PENGARUH PENGGUNAAN ZEOLIT DAN SIKAMENT-520 TERHADAP KUAT TEKAN BETON MENGGUNAKAN PORTLAND POZZOLAND CEMENT (PPC)

Transkripsi

1 PENGARUH PENGGUNAAN ZEOLIT DAN SIKAMENT-520 TERHADAP KUAT TEKAN BETON MENGGUNAKAN PORTLAND POZZOLAND CEMENT (PPC) Bing Santosa 1 1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Janabadra Yogyakarta, Jl. TR.Mataram no Yogyakarta bing_santosa@yahoo.com 1. ABSTRAK Kuat tekan beton pada dasarnya adalah sebuah fungsi dari volume pori/rongga pada beton itu sendiri. Jika porositas beton semakin kecil, kekuatannya meningkat, tetapi pengerjaannya akan semakin sulit. Beton mempunyai kuat tekan tinggi, jika porositasnya sangat kecil. Untuk membuat beton dengan porositas kecil dan mudah dalam pengerjaannya digunakan pozzoland dan superplasticizer. Penelitian ini adalah tentang beton menggunakan Portland Pozzoland Cement (PPC) ditambah dengan pozzoland dan superplasticizer, yaitu Zeolit dan Sikament-520. Persentase penambahan Zeolit sebesar 7%, 8%, dan 9%, sedangkan Sikament-520 0,9% dengan pengurangan air 10%. Pengujian dilaksananan pada umur 7, 14, 21, dan 28 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tekan beton meningkat sampai dengan penambahan Zeolit sebesar 8% dan Sikament-520 sebesar 0,9% dengan pengurangan air 10%, serta turun kembali pada penambahan Zeolit sebesar 9% dan Sikament-520 sebesar 0,9% dengan pengurangan air sebesar 10%. Kuat tekan maksimum dicapai pada penambahan Zeolit sebesar 8% dan Sikament-520 sebesar 0,9% dengan pengurangan air 10%, yaitu sebesar 33,4638 MPa atau meningkat sebesar 12,2878 MPa (58,03 %) dibandingkan dengan kuat tekan beton normal sebesar 21,1760 MPa. Kata kunci: Zeolit, Sikament-520, Workability, Kuat tekan PENDAHULUAN Beton merupakan salah satu bahan struktur bangunan yang banyak dipakai dibanding bahan-bahan yang lain seperti kayu dan baja. Beton sangat populer karena beberapa kelebihannya antara lain : bahan susun beton tersedia cukup banyak, kuat tekan tinggi, tahan kebakaran atau keausan, tahan cuaca, harga relatif murah, mudah diangkut, mudah dibentuk, serta dapat direncanakan kualitas betonnya sesuai dengan kebutuhan. Kuat tekan beton akan semakin tinggi bila porositasnya rendah. Porositas ditentukan oleh faktor air semen. Semakin rendah nilai faktor air semen, semakin kecil porositasnya, tetapi pengerjaan atau konsistensi dari beton sangat kecil. Untuk membuat beton dengan porositas kecil dan mudah dalam pengerjaannya digunakan pozzoland dan superplasticizer. Salah satu pozzoland dan superplasticizer yang dapat digunakan adalah Zeolit dan Sikament-520. Penelitian yang akan dilakukan adalah untuk melihat pengaruh penambahan Zeolit dan Sikament-520 sebagai bahan tambah kimia terhadap kuat tekan beton. Dosis penggunaan Zeolit pada penelitian ini adalah sebesar 7%, 8%, 9% dari berat semen, dan untuk Sikament-520 sebesar 0,9% dari berat semen dengan pengurangan air sebesar 10%. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat beton alternatif dengan memanfaatkan Zeolit dan Sikament-520 sebagai bahan tambah kimia untuk mendapatkan nilai optimum dari penambahan tersebut ditinjau terhadap kuat tekan beton pada umur 7, 14, 21, dan 28 hari. Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukkan dan informasi tentang persentase penambahan Zeolit dan Sikament-520 sebagai bahan tambah kimia terhadap kuat tekan beton dan dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu Teknologi Beton, serta memanfaatkan Zeolit semaksimal mungkin. 2. TINJAUAN PUSTAKA Beton adalah campuran antara agregat halus (pasir), agregat kasar (batu pecah), air dalam jumlah tertentu, dan semen Portland atau semen hidraulik dengan atau tanpa bahan tambah. Campuran tersebut bila dituang dalam cetakan dan didiamkan, maka akan menjadi keras. Kekuatan, keawetan, dan sifat beton tergantung pada sifat-sifat dasar penyusunnya, selama penuangan adukan beton, cara pemadatan, dan rawatan selama proses pengerasan. (Kardiyono, 1992). Nilai kekuatan dan daya tahan (durability) beton merupakan fungsi dari banyak faktor, diantaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan pencoran, temperatur, dan kondisi pengerasannya. (Istimawan,1994). Agregat, semen, dan air dicampur sampai bersifat plastis, sehingga mudah untuk dikerjakan. Sifat inilah yang memungkinkan adukan beton dapat dicetak sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Dengan bercampurnya semen SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-31

2 Struktur dengan air dan agregat, terjadi rekasi kimia yang pada umumnya bersifat hidrasi yang menghasilkan suatu pengerasan dan pertambahan kekuatan yang berlangsung terus-menerus pada suatu kelembaban dan suhu yang sesuai. Sifat beton dipengaruhi oleh perbedaan pada kekuatan dan sifat-sifat bahan, cara menakar, mencampur, juga cara-cara pelaksanaan pekerjaan. (Murdock dan Brook, 1986). Semen Portland Semen Portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terdiri dari silikatsilikat kalsium yang bersifat hidrolis, dan gips sebagai pengontrol waktu pengikatan. Komposisi semen Portland dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1. Komposisi semen Portland Kandungan Rumus Singkatan % berat Tricalcium silicate 3 CaO.SiO 2 C 3 S 55 Dicalcium silicate 2 CaO.SiO 2 C 2 S 20 Tricalcium aluminate 3 CaO.Al 2 O 3 C 3 A 10 Tetracalcium alumino ferrite 4 CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 C 3 AF 8 Gypsum CaOSO 3.2 H 2 O CŠH 2 5 Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa C 2 S dan C 3 S adalah dua senyawa yang paling penting dan memberikan konstribusi yang paling besar terhadap kekuatan pasta semen. Oksida ini akan membentuk massa yang padat setelah bereaksi dengan air. Kedua senyawa ini terkandung dalam semen Portland lebih dari tiga perempat bagian. Sedangkan C 3 A memberi konstribusi yang kecil bagi kekuatan semen kecuali pada usia awal dan ketika proses pengerasan semen pada kondisi lingkungan yang mengandung sulfat. Senyawa ini bereaksi secara eksotermik dan berpengaruh pada panas hidrasi tertinggi. Secara singkat dapat dijelaskan reaksi hidrasi yang terjadi adalah sebagai berikut (Shetty, 2000): 2 (3 CaO.SiO 2 ) + 6 H 2 O 3 CaO.2 SiO 2.3 H 2 O + 3 Ca(OH) 2 2 (3 CaO.SiO 2 ) + 4 H 2 O CaO.2 SiO 2.3 H 2 O + Ca(OH) 2 butir semen + Air Pasta semen + Kapur bebas CaO.Al 2 O 3 + CaO.SO 3.2 H 2 O + 10 H 2 O 4 CaO.Al 2 O 3.SO 3.3 H 2 O Tricalcium aluminate + Gypsum + Air Monosulfoaluminate Dengan jumlah air yang sama reaksi C 3 S menghasilkan kapur bebas (Ca(OH) 2 ) lebih dari dua kali lipat jumlahnya dibandingkan C 2 S. Kapur bebas ini akan mengurangi kekuatan semen karena besar kemungkinannya larut dalam air dan menguap, sehingga beton menjadi porous. Portland Pozzoland Cement (PPC) adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan salah satu dari dua cara berikut ini: a. Menggiling bersama klinker dan Pozzoland dengan bahan tambah gips atau kalsium sulfat. b. Mencampur sampai rata gerusan semen dan Pozzoland halus. Penggilingan dua cara kedua. Pencampuran bubuk kering pada cara kedua hanya dilakukan, jika cara penggilingan tidak ekonomis, serta mesin pencampur yang ada dapat menjamin keseragaman hasil pencampurannya. Material secara bersama-sama pada cara pertama lebih mudah daripada mencampur bubuk kering secara baik seperti pada cara kedua. Pencampuran bubuk kering pada cara kedua hanya dilakukan, jika cara penggilingan tidak ekonomis, serta mesin pencampur yang ada dapat menjamin keseragaman hasil pencampurannya. Agregat Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran beton. Agregat ini kirakira menempati sebanyak 70 % volume beton. Walaupun namanya hanya sebagai bahan pengisi, akan tetapi agregat sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat betonnya, sehingga pemilihan agregat merupakann suatu bagian penting dalam pembuatan mortar/ beton. Agregat yang akan digunakan untuk bahan bangunan sebaiknya memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1. Butirannya tajam, kuat, dan bersudut. 2. Tidak mengandung tanah atau kotoran yang lewat ayakan 0, Tidak mengandung garam yang menghisap air dan udara. 4. Tidak mengandung zat organis. 5. Mempunyai variasi besar butir (gradasi) yang baik sehingga rongganya sedikit (untuk pasir modulus halus butirnya antara 1,50-3,80). 6. Bersifat kekal, tidak hancur atau berubah karena cuaca. S-32 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5

3 Struktur 7. Untuk beton dengan tingkat keawetan yang tinggi, agregat harus mempunyai tingkat reaktif yang negatif terhadap alkali. 8. Untuk agregat kasar, tidak boleh mengandung butiran-butiran yang pipih dan panjang lebih dari 20% dari berat keseluruhan. Agregat yang banyak digunakan untuk campuran beton adalah pasir dan kerikil karena pertimbangan ekonomis dan kemudahan pengerjaan. Sifat yang paling penting dari suatu agregat (batu-batuan, kerikil dan lain-lain) ialah kekuatan hancur dan ketahanannya terhadap benturan, yang dapat mempengaruhi ikatannya dengan pasta semen, porositas dan karakteristik penyerapan air yang mempengaruhi daya tahan terhadap agresi kimia dan penyusutan. Penggunaan bahan bangunan atau agregat pada adukan dimaksudkan untuk: 1. Penghematan penggunaan semen Portland. 2. Menghasilkan kekuatan besar pada beton. 3. Mengurangi susut pengerasan pada beton. 4. Mencapai susunan pampat betonnya dengan gradasi (variasi ukuran butir) yang baik dari agregatnya. 5. Mengontrol kemudahan (workability) adukan beton plastis dengan gradasi baik. Air Air merupakan bahan yang penting dalam pembuatan campuran beton yang berpengaruh pada sifat mudah dikerjakan (workability), kekuatan susut, dan keawetan. Air yang digunakan dalam campuran beton harus bersih, tidak boleh mengandung minyak, asam, garam, zat organik atau bahan-bahan lain yang bersifat merusak beton dan baja tulangan. Hal ini penting dalam pemilihan air yang digunakan untuk campuran beton agar memenuhi syarat : 1. tidak mengandung lumpur atau benda melayang lainnya lebih dari 2 gram/ liter, 2. tidak mengandung garam yang dapat merusak beton atau asam dan zat organik lainnya tidak lebih dari 15 gram/liter, 3. tidak mengandung chlorida (CI) lebih dari 0,5 gram/liter, 4. tidak mengandung sulfat lebih dari 1 gram/liter. Air diperlukan untuk bereaksi dengan semen dan menjadi bahan pelumas antara butir-butir agregat agar mudah dikerjakan dan dipampatkan. Kualitas air sangat mempengaruhi mutu beton. Air yang bebas dari lumpur, tidak mengandung garam, Chlorida dan senyawa sulfat sangat dianjurkan untuk digunakan. Pozzoland Pozzoland dapat dipakai sebagai bahan tambahan atau pengganti sebagian semen Portland. Bila dipakai sebagai pengganti sebagian semen Portland, umumnya berkisar 10 sampai 35 persen dari berat semen. Sedangkan sebagai bahan tambah, pozzoland akan menjadikan beton lebih mudah diaduk, lebih rapat air, dan lebih tahan terhadap serangan kimia. Beberapa pozzoland dapat mengurangi pemuaian beton yang terjadi akibat proses reaksi alkali-agregat (reaksi alkali dalam semen dengan silika dalam agregat). Dengan demikian mengurangi retak-retak beton akibat reaksi tersebut. Pada pembuatan beton massa (mass concrete), misalnya dam, pemakaian pozzoland sangat menguntungkan, karena menghemat semen dan mengurangi panas hidrasi. Panas hidrasi pada beton massa dapat mengakibatkan retakan yang serius. Pozzoland didefinisikan sebagai material yang mengandung silika dan/atau alumina, dalam bentuk yang halus. Umumnya pozzoland memiliki kandungan silika (SiO 2 ) dan alumina (Al 2 O 3 ) yang tinggi dan unsur ini diharapkan bereaksi dengan kapur bebas (Ca(OH) 2 ), sehingga membentuk komponen C-S-H gel baru yang cenderung meningkatkan kekuatan beton. Secara singkat reaksi yang diharapkan adalah sebagai berikut : Zeolit Ca(OH) 2 + SiO 2 C-S-H Di Indonesia terdapat banyak mineral Zeolit, karena sebagian besar wilayah Indonesia terdiri dari batuan gunung api atau rempah gunung api yang merupakan sumber mineral Zeolit. Menurut penyelidikan para ahli geologi telah ditemukan 47 lokasi tambang Zeolit galian industri yang terdapat di wilayah Indonesia, antara lain : Yogyakarta, Sidomulyo, dan Malang. (Mursi Sutarti dan Minta Rachmawati, 1994). Zeolit mengandung unsur Silika (SiO 2 ) sebesar 67,55% dan Alumina (Al 2 O 3 ) sebesar 12,55%, sehingga bahan ini merupakan pozzoland, yaitu bahan yang bereaksi dengan kapur bebas (Ca(OH) 2 ) selama proses hidrasi. Secara singkat reaksi kimia yang terjadi adalah 2 SiO (Ca(OH) 2 )à3 CaO SiO 2 3H 2 O, maka penambahan Zeolit akan meningkatkan jumlah gel dalam adukan beton yang cenderung meningkatkan kekuatan beton. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-33

4 (cm) Slump Nilai Struktur 3. METODE PENELITIAN Pelaksanaan penelitian ini diawali dengan persiapan bahan dan alat-alat, dilanjutkan dengan pengujian bahan. Setelah bahan yang telah diuji memenuhi syarat dilanjutkan dengan perhitungan campuran beton untuk memperoleh kebutuhan masing-masing bahan adukan. Sebelum adukan dituang ke dalam cetakan yang berbentuk silinder, terlebih dahulu diuji kekentalannya dengan slump test. Silinder beton dilepas setelah benda uji berumur 24 jam dan direndam dalam air hingga 1 hari sebelum pengujian. Pengujian dilaksanakan pada waktu beton berumur 7 hari, 14 hari, 21 hari, dan 28 hari. 4. HASIL PENELITIAN Hasil pengujian slump Pengujian slump dilakukan pada saat beton masih dalam keadaan segar untuk mengetahui tingkat kelecakan adukan yang berpengaruh pada kemudahan pengerjaan (workability) pada saat beton dipadatkan. Berdasarkan pada variasi penggunaan Zeolit dan Sikament-520 sebagai bahan tambah, hasil pengujian slump dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 1. No. Tabel 2. Hasil pengujian slump Variasi Bahan Tambah Zeolit + Pengurangan Air Sikament-520 (% ) Nilai Slump (cm) 1 0% + 0% % + 0,9% % + 0,9% % + 0,9% 10 8 GRAFIK NILAI SLUMP %+0% 7%+0.9% 8%+0.9% 9%+0.9% Persentase Penambahan Zeolit + Sikament- 520 a. Hasil pengujian kuat tekan Gambar 1. Hasil pengujian slump Dari hasil pengujian kuat tekan, beton dengan variasi penggunaan Zeolit dan Sikament-520 sebagai bahan tambah mengalami kehancuran pada pertengahan benda uji silinder. Hal ini disebabkan pecahnya agregat kasar dan lepasnya ikatan agregat kasar. Hasil pengujian kuat tekan beton dapat dilihat pada Tabel 3, Gambar 2, Gambar 3, dan Gambar 4. S-34 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5

5 KuatTekan(MPa) Struktur Tabel 3. Hasil pengujian kuat tekan Variasi No. Bahan Tambah Pengurangan Air Zeolit + Sikament-520 (% ) 1 0% + 0% 0 2 7% + 0,9% % + 0,9% % + 0,9% 10 Umur Benda Uji (hari) Kuat tekan Rerata (MPa) Perbedaan Kuat Tekan (MPa) (% ) % % % % % % % % % % % % GRAFIK KUAT TEKAN hari 14 hari 21 hari 28 hari 0 0% 7%+0.9% 8%+0.9% 9%+0.9% Persentase Penambahan Zeolit dan Sikament- 520 Gambar 2. Hasil pengujian kuat tekan SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-35

6 PerbedanKuatTekan(%) perbedankuattekan(mpa) Struktur GRAFIK PERBEDAAN KUAT TEKAN %+0% 7%+0.9% 8%+0.9% 9%+0.9% hari 14 hari 21 hari 28 hari Persentase Penambahan Zeolit dan Sikament 520 Gambar 3. Perbedaan kuat tekan GRAFIK PERSENTASE PERBEDAAN KUAT TEKAN 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% 58.03% 41.72% 32.23% 27.92% 8.89% 3.96% 0% 1.62% 0%+0% 7%+0.9% 8%+0.9% 9%+0.9% -7.18% -7.99% Persentase Penambahan Zeolit dan Sikament hari 14 hari 21 hari 28 hari Pembahasan Gambar 4. Persentase perbedaan kuat tekan Dari Gambar 2 dapat dilihat, bahwa nilai slump beton normal dan beton dengan bahan tambah Zeolit 7%, 8%, 9%, dan Sikament-520 0,9% dan pengurangan air 10% tidak mengalami perubahan yang berarti. Hal ini disebabkan karena Sikament-520 berfungsi sebagai superplasticizer, meskipun adanya pengurangan air sebesar 10%. Hasil pengujian kuat tekan beton normal serta beton dengan variasi penggunaan bahan tambah Zeolit dan Sikament-520, serta pengurangan air sebesar 10% pada Gambar 3, 4, dan 5 dapat dijelaskan, bahwa kuat tekan beton normal pada umur 7 hari sebesar 15,1167 MPa, umur 14 hari sebesar 17,9003 MPa, umur 21 hari sebesar 18,9978 MPa, dan umur 28 hari sebesar 21,176 MPa. Kuat tekan beton pada umur 7 hari dengan bahan tambah Sikament-520 sebesar 0,9% dan pengurangan air sebesar 10% meningkat sebesar 1,3432 MPa (8,89%) untuk penambahan Zeolit sebesar 7%, meningkat sebesar 4,2202 MPa (27,92%) untuk penambahan Zeolit sebesar 8%, dan menurun sebesar 1,0846 MPa (-7,18%) untuk penambahan Zeolit sebesar 9% dibandingkan dengan beton normal. Kuat tekan beton pada umur 14 hari dengan bahan tambah Sikament-520 sebesar 0,9% dan pengurangan air sebesar 10% meningkat sebesar 0,7094 MPa (3,96%) untuk penambahan Zeolit sebesar 7%, meningkat sebesar 7,4688 MPa (41,72%) untuk penambahan Zeolit sebesar 8%, dan menurun sebesar 1,4297 MPa (-1,4297%) untuk penambahan Zeolit sebesar 9% dibandingkan dengan beton normal. Kuat tekan beton pada umur 21 hari dengan bahan tambah Sikament-520 sebesar 0,9% dan pengurangan air sebesar 10% meningkat sebesar 6,1733 MPa (32,49%) untuk penambahan Zeolit sebesar 7%, meningkat sebesar 11,1598 MPa (58,74%) untuk penambahan Zeolit sebesar 8%, dan meningkat sebesar 0,2535 MPa (1,33%) untuk penambahan Zeolit sebesar 9% dibandingkan dengan beton normal. Sedangkan kuat tekan beton pada umur 28 hari dengan bahan tambah Sikament-520 sebesar 0,9% dan pengurangan air sebesar 10% meningkat sebesar 6,8254 MPa (32,23%) untuk penambahan Zeolit sebesar 7%, meningkat sebesar 12,2878 MPa (58,03%) untuk penambahan Zeolit sebesar 8%, dan meningkat sebesar 0,3427 MPa (1,62%) untuk penambahan Zeolit sebesar 9% dibandingkan dengan beton normal. Beton mencapai kuat tekan tertinggi pada S-36 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5

7 Struktur penambahan Zeolit sebesar 8% dan Sikament-520 sebesar 0,9% serta pengurangan air sebesar 10% yaitu sebesar 33,4638 MPa atau meningkat sebesar 12,2878 MPa (58,03%) dibandingkan dengan beton normal. 5. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : a. Nilai slump tidak mengalami perubahan yang berarti. b. Kuat tekan beton normal pada umur 28 hari adalah sebesar 21,176 MPa. c. Kuat tekan meningkat sampai dengan penambahan Zeolit sebesar 8% dan Sikament-520 sebesar 0,9% dengan pengurangan air sebesar 10%, serta turun kembali pada penambahan Zeolit sebesar 9% dan Sikament-520 sebesar 0,9% dengan pengurangan air sebesar 10%. d. Kuat tekan tertinggi terjadi pada beton dengan bahan tambah Zeolit sebesar 8% dan Sikament-520 sebesar 0,9% serta pengurangan air sebesar 10%. 6. DAFTAR PUSTAKA (DAN PENULISAN PUSTAKA) Dipohusodo, I (1994), Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T , PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Naville, A.M., and Brooks J.J. (1987), Concrete Technology, John Wiley and Sons Inc., New York. Nugraha, P. (1989), Teknologi Beton, Penerbit Universitas Kristen Petra, Surabaya. Murdock, L.J., and Brook, K. M., (1986), Bahan dan Praktek Beton, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. Shetty M. S. ( 1992 ), Concrete Technology, S. Chand & Company Ltd, Ram Nagar, New Delhi. Sutarti, M dan Rachmawati, M (1994), Zeolit, Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah Lembaga Pengetahuan Indonesia, Jakarta. Tjokrodimulyo, K (1992), Teknologi Beton, Buku Ajar, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Tri, M. (2004), Teknologi Beton, CV. Andi Offset, Yogyakarta. SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 S-37

8 Struktur S-38 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5