PENGGUNAAN AKSELERATOR PADA BETON YANG MENGGUNAKAN PEREKAT BERUPA CAMPURAN SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU TERBANG

Transkripsi

1 Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil 1 (SeNaTS 1) Tahun 15 Sanur - Bali, 25 April 15 PENGGUNAAN AKSELERATOR PADA BETON YANG MENGGUNAKAN PEREKAT BERUPA CAMPURAN SEMEN PORTLAND TIPE I DAN ABU TERBANG I Made Alit Karyawan Salain 1 1 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana imaksalain@yahoo.com ABSTRAK Penelitian tentang penggunaan akselerator pada beton yang dibuat dengan menggunakan perekat berupa campuran berat 9% semen Portland Tipe I dan % abu terbang telah dilaksanakan terkait dengan perkembangan kuat tekan beton yang dihubungkan dengan waktu hidrasi dan jumlah akselerator yang ditambahkan. Benda uji yang dipergunakan, kubus dengan ukuran 15 mm x 15 mm x 15 mm, dibuat dengan menggunakan campuran berat 1 perekat : 2 pasir : 3 batu pecah dan faktor air perekat sebesar,5. Gradasi butiran pasir dirancang memenuhi zone 2 dan gradasi butiran batu pecah dirancang untuk diameter maksimum mm, sesuai dengan SNI Akselerator yang ditambahkan pada adukan beton sebesar 2,5%, 5%, 7,5% dan % terhadap berat air pengaduk. Sebagai kontrol dibuat juga beton tanpa menggunakan akselerator. Uji kuat tekan dilaksanakan pada umur 1, 3, 7, 28, 9 dengan menggunakan masing-masing 3 buah benda uji. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan akselerator pada adukan beton mempercepat perkembangan kuat tekan beton, terutama pada umur 1 hari, bila dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. Pada umur awal tersebut, dengan penambahan akselerator sebesar 2,5%, 5%, 7,5% dan %, kuat tekan beton meningkat sebesar berturut-turut 31,8%, 31,1%, 27,1% dan 24,1% terhadap beton tanpa akselerator. Diperoleh juga bahwa penggunaan akselerator menghasilkan kuat tekan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan beton tanpa akselerator, pada umur 9 hari. Pada umur panjang tersebut, penggunaan akselerator sebesar 2,5%-%, memberikan kuat tekan beton yang lebih tinggi sekitar 12,5%-4,8%, sesuai dengan persentase akselerator dalam adukan beton, bila dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. Kata kunci: Akselerator, Kuat Tekan, Pozolan, Semen Portland Tipe I 1. PENDAHULUAN Abu terbang merupakan residu dari pembakaran pada pusat-pusat pembangkit panas atau listrik yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya. Residu ini memiliki karakter pozolan sehingga umum dipergunakan di dalam teknologi semen maupun beton. Abu terbang dapat dicampur sebagai bahan dasar semen untuk membuat jenis semen Portland Pozolan atau semen Portland Komposit atau bisa juga ditambahkan saat pencampuran beton. Penggunaan abu terbang dalam teknologi semen maupun beton telah banyak memberikan manfaat baik dari sisi teknis maupun ekologi sehingga masuk sebagai salah satu bagian dari teknologi ramah lingkungan. Dengan menggunakan abu terbang dalam pembuatan beton tercatat bahwa workabilitas, kekuatan, permeabilitas dan keawetan beton dapat ditingkatkan [Lea, 197, Mehta 1986, Neville and Brooks, 1998, Salain, 7]. Melalui pemanfaatan abu terbang, eksploitasi bahan mentah untuk industri semen, khususnya tanah liat, dapat ditekan. Selanjutnya, dampak abu terbang terhadap pencemaran lingkungan bisa dikurangi dan sekaligus memberi nilai tambah bagi residu tersebut dari sisi ekonomi. Namun demikian, dengan penggunaan abu terbang perkembangan kekuatan beton umumnya menjadi lebih lambat di usia awal meskipun mampu memberikan kekuatan yang lebih tinggi di umur panjang, bila dibandingkan dengan beton tanpa abu terbang [Lea, 197, Mehta 1986]. Penelitian terkait dengan semen Portland Pozzolan menunjukkan bahwa beton yang dibuat dengan menggunakan semen Portland Pozzolan baru mampu menghasilkan kuat tekan yang melampaui kuat tekan beton yang dibuat dengan Semen Portland Tipe I setelah waktu hidrasi lebih dari hari [Salain, 7]. Kenyataan ini menjadi tantangan tersendiri bagi para praktisi pengguna abu terbang terlepas dari manfaat yang diberikannya meskipun pada masa konstruksi bebanbeban belum sepenuhnya bekerja. Dengan demikian, upaya untuk mempercepat perkembangan kekuatan beton yang menggunakan abu terbang perlu dipelajari agar penggunaan abu terbang dalam teknologi beton menjadi lebih optimal. Terkait dengan hal SM-113

2 I Made Alit Karyawan Salain tersebut, dalam penelitian ini dikaji penggunaan akselerator pada beton yang dibuat dengan menggunakan perekat berupa campuran semen Portland Tipe I dan abu terbang dengan tujuan untuk mengevaluasi efektifitasnya dalam mempercepat perkembangan kuat tekan beton tersebut. 2. BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan semen Portland Tipe I (SPI) serta abu terbang (ATB) yang berasal dari PLTU di Paiton, Jawa Timur. Pada Tabel 1 diberikan kandungan beberapa oksida pada SPI dan ATB yang digunakan dalam penelitian ini. Tabel 1 Oksida Pada Semen Portland Tipe I dan Abu Terbang Oksida SPI ATB Al 2 O 3 (%) 6, 2,78 CaO (%) 31,46,82 SiO 2 (%) 28,44 69,22 Fe 2 O 3 (%),54,49 Agregat halus yang digunakan berupa pasir alami dari Karangasem, Bali dan agregat kasar berupa batu pecah dari Singaraja, Bali. Gradasi butiran pasir dirancang memenuhi zone 2 dan gradasi butiran batu pecah dirancang untuk diameter maksimum mm, sesuai dengan SNI Pada Tabel 2 ditampilkan beberapa properti fisik dari agregat halus dan agregat kasar serta pada Tabel 3 diperlihatkan kurva gradasi rancangan dari agregat tersebut. Akselerator yang dipergunakan berupa cairan dengan bahan dasar utama klorida dan natrium yang diperoleh dari supplier admixture beton. Tabel 2 Properti Fisik Dari Pasir Dan Batu Pecah Agregat Pasir Batu Pecah Sifat Fisik Berat Satuan (kg/l) 1,54 1,47 Berat Jenis SSD 2,62 2,68 Penyerapan Air (%) 3,84, Kadar Lumpur (%) 3,84, Kadar Air (%) 4,, Kekerasan dengan uji Los Angeles (%) - 21, Lolos Ayakan (%) 7 5 Batas Bawah Batas Atas Gradasi Rancangan Lolos Ayakan (%) 7 5 Batas Bawah Batas Atas Gradasi Rancangan,15,, 1,18 2,36 4,75 9,5 4,75 9,5 19, 38, Ukuran Ayakan (mm) Ukuran Ayakan (mm) Metode Penelitian Gambar 1 Kurva Gradasi Rancangan Agregat Halus Dan Agregat Kasar Penelitian dilaksanakan secara eksperimental dengan menggunakan benda uji berupa kubus dengan ukuran 15 mm x 15 mm x 15 mm yang dibuat dengan menggunakan campuran berat 1 perekat : 2 pasir : 3 batu pecah dan faktor air perekat sebesar,5. Perekat dibuat dari campuran berat 9% SPI dan % ATB. Akselerator yang ditambahkan pada adukan beton, dicampurkan di dalam air pengaduk beton, bervariasi dari 2,5%, 5%, 7,5% hingga % terhadap berat air pengaduk. Sebagai kontrol dibuat juga beton tanpa menggunakan akselerator. Pencampuran beton dilaksanakan dengan mixer yang mana sebelum dicampur agregat disiapkan dalam kondisi Saturated Surface Dry (SSD). Setelah pencampuran dilakukan pencetakan benda uji. Benda uji dibuka dari SM-114

3 Penggunaan Aselerator pada Beton yang Menggunakan Perekat Berupa Campuran Semen Portland Tipe I dan Abu Terbang. cetakannya sesudah berumur 24 jam, dan kemudian dirawat dengan karung goni basah sampai dengan waktu umur uji. Uji kuat tekan dilaksanakan pada umur 1, 3, 7, 28, 9 dengan menggunakan mesin uji tekan kapasitas KN masing-masing 3 buah benda uji pada. Dengan demikian, secara keseluruhan disiapkan 75 buah benda uji. Pada Gambar 2 ditampilkan beberapa kegiatan terkait dengan pelaksanaan penelitian ini. Gambar 2 Pencetakan, Perawatan Dan Penentuan Kuat Tekan Benda Uji Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil pengujian kuat tekan dihitung kuat tekan rata-rata untuk masingmasing perlakuan. Selanjutnya dibuat kurva yang menghubungkan antara kuat tekan rata-rata dengan umur maupun dengan persentase akselerator yang digunakan dalam adukan beton. Dengan data yang diperoleh dan kurva yang dibuat kemudian dilakukan analisis untuk mengevaluasi kemampuan akselerator dalam mempercepat perkembangan kuat tekan yang dihubungkan dengan waktu hidrasi dan jumlah akselerator yang ditambahkan. Dari hasil analisis tersebut selanjutnya ditentukan persentase penggunaan akselerator optimal yang memberikan perkembangan kuat tekan paling cepat pada umur awal dan juga yang memberikan kuat tekan paling tinggi pada umur 9 hari. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Hasil uji kuat tekan pada beton yang menggunakan perekat berupa 9% SPI dan % ABT pada umur 1, 3, 7, 28 dan 9 hari untuk berbagai variasi persentase akselerator ditampilkan pada Gambar 3 (AKS = akselerator). Dari gambar tersebut jelas terlihat bahwa penambahan askselerator pada adukan beton yang menggunakan perekat campuran SPI dan ABT menunjukkan perkembangan kuat tekan yang lebih cepat, terutama pada umur 1 hari, bila dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. Pada umur awal tersebut, dengan penambahan akselerator sebesar 2,5%, 5%, 7,5% dan %, kuat tekan beton meningkat sangat tajam sehingga menghasilkan tambahan kuat tekan sebesar berturut-turut 31,8%, 31,1%, 27,1% dan 24,1% bila dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. Hasil ini memenuhi ketentuan BS EN 934-2, 9 yang mensyaratkan bahwa beton dengan penambahan akselerator harus memiliki kuat tekan, pada umur 1 hari, paling sedikit % lebih tinggi dari pada beton tanpa akselerator. Kuat Tekan (MPa) Umur (hari) % AKS 2.5% AKS 5% AKS 7.5% AKS % AKS Kuat Tekan (MPa) 5 1 Hari 3 Hari 7 Hari 28 Hari 9 Hari Akselerator (%) Gambar 3 Kuat Tekan Beton Pada Berbagai Umur Dan Persentase Akselerator Namun demikian, pada umur 3 hari, nampaknya pengaruh akselerator tidak terlalu banyak terlihat, karena tambahan kuat tekan yang dihasilkan relatif rendah, bervariasi dari 3,9%-,6%. Pada umur lebih lanjut, 7 dan 28 hari, tambahan kuat tekan yang diperoleh meningkat menjadi antara 6,6%-1,3%. Dan akhirnya, pada umur 9 hari dengan penambahan akselerator sebesar 2,5%-% pada adukan beton, tambahan kuat tekan tersebut menjadi sekitar 12,5%-4,8%. SM-115

4 I Made Alit Karyawan Salain Dari hasil pengujian juga jelas terlihat bahwa tambahan kuat tekan yang dihasilkan berbanding terbalik dengan persentase akselerator yang digunakan : semakin banyak akselerator yang ditambahkan dalam adukan, semakin kecil tambahan kuat tekan yang dihasilkan terhadap beton tanpa akselerator. Mengacu pada hasil uji kuat tekan pada berbagai umur dan variasi penggunaan akselerator, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3 tersebut, dapat dilihat bahwa penggunaan optimal dari akselerator untuk menghasilkan perkembangan kuat tekan paling cepat pada umur awal dan sekaligus menghasilkan kuat tekan paling tinggi pada umur panjang diperoleh pada penambahan 2,5% akselerator. Pembahasan Penambahan akselerator sebanyak 2,5%-% pada beton yang menggunakan perekat campuran SPI dan ABT dapat mempercepat perkembangan kuat tekan beton pada umur awal dan meningkatkan kuat tekan pada umur panjang. Percepatan perkembangan kuat tekan terlihat sangat efektif pada awal hidrasi, umur 1 hari, hingga menghasilkan tambahan kuat tekan antara 38,1%-24,1% dengan penggunaan 2,5%-%. Pada umur 3 hari pengaruhnya nampak berkurang, namun dengan bertambahnya waktu hidrasi, akhirnya meningkat hingga menghasilkan tambahan kuat tekan berkisar 12,5%-4,8% pada umur 9 hari. Dalam proses hidrasi semen Portland, dari 4 mineral utamanya (C 3 S, C 2 S, C 3 A dan C 4 AF) hanya C 3 S dan C 2 S yang berperan utama dalam perkembangan kekuatan pasta hidrat [Lea, 197, Mehta, 1986, Neville and Brooks, 1998]. C 3 S berkontribusi pada perkembangan kekuatan awal sedangkan C 2 S pada kekuatan umur panjang. Kehadiran akselerator yang mengandung klorida dan natrium dalam adukan akan mempercepat larutnya mineral dari semen maupun abu terbang. Ion-ion dari akselerator, terutama anion Cl - mendorong larutnya kapur dan kation Na + memicu larutnya aluminat dan silikat [Mehta, 1986] pada semen maupun abu terbang sehingga mempercepat reaksi hidrasi yang terjadi. Dengan demikian perkembangan kekuatan pada beton dengan akselerator menjadi lebih cepat dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. Dengan dipercepatnya reaksi hidrasi dari C 3 S maupun C 2 S pada semen Portland yang menghasilkan C-S-H dan Ca(OH) 2 maka reaksi pozolanik yang terjadi antara alumina maupun silika reaktif dari abu terbang dengan Ca(OH) 2 tersebut juga menjadi lebih cepat untuk menghasilkan senyawa perekat tambahan berupa C-A-H dan C- S-H yang berkontribusi bagi meningkatnya kuat tekan beton. Fenomena ini lebih jelas terlihat pada umur 1 hari dibandingkan dengan umur selanjutnya. Hal ini dapat dikaitkan dengan ketersediaan air bebas yang relatif lebih banyak pada awal hidrasi sehingga memudahkan terjadinya ionisasi mineral semen maupun abu terbang di dalam adukan. Dengan kondisi ini reaksi hidrasi yang terjadi dalam adukan menjadi lebih cepat dan mengakibatkan proses pengerasan serta perkembangan kekuatan beton juga menjadi lebih cepat. Keberadaan akselerator juga nampaknya berperan cukup berarti dalam memaksimalkan proses kelarutan dari mineral yang ada dalam semen maupun abu terbang, sedemikian rupa sehingga proses hidrasi menjadi lebih sempurna. Ini terlihat dari kenyataan bahwa pada umur panjang, 9 hari, kuat tekan beton yang dihasilkan dari penambahan akselerator relatif lebih tinggi dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. Relatif lebih rendahnya kuat tekan beton dengan semakin banyaknya kandungan akselerator dalam beton nampaknya dapat dihubungkan dengan keberadaan air dalam akselerator. Semakin banyak akselerator yang dipergunakan berarti jumlah air yang terkandung di dalam beton semakin meningkat sehingga praktis secara proporsional menurunkan kuat tekan beton yang dihasilkan. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian yang selanjutnya diikuti dengan analisis serta pembahasan yang telah dilaksanakan dalam penelitian ini, disampaikan kesimpulan sebagai berikut. Akselerator yang diuji dapat dipergunakan secara efektif untuk mempercepat perkembangan kuat tekan beton yang dibuat dengan menggunakan perekat campuran 9% SPI dan % ABT pada umur awal dan sekaligus memberikan kuat tekan yang lebih tinggi pada umur panjang. Penggunaan optimal akselerator untuk menghasilkan percepatan perkembangan kuat tekan paling besar pada umur awal dan sekaligus menghasilkan kuat tekan paling tinggi pada umur panjang yaitu sebesar 2,5% dari berat air pengaduk beton. Pada penggunaan optimal tersebut perkembangan kuat tekan beton dipercepat 31,8% pada umur 1 hari dan dihasilkan kuat tekan yang lebih tinggi 12,5% pada umur 9 hari bila dibandingkan dengan beton tanpa akselerator. UCAPAN TERIMAKASIH Terima kasih penulis sampaikan kepada seluruh pihak yang telah membantu dan mendukung pelaksanaan penelitian ini dari awal hingga tersusun menjadi makalah ini. SM-116

5 Penggunaan Aselerator pada Beton yang Menggunakan Perekat Berupa Campuran Semen Portland Tipe I dan Abu Terbang. DAFTAR PUSTAKA Badan Standarisasi Nasional (). Standar Nasional Indonesia Untuk Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal (SNI ). BS EN 934 Part 2 (9). Concrete admixtures-definitions, requirements, conformity, marking and labelling. Lea F.M. (197). The Chemistry of Cement and Concrete. Edward Arnold Ltd, London. Mehta, P. K. (1986). Concrete Structure Properties, and Materials. Englewood Cliffs, New Jersey. Neville, A. M. and Brooks J.J. (1998). Concrete Technology. Longman, Singapore. Salain, I M. A. K. (7). Perbandingan Kuat Tekan dan Permeabilitas Beton Yang Menggunakan Semen Portland Pozzolan Dengan Yang Menggunakan Semen Portland Tipe I. Seminar dan Pameran Haki 7- Konstruksi Tahan Gempa Di Indonesia SM-117

6 I Made Alit Karyawan Salain SM-118