PENGARUH LIMBAH MARMER SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA BETON (175S)

Transkripsi

1 PENGARUH LIMBAH MARMER SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA BETON (175S) Istiqomah 1 dan Shanti kurnia 2 1 Jurusan Pendidikan Teknik Sipil, Universitas Pendidikan Indonesia, Jl. Dr. Setia Budhi 227 Bandung istiq1512@gmail.com 2 Jurusan Pendidikan Teknik Sipil, Universitas Pendidikan Indonesia, Jl. Dr. Setia Budhi 227 Bandung kurniashan215@gmail.com ABSTRAK Permintaan kebutuhan terhadap bangunan yang terus meningkat membuat penggunaan bahan bangunan ikut meningkat. Dalam upaya pemenuhan kebutuhan bahan bangunan tersebut terkadang menimbulkan limbah. Limbah yang dihasilkan tersebut apabila tidak dikelola tentunya akan menjadi masalah yang berkaitan dengan aspek lingkungan. Salah satunya adalah limbah marmer yang dihasilkan pada produksi pengolahan marmer. Pada paper ini, limbah marmer akan digunakan sebagai bahan pengisi (filler) pada beton dengan upaya menciptakan beton yang lebih padat. Limbah marmer yang akan digunakan adalah limbah yang berupa serbuk yang berasal dari daerah Padalarang, Kabupaten Bandung Barat. Besarnya penambahan limbah marmer berturut turut sebagai berikut: 0%,5%,10%, 20% dan 30% dari berat semen. Metode perancangan campuran yang digunakan adalah ACI (American Concrete Institute) dengan kuat tekan rencana sebesar 25 Mpa. Hasil pengujian kuat tekan, densitas dan porositas menunjukkan bahwa beton eksperimen menunjukan penambahan 10-20%memberikan pengaruh terhadap peningkatan kuat tekan, densitas dan porositas beton. Dengan demikian limbah marmer memiliki pengaruh yang baik sebagai bahan pengisi (filler). Kata kunci: Beton, limbah marmer, filler 1. PENDAHULUAN Upaya pemenuhan kebutuhan masyarakat akan bangunan tentunya tidak dapat dipisahkan dari meningkatnya permintaan terhadap bahan-bahan bangunan. Salah satunya adalah marmer. Marmer banyak diminati untuk keperluaan interior pada bangunan. Pada proses pengolahan batuan marmer menjadi bahan interior bangunan dilakukan dengan pemotongan dan penghalusan. Pada proses ini menghasilkan limbah yang berbeda ukuran. Limbah-limbah ini ada yang dapat dimanfaatkan kembali ada sebagai hiasan tetapi limbah penggosokan marmer masih belum termanfaatkan. Dalam proses penggosokan marmer menghasilkan bubur marmer dalam jumlah yang sangat banyak. Karena bentuknya cairan, maka membutuhkan lahan yang cukup luas untuk menampung limbah ini sampai kering. Dengan permintaan marmer yang meningkat limbah ini menjadi masalah lingkungan yang membutuhkan solusi. Secara umum kandungan marmer terbanyak adalah CaO dan sedikit MgO, AlO3 dan SiO3. Kandunga kimia marmer sebagian besar ini juga terdapat pada semen ( Aida dkk 2008). Disamping itu dilihat secara fisik memiliki kekuatan yang cukup tinggi. Secara aplikasi dilapangan pemanfaatan limbah ini secara umum belum banyak, namun demikian pada skala laboraturium, penelitian mengenai pemanfaataan limbah marmer bubuk ini banyak dikembangkan dalam rangka untuk memberi nilai tambah pada limbah dan mencari material alternatif yang lebih murah. Penelitian mengenai limbah ini diantaranya adalah penggunakan limbah marmer bubuk sebagai subtitusi semen pada mortar(aida 2008) namun hasilnya tidak seperti yang diharapkan, kuat tekan mortar menurun seiring dengan jumlah penambahan limbah marmer bubuk pada mortar. diduga bahwa bentuk molekul limbah yang berupa kristalin yang menyebabkan tidak terjadi reaksi. Sri Utami (2010) menggunakan limbah bubuk marmer untuk subtitusi semen pada paving stone. Hasil yangdiperoleh menunjukan pada subtitusi 20% terhadap volume semen terjadi peningkatan kuat tekan sebesar 2,04% dari kuat tekan paving stone kontrol. Ferriyal (2005) melakukan penelitian dengan menambahkan limbak bubuk marmer pada campuran paving blok, hasil yang diperoleh semakin banyak limbah bubuk marmer yang ditambahkan semakin tinggi kuat tekan paving blok yang terjadi. Perkembangan beton terkini dengan mutu ultra yang dikenal dengan Ultra High Performance Concrete (UPHC), adalah pengembangan kepadatan beton dengan memanfaatkan gradasi agregat melampaui gradasi normal yang ada Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, Oktober 2013 S - 185

2 sekarang. Gradasi ini tidak terbatas hanya pada ukuran makro tetapi sampai pada mengambil gradasi sampai rentang submikroskopis Hardjasaputra(2009). Hal ini terjadi dengan menggunakan teknologi nano. Dengan menggunakan agregat yang berukuran sangat halus ini terciptalah beton yang sangat padat, yang dikenal packing density. Dengan agregat berukuran nano ini dihasilkan beton dengamn kuat tekan yang sangat tinggi. Selama ini penggunaan agregat pada beton normal dibatas pada ukuran diatas saringan no 200 dengan asumsi pasir yang lolos ayakan no 200 adalah lumpur. Dengan memanfaatkan bubuk limbah marmer yang berukuran dibawah ayakan no 200 sebagai pelengkap gradasi agregat diharapkan dapat sebagai bahan pengisi diantara agregat sehingga diperoleh kepadatan beton yang lebih baik sehingga dapat meningkatkan kuat tekan beton dan mengurangi jumlah semen dan yang digunakandalam pembentukan beton. Berdasarkan penelitian terdahulu dan pemikiran diatas pada paper ini membahas pengaruh penambahan limbah marmer sebagai filler pada beton, sebagai upaya pemanfaatan limbah marmer bubuk dan mengurangi kebutuhan material yang ada. 2. LANDASAN TEORI Beton merupakan bahan konstruksi yang terbuat dari campuran semen, agregat kasar, agregat halus dan air dengan perbandingan tertentu. Campuran tersebut dapat juga ditambahkan dengan bahan lain dengan tujuan tertentu Mulyono (2005:3). Pada saat pencampuran beton terjadi reaksi hidrasi antara semen dan air. Reaksi ini membutuhkan air yang cukup, setelah selesai rekasi hidrasi seringkali masih ada air yang terjebak. Akibat penguapan air-air yang tejebak ini akan menguap dan meninggalkan rongga-rongga pada beton. Rongga-rongga ini akan menyebabkan kekuatan tekan dari beton mengalami penurunan. Secara umum kuat tekan beton ditentukan oleh faktor air semen (FAS) dan tingkat kepadatan (murdock dkk 1989). FAS menentukan jumlah air yang dbutuhkan dalam campuran. Jumlah air akan mempengaruhi pengerjaan beton. Semakin banyak air yang digunakan semakin mudah dikerjakan tetapi kekuatan beton akan semakin turun. Selain FAS adalah tingkat kepadatan dari beton; tingkat kepadatan dipengaruhi kadar air, gradasi agregat dan pelaksanaan pengecoran beton.jika jumlah air yang digunakan tinggi maka semakin banyak bagian yang ditempati oleh air, maka pada saat beton kering terbentuklah pori- pori, hal ini akan menyebabkan beton menjadi porous. Beton yang porous akan menyebabkan banyak titik kosong yang tidak dapat memikul beban sehingga beban yang dapat dipikul menjadi sedikit tetapi jika kekurangan air pada saat pencampuran maka semen tidak dapat beraksi sempurna, maka kekuatan pun akan turun. Kepadatan beton dapat diperoleh dengan menggunakan agregat dangan gradasi yang heterogen. Gradsi agregat secara umum yang digunakan pada beton normal adalah agregat yang tertahan diatas ayakan no 200. Hal ini disebabkan pada agregat halus yang lolos ayakan no 200 adalah lumpur, yang memiliki pengaruh mengurangi daya lekat antara pasta dan agregat selain itu lumpur memiliki daya serap air tinggi sehingga keberadaan lumpur pada agregat halus dibatasi. Untuk mendapatkan agregat yang lolos ayakan no 200 ataupun yang lebih halus dari ayakan no 200 ditambahkan mikrosilika atau material yang lain yang tidak bersifat lumpur. Hal ini yang dikembangkan pada UHPC kuat tekannya dapat mencapai 200 Mpa. Agregat ini tidak harus dapat bereaksi dengan semen atau bahan yang lain. Yang lebih utama adalah dapat meningkatkan kepadatan dari beton. Selain mempengaruhi kuat tekan beton, kepadatan beton juga menentukan porositas beton. Dengan adanya partikel yang kecil akan mengisi pori-pori yang terbentuk akibat pelaksanaan dan ataupun karena adanya air sisa reaksi yang terjebak dalam beton, sehingga pori-pori kapiler bisa dikurang. Marmer Marmer (CaCl) merupakan batuan metamorfosa dari batuan gamping atau dolomit (CaCO 3 ). Pengaruh suhu dan tekanan yang dihasilkan oleh gaya endogen menyebabkan terjadinya rekristalisasi pada batuan tersebut membentuk berbagai foliasi maupun non foliasi. Marmer diperoleh dari alam melalui kegiatan penambangan. Hasil penambangan berupa bongkahan-bongkahan batu. Bongkahan-bongkahan tersebut akan mengalami proses pengolahan hingga menjadi furniture dan kebutuhan lain, sehingga dalam proses pengolahannya, batuan marmer akan dipotong dan dihaluskan. Pada proses pemotongan dan penghalusan terdapat sisa produksi dalam jumlah yang banyak baik dalam bentuk potongan-potongan, serbuk halus maupun limbah cair. Marmer memiliki unsur kimia utama yaitu Silikon Dioksida/Silikat (SiO 2 ), Kalsium Oksida (CaO) dan magnesium Oksida (MgO). Kandungan kimia yang dimiliki marmer ini sebagian ada juga di semen. Selain unsur kimia tersebut marmer memiliki keunggulan yaitu kuat tekan yang cukup tinggi, diharapkan setelah menjadi serbuk kekuatan tekan butirannya tetap tinggi. S Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, Oktober 2013

3 3. METHODOLOGI Bahan yang digunakan ada pada pengambilan data pada paper ini adalah sebagai berikut: 1). Semen yang digukan adalah PCC tiga roda, 2) agregat kasar, agregat halus dan limbah bubuk marmer yang digunakan adalah batu belah, pasir galunggung dan limbah marmer dari padalarang.dengan hasil pengujian fisik seperti pada tabel 1 dibawah ini. Tabel 1. Sifat-ifat fisik agregat I. Agregat Halus 1 Kadar air 10 % 2 Berat isi 1326,72 kg/m 3 3 Modulus halus butir 3,15 4 Kadar lumpur 1,96 % 5 Apparent specific gravity 2,45 gram 6 Bulk S.G kondisi kering 2,33 gram 7 Bulk S.G kondisi SSD 2,38 gram 8 Prosentase absorbtion air 2,04 % II. Agregat Kasar 1 Kadar air 3 % 2 Berat isi 1403,21 kg/m 3 3 Modulus halus butir 4,41 4 Apparent specific gravity 2,133 gram 5 Bulk S.G kondisi kering 2,023 gram 6 Bulk S.G kondisi SSD 2,075 gram 7 Prosentase absorbtion air 2,5 % III. Limbah Marmer 1 Kadar air 1 % 2 Berat isi 1003,78 kg/m 3 3 Modulus halus butir 0,50 4 Apparent specific gravity 2,52 gram 5 Bulk S.G kondisi kering 2,34 gram 6 Bulk S.G kondisi SSD 2,41 gram 7 Prosentase absorbtion 2,94 % Kuat tekan yang direncanakan berdasarkan beton normal sebgai kontrol adalah 25Mpa. Kadar penambahan limbah marmer bubuk sebesar 5%,!0%, 20% dan 30% dari berat semen. Mix design dilakukan dengan metodan ACI dengan sifat fisik agregat diatas dan fas 0,45 hasil mix design seperti pada tabel 2 berikut: Tabel 2. Mix design Semen = 420 kg Air = 110 lt Agregat kasar = 867 kg Agregat halus = 938 kg Pemeriksaan sifat mekanik yang dilakukan meliputi pengujian kuat tekan dan porositas beton. Untuk mengetahui pengaruh penambahan limbah marmer terhadap kuat tekan dan kepadatan dari beton. Pada pengujian ini dilakukan dengan sampel masing-masing 3 benda uji. Pengujian kuat tekan dilakukan pada umur 7, 14, 28, 49 hari. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh variasi penambahan limbah marmer bubuk 5%, 10%, 20%, 30% dari berat semen seperti tabel 3 Tabel 3. Hasil uji kuat tekan berdasarkan umur Umur Hari % terhadap % terhadap LM (%) pd umur 28 pd umur ,26 21,56 24,13 28,60 100,00 100, ,11 18,27 25,86 29,07 107,21 101,63 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, Oktober 2013 S - 187

4 10 20,30 24,66 24,38 32,27 101,04 112, ,44 24,54 28,35 32,03 117,50 111, ,46 16,87 18,78 23,08 77,85 80,69 Dari tabel 3, terlihat terjadi peningkatan kuat tekan dengan bertambahnya prosentase limbah marmer, sampai batas 20%. Kecendurungan ini lebih terlihat pada gambar 1 hubungan kuat tekan dan umur beton. Pada gambar ini terlihat bahwa penambahan limbah marmer sebanyak 5% tidak menemberi pengaruh pada peningkatan kuat tekan pada beton, hal ini ditunjukkan dengan trentline kuat tekan antara beton kontrol dengan kuat tekan pada beton dengan limbah marmer 5% berimpit. Sedangkan penambahan limbah marmer sebanyak 10% dari berat semen memberikan efek yang cukup signifikan pada kuat tekan. Demikian juga untuk penambahan limbah marmer sebanyak 20% memiliki kecendurungan meningkatkan kuat tekan beton lebih tinggi dari penambahana 10%. Dan pada penambahan limbah marmer sebanyak 30% memiliki kecendurungan menurunkan kuat tekan beton. Berdasarkan pengujian kuat tekan pada umur 49 hari pada gambar 2 memperlihatkan penambahan limbah marmer optimum berada diantara 10-20% dari berat semen. Kenaikan kuat tekan yang terjadi pada beton dnegan limbah marmer pada penambahan 10-20% diatas 10% dari kuat tekan beton normal. Gambar 1. Hubungan kuat tekan Beton dengan Umur dan prosentase penambahan limbah marmer. Gambar 2. Hubungan kuat tekan beton pada umur 49 hari dan prosentase penambahan limbah marmer. Densitas/Massa Jenis Densitas beton dipengaruhi oleh kepadatan dan agregat yang dipakai. Pengaruh penambahan limbah marmer terhadap densitas beton berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian seperti gambar 3 berikut. Dari nilai massa jenis tidak mengalami perubahan yang berarti, massa jenis beton dengan limbah marmer kg/m 3, besaran ini masih berada di interval massa jenis beton normal. Densitas beton dengan penambahan limbah marmer mengalami kenaikan pada penambahan limbah 10-20% dan mengalami penurunan pada penambahan 30%. Hal ini dimungkinkan pori yang ada sudah terisi oleh penuh oleh limbah marmer 10-20% S Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, Oktober 2013

5 Porositas Gambar 3. Hubungan densitas beton dan prosentase penambahan limbah marmer. Porositas beton adalah banyaknya pori yang ada pada beton dibandingkan dengan volume beton total. Porositas ini menggambarkan tingkat kepadatan dari beton. Hal-hal yang memperngaruhi porositas beton diantaranya adalah gradasi agregat yang digunakan, faktor air semen dan pelaksanaan. Dari hasil pengujian porositas beton dengan limbah marmer menunjukkan terjadi penurunan porositas dari beton. Penurunan ini berturut-turut seperti pada tabel 4 dibawah. Tabel 4. Porositas beton dengan limbah marmer No. LM (%) Porositas Beton Rata-rata Persentase selisih 1 0 6, ,000 0, ,968 97,807 2, ,755 94,304 5, ,734 93,968 6, , ,274-0,274 Dari tabel terlihat penambahan limbah marmer menyebabkan penurunan porositas dengan besar terus meningkat sampai pada prosentase 20% dan mengalami peningkatan sebesar 0,274% dari beton tanpa limbah marmer. Penurunan porositas yang terbesar terjadi pada beton dengan penambahan limbah marmer sebesar 6,032%. Datadata ini jika didekati dengan trendline dari progran excel adalah memiliki kecenderungan mengikuti persamaan kuadratik seperti pada gambar 4 dibawah ini. Pada gambar 4 terlihat bahwa penambahan limbah marmer optimal pada prosentase diantara10-20%. Pada penambahan limbah marmer lebih besar akan menyebabkan penambahan porositas. Penurunan porositas pada beton dengan penambahan limbah marmer diduga dikarenakan limbah marmer bisa mengisi pori-pori diantara agregat yang lebih besar, sehingga pori-pori berkurang, tetapi pada penambahan yang cukup banyak juga meningkatkan porositas. Hal ini diduga karena pori yang ada sudah terisi dengan limbah mermer semua dan kemudian banyaknya limbah marmer ini menyebabkan beton terlalu banyak kandungan agregat yang sangat halus sedangkan pasta pengikatnya semakin berkurang. Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, Oktober 2013 S - 189

6 5. KESIMPULAN Gambar 4. Hubungan porositas beton dan prosentase penambahan limbah marmer. Kesimpulan yang dapat ditarik dari pengujian beton dengan penambahan limbah marmer adalah sebagai berikut: 1. Penambahan limbah marmer meningkatkan kuat tekan pada prosentase 10-20% 2. Porositas dan densitas beton dengan limbah marmer mengalami kenaikan yang signifikan pada penambahan limbah sebesar 10-20%. UCAPAN TERIMAKASIH Terimakasih kepada DR Nanang Dalil Herman selaku dosen pembina pada penelitian ini. Dan terimakasih juga disampaikan kepada pihak UPI atas pendanaan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Murdock L.J, Brook, K.M., (1986), Bahan dan Praktek Beton, Edisi keempat. Terjemahan Penerbit Erlangga. Hardjasaputra, H. (2009) Mungkinkah beton sekuat baja? konstruksi, februari, Herman, Nanang dalil, fitriani aida S, Istiqomah (2008), Subtitusi Semen Dengan Limbah Marmer Terhadap Kuat Tekan Mortar Jurnal Kokoh, Vol 6 no 2 tahun Utami, Sri (2010), Pemanfaatan Limbah Marmer Untuk Pembuatan Paving Stone, Neutron Vol 10 No 2, Agustus 2010: Ferriyal (2005) Pemanfaatan Bubuk Marmer Hasil Olahan Industri Batu Marmer Untuk Campuran Pembuatan Paving Block Sebagai Upaya Minimisasi Limbah (Studi Kasus Di Kabupaten Maros Sulawesi Selatan), Tesis Program Magister Ilmu Lingkungan Program Pasca Sarjana Universitas Diponegoro, Semarang S Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, Oktober 2013