PENGGUNAAN DEBU GRANIT SEBAGAI SUBSTITUSI PARSIAL SEMEN PADA BETON MUTU TINGGI

Transkripsi

1 PENGGUNAAN DEBU GRANIT SEBAGAI SUBSTITUSI PARSIAL SEMEN PADA BETON MUTU TINGGI Subrata, Irpan Hidayat Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Binus University Jl. K.H Syahdan No.9, Palmerah Jakarta Barat ABSTRACT High quality concrete is a type of high performance concrete which generally has a compressive strength of 50 MPa or more. In the making of high quality concrete, it takes some extra material such as mineral additives or chemical additives are used to be a subtitute of cement. One of the mineral additive is the granite dust. Granite dust is a waste rather than cutting granite, which can be used as mineral additives in concrete. The mix design of concrete used in this study refers to the SNI method, for manufacturing high quality concrete without additives. The mix of granite dust as a partial substitution of cement has a composition of 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, and 50% than the weight of cement used in high quality concrete. The results of this study than is the mixing of granite dust as a partial substitution of high strength concrete, only the composition of 5% blending with granite dust almost approaching 50 MPa compressive strength, which differ only 0.36 MPa. While the other composition had press compressive strenght far enough. The use of granite dust composition than 5% by weight of cement, may reduce the price per m3 of Rp27.450,00. Key words: Additives, cement, granite dust, high quality concrete, partial substitution ABSTRAK Beton mutu tinggi merupakan sebuah tipe beton performa tinggi yang secara umum memiliki kuat tekan 50 MPa atau lebih. Dalam pembuatan beton mutu tinggi, diperlukan beberapa material tambahan seperti mineral aditif atau chemical aditif yang digunakan sebagai pengganti semen. Salah satu daripada mineral aditif adalah debu granit. Debu granit merupakan limbah dari pemotongan granit, yang dapat dimanfaatkan sebagai mineral aditif pada beton. Metode mix design yang digunakan pada penelitian ini mengacu pada SNI untuk pembuatan beton mutu tinggi tanpa aditif. Pencampuran debu granit sebagai substitusi parsial semen memiliki komposisi 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, dan 50% daripada berat semen yang digunakan pada beton mutu tinggi. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini untuk pencampuran debu granit sebagai substitusi parsial beton mutu tinggi, nilai kuat tekan yang mendekati kuat tekan rencana (50 MPa) yaitu pada pemcampuran sustitusi 5 % debu granit sebesar 49,64 MPa. Sedangkan pada komposisi porsentase parsial debu granit yang lain memiliki perbedaan nilai kuat tekan yang cukup jauh dari kuat tekan rencana. Ditinjau dari nilai kuat tekan, semua porsentase substitusi debu granit tidak ada yang memenuhi nilai kuat tekan rencana. Akan tetapi, bila dihitung dari item biaya pembuatan beton mutu tinggi maka penggunaan debu granit dengan komposisi 5% daripada berat semen, dapat mengurangi harga per m3 sebesar Rp ,00. Kata Kunci : beton mutu tinggi, debu granit

2 PENDAHULUAN Struktur beton dapat didefinisikan sebagai bangunan beton yang terletak di atas tanah yang menggunakan tulangan atau tidak menggunakan tulangan (ACI ,1990:1-1). Beton merupakan suatu bahan komposit (campuran) dari beberapa material, yang bahan utamanya terdiri dari medium campuran antara semen, agregat halus, agregat kasar, air serta bahan tambahan lain dengan perbandingan tertentu. Karena beton merupakan komposit, maka kualitas beton sangat tergantung dari kualitas masing-masing material pembentuk (Mulyono, 2005). Dikarenakan beton memiliki berat jenis yang besar yaitu 2200 kg/m3 sampai 2300kg/m3, diperlukan juga dimensi atau pun kuat rencana yang besar juga, agar dapat menahan berat daripada struktur beton itu sendiri. Dimensi struktur yang besar, akan mengakibatkan kebutuhan akan beton mutu tinggi yang semakin besar. Dikarenakan hal tersebut, maka harus di lakukan penelitian agar dapat mengetahui jenis material yang dapat digunakan untuk membuat beton mutu tinggi. Kebutuhan semen yang tinggi pada pembuatan beton mutu tinggi adalah salah satu latar belakang yang menjadi sorotan permasalahan pada industri konstruksi saat ini. Telah diketahui bahwa pemakaian semen yang berlebihan merupakan salah satu hal yang membuat global warming. Maka dari itu diperlukan suatu material tambah atau material pengganti yang dapat digunakan sebagai pengganti penggunaan semen. Material tambah tersebut dapat berupa mineral aditif yang dapat berfungsi sebagai substitusi parsial pada semen. Jenis jenis daripada mineral aditif tersebut adalah fly ash, uap silika, abu kulit gabah, dan debu granit. Debu granit merupakan sisa dari proses pemotongan batu granit atau bisa disebut juga dengan abu batu. Sehingga perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh penggunaan debu granit sebagai subtitusi parsial semen pada campuran beton mutu tinggi. Tujuan Adapun penlitian ini bertujuan untuk : Membandingkan kuat tekan beton campuran yang menggunakan debu granit dengan persentase tertentu sebagai substitusi parsial semen dengan beton tanpa menggunakan bahan aditif apapun. Mengetahui apakah debu granit cocok atau dapat digunakan sebagai subtitusi parsial semen pada pembuatan beton mutu tinggi yang ditinjau dari hasil perbandingan kuat tekan antara beton normal (tidak ada campuran material tambahan lainnya) dengan beton dengan campuran debu granit yang terdiri dari beberapa persentase. Manfaat Penelitian ini bermanfaat sebagai : Agar diketahui limbah debu granit dapat digunakan sebagai bahan pengganti semen pada campuran beton sehingga dapat lebih mengefektifkan proses daur ulang dari limbah debu granit dan meningkatkan nilai guna daripada limbah debu granit itu sendiri. Lingkup Penelitian Dalam studi pemanfaatan debu granit sebagai mineral pengisi pada campuran beton ini memiliki batasan berupa berikut : a. Perencanaan campuran beton menggunakan SNI Beton dengan kuat tekan beton rencana sebesar 50 MPa dalam pengujian benda uji kubus atau dalam pengujian benda uji silinder sebesar 41.5 MPa. b. Bahan-bahan yang digunakan Semen portland tipe 1 Agregat halus (pasir) Agregat kasar (batu belah) Air (air bersih) Debu Granit c. Campuran tambahan berupa debu granit dengan variasi pencampuran 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% daripada berat semen. d. Sebagai modal dasar pada penelitian, digunakan beton tanpa aditif dengan mutu beton 50 MPa dalam pengujian benda uji kubus atau dalam pengujian benda uji silinder sebesar 41,5 MPa. e. Benda uji yang digunakan dalam pengujian kuat tekan beton yaitu berbentuk kubus dengan panjang, lebar, tinggi sebesar 15 cm, sebanyak 100 dengan banyak 10 sample per variasi pencampuran. f. Penelitian ini tidak meninjau bagian tegangan dan regangan beton yang terjadi.

3 METODOLOGI PENELITIAN Bagan alur penelitian Gambar 1 Bagan Alur Penelitian Pemilihan dan pengujian material Dalam pelaksanaan penelitian serta pengujian dari bahan sampai pembuatan sampel dilaksanakan di Laboraturium Beton di Binus University. Pada penelitian ini pemilihan dan pengujian bahan adalah: a. Semen Semen yang digunakan adalah semen Portland Tipe 1 b. Air Air yang digunakan berasal dari PDAM DKI Jakarta. c. Agregat Halus Agregat halus yang digunakan adalah pasir yang masuk pada zona 2. Pengujian agregat halus meliputi pemeriksaan berat ini lepas, berat isi padat, pemeriksaan kadar air, pemeriksaan kadar zat organik, berat jenis dan penyerapan, gradasi butir dan modulus kehalusan butir. d. Agregat Kasar Digunakan batu pecah dengan ukuran 40 mm. Pengujiannya meliputi berat isi, berat jenis dan penyerapan, gradasi butir dan modulus halus butir, kadar lumpur, kadar air. e. Debu Granit

4 Pada penelitian digunakan Debu granit lolos saringan no.200. Pada penelitian ini digunakan debu granit dengan variasi 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% dari berat semen. Benda uji Dalam penelitian ini, benda uji yang akan dibuat adalah berupa kubus berukuran panjang, lebar dan tinggi sebesar 15cm. Gambar 2 Cetakan yang Digunakan Untuk Membuat Benda Uji Sistem perawatan a. Tujuan Mempercepat proses hidrasi dan pengerasan beton tanpa mengurangi kelembaman yang diperlukan pada proses tersebut. b. Prosedur pelaksanaan Benda uji dimasukkan ke dalam bak perendam (air tawar) selama waktu yang telah ditentukan untuk pengujian. Sebelum benda uji dimasukkan kedalam bak perendaman terlebih dahulu benda uji diberi kode / tanda untuk membedakan kelompoknya. Teknik pengambilan sampel Teknik pengambilan sampel yang dipakai dalam penelitian ini adalah dengan terlebih dahulu membagi populasi dalam kelompok berdasarkan dosis admixture yang digunakan sebelum dilakukan pengujian kuat tekan keolompok itu. Teknik pengambilan sampel dianggap sebagai teknik pengambilan sampel terbaik karena tiap benda uji dalam suatu kelompok diberi kesempatan terpilih sebagai sampel. Benda uji yang digunakan berjumlah 100 kubus, diuji secara menyeluruh untuk mendapatkan kekuatan tekan rata rata. Tabel 1 Jumlah Benda Uji Kode Benda Uji A-1 - A-3 Kadar Debu Granit Umur Jumlah Benda Uji Jenis Pengujian A-4 - A-6 5% A-7 - A Kuat Tekan B-1 - B-3 B-4 - B-6 10% B-7 - B Kuat Tekan C-1 - C-3 C-4 - C-6 15% C-7 - C Kuat Tekan D-1 - D-3 D-4 - D-6 20% D-7 - D Kuat Tekan E-1 - E-3 25% E-4 - E-6

5 Kode Benda Kadar Debu Umur Jumlah Benda Uji Jenis Pengujian Uji Granit F-7 - F-10 25% 28 4 Kuat Tekan G-1 - G-3 G-4 - G-6 30% G-7 - G Kuat Tekan H-1 - H-3 H-4 - H-6 35% H-7 - H Kuat Tekan I-1 - I-3 I-4 - I-6 40% I-7 - I Kuat Tekan J-1 - J-3 J-4 - J-6 45% J-7 - J Kuat Tekan K-1 - K-3 K-4 - K-6 50% K-7 - K Kuat Tekan Teknik pegumpulan data Pengumpulan data dilakukan dengan membuat benda uji kubus. Kemudian dilakukan pengujian kuat tekan. Variabel pengamatan yang akan diukur sebagai berikut ; a. Variabel Bebas Variabel bebas pada penelitian ini ditentukan oleh peneliti atau mengikuti peraturan yang berlaku dan sering digunakan. Variabel bebas pada penelitian ini adalah : Semen Agregat halus Agregat kasar Air Debu granit b. Variabel tak bebas Variabel tak bebas adalah variabel yang dicari atau diukur dalam suatu percobaan. Dalam penelitian ini kuat tekan adalah variabel tak bebas. Teknik pengujian kuat tekan Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kekuatan beton untuk masing masing benda uji dengan dosis debu granit yang berbeda beda (antara 5% - 50% dari berat semen). Benda uji yang dipakai adalah bentuk kubus dengan panjang, lebar, dan tinggi 15cm. Sedangkan alat yang digunakan adalah Universal testing Machine for Concerete. Metode ini meliputi pembebanan gaya tekan secara langsung terhadap benda uji kubus. Tekanan harus dinaikkan berangsur angsur dengan kecepatan bekisar antara 4 kg/cm 2 sampai dengan 6 kg/cm 2 per detik. Pembebanan dilakukan sampai benda uji hancur, kemudian beban maksimum saat hancur yang terjadi dicatat. Berdasarkan Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI, 1989), besarnya kuat tekan beton dapat dihitung dengan rumus : fc = Dengan : fc = kuat tekan beton (Mpa) P = beban tekan maksimum (N) A = luas permukaan benda uji (mm 2 ) HASIL DAN BAHASAN

6 Kuat tekan karakteristik dan fc Kekuatan tekan karakteristik ialah kekuatan tekan, dimana dari sejumlah besar hasil-hasil pemeriksaan benda uji, kemungkinan adanya kekuatan tekan yang kurang dari itu terbatas sampai 5% saja. Yang diartikan dengan kekuatan tekan beton senantiasa ialah kekuatan tekan yang diperoleh dari pemeriksaan benda uji kubus yang bersisi 15 (+0,06) cm pada umur 28 hari. Sedangkan fc adalah kuat tekan beton yang disyaratkan (dalam MPa), didapat berdasarkan pada hasil pengujian benda uji silinder berdiameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Penentuan nilai fc boleh juga didasarkan pada hasil pengujian pada nilai fck yang didapat dari hasil uji tekan benda uji kubus bersisi 150 mm. fck adalah kuat tekan beton (dalam MPa), didapat dari benda uji kubus bersisi 150 mm. Atau perbandingan kedua benda uji ini, untuk kebutuhan praktis bisa diambil berkisar 0,83. Uji agregat halus Berikut adalah hasil pengujian agregat halus yang digunakan dalam penelitian : Tabel 2 Uji Agregat Halus Jenis Pengujian Agregat Halus Hasil Satuan Pengujian Berat Isi Lepas 1483 kg/m3 Pengujian Berat Isi Padat 1632 kg/m3 Perhitungan Kadar Air 7,04 % Perhitungan Berat Jenis dan Penyerapan 1,46 % Pada penelitian ini, menggunakan agregat halus dengan gradasi agregat halus yang termasuk dalam zona 2. Hasil sieve analisis ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini : Persentase Lolos (%) GRAFIK GRADASI AGREGAT HALUS ZONA II Ukuran Saringan (mm) Batas min Batas max Agregat Halus Gambar 3 Grafik Gradasi Agregat Halus Zona II Uji agregat kasar Berikut adalah hasil pengujian agregat kasar yang digunakan dalam penelitian : Tabel 3 Uji Agregat Kasar Jenis Pengujian Agregat Kasar Hasil Satuan Pengujian Berat Isi Lepas 1271 kg/m3 Perhitungan Kadar Air 1,92 % Perhitungan Berat Jenis dan Penyerapan 4,82 % Uji debu granit

7 Debu granit yang dipakai pada penelitian ini diambil dari CV. Trustone, Kawasan Industri Kalibenda Banjarnegara, yang beralamat di Jl. Raya Banjarnegara Wonosobo. Kel. Kalibenda, Kec. Sigaluh, Banjarnegara. Berikut adalah tabel dan grafik hasil pengujian gradasi debu granit yang digunakan pada penelitian ini. Tabel 4 Gradasi Debu Granit Nomor Saringan Ukuran Saringan (mm) Berat Tertahan (gr) Berat Tertahan (gr) Kumulatif Persentase Tertahan Persentase Lolos No. 4 4, No. 8 2, No. 16 1, No. 30 0, No. 50 0, No ,15 34,6 34,6 3,46 96,54 No , ,9 169,5 16,95 83,05 Pan 830, Total Berikut adalah grafik kehalusan debu granit : GRAFIK GRADASI DEBU GRANIT Persentase Lolos (%) Debu Granit Ukuran Saringan (mm) Gambar 4 Grafik Gradasi Debu Granit

8 Analisa kuat tekan beton terhadap komposisi debu granit 55 Hasil Gabung Kuat Tekan Rata - Rata Kuat Tekan Beton (MPa) Beton Normal Granit 5% Granit 10% Granit 15% Granit 20% Granit 25% Granit 30% Granit 35% Granit 40% Granit 45% Granit 50% Hari Gambar 5 Grafik Kuat Tekan Beton dengan Campuran Debu Granit 0% - 50% Perbandingan Biaya Perbandingan biaya pada beton mutu tinggi fc 41,5 MPa dapat dilakukan setelah menyelesaikan perhitungan campuran beton. Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan biaya pada pembuatan beton mutu tinggi dengan metode SNI dan dengan menggunakan campuran debu granit 5%, 10%, 15%, 20% dari berat semen. Untuk campuran debu granit 10%, 15%, 20% dari berat semen dibandingkan harganya dengan perhitungan beton 40MPa dengan metode SNI. Tabel 4.21 daftar Harga Satuan Barang Daerah Yogyakarta Jenis Barang Satuan Harga Semen Tiga Roda kg Rp1.200 Ag. Halus m3 Rp Ah. Kasar m3 Rp *Sumber : Jurnal Harga Satuan Barang Bangunan, Konstruksi & Interior

9 Tabel 4.22 Harga Debu Granit Daerah Yogyakarta Jenis Barang Satuan Harga Debu Granit kg Rp160 *Sumber : CV. Trustone Perhitungan biaya beton mutu tinggi 41,5 MPa tanpa aditif dan beton mutu tinggi 41,5 MPa dengan campuran debu granit 5% dari berat semen dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 4.23 Perbandingan Harga Beton campuran 0% dan 5% per meter 3 Campuran / Nama Campuran 0% Campuran 5% kg/m3 Harga kg/m3 Harga Semen 525,641 Rp ,25 Rp Ag. Halus 644,18 Rp ,18 Rp Ag. Kasar 893,97 Rp ,97 Rp Air 211,2 Rp0 211,2 Rp0 Debu Granit 0 Rp0 26,37 Rp4.219 Total Rp Total Rp SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukandapat disimpulkan hasil sebagai berikut : Penambahan debu granit sebagai substitusi parsial semen pada beton mutu tinggi pada dosis 5% debu granit daripada berat semen, menghasilkan kuat tekan beton prediksi 7 hari dan 14 hari melebihi fc 41,5 MPa dengan benda uji kubus yang mana mencapai kuat tekan beton yang diinginkan. Tetapi pada pengetesan beton pada hari ke-28, kuat tekan beton dengan campuran 5% debu granit hanya sebesar fc 41,2 MPa yang mana tidak mencapai daripada kuat tekan yang diinginkan yaitu sebesar fc 41,5 MPa. Penambahan debu granit sebagai substitusi parsial semen pada beton mutu tinggi pada dosis 10% sampai dengan 50% daripada berat semen, memiliki kuat tekan yang lebih rendah dibandingkan dengan kuat tekan beton yang di inginkan, yaitu sebesar fc 41,5 MPa. Penambahan debu granit sebagai substitusi parsial semen hampir mendekati kuat tekan yang di inginkan hanya pada dosis 5% daripada berat semen. Penambahan debu granit sebagai substitusi parsial semen pada beton mutu tinggi pada dosis 5% debu granit daripada berat semen, memiliki harga per m3 lebih murah dibandingkan dengan beton normal yang tidak ditambahkan debu granit sebagai substitusi parsial semen. Perbedaan harga yang terjadi adalah Rp27.450,00 atau sebesar 3,25% dari harga beton normal. Saran Berdasarkan penelitian dan analisa data data yang diperoleh, maka berdasarkan kesimpulan dari hasil penelitian ini, peneliti menyarankan agar Dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap substitusi parsial debu granit dengan semen dengan dosis lebih kecil dari 5% berat debu granit dengan berat semen. Hal ini dikarenakan, pada uji coba pengguanaan debu granit substitusi parsial semen pada beton mutu tinggi dengan dosis 5% memiliki hasil kuat tekan di 28 hari, tidak jauh berbeda dibandingkan dengan kuat tekan rencana yang hanya terpaut 0,3 MPa. Dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap substitusi parsial debu granit dengan semen pada mutu beton normal (kurang dari fc 41,5 MPa) atau bukan untuk beton mutu tinggi. Hal ini dikarenakan, kebutuhan dominan penggunaan beton pada saat ini masih terdapat pada beton normal, yang mana penggunaan semen daripada beton normal tidaklah sedikit. Sehingga masih besar peluang debu granit sebagai substitusi parsial pengganti semen pada beton normal.

10 REFERENSI ASTM C33 / C33M 11a. (2011). Standard Specification for Concrete Aggregates. ASTM C494 / C494M 11. (2011). Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete Fatimah, S. (2010). Pengaruh Penambahan Nano Partikel SiO 2 Terhadap Densitas dan Kuat Tekan Semen Portland Menggunakan Metode Simple mixing. ISO 3893:1977. (1977). Concrete Classification by Compressive Strength Mardiono. (2011). Pengaruh Pemanfaatan Abu terbang (Fly Ash) Dalam Beton Mutu Tinggi. Mulyono, T. (2005). Teknologi Beton. Jakarta: ANDI Yogyakarta. Nugraha, P., & Antoni. (2007). Teknologi Beton Dari Material, Pembuatan, ke Beton Kinerja Tinggi. Yogyakarta: C.V ANDI OFFSET. Shalahuddin, M. (2011). Pengaruh Penambahan Fly Ash Batu Bara Campur Kayu Pada Kuat Tekan Beton. SNI (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. SNI (2002). Tata Cara Mengevaluasi Hasil Uji Kekuatan Beton. Zaki.S.I. & Khaled.S. Ragab (2012). How Nanotechnology Can Change Concrete Industry. RIWAYAT PENULIS Irpan Hidayat lahir Subrata lahir di kota Jakarta pada 5 September Penulis menamatkan pendidikan S1 di Binus University dalam bidang teknik sipil pada 2012.