TINJAUAN KUAT TEKAN BETON DENGAN PEMANFAATAN LUMPUR KERING TUNGKU EX. LAPINDO SEBAGAI PENGGANTI SEMEN

Transkripsi

1 TINJAUAN KUAT TEKAN BETON DENGAN PEMANFAATAN LUMPUR KERING TUNGKU EX. LAPINDO SEBAGAI PENGGANTI SEMEN Naskah Publikasi untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil Yuli Suprianto NIM : D PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012

2 TINJAUAN KUAT TEKAN BETON DENGAN PEMANFAATAN LUMPUR KERING TUNGKU EX. LAPINDO SEBAGAI PENGGANTI SEMEN Yuli Suprianto NIM : D Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Abstrak: Peristiwa luapan lumpur panas yang terjadi di di Porong, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, hingga saat ini masih menyisakan dampak terhadap lingkungan yang harus dicari alternatif jalan keluarnya dengan cara memanfaatkan lumpur tersebut yang dikenal dengan nama lumpur Sidoarjo. Menurut hasil penelitian, lumpur Sidoarjo terutama yang sudah kering, ternyata mengandung unsur semen 59 persen. Lumpur Sidoarjo tersebut mengandung zat silika yang cukup tinggi dan zat-zat lain yang terkandung seperti pada semen. Zat silika merupakan salah satu komposisi yang terdapat pada semen sebagai bahan pengisi yang berperan dalam kekuatan semen. Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatkan lumpur Sidoarjo sebagai bahan lokal yang cara pengolahannya dengan teknologi sederhana sebagai bahan pengganti semen pada campuran adukan beton. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kuat tekan beton pada umur 28 hari dengan variasi lumpur Sidoarjo kering tungku 0%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10%, 12,5% terhadap berat semen. Pengolahan lumpur Sidoarjo ini dengan mengkondisikan kering tungku pada pembakaran batu bata dan dihaluskan hingga bentuknya menyerupai serbuk semen. Benda uji yang dibuat setiap variasi berjumlah 5 buah, sehingga jumlah total benda uji pada penelitian ini sebanyak 30 buah. Dari hasil pengujian, kuat tekan rata-rata berturut-turut adalah 22,409 MPa, 31,180 MPa, 32,538 MPa, 29,992 MPa, 27,049 MPa, 20,825 MPa. Sehingga hasil penelitian dengan pemanfaatan lumpur Sidoarjo kering tungku sebagai pengganti semen memiliki kecenderungan dapat meningkatkan kuat tekan beton. Pada penelitian ini nilai kuat tekan optimum terjadi pada prosentase 5% yaitu 32,538 MPa dan dengan prosentase pemakaian lumpur Sidoarjo hingga 10% nilai kuat tekannya masih lebih tinggi dari nilai kuat tekan beton normal. Prosentase serbuk halus lumpur Sidoarjo kering tungku maksimal yang nilai kuat tekannya sama dengan nilai kuat tekan beton normal adalah 11,8%. sedangkan prosentase dengan nilai kuat tekan yang sama dengan nilai kuat tekan rencana beton normal adalah 10,8%. Kata kunci : kering tungku, kuat tekan beton, lumpur Sidoarjo, pengganti semen.

3

4 PENDAHULUAN Pemakaian beton sebagai material struktur pada perencanaan berbagai macam konstruksi bangunan sipil merupakan alternatif yang banyak digunakan, hal ini dikarenakan beton memiliki berbagai macam keuntungan antara lain memiliki kuat tekan tinggi, perawatannya murah, tahan terhadap kebakaran, tahan cuaca, dan dapat direncanakan kualitas mutu betonnya sesuai yang dikehendaki. Beton merupakan campuran dari semen, agregat halus, agregat kasar dan air, dengan atau tanpa bahan tambah lainnya. Mengingat peristiwa luapan lumpur panas yang berasal dari pengeboran sumur migas oleh PT. Lapindo Brantas tahun 2006 lalu yang terjadi di Porong, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, hingga saat ini masih menyisakan dampak terhadap lingkungan di sekitar lokasi yang harus dicari alternatif jalan keluarnya. Salah satunya dengan memanfaatkan lumpur tersebut menjadi bahan yang berguna dengan menjadikan sebagai bahan bangunan. Menurut Darminto, lumpur Sidoarjo (lusi) merupakan zat mampat yang belum dimanfaatkan secara optimal dan apabila dioptimalkan akan bernilai jual tinggi, seperti halnya pasir besi, batu kapur, atau silika. Misalnya, pasir hitam yang mengandung besi itu bila dijual untuk bahan bangunan seperti apa adanya akan bernilai jual sangat murah, tapi bila diolah dengan teknologi sederhana akan bernilai jual tinggi. Kandungan semen pada lumpur Sidoarjo cukup tinggi yakni 59 persen lumpur dicampur bahan baku bangunan akan setara dengan 61 persen semen dicampur bahan baku bangunan. Dari hasil penelitiannya, lumpur Sidoarjo terutama yang sudah kering, lumpur tersebut ternyata mengandung unsur semen 59 persen dan saat dicoba pada industri paving block justru memiliki kekuatan dua kali lipat semen ( Berdasarkan uraian diatas, maka diadakan penelitian berkaitan dengan pemanfaatan lumpur Sidoarjo (lusi) sebagai bahan lokal yang cara pengolahannya dengan teknologi sederhana yang digunakan pada campuran beton sebagai pengganti semen. Tujuan dari penelitian ini antara lain: 1. Untuk mengetahui kuat tekan beton silinder dengan pemanfaatan lumpur Sidoarjo sebagai pengganti semen ditinjau terhadap kuat tekan beton pada

5 umur 28 hari, dengan variasi lumpur Sidoarjo kering tungku 0%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10%, 12,5% terhadap berat semen. 2. Untuk mengetahui komposisi lumpur Sidoarjo sebagai pengganti semen pada kondisi kuat tekan yang sama dengan beton normal. TINJAUAN PUSTAKA Beton merupakan hasil pencampuran antara semen Portland, air, agregat, dan atau dengan suatu bahan tambah tertentu. Beton mempunyai karakteristik berupa tegangan hancur tekan yang tinggi tetapi tegangan hancur tariknya rendah. Bahan-bahan dasar pembentuk beton merupakan faktor pendukung terhadap kualitas beton. Jika kualitas bahan-bahan pembentuknya baik, maka betonnya pun juga akan mempunyai kualitas yang baik. Jadi kualitas masing-masing bahan perlu diperhatikan guna mendapatkan hasil perencanaan beton sesuai yang diharapkan. Pada umumnya beton yang baik adalah jika beton tersebut memiliki kuat tekan tinggi, dengan kata lain dapat dikatakan bahwa mutu beton ditinjau hanya dari kuat tekannya saja. Kekuatan beton dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain adalah faktor air semen (fas), kepadatan, umur beton, jenis dan jumlah semen, serta sifat agregat (Tjokrodimuljo, 1996). Berdasarkan hasil pemeriksaan pendahuluan lumpur Sidoarjo untuk produk keramik yang dilakukan oleh Aristanto dari Balai Besar Keramik Bandung Departemen Perindustrian dapat dibuatkan tabel kandungan kimia untuk lumpur Sidoarjo dan semen Portland tipe I, seperti pada Tabel 1. Tabel 1. Kandungan kimia lumpur Sidoarjo dan semen Nama Kandungan Kimia ( % ) Material SiO 2 CaO Fe 2 O 3 Al 2 O 3 TiO 2 MgO Na 2 O K 2 O SO 2 SO 3 Hilang Pijar Lumpur Sidoarjo 53,08 2,07 5,6 18,27 0,57 2,89 2,97 1,44 2,96-10,15 Semen 20,8 65,3 3,0 6,9 - max max ,6 2,0 1,5 (Sumber : Wiryasa dkk, 2008)

6 Dari hasil pengujian tersebut, hasil analisa lumpur Sidoarjo memiliki kandungan mineral dan kimia yang cocok untuk pembuatan bahan berdasar semen, terutama dengan kandungan silika yang tinggi. Keempat kandungan terbesar dalam semen yang juga terkandung pada lumpur Sidoarjo adalah CaO yang berfungsi dalam proses pengikatan/perekatan dan SiO 2 yang berfungsi sebagai bahan pengisi (filler), dimana keduanya memiliki peranan dalam kekuatan semen. Senyawa Al 2 O 3 berfungsi dalam mempercepat proses pengerasan. Sedangakan Fe 2 O 3 bukan merupakan unsur yang aktif dalam semen karena memiliki suhu leleh yang rendah yang menyebabkan sebagai bahan bakar dalam proses pembakaran klinker (Wiryasa dkk, 2008). METODE PENELITIAN Langkah-langkah Penelitian 1. Tahap I Pada tahap ini dilaksanakan penyediaan serta persiapan alat dan bahan. Untuk mendapatkan serbuk lusi tersebut maka dilakukan beberapa kegiatan, yaitu meliputi pengambilan sampel lumpur Sidoarjo, pengeringan dengan pembakaran tungku, menghaluskan butiran lusi, dan penyaringan lusi. Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan Bangunan Progdi Teknik Sipil FT UMS. 2. Tahap II Pada tahap ini dilakukan pemeriksaan awal kualitas bahan-bahan yang digunakan. Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : Pasir dari derah Merapi, semen Portland tipe I merek Gresik, batu pecah dari derah Tirtomoyo (Wonogiri), air sumur, lumpur Sidoarjo kering tungku yang dihaluskan dan lolos ayakan no Lumpur Sidoarjo (lusi) juga diuji kandungan kimianya untuk mengetahui empat prosentase terbesar seperti yang terkandung pada semen. Pengujian kimia serbuk lumpur Sidoarjo dilakukan di Balai Pengujian dan Sertifikasi Mutu Barang (BPSMB) Surakarta. 3. Tahap III Tahap ini merupakan tahap perencanaan campuran adukan beton, pembuatan adukan beton, dan pembuatan benda uji yang sebelumnya dilakukan

7 tes slump pada adukan beton. Perbandingan jumlah proporsi bahan campuran beton dihitung dengan menggunakan metode American Concrete Institute (ACI). Dalam penelitian benda uji berupa silinder beton dengan jumlah masing-masing 5 benda uji untuk setiap variasinya, sehingga jumlah total adalah 30 benda uji. 4. Tahap IV Pada tahap ini dilakukan perawatan selama 28 hari dengan cara perendaman benda uji di dalam air untuk menjaga permukaan dalam keadaan lembab. 5. Tahap V Pada tahap ini dilaksanakan pengujian kuat tekan silinder beton pada umur 28 hari dengan memberikan beban pada benda uji sampai hancur (retak) pada mesin uji tekan beton (Compression-Tension Machine). 6. Tahap VI Tahap ini dilakukan pengolahan data hasil pengujian kuat tekan silinder beton. Kemudian data-data tersebut disajikan dalam bentuk grafik-grafik dan tabel-tabel, lalu dibandingkan satu dengan yang lainnya, sehingga penelitian tersebut dapat disimpulkan hasilnya. HASIL PENELITIAN Hasil Uji Kimia Serbuk Lumpur Sidoarjo Serbuk lumpur Sidoarjo yang digunakan pada penelitian ini juga dilakukan pengujian kimia untuk mengetahui kandungannya. Kandungan kimia yang diuji adalah empat kandungan terbesar seperti yang terkandung pada semen. Pengujian dilakukan di Balai Pengujian dan Sertifikasi Mutu Barang (BPSMB) Surakarta yang menggunakan metode gravimetri. Metode gravimetri merupakan metode kimia analitik untuk menentukan kuantitas suatu zat atau komponen yang telah diketahui dengan cara mengukur berat komponen dalam keadaan murni setelah melalui proses pemisahan ( Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 2.

8 Tabel 2. Hasil pengujian gravimetri lumpur Sidoarjo Jenis Uji Hasil Uji 1. Kadar SiO 2 (Silika) 0,51 % 2. Kadar CaO (Kapur) 35,79 % 3. Kadar Fe 2 O 3 (Besi) 82,71 % 4. Kadar Al 2 O 3 (Alumina) 83,93 % (Sumber : hasil pengujian) Hasil pengujian tersebut menunjukkan bahwa kandungan kimia pada serbuk halus lumpur Sidoarjo tersebut yang memiliki kadar dengan prosentase besar adalah senyawa Fe 2 O 3 (besi) dan Al 2 O 3 (alumina), sedangkan kandungan SiO 2 (silika) prosentasenya sangat kecil. Berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh Aristanto dari Balai Besar Keramik Bandung Departemen Perindustrian (Tabel II.1) yang hasilnya menunjukkan prosentase terbesar adalah kandungan SiO 2 (silika). Hasil Uji Kuat Tekan Silinder Beton Setelah proses curing selama 28 hari, dilakukan pengujian kuat tekan benda uji silinder beton dengan menggunakan alat Compression-Tension Machine. Tabel 3 merupakan hasil pengujian kuat tekan beton masing-masing variasi. Tabel 3. Data hasil pengujian kuat tekan beton normal (SBN) Kode SBN Jenis benda uji Beton normal Beban maksimal ( kn ) Berat jenis (gr/cm 3 ) Kuat tekan (MPa) 380 2,165 21, ,288 20, ,279 21, ,252 20,655 Kuat tekan rerata (MPa) 22, ,388 28,011 (Sumber : Hasil penelitian)

9 Tabel 3. (Lanjutan) Kode SBL- 2,5 SBL-5 SBL- 7,5 SBL- 10 SBL- 12,5 Jenis benda uji Beton 2,5% lumpur Sidoarjo Beton 5% lumpur Sidoarjo Beton 7,5% lumpur Sidoarjo Beton 10% lumpur Sidoarjo Beton 12,5% lumpur Sidoarjo Beban maksimal ( kn ) Berat jenis (gr/cm 3 ) Kuat tekan (MPa) 490 2,222 27, ,273 37, ,331 32, ,303 28, ,231 29, ,331 36, ,290 26, ,379 32, ,320 35, ,228 32, ,235 30, ,316 31, ,328 27, ,316 27, ,243 32, ,301 26, ,328 30, ,348 25, ,335 29, ,196 23, ,314 24, ,224 20, ,311 16, ,337 24,050 Kuat tekan rerata (MPa) 31,180 32,538 29,992 27,049 20, ,347 18,108 (Sumber : Hasil penelitian) Terdapat beberapa hasil uji kuat tekan beton yang memiliki selisih yang jauh dengan kuat tekan beton yang lain pada variasi adukan yang sama, hal tersebut diindikasikan karena adanya variasi komposisi bahan (agregat) di setiap benda uji yang kurang terbagi rata dan stabilitas pekerja dalam proses pemadatan.

10 Kuat Tekan Rata-rata (MPa) 10,8% 11,8% 35,00 31,180 32,538 29,992 30,00 27,049 25,00 20,825 20,00 22,409 15,00 10,00 5,00 0,00 0,0% 2,5% 5,0% 7,5% 10,0% 12,5% 15,0% Prosentase Lusi Pengganti Semen Gambar 1. Grafik hubungan kuat tekan rata-rata dengan prosentase lumpur Sidoarjo pengganti semen Berdasarkan grafik hubungan kuat tekan rata-rata dengan prosentase lumpur Sidoarjo pengganti semen (Gambar 1) dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan kuat tekan beton dari beton normal (SBN) hingga beton lumpur Sidoarjo 5% (SBL-5), namun setelah itu terjadi penurunan kuat tekan beton seiring bertambahnya prosentase lumpur Sidoarjo yang digunakan. Benda uji dengan prosentase pemakaian lumpur Sidoarjo hingga 10% nilai kuat tekannya lebih tinggi dari nilai kuat tekan beton normal, sedangkan pada benda uji dengan prosentase 12,5% nilai kuat tekannya lebih rendah dari nilai kuat tekan beton normal. Nilai kuat tekan optimum dari hasil penelitian ini adalah beton yang menggunakan lumpur Sidoarjo 5% sebagai pengganti semen dengan nilai kuat tekan sebesar 32,538 MPa yang nilai kuat tekannya naik 45,2% dari beton normal. Sedangkan prosentase lumpur Sidoarjo dengan nilai kuat tekan yang sama dengan beton normal sebesar 22,409 MPa adalah 11,8% dan prosentase lumpur Sidoarjo maksimal dengan nilai kuat tekan yang sama dengan kuat tekan rencana sebesar 25 MPa adalah 10,8%.

11 KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat diperoleh kesimpulan penelitian sebagai berikut : 1. Hasil pengujian gravimetri lumpur Sidoarjo dengan bentuk fisik berupa serbuk halus, menunjukkan bahwa kandungan dengan prosentase besar adalah senyawa Fe 2 O 3 (besi) dan Al 2 O 3 (alumina), sedangkan kandungan SiO 2 (silika) prosentasenya kecil. Pada penelitian sebelumnya dengan bentuk fisik dan metode pengujian yang belum diketahui, terdapat perbedaan hasil berupa prosentase kandungan SiO 2 (silika) yang besar. 2. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan pemanfaatan lumpur Sidoarjo kering tungku sebagai pengganti semen memiliki kecenderungan dapat meningkatkan kuat tekan beton. 3. Seiring bertambahnya prosentase serbuk halus lumpur Sidoarjo (lumpur Sidoarjo) kering tungku yang digunakan sebagai pengganti semen, terjadi nilai kuat tekan optimum pada prosentase 5% dengan nilai kuat tekan sebesar 32,538 MPa yang nilai kuat tekannya naik 45,2% dari beton normal. 4. Dengan prosentase pemakaian lumpur Sidoarjo hingga 10% nilai kuat tekannya masih lebih tinggi dari nilai kuat tekan beton normal, sedangkan untuk variasi benda uji dengan prosentase lumpur Sidoarjo 12,5% nilai kuat tekannya sudah lebih rendah dari nilai kuat tekan beton normal. 5. Prosentase serbuk halus lumpur Sidoarjo (lumpur Sidoarjo) kering tungku yang nilai kuat tekannya sama dengan nilai kuat tekan beton normal yaitu sebesar 22,409 MPa adalah 11,8%. Sedangkan prosentase maksimal dengan nilai kuat tekan yang sama dengan nilai kuat tekan rencana beton normal sebesar 25 MPa adalah 10,8%. Dari penelitian yang telah dilakukan, disarankan beberapa hal sebagai berikut : 1. Pemilihan bahan-bahan yang akan digunakan sebaiknya dilakukan dengan cermat, agar bahan-bahan yang akan digunakan seperti pasir dan kerikil mempunyai kualitas yang baik dan sesuai spesifikasi mutu bahan.

12 2. Setiap langkah dalam proses penelitian dari awal penyiapan bahan, pembuatan benda uji sampai pengujian kuat tekan perlu dilakukan dengan teliti dan cermat agar didapatkan hasil penelitian yang baik dan semaksimal mungkin. 3. Perlu dilakukan pengendalian mutu saat menuang dan memadatkan silinder beton agar diperoleh kuat tekan yang seragam dalam variasi adukan yang sama. 4. Untuk menggunakan prosentase lumpur Sidoarjo yang lebih besar sebagai pengganti semen, mungkin bisa ditambahkan suatu bahan tambah yang berfungsi untuk meningkatkan pengikatan antar butiran material. DAFTAR PUSTAKA Anonim, Pakar Fisika : Ada Kandungan Semen di Lumpur Lapindo. (Online), ( diakses 8 Maret 2012). Anonim, Banjir lumpur panas Sidoarjo. (Online), ( diakses tanggal 8 Maret 2012). Anonim, Gravimetri (kimia). (Online), ( diakses tanggal 13 Juli 2012). Anonim, Kabupaten Sidoarjo. (Online), ( _Sidoarjo, diakses tanggal 25 Juni 2012). Anonim, The Alternatif Traffict Map (Surabaya to Malang or to Banyuwangi to avoid Porong Mud Lumpur Lapindo). (Online), ( diakses tanggal 25 Juni 2012). Departemen Pekerjaan Umum, Persyaratan Beton Indonesia, (PBI, 1971). Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, Persyaratan Umum Bahan Bangunan di

13 Indonesia. Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, Pedoman Beton SKBI Draft Konsensus. DPU.LPMB. Jakarta. Ghambir, M.L., Concrete Teknology. Tata Mc Graw Hill Publishing Company Limited New Delhi. Mindess, S. dan Young,J.F., 1981, Concrete. Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs. New Jersey. Mulyono, T., Teknologi Beton. Penerbit ANDI. Yogyakarta. Neville, A.M. dan J.J. Brooks., Concrete Technology. Penerbit Longman Scientific and Technical. New York. Nugroho, Penggunaan Lumpur Lapindo Bakar sebagai Agregat Kasar Beton Ringan. Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta. Tjokrodimuljo, K., Teknologi Beton. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Wiryasa, N.M.A., Sugita, I.N., dan Wedasana, A.S., Pemanfaatan Lumpur Lapindo Sebagai Bahan Subtitusi Semen Pada Pembuatan Paving Block. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, (Online), Vol. 12, No.1, Januari 2008, ( diakses 10 Maret 2012). Wiryasa, N.M.A. dan Sudarsana, I.W., Pemanfaatan Lumpur Lapindo Sebagai Bahan Subtitusi Semen Pada Pembuatan Bata Beton Pejal. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, (Online), Vol. 13, No.1, Januari 2009, ( diakses 10 Maret 2012).