tekan Pasta Ringan Berserat (adisi aluminium powder dan serat kenaf) Pada Gambar 7 menunjukkan bahwa penambahan serat kenaf ke dalam campuran pasta ringan membuat kuat tekan pasta ringan berserat menjadi sedikit lebih tinggi daripada kuat tekan pasta ringan pada jumlah tertentu. Penurunan kuat tekan pada pasta ringan berserat ini mungkin dikarenakan campuran binder yang terbentuk terlalu sedikit, sehingga tidak mengikat agregat dengan sempurna serta adanya partikel lumpur yang tidak ikut bereaksi menempel pada permukaan agregat sehingga menyebabkan pengikatan binder dan agregat menjadi tidak sempurna (Triwulan, Ekaputri, dan Adiningtyas, 2007). Selain itu, apabila penambahan serat kenaf yang terlalu banyak juga mengakibatkan gelembung gelembung mortar yang terbentuk akan terganggu dan saling terhubung antar sesama gelembung, hal ini yang mengakibatkan kuat tekan akan menjadi turun secara signifikan apabila ditambahkan serat kenaf terlalu banyak. Penambahan serat kenaf yang paling optimum adalah sebanyak 0,2% dari berat total binder (Manfaluthy, 2012). Kesesuaian Hasil Analisa Pasta Ringan Berserat dengan Peraturan yang ada. Berdasarkan dari peraturan ASTM C hasil dari specimen yang ada sudah memenuhi persyaratan berat volume benda uji bata beton ringan yaitu dibawah 900 Kg/m 3, sedangkan masih belum memenuhi untuk persyaratan kuat tekan karena pada ASTM C yaitu sebesar minimal 4 MPa. 5. KESIMPULAN Kandungan kimia dari lumpur bakar ini sebagian besar adalah oksida yang digunakan sebagai pozzolan, yaitu % Fe2O3 dan 32% SiO2. Mortar ringan yang didapat sudah memenuhi standarisasi beton ringan menurut Tjokrodimuljo, namun kekuatannya masih jauh dari yang diharapkan. Mortar ringan pada benda uji adisi foam dengan kuat tekan tertinggi hanya sebesar 1,6 MPa, berat volume nya 0,86 gr/cm3 (860 kg/m3). Penggunaan foam mengurangi berat volume antara 45% sampai 49% daripada campuran tanpa foam (Dibiantara, 2012). Sedangkan pada benda uji dengan adisi aluminium powder kuat tekan yang paling tinggi sebesar 2,05 MPa dengan berat volume sebesar 0,691 gr/cm 3 (691 Kg/m 3 ). Penggunaan adisi aluminum powder dalam penelitian ini membuat berat volume campuran berkurang 57,18% sampai 68,31% daripada campuran normal (Manfaluthy, 2012). Seluruh sampel yang dibuat belum memenuhi standarisasi untuk kuat tekan beton ringan namun sudah memenuhi persyaratan berat untuk beton ringan. ISBN

8 6. DAFTAR PUSTAKA 1. ASTM C (2011) Standard Spesification for Autoclaved Aerated Concrete (AAC). ASTM USA. 2. ASTM C-618 (2011) Standard Spesification for Pozzolanic Material. ASTM USA. 3. ASTM C33 (2011) Standard Test Method for Compression Strenght of Hidrical Concrete Specimen. 4. Dibiantara, Dimas (2012) Pemanfaatan Lumpur Bakar Sidoarjo Untuk Beton Ringan Dengan Campuran Fly Ash, Foam, Dan Serat Kenaf. ITS Press. 5. Manfaluthy, M Lutfi (2012) Studi Pengembangan Beton ringan Berserat dengan Memanfaatkan Lumpur Bakar Sidoarjo, serat Kenaf dan Serbuk Aluminium Sebagai Bahan Pengembang. ITS Press. 6. Setiadji, Rudi (2008) Pengaruh Penambahan Foam Agent Terhadap Kualitas Bata Beton. Pusat Litbang Pemukiman. 7. Tjokrodimuljo, Kardiyono (1996) Teknologi Beton. 8. Triwulan, Ekaputri dan Adiningtyas (2007) Analisa Sifat Mekanik Beton Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash dan Lumpur Porong Kering Sebagai Pengisi. Jurnal Teknologi dan Rekayasa Sipil Torsi : ACKNOWLEDGEMENT Penulisan makalah ini ditujukan pada Program Beasiswa Fresh Graduate Pasca Sarjana ITS sebagai pemberi beasiswa Program Magister Teknik Sipil ITS. ISBN