Studi Petrografi Batuan Volkanik sebagai Agregat Bahan Baku Beton

Transkripsi

1 BULETIN GEOLOGI Departemen Teknik Geologi INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Studi Petrografi Batuan Volkanik sebagai Agregat Bahan Baku Beton I G.B. EDDY SUCIPTA dan IMAM A. SADISUN Departemen Teknik Geologi FIKTM - ITB, Jl. Ganesha 10, Bandung Telp./Fax. (022) , sucipta@gc.itb.ac.id ; imam@gc.itb.ac.id (Naskah diterima pada tanggal 23 Desember 2000) Sari - Dalam studi ini, bahan baku agregat yang dianalisis dapat dikelompokkan menjadi basalt/basalt olivin, andesit piroksen, andesit hornblenda, dan tuf andesitik. Beberapa jenis mineral utama pada agregat tersebut meliputi plagioklas, gelas volkanik, piroksen/augit, olivin, hornblenda, dan kuarsa, dengan tekstur umumnya hipokristalin porfiritik untuk jenis agregat basalt/basalt olivin, andesit piroksen, dan andesit hornblenda, serta tekstur klastik (vitroklastik) untuk jenis agregat tuf andesitik, dalam derajat ubahan berkisar dari lemah sampai kuat. Karakteristik petrografi agregat sangat berpengaruh terhadap sifat fisik-mekanik agregat. Perbedaan komposisi mineralogi dan tekstur agregat secara nyata berpengaruh terhadap kekasaran permukaan, daya serap air, kekuatan, dan potensi reaksi alkali-agregat. Pada kekasaran permukaan agregat terlihat bahwa semakin banyak persentase kahadiran fenokris/butiran terhadap masadasar/matrik maka permukaan agregat cenderung semakin kasar. Kehadiran gelas volkanik sangat berpengaruh terhadap sifat daya serap air dan reaktivitas agregat. Semakin banyak kehadiran prosentase gelas volkanik mengakibatkan semakin tinggi daya serap air dan reaktivitasnya. Disamping itu, pada tekstur yang bersifat klastik, daya serap air cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan agregat yang bersifat kristalin. Pada aspek kekuatan agregat; tekstur, komposisi mineralogi, dan kahadiran vesikuler merupakan faktor petrografi yang cukup dominan yang mempengaruhi kekuatan agregat tersebut. Dan sifat reaktivitas agregat sangat dipangaruhi oleh tekstur terutama oleh kehadiran masadasar/matriks yaitu berupa bahan kristalin berukuran halus sampai mikrokristalin maupun berupa tekstur amorf dari gelas volkanik. Abstract - In this study, materials for aggregates can be classified in to basalt/olivine basalt, pyroxene andesite, hornblende andesite, and andesitic tuff. Some silicate minerals in these aggregates composed are plagioclase, volcanic glass, pyroxene/augite, olivine, hornblende, and quartz, with the hypocristalline porphyritic textures for basalt/olivine basalt, pyroxene andesite, hornblende andesite types aggregates, and clastic (vitroclastic) for andesitic tuff aggregate. Petrographic characteristics of aggregates most influence for mechanical-physical characteristics of aggregate. The changes on mineralogical composition of aggregates will influence for surface roughness, water absorption, strength, and alkali-reaction potential of aggregates. In surface roughness, increasingly of percentages of phenocrysts/grains will be increased roughness of aggregates. Presence of volcanic glass will be increased water absorption and alkali-reaction potential aggregates. Aggregates with clastic textures will be more absorb water than aggregates with crystalline textures. In strength of aggregate aspec; texture, mineralogical composition, and presence of vesicular are dominant petrographic factor will be influenced for strength of aggregate. The changes on some textural aspects also will influence reactivity of aggregate, especially based on the occurrences of groundmass or matrix either in the form of fine-crystalline materials to microcrystalline or amorphous textures from volcanic glass. PENDAHULUAN Karakteristik material batuan, terutama dari jenis batu pecah (crused stone), cukup memegang peranan sangat penting dalam penggunaannya sebagai agregat beton. Hampir 75% dari volume beton terdiri atas agregat. Dengan demikian maka sifat-sifat dan perilaku agregat akan sangat berpengaruh terhadap kondisi alami dan perilaku BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,

2 keteknikan beton (Bell, 1980; Talbot, 1982 op cit Clutterbuck, et.al., 1982). Kenampakan fisik suatu agregat tidak boleh memperlihatkan adanya gejala deteriorasi yang umumnya merupakan akibat dari adanya suatu proses pelapukan batuan. Kekuatan beton secara umum sangat dipengaruhi oleh kekuatan dari agregat yang digunakan (Hudec, 1984; Ramsey, et.al, 1974). Kekuatan pecah batuan untuk agregat beton umumnya berkisar antara 700 dan 3000 kg/m 2. Kekuatan beton juga dikontrol oleh efektivitas ikatan antara agregat dengan semen. Pada kondisi kering, semen dapat mengalami penyusutan (shrinkage). Jika agregat yang digunakan memiliki kekuatan yang tinggi, gejala penyusutan pada semen dapat diminimasi dan antara semen-agregat bisa terikat dengan baik. Disamping itu, kekuatan ikatan antara semen-agregat juga dipengaruhi oleh tekstur permukaan agregat. Permukaan yang kasar pada suatu agregat akan menghasilkan ikatan yang lebih kuat daripada agregat dengan permukaan yang halus (Malewski, 1984). Beberapa agregat memiliki potensi reaksi alkali, baik dari jenis batuan beku, sedimen maupun metamorf. Reaksi alkali-agregat akan lebih mudah terjadi pada batuan yang kaya akan material silikaan (siliceous materials), yang antara lain hadir sebagai mineral-mineral silikat (silicate minerals). Secara umum, jenis batuan yang cukup banyak digunakan sebagai agregat dan memiliki potensi reaksi alkali cukup tinggi antara lain yaitu batuan beku yang berkomposisi asam hingga intermedier (McConnell, et.al., 1950 op cit Bell, 1990, Clutterbuck, et.al., 1982), seperti granit, riolit, syenit, diorit, dasit, dan andesit. Mineral-mineral silikat hadir cukup dominan pada batuan ini. Adanya reaksi alkali antara agregat dengan semen menye-babkan terjadinya proses pengembangan (expansion) yang ditandai oleh hadirnya jel silika dan umumnya diikuti oleh adanya retakan (cracking) pada beton (Wigun, 1995). Adanya retakan pada beton akan mengakibatkan hilangnya kekuatan beton tersebut dan hal ini sangat membahayakan dalam penggunaannya, terutama untuk konstruksi beton pada bangunan-bangunan sipil. Setiap jenis batuan akan memiliki perilaku dan karakteristik keteknikan yang spesifik. Dalam rangka optimalisasi pemakaian batuan sebagai agregat beton maka dibutuhkan suatu kajian yang cukup detil untuk mengetahui berbagai kendala dalam penggunaannya. Salah satu metode yang cukup handal dan umumnya dilakukan dalam tahap evaluasi awal suatu agregat yaitu melalui studi petrografi (Hudec, 1984). Dengan demikian maka studi petrografi pada agregat beton sangat penting dilakukan guna menunjang efektivitas pemilihan bahan baku beton yang baik dan memiliki kualitas yang tinggi. Pada penelitian ini, pengujian atau analisis petrografi terutama dilakukan pada bahan baku agregat dari batuan beku ekstrusif (lava), serta beberapa contoh batuan beku intrusif dan batuan piroklastik (walded tuff). Bahan baku agregat (batuan) diambil dari sekitar daerah Bandung yaitu dari Cicalengka, Majalaya, Baleendah, Soreang, dan Cimahi. Dari batuan bahan baku agregat tersebut dipilih sebanyak 20 contoh guna pengujian petrografi di Laboratorium Geologi Teknik, serta di Laboratorium Petrologi dan Geologi Ekonomi, Departemen Teknik Geologi, Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral, Institut Teknologi Bandung. ANALISIS PETROGRAFI AGREGAT Berdasarkan komposisi mineralogi dan tekstur maka bahan baku agregat dari 20 contoh yang dipakai dalam studi ini dapat digolongkan dalam kelompok basalt/basalt olivin, andesit piroksen, andesit hornblende, dan tuf andesitik. 146 BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3, 2000

3 Mineralogi Dari analisis petrografi bahan baku agregat, dijumpai beberapa mineral silikat seperti mineral plagioklas [(Na,Ca)AlSi 3 O 8 ], gelas volkanik [SiO 2,Al 2 O 3,Fe 2 O,FeO,MgO,CaO, Na 2 O,K 2 O,H 2 O], piroksen/augit [(Ca,Na) (Mg,Fe,Al) (Si,Al) 2 O 6 ], olivin [(Mg,Fe) 2 SiO 4 ], hornblenda [[Ca 2 (Mg,Fe,Al) 5 (OH) 2 [(Si,Al) 4 O 11 ] 2 ], kuarsa [SiO 2 ]. Bahan baku agregat dari kelompok basalt/ basalt olivin mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 40% - 65%), gelas volkanik (± 5% - 35%), piroksen (± 5% - 25%), olivin (± 0% - 8%), dan hornblenda (± 0% - 1%). Bahan baku agregat dari kelompok andesit piroksen mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 40% - 45%), gelas volkanik (± 35% - 45%), dan piroksen (± 5% - 10%). Bahan baku agregat dari kelompok andesit hornblenda mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 40% - 65%), gelas volkanik (± 0% - 30%), piroksen (± 3% - 8%), hornblenda (± 5% - 25%), dan kuarsa (± 0% - 3%). Bahan baku agregat dari kelompok tuf andesitik mempunyai prosentase mineral silikat plagioklas (± 15% - 40%), gelas volkanik (± 40% - 70%), dan piroksen (± 5%). Prosentase kehadiran mineral silikat dari setiap contoh agregat dapat dilihat dalam Tabel 1. Tekstur Bahan baku agregat dari kelompok basalt/ basalt olivin memperlihatkan tekstur hipokristalin porfiritik, dengan fenokris (± 3% - 40%), berukuran 0,4-2,5 mm, berbentuk subhedral - anhedral, terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, olivin, dan setempat hornblenda, tertanam dalam masa dasar bahan kristalin (± 60% - 97%), berukuran halus (ada yang mencapai ukuran 0,3 mm), memperlihatkan tekstur intergranular - intersertal, yang terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, sedikit olivin, dengan gelas volkanik (± 5% - 35%). Bahan baku agregat dari kelompok andesit piroksen memperlihatkan tekstur hipokristalin porfiritik, dengan fenokris (± 5% - 20%), berukuran 0,5-2,0 mm, berbentuk subhedral - anhedral, terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, dan sedikit fragmen batuan basalt (xenolith), tertanam dalam masa dasar bahan kristalin (± 80% - 95%), berukuran halus - sangat halus, memperlihatkan tekstur aliran (trakhitik), yang terdiri dari mineral silikat plagioklas berbentuk mikrolit, sedikit piroksen, dengan gelas volkanik (± 35% - 45%). Bahan baku agregat dari kelompok andesit hornblenda memperlihatkan tekstur hipokristalin porfiritik, setempat memperlihatkan tekstur holokristalin porfiritik (merupakan intrusi yang lebih dalam) dengan fenokris (± 3% - 10%), berukuran 0,4-2,5 mm, berbentuk subhedral - anhedral, terdiri dari mineral silikat plagioklas, hornblenda, piroksen, dan sedikit kuarsa, tertanam dalam masa dasar bahan kristalin (± 90% - 97%), berukuran halus sedang (0,1 0,3 mm), memperlihatkan tekstur trakhitik, terdiri dari mineral silikat plagioklas berbentuk mikrolit, sedikit piroksen, hornblenda, dan kuarsa, dengan gelas volkanik (± 0% - 30%). Bahan baku agregat dari kelompok tuf andesitik memperlihatkan tekstur klastik (vitroklastik), dengan butiran (± 20% - 25%), berukuran 0,8-2,0 mm, berbentuk menyudut - membundar tanggung (anhedral - subhedral), terdiri dari mineral silikat plagioklas, piroksen, dan fragmen batuan basalt, tertanam dalam matrik (± 75% - 80%), yang terdiri dari gelas volkanik (± 40% - 70%), berbentuk amorf, dan sedikit kristalkristal plagioklas berukuran sangat halus (berbentuk mikrolit-mikrolit), serta mineral opak. Kenampakan aspek-aspek tekstur mineral silikat dari setiap contoh agregat dapat dilihat dalam Tabel 2. BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,

4 Derajat Ubahan Dalam panelitian ini, telah dilakukan karakterisasi kualitatif derajat ubahan pada agregat (Tabel 1) yaitu berkisar dari lemah hingga kuat. Dari data tersebut terlihat bahwa pada bahan agregat basalt/basalt olivin yang banyak mengandung gelas volkanik (B-9C) memperlihatkan proses ubahan yang kuat. Demikian pula halnya dengan bahan agregat andesit hornblenda yang mempunyai prosentase mineral hornblenda yang lebih banyak (B-12C, B-13A) memperlihatkan derajat ubahan sedang kuat. Dan pada penelitian untuk kajian aspek petrografi terhadap kualitas agregat yang meliputi sifat fisik agregat, kekuatan agregat, dan potensi reaksi alkali agregat, akan lebih digunakan bahan agregat yang mempunyai derajat ubahan yang lemah. Tabel 1. Jenis dan prosentase mineral utama pada agregat. Jenis batuan, No. contoh, dan Prosentase Jenis Mineral Silikat Jenis Mineral Silikat Basalt / Basalt Olivin B - 1B B - 5B B - 6A B - 8B B - 9A B - 9C B - 10B B - 11B B - 11C B - 14A Plagioklas Gelas volkanik Piroksen Olivin Hornblenda Kuarsa Jumlah : Hal lain : - Mineral opak Fragmen batuan Vesikuler Ubahan lemah sedang lemah sedang lemah kuat kuat lemah lemah kuat Jenis batuan, No. contoh, dan Prosentase Jenis Mineral Silikat Jenis Mineral Silikat Andesit Piroksen Andesit Hornblenda Tuf Andesitik B - 3A B - 3B B - 4A B - 4C B - 12A B - 12C B - 13A B - 13B B - 2A B - 7C Plagioklas Gelas volkanik Piroksen Olivin Hornblenda Kuarsa Jumlah : Hal lain : - Mineral opak Fragmen batuan Vesikuler Ubahan lemah sedang lemah lemah sedang sedang kuat lemah lemah lemah 148 BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3, 2000

5 KAJIAN ASPEK PETROGRAFI TERHADAP KUALITAS AGREGAT Guna mengetahui kualitas bahan baku agregat, dalam penelitian ini telah dilakukan beberapa pengujian parameter fisik-mekanik, seperti analisis kekasaran permukaan agregat, analisis daya serap air, analisis kekuatan agregat, dan analisis potensi reaksi alkali-agregat. Analisis hanya dilakukan terhadap beberapa contoh agregat yang secara representatif dapat mewakili kelompok jenisnya, didasarkan atas analisis petrografi pada tahap sebelumnya. Kekasaran Permukaan Dalam analisis petrografi, makro-tekstur analog dengan orde pertama kekasaran agregat dan mikro-tekstur berhubungan dengan orde kedua kekasaran agregat. Kenampakan tekstural agregat dapat diilustrasikan seperti tampak dalam Gambar 1. Tabel 2. Kenampakan aspek-aspek tekstur pada agregat. Aspek-Aspek Tekstur Mineral Silikat Kelompok batuan, No. contoh, dan Aspek Tekstur Mineral Silikat Basalt / Basalt Olivin B - 1B B - 5B B - 6A B - 8B B - 9A B - 9C B - 10B B - 11B B - 11C B - 14A Fenokris 40% 20% 15% 20% 20% 3% 5% 15% 10% 10% (Butiran) Jenis Mineral : - plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada - piroksen ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada - olivin tidak ada ada ada ada tidak ada tidak ada ada ada ada tidak ada - hornblenda tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - fragmen batuan tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada Ukuran 0,8-2,5 mm 0,5-1,5 mm 1,0-2,5 mm 0,4-1,5 mm 0,4-1,8 mm 0,8-2,0 mm 0,4-1,5 mm 1,0-2,5 mm 0,5-2,0 mm 0,7-1,5 mm Bentuk sub-anhedral an-subhedral subhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral an-subhedral sub-anhedral an-euhedral sub-anhedral Massadasar 60% 80% 80% 97% 80% 97% 95% 85% 90% 90% (Matriks) Ukuran halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,3 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) Jenis mineral : - gelas volkanik ada (10%) ada (7%) ada (35%) ada (20%) ada (20%) ada (35%) ada (5%) ada (5%) ada (7%) ada (30%) - plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada - piroksen ada ada ada tidak ada ada ada ada ada ada ada - olivin tidak ada tidak ada ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - hornblenda tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada Tekstur khas intergranular intergranular intergranular - intergranular intersertal intergranular intergranular - - BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,

6 Lanjutan Tabel 2. Kenampakan aspek-aspek tekstur pada agregat. Aspek-Aspek Tekstur Mineral Silikat Kelompok batuan, No. contoh, dan Aspek Tekstur Mineral Silikat Andesit Piroksen Andesit Hornblenda Tuf Andesitik B - 3A B - 3B B - 4A B - 4C B - 12A B - 12C B - 13A B - 13B B - 2A B - 7C Fenokris 5% 20% 10% 15% 10% 3% 10% 7% (Butiran) 25% 20% Jenis Mineral : - plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada - piroksen ada ada ada ada ada ada ada ada ada ada - olivin tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - hornblenda tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada ada ada ada tidak ada tidak ada - kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - fragmen batuan ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada ada Ukuran 0,5-1,5 mm 0,5-1,5 mm 0,6-2,0 mm 0,5-2,0 mm 0,4-1,2 mm 1,5-2,5 mm 0,2-1,5 mm 1,5-3,0 mm 1,0-2,0 mm mm Bentuk sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral sub-anhedral an-subhedral sub-anbhedral anhedral an-subhedral Massadasar 95% 80% 90% 85% 90% 97% 90% 93% (Matriks) 75% 80% Ukuran halus (0,1 mm) halus (<0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) halus (0,1 mm) sedang (>0,3 mm) halus(<0,1mm) halus(0,1 mm) amorf amorf Jenis mineral : - gelas volkanik ada (45%) ada (35%) ada (40%) ada (40%) ada (30%) tidak ada ada (15%) ada (20%) ada (70%) ada (40%) - plagioklas ada ada ada ada ada ada ada ada tidak ada ada - piroksen tidak ada ada tidak ada tidak ada ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - olivin tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - hornblenda tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada - kuarsa tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada ada tidak ada tidak ada tidak ada tidak ada Tekstur khas trakhitik - trakhitik Trakhitik trakhitik holokristalin trakhitik trakhitik aliran - Analisis kekasaran permukaan agregat dilakukan dengan mempergunakan alat surface gauge (Gambar 2). Pada gambar tersebut terlihat bahwa kekasaran permukaan agregat basalt cenderung paling halus dibandingkan jenis agregat lainnya. Berdasarkan ilustrasi hubungan antara tekstur dan kekasaran permukaan agregat, kekasaran permukaan basalt secara berarti juga telah membuktikan bahwa prosentase kehadiran serta ukuran fenokris dan masadasar akan berpengaruh terhadap kekasaran permukaannya. Secara umum kehadiran fenokris pada basalt lebih sedikit dan memiliki ukuran lebih halus dibandingkan dengan batuan beku lainnya. Fakta ini secara nyata juga tercermin dari perbandingan kekasaran permukaan antara agregat basalt dan andesit. Dengan kata lain dapat dikemukakan bahwa semakin banyak persentase kahadiran fenokris/butiran terhadap masadasar/matrik maka permukaan 150 BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3, 2000

7 Gambar 1. Hubungan makro dan mikrotekstur terhadap kekasaran permukaan agregat (modifikasi dari Ryell et al., 1979 op.cit. Bell, 1980) Gambar 2. Ekspresi kekasaran permukaan pada masing-masing kelompok jenis bahan baku agregat. BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,

8 agregat cenderung semakin kasar, semakin halus ukuran butir fenokris/butiran dan masadasar/matrik maka permukaan agregat cenderung juga semakin halus. Daya Serap Air Daya serap air (moisture) merupakan parameter yang sangat penting untuk memprediksi dan mengetahui adanya potensi perubahan pada agregat, baik akibat pengaruh internal maupun eksternal agregat. Berdasarkan beberapa hasil penelitian terdahulu (Ramsay, et.al., 1974; Lees dan Kennedy, 1975; Kazi dan Al-Mansour, 1980) terlihat nyata adanya hubungan antara daya serap air agregat dengan daya guna (life time) beton yang dihasilkannya. Beberapa aspek yang cukup penting dalam kaitannya dengan sifat daya serap air agregat yaitu : - Pengaruh proses pembekuan dan pencairan (freeze-thaw problem) - Pengaruh proses reaksi alkali (alkali reacion problem) - Pengaruh proses reaksi kimia lainnya seperti pelapukan dan deteriorasi (weathering and deterioration problems) Meskipun pada kenyataannya proses penyerapan air pada suatu konstruksi beton telah berlangsung selama pekerjaan konstrusi dilaksanakan, namun proses ini biasanya akan menerus oleh adanya faktor kelembaban atau oleh keberadaan konstruksi di bawah level muka air tanah. Dalam penelitian ini, pengujian daya serap air dilakukan dengan merendam contoh agregat selama 24 jam guna menjenuhkan pori yang ada (porositas efektif/n e ). Daya serap air dideterminasi dengan melakukan pengukuran kenaikan berat contoh agregat yang diekspresikan oleh prosentase terhadap berat keringnya. Sebelum dilakukan pengujian, masing-masing contoh dianalisis dengan mempergunakan mikroskop binokuler untuk mengetahui adanya pori yang berupa retakan halus maupun gejala-gejala lainnya. Secara umum hasil pengujian daya serap air dapat dirangkum seperti terlihat dalam Tabel 3. Bila dihubungkan dengan hasil analisis petrografi agregat, hasil pengujian ini memperlihatkan adanya kecenderungan bahwa semakin banyak persentase gelas volkanik pada agregat diduga akan mengakibatkan semakin tinggi daya serap air. Hal ini tercermin dari tingginya nilai daya serap air pada agregat tuf andesitik yang mengandung mineral gelas mencapai 70%. Disamping itu, tekstur bahan agregat juga sangat mempengaruhi nilai daya serap air. Pada bahan agregat tuf andesitik seringkali mempunyai tekstur yang bersifat klastik dibandingkan dengan bahan agregat lainnya yang bersifat kristalin. Hal ini berkaitan dengan proses pembentukan bahan agregat tersebut dimana tuf andesitik merupakan hasil dari letusan gunung api sedangkan basalt/basalt olivin, andesit piroksen, dan andesit hornblende merupakan langsung dari hasil pembekuan magma. Kekuatan Kekuatan adalah parameter yang paling penting dalam pemilihan bahan baku agregat. Mineralogi dan tekstur agregat sangat berpengaruh terhadap kekuatannya (Kazi dan Al-Mansour, 1980). Mineral silikat secara tipikal lebih resistan terhadap gaya tekan daripada jenis mineral lainnya. Kekerasan relatif dari mineral pembentuk batuan juga berpengaruh terhadap kekuatannya. Adapun unsur-unsur tekstur yang berpengaruh terhadap kekuatan agregat diantaranya adalah : ukuran kristal atau butiran, orientasi relatif kristal atau butiran, kebundaran, dan porositas. Ukuran kristal atau butiran relatif lebih konsisten berpengaruh terhadap kekuatannya (Kazi dan Al-Mansour, 1980). Dalam penelitian ini kekuatan batuan dianalisis dengan pengujian kuat tekan uniaksial. Contoh agregat dibuat sedemikian rupa sehingga berbentuk kubus dengan sisi 5 ± 0,1 cm. Berdasarkan hasil pengujian ini 152 BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3, 2000

9 Tabel 3 Hasil pengujian fisik-mekanik dan reaksi alkali pada beberapa contoh agregat terpilih No. No. Kelompok Derajat ubahan Daya serap air UCS Reaksi alkali Keterangan contoh Batuan (kualitatif) (%) (kg/cm2) Sc (mmol/l) Rc (mmol/l) 1 B - 1B lemah 0, , B - 5B sedang x x x x 3 B - 6A lemah x x B - 8B Basalt/Basalt olivin sedang x x x x 5 B - 9A lemah x x B - 9C kuat x x x x 7 B - 10B kuat x x x x 8 B - 11B lemah x x x x 9 B - 11C lemah x x x x 10 B - 14A kuat x x x x 11 B - 3A lemah 1, , B - 3B Andesit piroksen sedang x x x x 13 B - 4A lemah x x x x 14 B - 4C lemah x x B - 12A sedang x x B - 12C Andesit hornblenda sedang x x x x 17 B - 13A kuat x x x x 18 B - 13B lemah 2, , ada retakan halus 19 B - 2A Tuf andesitik lemah 4, , B - 7C lemah x x Keterangan : UCS = uji kuat tekan uniaksial X = tidak dilakukan analisis (Tabel 3) terlihat bahwa agregat andesit piroksen memiliki kekuatan terbesar dan agregat tuf andesitik memiliki kekuatan terkecil. Hal ini mungkin terkait dengan tekstur klastik pada tuf andesitik yang seringkali mempunyai ikatan yang lebih lemah dibandingkan dengan tekstur kristalin pada agregat andesit piroksen. Apabila hasil analisis petrografi dilihat lebih teliti lagi, maka boleh jadi kehadiran masadasar (ukuran kristal lebih kecil dari fenokris) yang lebih banyak pada andesit piroksen, menjadi pengontrol kekuatan agregat tersebut. Namun pada agregat basalt/basalt olivin, yang mempunyai masadasar yang paling sedikit (60%), relatif mempunyai kekuatan yang lebih baik dari agregat andesit hornblenda (masadasarnya 93%). Hal ini mungkin dikontrol oleh kehadiran mineral yang memiliki tingkat kekerasan di atas 5 (skala kekerasan Mohs), misalnya mineral plagioklas dan piroksen, yang relatif lebih banyak pada agregat basalt/basalt olivin dibandingkan agregat andesit hornblenda. Disamping itu, kekuatan agregat diperkirakan juga dipengaruhi oleh kehadiran vesikuler, seperti tercermin dari nilai kekuatan yang tampak pada agregat basalt/basalt olivin dan andesit piroksen (vesikulernya hanya 0% - 1% 15%) dan tuf andesitik (vesikulernya dapat mencapai 5%). Potensi Reaksi Alkali Dalam penggunaannya sebagai agregat beton, beberapa agregat membutuhkan pengujian lebih detil untuk mengetahui perilaku atau respon agregat dalam lingkungan alkali. Metode yang paling sederhana yaitu dengan merendam atau melarutkan agregat tersebut dalam larutan yang bersifat alkalis (basa). Dalam penelitian ini, pengujian potensi reaktivitas agregat juga dilakukan dengan menggunakan larutan kimia alkalis atau lebih dikenal sebagai standar peng-ujian dengan metode kimia (ASTM C ). BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,

10 Pada prinsipnya, pengujian ini didasar-kan atas jumlah NaOH 1 N yang bereaksi dengan silika dari agregat yang memiliki kehalusan antara µm selama 24 jam pada suhu 80, dalam sebuah wadah reaksi yang terbuat dari baja tahan karat atau korosi lainnya dan dilengkapi dengan tutup kedap udara. Hasil pengujian tersebut menghasilkan dua parameter utama yaitu banyaknya silika terlarut (Sc) dalam mmol/l dan reduksi alkalinitas atau kebasaan (Rc) yang juga dalam mmol/l (Tabel 3). Untuk mengetahui tingkat reaktivitas agregat, hasil-hasil pengujian tersebut di atas dirajah (diplot) ke dalam sebuah grafik standar seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Tampak bahwa ada beberapa agregat tergolong sebagai agregat berpotensi reaktif hingga agregat reaktif, terutama dari jenis tuf andesitik dan andesit piroksen. Hampir semua agregat tuf andesitik yang diuji memiliki sifat reaktif yang cukup tinggi dan relatif bersifat lebih reaktif apabila dibandingkan dengan jenis agregat lainnya. Pada agregat andesit piroksen tergolong sebagai agregat berpotensi reaktif hingga reaktif, sedangkan andesit hornblenda tergolong agregat yang tidak bersifat reaktif. Lain halnya dengan agregat yang berasal dari jenis basalt, secara umum dapat dikatakan bahwa agregat ini tidak bersifat reaktif. Dalam bab ini juga akan dibahas sejauh mana pengaruh variasi jenis dan tekstur mineral silikat terhadap tingkat reaktivitas agregat. Studi individu terhadap setiap contoh agregat dilakukan guna mengkaji adanya pola dan kecenderungan perubahan yang ada baik dalam kelompok jenis agregat yang sama maupun dalam jenis yang berbeda. Variasi Jenis Mineral Silikat dan Reaktivitas Agregat Apabila adanya potensi reaksi alkali pada agregat dikaitkan dengan variasi jenis mineraloginya, terutama terhadap kehadiran berbagai jenis mineral silikat, terlihat adanya suatu kecenderungnan bahwa semakin banyak prosentase gelas volkanik pada suatu agregat, tingkat reaktivitas agregat cenderung relatif semakin tinggi (lihat Tabel 2 dan Gambar 3). Kecenderungan ini selain tercermin pada perbedaan jenis bahan baku agregatnya, secara berarti juga terlihat pada jenis agregat yang sama namun berbeda dalam persentase kehadiran gelas volkaniknya. Sebagai contoh, agregat basalt yang mempunyai gelas volkanik sebanyak 33% (B-6A) tampak lebih reaktif bila dibandingkan dengan basalt yang hanya mengandung 20% (B-9A) dan 10% (B-1B) gelas volkanik. Hal yang relatif sama juga terlihat pada agregat yang berasal dari kelompok andesit piroksen, andesit hornblenda, dan tuf andesitik. Berdasarkan rasio perbandingan terhadap berat agregatnya, Gillott dan Swenson (1973) mengemukakan bahwa kehadiran 3% gelas volkanik sudah cukup berbahaya terhadap potensi terjadinya reaksi alkali-agregat. Namun apabila dilakukan konversi ke dalam prosentase kehadiran berdasarkan komposisi mineraloginya terlihat pula bahwa sifat reaktif pada agregat secara umum juga tercermin oleh hadirnya ± 35% atau lebih gelas volkanik. Hal ini juga diperlihatkan hampir pada semua agregat yang tergolong berpotensi reaktif hingga reaktif berdasarkan hasil pengujian pada penelitian ini, yaitu dengan kandungan gelas volkanik 40% atau bahkan lebih. Selain gelas volkanik, jenis mineral silikat lainnya yang cukup dominan yaitu mineral plagioklas. Adanya kenaikan pada prosentase kehadiran gelas volkanik biasanya diikuti dengan berkurangnya prosentase mineral plagioklas. Namun demikian, adanya pengaruh mineral plagioklas kemungkinan juga akan dikontrol oleh tingkat keasaman mineral plagioklas (Ca-Plagioklas hingga Na-Plagioklas) serta ukurannya (fenokris atau masadasar berupa kristal berukuran halus hingga mikrokristalin). Kehadiran mineral silikat lainnya, yaitu olivin, piroksen, dan hornblenda secara umum relatif sangat 154 BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3, 2000

11 Agregat Basalt/Basal Olivin Agregat Andesit Piroksen Agregat Andesit Hornblenda Agregat Tuf Andesitik 500 Reduksi Alkalinitas (mmol/l) Silika Terlarut (mmol/l) Gambar 3. Grafik interpretasi tingkat reaktivitas agregat yang didasarkan atas hasil-hasil pengujian dengan metode kimia. sedikit apabila dibandingkan dengan kehadiran jenis mineral plagioklas dan gelas volkanik. Ada beberapa contoh agregat yang terbentuk oleh mineral piroksen hingga ± 20% - 25% (B-11C dan B-1B). Namun demikian, berdasarkan hasil uji potensi reaksi alkali pada agregat tersebut tidak diperlihatkan adanya pengaruh yang berarti pada tingkat reaktivitasnya. Secara kumulatif, total kehadiran jenis mineral silikat juga tidak memperlihatkan adanya hubungan yang berarti terhadap tingkat reaktivitas agregat. Tetapi, apabila dilihat berdasarkan pola kehadiran masingmasing jenis mineraloginya maka tampak adanya pengaruh yang berarti terhadap tingkat reaktivitasnya, terutama pada jenis gelas volkanik. Atau dengan kata lain dapat dikatakan pula bahwa adanya perubahan komposisi mineralogi pada agregat akan berpengaruh terhadap tingkat potensi reaktivitasnya. Dengan demikian kemampuan agregat untuk bereaksi di lingkungan alkali tinggi dari semen yang digunakan pada beton merupakan fungsi dari komposisi (jenis) mineralogi pada agregat yang digunakan. Variasi Tekstur dan Reaktivitas Agregat Tingkat reaktivitas agregat terhadap kondisi lingkungan alkali dimungkinkan pula dipengaruhi oleh pola teksturnya, terutama oleh adanya variasi tekstur pada agregat. Secara umum terlihat bahwa semakin kecil persentase fenokris pada agregat, tingkat reaktivitas agregat relatif semakin tinggi (lihat Tabel 3 dan Gambar 3). Adanya kecenderungan ini juga tercermin pada perbedaan reaktivitas antara agregat basalt (15% - 50% pada contoh B-1B, B-6A, B-9A), andesit piroksen (5% - 15% pada contoh B- 3A, B-4C), dan andesit hornblenda (± 10% pada contoh B-12A, B-13A). Meskipun agregat dari jenis tuf andesitik memiliki kandungan butiran sebanyak 20% - 25% namun agregat ini terlihat relatif lebih reaktif dibandingkan jenis batuan lainnya. Reaktifitas agregat tuf andesitik diduga BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,

12 lebih dikontrol oleh hadirnya matrik berupa gelas volkanik dengan tekstur umumnya berbentuk amorf. Semakin sedikit hadirnya fenokris atau butiran umumnya akan semakin banyak masadasar atau matrik yang terkandung pada agregat tersebut. Dengan demikian maka semakin banyak prosentase masadasar pada agregat, yang umumnya berupa bahan-bahan kristalin berukuran halus hingga mikrokristalin, menyebabkan tingkat reaktivitas agregat juga relatif semakin tinggi. Hal ini kemungkinan berhubungan erat dengan semakin luasnya bidang permukaan pada bahan-bahan kristalin berukuran halus atau mikrokristalin yang menyebabkan permukaan bidang reaksi pada agregat tersebut menjadi semakin luas, seperti halnya yang juga dikemukakan oleh Wigun (1995) untuk batuan kataklastik di Norwegia. Lebih lanjut atas dasar ukuran masadasar atau matrik dalam suatu agregat, hadirnya jenis gelas volkanik yang berbentuk amorf tampak relatif lebih reaktif apabila dibandingkan dengan masadasar yang terdiri atas bahan-bahan kristalin berukuran halus dan/- atau mikrokristalin. Secara umum, adanya perubahan aspek tekstural pada agregat secara berarti juga berpengaruh terhadap tingkat reaktivitasnya, terutama didasarkan atas kehadiran masadasar atau matrik pada agregat, baik berupa bahan kristalin berukuran halus hingga mikrokristalin maupun adanya tekstur amorf yang terdapat pada jenis gelas volkanik. KESIMPULAN Analisis petrografi dalam kaitannya dengan beberapa parameter fisik-mekanik agregat telah dievaluasi dalam penelitian ini. Beberapa kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan penelitian ini antara lain yaitu : Berdasarkan komposisi mineralogi dan teksturnya, bahan baku agregat dapat digolongkan dalam kelompok basalt/basalt olivin, andesit piroksen, andesit hornblenda, dan tuf andesitik Beberapa jenis mineral silikat yang dijumpai pada agregat meliputi mineral plagioklas, gelas volkanik, piroksen/augit, hornblenda, dan olivin, serta sedikit kuarsa, dengan tekstur umumnya hipokristalin porfiritik untuk jenis agregat basalt/basalt olivin, andesit piroksen, andesit hornblenda, dan tekstur klastik (vitroklastik) untuk jenis agregat tuf andesitik. Tekstur agregat secara nyata berpengaruh terhadap kekasaran permukaannya, semakin banyak prosentase kahadiran fenokris/ butiran terhadap masadasar/matrik maka permukaan agregat cenderung semakin kasar, semakin halus ukuran butir fenokris/ butiran dan masadasar/matrik maka permukaan agregat cenderung juga semakin halus. Terdapat hubungan yang berarti antara prosentase hadirnya gelas volkanik pada agregat terhadap daya serap airnya, semakin banyak kehadiran prosentase gelas volkanik semakin tinggi daya serap airnya. Tekstur bahan agregat juga sangat mempengaruhi nilai daya serap air, tektur yang bersifat klastik cenderung memiliki daya serap air yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan agregat yang bersifat kristalin. Kekuatan agregat sangat dipengaruhi oleh karakteristik petrografi; ukuran kristal atau butiran dan komposisi mineral merupakan faktor petrografi yang cukup dominan. Disamping itu perbedaan kekerasan relatif mineralogi pembentuk batuan juga berpengaruh terhadap kekuatan agregat. Reaktivitas agregat pada lingkungan alkali tinggi, berdasarkan pengujian dengan metode kimia, memperlihatkan bahwa agregat basalt/basalt olivin secara umum tergolong sebagai agregat tidak reaktif, agregat andesit piroksen tergolong berpotensi reaktif hingga reaktif, agregat andesit hornblenda tergolong tidak reaktif, dan agregat tuf andesitik tergolong reaktif. 156 BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3, 2000

13 Perubahan komposisi mineralogi pada agregat tampak berpengaruh terhadap tingkat reaktivitasnya, terutama bila dikaitkan dengan prosentase hadirnya gelas volkanik pada agregat tersebut. Demikian halnya dengan perubahan pada aspek teksturnya yang juga tampak berpengaruh terhadap tingkat reaktivitas agregat, terutama didasarkan atas kehadiran masadasar atau matrik baik berupa bahan kristalin berukuran halus hingga mikrokristalin maupun berupa tekstur amorf dari gelas volkanik. Ucapan Terimakasih Tulisan ini merupakan bagian dari hasil penelitian yang didanai oleh SPP-DPP ITB DAFTAR PUSTAKA ASTM Standar C (1987). Standart test method for potential reactivity of aggregate (chemical method), in Annual Book of ASTM Standards, Vol , pp Bell, F. G., Engineering Geology and Geotechnics, Newnes - Butterworths : London - Boston, 447p. Clutterbuck, P. J., Ingles, O.G., dan Talbot, C. J., Rock as Construction Materials, Course Note, Training Program for Geoscientists in Development, AGID, 235 p. Gillott, J. E., dan Swenson, E. G., Some unusual alkali expansive agregates, Eng. Geology, 2: Hudec, Peter P., Quantitative petrographic analysis of aggregate, Bull. Int. Assoc. Eng. Geology, 29: Kazi, A. dan Al-Mansour, Z., R., Empirical relationship between Los Angeles abration and Schmidt hammer strength test with application to aggregates aruond Jeddah, Q. J. Eng. Geology, 13: Lees, G. dan Kennedy, C., K., Quality, shape and degradation of aggregates, Q. J. Eng. Geology, 8: Malewski, J. A., A comparison of particle shape characteristics of crushed basalt and granite rocks,, Bull. Int. Assoc. Eng. Geology, 29: Ramsey, D. M., Dhir, R., K., dan Spence, J., M., The role of rock and clast fabric in the physical performance of crushed rock aggregate, Eng. Geology, 8: Wigun, B. J., Feature of Norwegian cataclastic rocks and their use for predicting alkali-reactivity in concrete, Engineering Geology, 4: BULETIN GEOLOGI, Vol. 32, No. 3,