Sukolilo Surabaya, Telp , ABSTRAK

Transkripsi

1 LUMPUR SIDOARJO BAKAR, FLY ASH SEBAGAI SUBSTITUSI SEMEN DAN KAPUR (Ca(OH) 2 ) UNTUK CAMPURAN BETON RINGAN DENGAN MENGGUNAKAN BUBUK ALUMUNIUM SEBAGAI BAHAN PENGEMBANG Boby Dean Pahlevi 1, Triwulan 2, Januarti Jaya Ekaputri 3 1 Boby Dean Pahlevi, Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , pahlevi.boby@yahoo.co.id 2 Triwulan, Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , triwulan_marwan@yahoo.com 3 Januarti Jaya Ekaputri, Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , januarti_je@yahoo.com ABSTRAK Beton Ringan pada umumnya menggunakan pozzolan sebagai bahan pengikat pengganti semen. Pozzolan ini biasanya adalah bahan sisa atau limbah dari produksi material lain yang ternyata masih dapat dimanfaatkan. Salah satunya adalah dengan menggunakan Fly Ash sebagai pozzolan pengganti semen sebagai bahan pengikat. Pada penelitian ini digunakan Fly Ash, Kapur Ca(OH) 2 dan Lumpur Sidoarjo Terkalsinasi sebagai pozzolan dalam membuat beton ringan. Ada 3 percobaan yang dilakukan. Percobaan pertama bertujuan mencari kadar optimum dari campuran Semen, Kapur, Lumpur Sidoarjo Terkalsinasi, dan Fly Ash. Percobaan kedua bertujuan mencari kadar bubuk Alumunium optimum untuk pembuatan pasta ringan. Yang ketiga bertujuan mencari kadar pasir optimum yang boleh ditambahkan ke dalam pasta ringan untuk pembuatan mortar. Dalam penelitian ini, beton ringan direncanakan sebagai pemikul struktur ringan dengan target berat jenis sekitar kg/m3 dan kuat tekan minimal 2 MPa. Berdasarkan percobaan yang telah dilaksanakan didapat hasil pasta dasar, pasta ringan, dan mortar ringan memiliki kuat tekan maksimal yaitu 25,96 MPa, 2,81 MPa, dan 2,43 MPa. Sedangkan berat volume minimal dari pasta dasar, pasta ringan, dan mortar ringan adalah 1805 kg/m 3, 1013 kg/m3, dan 966 kg/m 3. Dari analisa tersebut dapat disimpulkan bahwa lumpur Sidoarjo Terkalsinasi, kapur Ca(OH) 2, dan fly ash dapat dimanfaatkan sebagai campuran beton ringan. Kata kunci: Beton ringan, Fly ash, Alumunium, Lumpur Sidoarjo Terkalsinasi. 1. PENDAHULUAN Beton adalah material konstruksi yang banyak digunakan, terdiri dari semen dan material lain seperti agregat, air, dan atau campuran kimia seperti superplastilizer, retarder, dan lain-lain. Beton juga memiliki banyak keuntungan,yaitu adalah material yang mudah dibuat, kuat terhadap gaya tekan, lebih tahan terhadap api atau panas daripada bahan lain serta tahan lama. Walaupun demikian semen dalam beton mendapat kritikan, karena dalam pembuatannya dibutuhkan pemanasan batu kapur hingga o C. Ini menyebabkan batu kapur mengeluarkan gas karbondioksida. Selain itu bahan baku semen merupakan jenis bebatuan yang tergolong sumber daya alam yang tidak terbarukan. Maka, eksplorasi yang terus menerus dan berlebihan akan mengganggu keseimbangan lingkungan. Oleh karena itu kita memerlukan bahan lain sebagai pengganti semen agar emisi gas CO 2 tidak semakin bertambah. Bahan lain ini ISBN V - 113

2 diharapkan adalah bahan hasil sampingan produksi yang tak terpakai (limbah) dan dibuang begitu saja. Pada penelitian ini digunakan Fly Ash dan Lumpur Sidoarjo sebagai pengganti semen. Fly ash atau abu terbang merupakan hasil limbah pembakaran batubara. Dimana dihasilkan sekitar 5% polutan padat yang berupa abu (fly ash dan bottom ash), dan sekitar 10-20% adalah bottom ash dan sekitar 80-90% fly ash dari total abu yang dihasilkan. Abu ini jika dibiarkan terbang ke lingkungan akan berbahaya bagi lingkungan karena mengandung besi dan mudah terbawa angin [1]. Disisi lain, banjir Lumpur Panas Sidoarjo atau Lusi, adalah peristiwa menyemburnya lumpur panas di lokasi pengeboran Lapindo Brantas Inc di Dusun Balongnongo Desa Renokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, sejak tanggal 29 Mei 2006 hingga sekarang. Lumpur Sidoarjo sudah menjadi limbah yang tidak bisa dibuang juga tidak bisa dihentikan produksinya. Dari sini mulai diteliti bagaimana limbah ini dapat berguna. Hingga akhirnya ditemukan bahwa Lumpur Sidoarjo dapat dikembangkan sebagai bahan bangunan, butirannya sangat halus dan memiliki susut tinggi sehingga diperlukan bahan tambahan seperti fly ash atau pasir silika untuk meningkatkan kuat tekan dan stabilitasnya [2]. Material penyusun beton ringan pada dasarnya hampir sama dengan penyusun beton biasa, yaitu air, semen, dan agregat. Dan yang membedakannya adalah beton ringan tidak menggunakan agregat yang lebih besar dari pasir. Yang digunakan sebagai pengikat biasanya adalah kapur, semen, air serta fly ash. Dan ditambahkan Foam atau pasta Alumunium sebagai pengembang. Pasta Alumunium digunakan sebagai pengembang karena ketika dicampurkan dengan campuran untuk beton ringan, pasta Alumunium bereaksi dengan kalsium hidroksida (Ca(OH) 2 ) atau kapur non aktif dengan air dan membentuk hidrogen. Gas hidrogen mengembang dan melipatkan volume campuran untuk beton ringan tadi (menciptakan gelembung hingga diameter lebih dari ⅛ inci) hingga dua kali lipat. Dan juga mempercepat pengembangan adonan bahan [3]. 2. METODOLOGI 2.1. Pembuatan Pasta dasar (silinder d=2cm, t=4cm) Komposisi optimum pasta dasar didapatkan dengan membuat campuran sendiri dengan proporsi yang berbeda antara semen, Kapur, Lumpur Sidoarjo, dan Fly Ash hingga didapatkan hasil optimum. Jumlah air yang digunakan untuk setiap komposisi sesuai dengan hasil tes konsistensi normal pada setiap komposisi, dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1: Komposisi Pasta Dasar dan Hasil Tes Konsistensi Normal Pasta (Px) Semen Kapur Lumpur Fly ash Air P ,5 42, % P ,5 37, % P ,5 32, % P ,5 27, % P ,5 22, % ISBN V - 114

3 Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada pasta dasar setelah itu diambil 1 pasta optimum. 1. Tes Berat Volume, Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume pasta pada 7, 14, 28, dan 56 hari. 2. Tes Kuat Tekan Hancur, Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur pasta pada 7, 14, 28, dan 56 hari Pembuatan Pasta Ringan (kubus 5cmx5cmx5cm) Campuran pasta ringan digunakan dari komposisi pasta dasar optimum yang ditambahkan bahan pengembang bubuk Alumunium. Pasta Ringan ini setelah dicetak didiamkan terlebih dahulu selama 3 hari, lalu di Vacuum selama ±15 menit lalu di curing Autoclave selama 4 jam dengan tekanan ±15 bar dan suhu ±200 o C. Grafik kenaikan tekanan autoclave dapat dilihat pada Gambar 1. Jumlah air yang digunakan untuk campuran pasta ringan adalah 47% dari total berat binder. Dari 47% diambil 10% untuk mencampur bubuk Alumunium, dan sisanya untuk mencampur binder. Dengan penggunaan air sebanyak 47% diharapkan campuran pasta ringan dapat mengembang cukup baik tanpa menurunkan kuat tekan terlalu rendah. Komposisi Pasta ringan dapat dilihat pada Tabel WAKTU (menit) Gambar 1: Grafik Kenaikan Tekanan Autoclave Tabel 2: Komposisi Pasta Ringan dan Komposisi Air Pasta Ringan Px-y Tekanan (Psi) Semen Kapur Flyash Lumpur Alumunium semen) Air P ,5 32,5 0,25 47 P ,5 32,5 0,5 47 P ,5 32,5 0,75 47 Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada pasta ringan setelah itu diambil 1 pasta ringan optimum. 1. Tes Berat Volume, Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume pasta ringan pada 14 dan 28 hari. ISBN V - 115

4 2. Tes Kuat Tekan Hancur, Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur pasta ringan pada 14 dan 28 hari. 3. Uji Porositas Pasta, Tes porositas pasta bertujuan untuk mengetahui besarnya pori terbuka dan pori tertutup yang ada di dalam benda uji tersebut Pembuatan Mortar Ringan (kubus 5cmx5cmx5cm) Mortar ringan merupakan mortar yang terdiri dari komposisi campuran pasta ringan optimum ditambah dengan pasir. Mortar ringan ini setelah dicetak didiamkan terlebih dahulu selama 3 hari, lalu di Vacuum selama ±15 menit lalu di curing Autoclave selama 6 jam dengan tekanan ±15 bar dan suhu ±200 o C. Grafik kenaikan tekanan autoclave dapat dilihat pada Gambar 2. Jumlah air total yang ditambahkan dalam pembuatan mortar ringan ini adalah 50% dari total berat komposisi pasta ringan yang dipakai. Diharapkan dengan penambahan air 50% dapat menghasilkan mortar ringan yang dapat mengembang dengan baik tanpa mengurangi kuat tekan terlalu rendah. Komposisi Mortar ringan dapat dilihat pada Tabel Tekanan (Psi) Tabel 3: Komposisi Mortar Ringan Mortar Ringan Mxy-z 0 Semen Waktu (menit) Gambar 2: Grafik Kenaikan Tekanan Autoclave Kapur Flyash Lumpur Alumunium semen) Pasir Air M ,5 32,5 0,5 0,25 50 M ,5 32,5 0,5 0,5 50 M ,5 32,5 0,5 0,75 50 Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada mortar ringan setelah itu diambil 1 mortar ringan optimum. 1. Tes Berat Volume, Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume mortar ringan pada 7 hari. ISBN V - 116

5 2. Tes Kuat Tekan Hancur, Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur mortar ringan pada 7 hari. 3. Uji Porositas Pasta, Tes porositas pasta bertujuan untuk mengetahui besarnya pori terbuka dan pori tertutup yang ada di dalam benda uji tersebut. 3. HASIL DAN DISKUSI 3.1. Analisa Lumpur Sidoarjo Bakar Berat jenis lumpur Sidoarjo bakar sebesar 2,7 gram/cm 3. Analisa XRF dilakukan pada sampel lumpur Sidoarjo yang telah dikalsinasi. Hasil analisa XRF dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3: Komposisi Kimia Lumpur Bakar Oksida CaO SiO 2 Fe 2 O 3 Al 2 O 3 MnO K 2 O SO 3 LOI Jumlah (%) 7, ,22 5,8 0,67 4,51 2,6 5,06 Sumber: Wahyu Candra Prasetya, 2012 Dari analisa di atas, komposisi kimia lumpur Sidoarjo bakar yang dominan adalah Fe 2 O 3 dan SiO Data dan Analisa Pasta Dasar Hasil Uji Tes Berat Volume Hasil uji berat volume untuk pasta dasar umur 7, 14, 28, dan 56 hari dapat dilihat pada Gambar Berat volume (kg/m 3 ) hari 14 hari 28 hari 56 hari 1600 P5 P15 P25 P35 P45 Variasi Pasta Dasar (% kapur) Gambar 4: Hubungan Pertambahan Kapur dengan Berat Volume pada Umur Bervariasi Dari Gambar 4 dapat diperhatikan bahwa semakin banyak kapur dalam komposisi yang digunakan maka berat volume yang didapatkan akan semakin kecil. Hal ini disebabkan berat jenis kapur yang lebih rendah daripada Lumpur dan Fly Ash. Sesuai dengan ISBN V - 117

6 penelitian sebelumnya bahwa semakin banyak kapur yang ditambahkan maka semakin ringan pula benda uji yang dihasilkan [4]. Hasil Uji Tes Kuat Tekan Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur Pasta Dasar Px, diambil 1 campuran teroptimum yaitu P 25 untuk digunakan sebagai campuran pasta ringan dengan tambahan bubuk Alumunium. Gambar 5 adalah hasil dari tes tekan pasta dasar kuat tekan (Mpa) hari 14 hari 28 hari 56 hari 0 P5 P15 P25 P35 P45 variasi pasta dasar (%kapur) Gambar 5: Hubungan Pertambahan Kapur dengan Kuat Tekan pada Umur Bervariasi Dari Gambar 5 dapat diputuskan bahwa dengan komposisi kapur yang banyak maka kuat tekan yang didapatkan akan semakin kecil. Namun dengan komposisi kapur tertentu dapat dihasilkan kuat tekan yang tinggi juga. Sesuai dengan penelitian sebelumnya bahwa semakin banyak kapur yang digunakan maka kuat tekannya semakin turun dan semakin lama usia dari pasta dasar maka semakin besar juga kuat tekannya [4] Data dan Analisa Pasta Ringan dari P 25 Hasil Uji Tes Berat Volume Hasil berat volume pasta ringan yang dapat dilihat pada Gambar 6. Perbandingan antara berat volume pasta ringan dengan dan tanpa autoclave dapat dilihat pada Gambar 7. Berat Volume(kg/m3) P P P Variasi pasta ringan (%kapur-%alumunium) 14 hari 28 hari Gambar 6: Hubungan antara Jumlah Alumunium dengan Berat Volume ISBN V - 118

7 Dari Gambar 6 dapat dijelaskan bahwa semakin banyak bubuk Alumunium yang digunakan maka akan semakin ringan berat volume yang didapatkan. Sesuai dengan pelitian sebelumnya bahwa semakin banyak bubuk Alumunium dalam pasta ringan maka akan mengurangi berat volume pasta ringan [5]. Berat Volume(kg/m3) P P P Variasi pasta ringan (%kapur-%alumunium) 28 hari autoclave Gambar 7: Hubungan Berat volume dengan dan tanpa autoclaave Dari Gambar 7 dapat dijelaskan bahwa dengan penggunaan autoclave bisa didapatkan berat volume yang lebih rendah daripada tanpa penggunaan autoclave. Hasil Uji Tes Kuat Tekan Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur pasta ringan, diambil 1 campuran pasta ringan dengan berat volume paling ringan dengan kuat tekan lebih dari 2 MPa untuk digunakan sebagai campuran mortar ringan dengan tambahan pasir. Hasil uji kuat tekan hancur pasta ringan dapat dilihat pada Gambar 8. Perbandingan kuat tekan pasta ringan dengan dan tanpa autoclave dapat dilihat pada Gambar 9 Kuat tekan (MPa) P P P Variasi pasta ringan (%kapur-%alumunium) 14 hari 28 hari Gambar 8: Hubungan antara Jumlah Alumunium dengan Kuat Tekan Dari Gambar 8 dapat diambil keputusan bahwa semakin banyak bubuk Alumunium yang digunakan maka kuat tekan yang didapat akan semakin rendah. Sesuai dengan penelitian sebelumnya bahwa bubuk Alumunium dalam pasta maka akan mengurangi kuat tekan pasta ringan [5]. ISBN V - 119

8 3 Kuat tekan (MPa) P P P Variasi pasta ringan 28 hari autoclave 28 hari tanpa autoclave Gambar 9: Hubungan Kuat tekan dengan dan tanpa autoclave Dari Gambar 9 dapat dijelaskan bahwa dengan menggunakan autoclave kuat tekan yang didapat lebih besar daripada tanpa autoclave Data dan Analisa Mortar Ringan Hasil Uji Tes Berat Volume Berikut ini adalah berat volume mortar ringan pada umur 7 hari dapat dilihat pada Gambar 10. Berat jenis (kg/m3) M M M Variasi Mortar Ringan (%kapur- %alumunium-%pasir) dengan autoclave tanpa autoclave Gambar 10: Grafik Berat Volume Mortar Ringan Dari Gambar 10 dapat dijelaskan bahwa semakin banyak pasir yang digunakan maka akan semakin besar berat volume yang didapatkan. Hal ini disebekan karena berat jenis pasir yang lebih besar daripada kapur, lumpur, maupun Fly Ash. Sesuai dengan penelitian sebelumnya bahwa semakin banyak pasir yang ditambahkan maka akan semakin besar berat volume mortar [6]. Hasil Uji Tes Kuat Tekan Hasil uji kuat tekan hancur mortar ringan pada umur 7 hari dapat dilihat pada Gambar 11. ISBN V - 120

9 Kuat Tekan (MPa) M M M Variasi Mortar Ringan (%kapur-%alumunium- %pasir) dengan autoclave tanpa autoclave Gambar 11: Grafik Kuat Tekan Mortar Ringan Dari Gambar 11 dapat dijelaskan bahwa semakin banyak pasir yang ditambahkan maka semakin kecil pula kuat tekan yang didapat. Hal ini disebabkan karena semakin banyak jumlah pasir yang digunakan dengan jumlah pengikat yang sama, maka pengikat atau binder ini tidak bisa mengikat semua pasir yang digunakan. Sesuai dengan penelitian sebelumnya bahwa semakin banyak pasir yang ditambahkan maka akan semakin mengurangi kuat tekan mortar. [6] 3.5. Kesesuaian Mortar Ringan Mx-y-z dengan ASTM C 1452 tentang beton ringan dengan perawatan autoclave Menurut ASTM C1452 [7], Beton ringan atau Aerated Autoclaved Concrete dibagi menjadi beberapa klasifikasi. Berikut ini adalah syarat fisik beton ringan berdasarkan ASTM C1452 dapat dilihat pada tabel 4. Tabel 4: Syarat-syarat Fisik Beton Ringan Menurut ASTM C1452 Kelas Kuat Tekan (Mpa) Berat Volume (kg/m 3 ) AAC AAC AAC Ditinjau dari persyaratan ASTM C1452 pada Tabel 4 tentang beton ringan dengan perawatan Autoclave (AAC), Kuat tekan Mortar ringan M dan M sudah masuk dalam kategori AAC-2 tetapi untuk persyaratan dalam berat volume, mortar ringan dengan lumpur Sidoarjo bakar ini semuanya masih memiliki berat volume diatas 600 kg/m 3 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan 1. Lumpur Sidoarjo dan Fly Ash dapat digunakan sebagai substitusi semen dalam pembuatan beton ringan walaupun dari peraturan ASTM beratnya masih melebihi. ISBN V - 121

10 2. Untuk pasta dasar didapatkan hasil kuat tekan optimum pada komposisi pasta P 25 dengan kuat tekan yaitu 25,96 MPa. 3. Untuk pasta ringan didapatkan hasil kuat tekan optimum pada komposisi pasta P dengan kuat tekan yaitu 2,81 MPa. 4. Untuk mortar ringan didapat hasil optimum pada komposisi mortar ringan M 25-0, dengan kuat tekan yaitu 2,43 MPa. 5. Untuk sampel pada pasta ringan dan mortar ringan telah memenuhi syarat sebagai beton ringan, yaitu memiliki berat jenis lebih rendah dari 1800 kg/m 3. Berat volume dari P 25-0,25, dan M 25-0, berturut-turut adalah 1013 kg/m 3 dan 966 kg/m Sistem autoclave yang digunakan sangat cocok dalam penelitian ini karena akan membuat rongga udara didalam benda uji menjadi lebih stabil sehingga bisa meningkatkan kuat tekan dan mengurangi berat volume benda uji. 7. Dari persyaratan ASTM C1452 tentang beton ringan dengan perawatan autoclave, beton ringan yang menggunakan lumpur Sidoarjo kuat tekannya sudah memenuhi standart dan masuk ke kelas AAC Saran Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa saran untuk penelitian selanjutnya, antara lain : 1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada komposisi optimum antara bubuk Alumunium dengan air pada pembuatan pasta ringan dan mortar ringan sehingga dapat menghasilkan berat volume yang lebih kecil.karena pada penelitian ini hanya satu variasi saja yang dibawah berat volume air. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada optimasi suhu dan tekanan dalam penggunaan autoclave agar didapatkan kuat tekan yang lebih tinggi dan berat yang lebih rendah. DAFTAR PUSTAKA 1. Prabandiyani, Sri (2008) Pemanfaatan Limbah Batubara (Fly Ash) Untuk Stabilisasi Tanah Maupun Keperluan Teknik Sipil Lainnya Dalam Mengurangi Pencemaran Lingkungan. Undip Semarang 2. Lasino (2007) Penelitian Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo untuk Agregat Buatan. Jurnal Permukiman 3. Aroni, S. Dan Wittman, F.H. (1992) Autoclaved Aerated Concrete, Properties, Testing and Design, RILEM Technical Committes 78-MCA and 51-ALC 4. Triwulan, Januarti Jaya Ekaputri, Pujo Aji dan Wahyu Candra Prasetya (2012) Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo Bakar Untuk Beton Ringan dengan Tambahan Alumunium Powder. Teknik Sipil ITS 5. Aji, Pujo, Triwulan, Windrayana Arya Saputra (2012). Pemanfaatan Lumpur Bakar Sidoarjo Sebagai Bahan Campuran Pembuatan Beton Ringan Dengan Tambahan Limbah Gypsum, Aluminium Powder,dan (Ca(OH) 2. Teknik Sipil ITS 6. Aji, Pujo, Triwulan, Kiki Dwi Wulandari (2012) Pemanfaatan Lumpur Kering Oven Sidoarjo sebagai Bahan Campuran pada Pembuatan Beton Ringan dengan Menggunakan Tambahan Bubuk Aluminium. Teknik Sipil ITS 7. ASTM C (2006) Specification for Reinforced Autoclaved Aerated Concrete Elements. ASTM ISBN V - 122