PERILAKU FISIK CAMPURAN LUMPUR SIDOARJO DAN ABU SEKAM SEBAGAI BAHAN DASAR CAMPURAN PEMBUATAN AGREGAT RINGAN

Transkripsi

1 PERILAKU FISIK CAMPURAN LUMPUR SIDOARJO DAN ABU SEKAM SEBAGAI BAHAN DASAR CAMPURAN PEMBUATAN AGREGAT RINGAN Massruroh Ika A. 1, Boby Dean P. 2, Triwulan. 3, Januarti Jaya EP. 4 1 Mahasiswa Program Pascasarjana Teknik Struktur FTSP ITS, massrurohika@yahoo.co.id 2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Sipil FTSP ITS, pahlevi.boby@yahoo.co.id 3 Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , triwulan@ce.its.ac.id 4 Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , januarti@ce.its.ac.id ABSTRAK Peristiwa semburan lumpur di Porong Sidoarjo yang terus menerus menyebabkan limbah lumpur semakin melimpah. Oleh karena itu salah satunya dimanfaatkan sebagai bahan dasar beton AAC (Autoclaved Aerated Cocrete), karena masih sangat jarang pembuatan beton AAC dengan pemanfaatan limbah lumpur. Hasil penelitian yang telah dilakukan didapat komposisi maksimal pasta ringan yang terdiri dari lumpur bakar, fly ash, kapur, dan semen. Penelitian tersebut akan dikembangkan dengan membuat agregat ringan buatan (fine alwa) dari campuran lumpur Sidoarjo yang disubstitusi dengan abu sekam. Fine alwa dibuat dengan menggunakan cetakan silinder diameter 5 cm dan tinggi 10 cm. Hasil dari penelitian tersebut didapatkan kuat tekan sebesar 25,96 MPa, 7,74 MPa, dan 2,43 MPa dan dari hasil tes XRD menunjukkan bahwa lumpur bakar dan abu sekam berpotensi untuk stabil dan dapat digunakan untuk membuat agregat halus. Dan berat jenis agregat halus buatan didapat 1,33 gram/cm 3, hal ini memenuhi syarat agregat ringan buatan yaitu 1,0 1,8 gram/cm 3. Kata kunci : Agregat ringan, lumpur Sidoarjo, abu sekam 1. PENDAHULUAN Semburan lumpur Sidoarjo (lusi) yang terjadi sejak tanggal 27 Mei 2006 berlangsung terus menerus mengakibatkan endapan lumpur panas semakin melimpah. ( Hal ini dimanfaatkan sebagai alternatif bahan dasar pembuatan beton AAC (Autoclaved Aerated Concrete). Penggunaan AAC sampai saat ini masih jarang karena harganya yang relatif lebih mahal, sehingga dengan penelitian ini diharapkan memperoleh komposisi pembuatan AAC dengan harga yang lebih murah karena memanfaatkan limbah lumpur. Adapun salah satu keuntungan bangunan yang menggunakan AAC adalah bangunan tersebut tahan panas sehingga suhu di dalam ruangan cenderung lebih dingin, hal ini dapat meminimalkan penggunaan AC (Air Conditioner) (Aroni 1993). Pembuatan AAC dilakukan dengan menggunakan pasta ringan berbahan dasar semen (OPC), kapur (non aktif), lumpur bakar (lusi), fly ash dan aluminium sebagai pengembang. Sedangkan untuk mortar ringannya akan dilakukan penelitian yang lebih lanjut guna menggantikan pasir dengan agregat ringan buatan (fine alwa) dari campuran lumpur Sidoarjo yang disubstitusi dengan abu sekam 30%.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perilaku fisik dari lumpur Sidoarjo sebagai agregat ringan buatan pada beton ringan AAC. ISBN V - 143

2 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. LUMPUR SIDOARJO (LUSI) Karakteristik lumpur Sidoarjo secara fisis sangat halus, plastis dan memiliki penyusutan yang tinggi, kondisi ini menyebabkan hasil yang diperoleh dalam produksi agregat akan mengalami kerusakan baik dalam tahap pengeringan maupun pembakaran sehingga tidak memenuhi persyaratan. Oleh karenanya perlu bahan tambahan sebagai penstabil dari bahan yang memiliki kadar silika tinggi (Lasino 2007). Adapun kandungan lumpur Sidoarjo setelah dioven disajikan pada tabel dibawah ini (Triwulan dan Ekaputri 2006) Tabel 1. Komponen Kandungan Lumpur Sidoarjo Kompo nen Kadar lumpur (%) Kadar berat semen portland (%) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 CaO MgO Na 2 O K 2 O SO 2 ISBN V Hilang pijar 53,08 18,27 5,6 0,57 2,07 2,89 2,97 1,44 2,96 10, ,5 3,5-64 1,4-1,1 1,9 - (Sumber : Triwulan dan Ekaputri 2006) Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa lumpur dapat digunakan sebagai material yang bersifat semen dengan menggantikan Ordinary Pozzoland Cement (OPC) 10%. Bubuk pozolan dihasilkan dengan cara dibakar pada suhu C selama 1 jam menggunakan alat furnis elektris (Nuruddin 2010) ABU SEKAM Sekam padi merupakan limbah padat hasil samping dari penggilingan padi yang mempunyai nilai rendah karena sekam padi bersifat kaku,abrasif, memiliki nilai gizi rendah, tahan terhadap pelapukan, volume (bulk) yang besar, dan membutuhkan tempat yang luas untuk penyimpanannya (Widodo 2007). Bahan anorganik utama yang terkandung dalam sekam padi adalah abu. Kandungannya bervariasi antara 13,2% - 29% dari berat sekam padi. Dalam abu ini mengandung silika sekitar 94-96%. Oleh karena kandungan silika yang tinggi maka abu sekam sangat baik digunakan sebagai bahan substitusi dengan lumpur sidoarjo. (Bor. S Luh 1980 dalam Widodo 2007) ABU TERBANG (FLY ASH) Berdasarkan ASTM C fly ash didefinisikan sebagai sisa serbuk halus yang merupakan hasil dari pembakaran tanah atau batubara dan dipindahkan oleh cerobong asap. Hal hal yang menyebabkan perubahan sifat pada beton akibat penambahan fly ash adalah Waktu pengikatan awal maupun akhir beton (Setting time) menjadi bertambah lama, berkurangnya prosentase senyawa semen (C 3 A, C 2 S, C 3 S, C 4 AF) sehingga akan memperendah temperatur hidrasi, memperkecil diameter pori beton (Triwulan dkk., 1998).

3 Penggunaan fly ash memperlihatkan dua pengaruh abu terbang di dalam beton yaitu sebagai agregat halus dan sebagai pozzolan. Selain itu abu terbang di dalam beton menyumbang kekuatan yang lebih baik dibanding dengan beton normal (Saputro 2008) AGREGAT RINGAN BUATAN Agregat ringan adalah agregat yang mempunyai berat jenis yang ringan dan porositas yang tinggi yang dapat dihasilkan dari agregat alam maupun hasil fabrikasi (Mulyono 2003). Menurut ASTM C. 330, agregat ringan dibedakan menjadi dua, yaitu agregat ringan buatan dan agregat alam. Agregat ringan digunakan untuk mengasilkan beton yang ringan. Beton yang dibuat dengan agregat ringan memiliki sifat tahan api yang baik. Sedangkan kelemahannya adalah ukuran pori dari beton yang dibuat dengan agregat ini besar sehingga penyerapannya besar. Dan agregat ringan yang digunakan dalam campuran beton harus memenuhi syarat mutu dari ASTM C-330 Specification for Lightweight Agregates for Structural Concrete. (Mulyono 2003) AUTOCLAVED AERATED CONCRETE (AAC) AAC ( Autoclaved Aerated Concrete ) adalah beton ringan yang terbuat dari bahan sel ringan yang dibentuk oleh reaksi kimia antara material yang mengandung kapur dan silika halus yang terpisah. Struktur ini diperoleh melalui proses kimia yang menyebabkan aerasi atau dengan menambahkan rongga udara dengan mekanisme dalam adonan yang tidak mengandung bahan kasar. Dan klasifikasi AAC berdasarkan karakteristik kuat tekannya adalah sebagai berikut (Aroni 1993): 3. METODOLOGI PENELITIAN Tahapan tahapan yang harus di lakukan disajikan pada bagan alir berikut ini: Gambar 1. Bagan alir ISBN V - 145

4 Gambar 2. Diagram Alir (lanjutan) a) Tahap Persiapan Material Pada tahap ini lusi dan sekam padi dikeringkan di bawah sinar matahari, selanjutnya dioven selama 24 jam pada suhu 100 C. Kemudian lusi dihancurkan dengan Bond Ball Mill dan diayak dengan ayakan no 50. Abu sekam dibakar pada furnish dengan suhu 800 C selama 4 jam dan diayak dengan ayakan no 200. b) Tahap Pembuatan Pasta dan Mortar dengan Pasir Langkah pertama yaitu pembuatan pasta dasar (Px) dengan cetakan silinder d=20 mm dan t=40 mm (ASTM C 109/C 109M-02). Didapat campuran pasta dasar optimum (P 25) yaitu: Semen:kapur: lumpur bakar: fly ash adalah 10% : 25% : 32,5% : 32,5%. Setelah didapat pasta dasar optimum kemudian membuat pasta ringan (Px y) dengan cetakan kubus 5x5x5 cm 3. Campuran pasta ringan optimum (P 25-0,5 ) terdiri dari komposisi pasta dasar optimum ditambahkan serbuk aluminium 0,5%. Pasta ringan divakum menggunakan alat vakum selama 15 menit setelah pasta ringan berumur 3 hari. Setelah itu dilakukan curing dengan menggunakan autoclave dengan tekanan 14 bar, konstan selama 4 jam. Langkah selanjutnya yaitu membuat mortar (Mx-y-z) dengan cetakan kubus 5x5x5 cm 3. Mortar optimum merupakan M 25-0,5-0,25 yang terdiri dari komposisi pasta ringan optimum : pasir yaitu 1 : 0,25. Setelah dicampur mortar divakum selama 15 menit setelah berumur 3 hari. Kemudian dilakukan curing dengan menggunakan autoclave dengan tekanan 14 bar, konstan selama 6 jam. c) Tahap Pembuatan Agregat Ringan Buatan Agregat ringan buatan (fine alwa) didapat dengan mencampurkan lusi dan abu sekam dengan perbandingan lusi:abu sekam adalah 70% : 30%. Dibuat dalam ISBN V - 146

5 cetakan silinder dengan d=5cm dan t=10cm. Alwa dibakar dalam mesin furnish dengan suhu 800 C selama 2 jam. 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dilakukan penjabaran tentang hasil percobaan yang telah dilakukan selanjutkan akan dianalisa dan ditarik kesimpulan Hasil Pengujian Pasta Dasar (Px) Pada pasta dasar Px dilakukan dua analisa yaitu: a. Tes Berat Volume Pasta Px Tes berat volume dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 2cmx4cm pada umur 28 hari.komposisi binder dapat dilihat pada tabel 2, hasil uji berat volume dapat dilihat pada tabel 3 dan gambar 3. Tabel 2, Komposisi Binder Semen Kapur Lumpur Flyash Pasta (P x ) (%berat (%berat (%berat (%berat binder) binder) binder) binder) P ,5 42,5 P ,5 37,5 P ,5 32,5 P ,5 27,5 P ,5 22,5 Tabel 3. Berat Volume pasta Px umur 28 hari Pasta P1 (kg/m 3 ) P2 (kg/m 3 ) P3 (kg/m 3 ) Ratarata (kg/m 3 ) P ,1 1878, , ,02 P , , , ,4 P , ,4 1807, ,67 P , , , ,59 P , , , ,67 Gambar 3. Grafik berat volume pasta 28 hari ISBN V - 147

6 Dari hasil percobaan dapat ditarik kesimpulan bahwa kadar kapur yang diberikan berbanding terbalik dengan berat volume benda uji yang dihasilkan. Hal ini memperkuat penelitian sebelumnya bahwa semakin banyak kapur yang ditambahkan maka semakin ringan pula benda uji yang dihasilkan dan begitu pula sebaliknya (Triwulan, Ekaputri, Aji dan Prasetya 2012). b. Tes kuat Tekan Pasta Px Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 2cmx4cm pada umur 7, 14, 28, dan 56 hari. Gambar 4. Grafik kuat tekan pasta dasar Px Dari percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa kuat tekan optimum pasta dasar pada umur 28 hari pada variasi pasta P 25 yaitu sebesar 25,17 Mpa. Sehingga diambil komposisi optimum untuk pasta ringan pada percobaan selanjutnya adalah komposisi dengan kapur 25% (K25) Hasil Pengujian Pasta Ringan (Px-y) Pada pasta ringan Px-y dilakukan dua analisa yaitu: a. Tes Berat Volume Pasta Px-y Pasta Px-y, variabel x menunjukkan prosentase kapur dan varabel y menunjukkan prosentase serbuk aluminium Gambar 5. Berat Volume Pasta Ringan Px-y dengan autoclave ISBN V - 148

7 Dadi percobaan yang telah dilakukan maka semakin banyak serbuk alumunium yang digunakan maka semakin kecil berat volume benda uji, dimana semua benda uji memiliki berat volume sesuai batasan beton ringan yaitu dibawah 1800 kg/m 3. b. Tes Porositas dan Kuat Tekan Pasta Px-y Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji ukuran 5cm x 5cm x 5cm pada umur 7 dan 14 hari. Gambar 6. Grafik kuat tekan pasta ringan 7 dan 14 hari dengan autoclave Dari percobaan didapat bahwa semakin banyak bubuk Alumunium yang digunakan maka mengakibatkan kuat tekan yang dihasilkan lebih rendah Hasil Pengujian Mortar (Mx-y-z) Pada pasta ringan Px-y dilakukan dua analisa yaitu: a. Tes Porositas dan Kuat Tekan Mortar Mx-y-z Gambar 7. Grafik Porositas mortar ringan Dari percobaan didapat bahwa semakin besar jumlah pasir yang digunakan maka semakin rendah porositas tertutupnya, hal ini mengakibatkan kuat tekan yang ISBN V - 149

8 dihasilkan lebih rendah. Dengan demikian, besarnya pori tertutup menentukan nilai dari kuat tekan dari benda uji yang dibuat.(ekaputri, Triwulan, dan Jatmiko, 2012) b. Tes Mortar Ringan Mx-y-z dengan ASTM C1693 Tentang Beton Ringan Dengan Perawatan Autoclaved Tabel 4. Kuat Tekan Mortar Ringan Mx-y-z pada Umur 7 Hari No Mortar Ringan Kuat Tekan Rata-rata (MPa) Berat Volume (kg/m 3 ) (Mx-y-z) 1 M ,43 966, M , , M , ,8 Ditinjau dari persyaratan ASTM C1693 tentang beton ringan dengan perwatan Autoclave (AAC), Kuat tekan Mortar ringan M masuk dalam kategori AAC- 2 tetapi untuk persyaratan berat volume, mortar ringan dengan lumpur Sioarjo bakar semuanya masih diatas 600 kg/m Hasil Pengujian Agregat Buatan Pada percobaan terhadap agregat buatan dilakukan pengujian XRD dan berat volume serta penyerapan agregat halus. a. Tes XRD ( X-Ray Diffraction) Tes XRD dilakukan pada sampel lusi+abu sekam yg telah dibakar pada suhu 800 C selama 2 jam. Hasil tes XRD dapat dilihat pada gambar 8 dan tabel 5. q,i ql g,l k gql q,i c h g,i k h s L,c h s c k qql L Gambar 8. Grafik tes XRD Lusi dan Abu Sekam Tabel 5. Hasil Tes XRD Kode Nama Mineral Rumus Kimia q Quartz,syn = Silicon Oxide Silica SiO 2 ql Quartz,low = Silicon Oxide SiO 2 g Gismondine = Calcium Aluminium Silicate Hydrate CaAl 2 Si 2 O 8 I 8 i Indialite,syn = Magnesium Aluminium Silicate Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ISBN V - 150

9 h Hematite,syn = Iron Oxide Fe 2 O 3 l Leilite = Sodium Aluminium Silicate Fluoride Na 2 AlSi 5 O 12 (F,OH) Hydroxide S Schorlomite = Calcium Iron Titanium Silicate Ca 3 (Fe,Ti) 2 [(Si,Ti)O] 3 c Cornetite = Copper Phosphate Hydroxide Cu 3 PO 4 (OH) 3 k Kyanite = Aluminium Silicate Al 2 SiO 5 b. Tes Berat Jenis Agregat Halus Berat jenis agregat halus dpt dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 6. Tes Berat Volume Agregat Halus Perhitungan nilai W 1 = Berat volume + pasir + air (gram) 760 Berat pasir SSD (gram) 250 W 2 = berat labu + air 660 Berat jenis pasir = (250/((250+W 2 )-W 1 ) x 0, (gram/cm 3 ) W 3 = berat kering oven Penyerapan air 25% Berdasarkan ASTM C tentang Agregat halus, disebutkan bahwa penyerapan agregat halus yang diperbolehkan maksimal 5%. Dari tabel 6 didapat penyerapan agregat halus sebesar 25%. Hal ini menujukkan bahwa penyerapan agregat halus masih terlalu besar. 5. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilaksanakan dapat diambil kesimpulan, sebagai berikut: Pasta dasar Px didapatkan hasil kuat tekan optimum pada komposisi pasta P 25 pada 28 hari dengan komposisi semen : kapur (Ca(OH) 2 ) : lumpur bakar : fly ash 10% : 25% : 32,5% : 32,5% yaitu 25,96 MPa. Untuk pasta ringan Px-y didapat hasil optimum pada komposisi pasta ringan P ,74 MPa. Dan untuk mortar ringan Mx-y-z didapat hasil optimum pada komposisi mortar ringan M dengan komposisi sebesar 1 : 0.25 yaitu 2.43 MPa. Dan Hasil analisa berat jenis agregat halus buatan sebesar 1,33 gram/cm 3, hal ini memenuhi syarat agregat ringan buatan yaitu 1,0 1,8 gram/cm 3, sedangkan besar penyerapan 25% tidak memenuhi persyaratan (syarat maks. 2%). REFERENSI 1. Ekaputri, Januarti Jaya dan Triwulan Study on Porong Mud Based Geopolymer Concrete Lasino Penelitian Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo untuk Agregat Buatan Vol.2 No.1 Jurnal Permukiman Pusat Litbang Permukiman Bandung ISBN V - 151

10 4. Mulyono, Tri. Teknologi Beton Yogyakarta: Penerbit Andi Offset 5. Nuruddin Sidoarjo Mud: A Potential Cement Replacement Material Vol. 2 No.1. Journal Civil Engineering Dimension 6. Saputro, Aswin Budhi Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton Mutu Tinggi dengan Fly Ash sebagai Bahan Pengganti Sebagian Semen dengan fc 45 Mpa 7. Triwulan, Januarti Jaya Ekaputri, Pujo Aji dan wahyu Candra Prasetya Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo Bakar Untuk Beton Ringan Dengan Tambahan Aluminium powder 8. Widodo, L. Urip Pembuatan Briket dari Sekam Padi dengan Proses Karbonasi sebagai Energi alternatif Vol 2 No 1. Jurnal Teknik Kimia (ISSN 1ss ) ISBN V - 152