SERAT DAN FOAMING AGENT PADA CAMPURAN BETON RINGAN BERBAHAN DASAR LUMPUR SIDOARJO DAN ABU SEKAM

Transkripsi

1 1 SERAT DAN FOAMING AGENT PADA CAMPURAN BETON RINGAN BERBAHAN DASAR LUMPUR SIDOARJO DAN ABU SEKAM Aguk Nurrakhman, Triwulan dan Januarti Jaya Ekaputri Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya Abstrak Beton didapat dengan mencampur agregat halus, agregat kasar, air dengan semen Portland, kadangkadang ditambah dengan bahan tambahan (additif). Kebutuhan yang tinggi terhadap beton, berarti juga tingginya kebutuhan akan semen, sedangkan proses pembuatan semen diketahui sangat mahal, hal ini juga yang menyebabkan harga semen juga mahal. Untuk mengatasi hal tersebut ada dua hal yang dapat dilakukan, yaitu pertama, membuat system produksi semenyang lebih murah, kedua,menemukan bahan baru yang lebih murah dan dapat menggantikan sebagian semen dalam beton sehingga dapat menurunkan penggunaan semen secara umum. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan lumpur Sidoarjo terkalsinasi, bubuk kapur (Ca(OH) 2 ), dan abu sekam sebagai material pengganti semen. Terdapat tiga percobaan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu untuk mencari kadar optimum dari campuran lumpur Sidoarjo terkalsinasi, abu sekam, bubuk kapur, dan semen yang disebut pasta dasar. Selanjutnya mencari kadar foam dengan berat volume optimum yang dicampurkan ke dalam pasta dasar optimum yang disebut pasta ringan, yang terakhir adalah menentukan kadar optimum dari serat yang ditambahkan ke pasta ringan optimum yang disebut pasta berserat. Dalam penelitian ini, beton ringan yang direncanakan memiliki kuat tekan 2-6 MPa dengan berat volume sekitar 4-7 kg/m 3 sesuai dengan ASTM C Berdasarkan analisa yang telah dilakukan didapat hasil kuat tekan maksimum dari pasta dasar, pasta ringan, dan pasta berserat masing-masing yaitu 21,48 MPa, 2,66 MPa, dan 1,81 MPa. Sedangkan berat volume dari pasta dasar, pasta ringan, dan pasta berserat masing-masing adalah 1691,9 kg/m 3, 764, kg/m 3, dan 11,62 kg/m 3. Dari analisa tersebut dapat disimpulkan bahwa lumpur Sidoarjo bakar, kapur Ca(OH) 2, dan fly ash bisa dimanfaatkan sebagai campuran beton ringan. Kata kunci : beton ringan, lumpur Sidoarjo terkalsinasi, abu sekam, foam, serat. PENDAHULUAN eton merupakan salah satu bahan konstruksi yang B umum digunakan untuk pembangunan gedung, jembatan, jalan, dan lain-lain. Beton ini didapatkan dengan cara mencampur agregat halus, agregat kasar, air dengan semen Portland, dan kadang-kadang ditambah dengan bahan tambahan (additive) yang bersifat kimiawi ataupun fisika pada perbandingan tertentu. Campuran tersebut akan mengeras. Hal ini diakibatkan oleh reaksi kimia antara semen dengan air. Kebutuhan yang tinggi terhadap beton, berarti juga tingginya kebutuhan akan semen, sedangkan proses pembuatan semen diketahui sangat mahal, hal ini juga yang menyebabkan harga semen juga mahal. Untuk mengatasi hal tersebut ada dua hal yang dapat dilakukan, yaitu pertama, membuat system produksi semen yang lebih murah, kedua, menemukan bahan baru yang lebih murah dan dapat menggantikan sebagian semen dalam beton sehingga dapat menurunkan penggunaan semen secara umum [1]. Lumpur Sidoarjo (LUSI), merupakan bahan mineral yang dikeluarkan dari dalam bumi akibat kegagalan teknis dalam pengeboran (eksplorasi) migas di Porong Sidoarjo. Material tersebut dalam istilah geologi dapat dikategorikan sebagai produk erupsi mud volcano yang bisa terjadi di suatu kegiatan pengeboran khususnya di wilayah yang mempunyai tatanan geologi yang kompleks. Bahan ini berbentuk butiran halus, berwarna abu-abu kehitaman, sangat plastis, dan memiliki nilai susut kering yang tinggi. Unsur kimia yang terkandung didominasi oleh silika (>5%), alumina (26%), dan beberapa unsur lain seperti besi, kalsium, dan magnesium dengan jumlah yang relatif kecil [2]. Sekam padi merupakan limbah dari hasil penggilingan padi, dan selama ini hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk pembuatan bata merah, pembakaran, memasak, atau dibuang begitu saja. Sekitar 2% dari berat padi adalah sekam padi. Abu sekam yang dihasilkan setiap kali sekam dibakar bervariasi, yaitu berkisar antara 12 % sampai 29 % dari berat sekam padi itu sendiri. Nilai paling umum kandungan silika (SiO 2 ) dalam abu sekam padi adalah 94-96%. Apabila nilainya mendekati 9% kemungkinan disebabkan oleh sampel yang telah terkontaminasi oleh zat lain yang kandungan silikanya rendah [3]. Kandungan silika inilah yang dapat digunakan sebagai bahan pengganti semen. Beton ringan pada dasarnya sama dengan beton biasa, hal yang membedakan yaitu beton ringan tidak menggunakan agregat kasar. Sebagai bahan pengisinya biasanya debu halus (lolos ayakan,75 mm). Untuk membuat beton menjadi ringan dapat dilakukan dengan cara chemical aerating yaitu memasukkan bahan kimia ke dalam mortar dan foaming mixture yaitu memberi busa dalam pasta semen [4]. Kebutuhan yang tinggi terhadap b eton berarti juga tingginya kebutuhan akan semen yang menyebabkan harga semen menjadi mahal. Untuk mengatasi hal tersebut harus ditemukan bahan baru yang lebih murah dan menggantikan sebagian semen dalam beton. Dalam penelitian ini menggunakan lumpur Sidoarjo dimana telah dilakukan penelitian sebelumnya menggunakan bahan ini dan abu sekam yang mempunyai kandungan silika yang tinggi yang akan membuat kuat tekan beton lebih tinggi.

2 2 I. URAIAN PENELITIAN A. Pembuatan Pasta dasar Mix design dari pasta dasar menggunakan metode konvensional. Maksud dari metode konvensional adalah membuat campuran sendiri dengan menggunakan berbagai macam bahan dan dengan proporsi yang berbeda sehingga didapatkan hasil yang optimal. Komposisi dari bahan campuran yang dipakai adalah 1% semen putih, 2% bubuk kapur, 65% lumpur Sidoarjo terkalsinasi, 5% abu sekam. Terdapat 5 variasi campuran, dimana penggunaan abu sekam antara 5-25% dengan kenaikan sebesar 5%. Variable tetap disini adalah semen putih dan bubuk kapur dengan jumlah 1% dan 2% terhadap binder. Jumlah air yang digunakan pada pasta normal ini sesuai dengan hasil tes konsistensi masing-masing pasta. Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada pasta dasar PDx setelah itu diambil 1 komposisi pasta dasar optimum. 1. Tes Berat Volume Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume pasta dasar. 2. Tes Kuat Tekan Hancur Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur pasta dasar. B. Pembuatan Pasta Ringan Mix design dari pasta ringan ini didapat dari hasil optimum dari pasta dasar dimana ditambahkan pengambang berupa foam. Dari pasta dasar didapat komposisi optimum yaitu semen 1%, bubuk kapur 2%, lumpur Sidoarjo terkalsinasi sebesar 65%, dan abu sekam sebesar 5%. Terdapat 3 variasi penambahan foam, pertama penambahan foam dengan berat volume harapan 7 k g/m 3, kedua dengan berat volume harapan 8 kg/m 3, dan yang terakhir dengan berat volume harapan sebesar 9 kg/m 3. Foam yang ditambahkan didapatkan dari perhitungan. Jumlah air yang ditambahkan ke dalam campuran pasta adalah lebih dari setengah dari total berat binder. Jumlah air yang banyak akan menjadikan adonan menjadi encer sehingga tidak diperluka rojokan terhadap pasta ringan karena proses rojokan akan menyebabkan gelembung-gelembung udara pecah. Berikut ini adalah analisa yang di lakukan pada pasta ringan setelah itu diambil 1 pasta optimum. 1. Tes Kuat Tekan Hancur Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan hancur pasta ringan. 2. Tes Berat Volume Tes ini dilakukan untuk mengetahui berat volume pasta ringan. 3. Uji Porositas Pasta Tes porositas pasta ringan bertujuan untuk mengetahui besarnya pori terbuka dan pori tertutup yang ada di dalam benda uji tersebut. C. Pembuatan Pasta Berserat Mix design dari pasta berserat ini didapat dari hasil optimum pasta ringan yang ditambah dengan serat abaca. Komposisi dari pasta berserat ini adalah 1% semen putih, 2% bubuk kapur, 65% lumpur Sidoarjo terkalsinasi, dan 5% abu sekam dengan penambahan foam sejumlah tertentu dengan berat volume harapan 8 kg/m 3. Terdapat 3 variasi penambahan serat, yaitu.4%,.6%, dan.8% terhadap volume. Komposisi air total yang ditambahkan dalam pembuatan pasta berserat ini yang adalah sama dengan pasta ringan. Komposisi binder pada campuran pasta berserat didapat dari campuran teroptimum dari pasta ringan dan tiap campuran pasta ringan divariasikan dengan 3 komposisi serat. Konsistensi normal (%) II. HASIL DAN DISKUSI A. Analisa Lumpur Sidoarjo Bakar Berat jenis lumpur Sidoarjo bakar sebesar 2,5 gram/cm 3. Analisa XRF dilakukan pada sampel lumpur Sidoarjo yang telah dikalsinasi. Hasil analisa XRF dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Komposisi Kimia Lumpur Bakar No Nama Unsur Formula Jumlah (%) 1 Silikon Dioksida SiO Kalsium Oksida CaO Aluminium TriOksida Al 2 O Ferri Oksida Fe 2 O Dikalium Oksida K 2 O.95 6 Magnesium Oksida MgO.62 7 LOI Dari analisa di atas, komposisi kimia lumpur Sidoarjo bakar yang dominan adalah SiO 2 B. Data dan Analisa Pasta Dasar Komposisi Air Hasil dari percobaan konsistensi normal masingmasing pasta dasar dapat dilihat pada gambar dibawah ini PD5 PD1 PD15 PD2 PD25 Konsistensi Normal Variasi pasta PDx mengandung x% abu sekam Gambar 1. Grafik konsistensi Pasta Dasar

3 3 Hasil Uji berat Volume Tes berat volume dilakukan terhadap 6 buah benda uji silinder ukuran 2 cm x 4 cm pada umur 28 hari. Hasil uji berat volume untuk pasta dasar umur 28 hari dapat dilihat pada gambar berikut ini. Berat Volume Kuat Tekan (MPa) PD5 PD1 PD15 PD2 PD25 PDx umur 28 hari Variasi Pasta Gambar 2. Grafik Berat Volume Pasta Dasar Dari gambar 2 dapat dilihat bahwa semua pasta PDx memiliki berat volume rata-rata yang lebih kecil dari syarat berat volume untuk beton ringan, yaitu 18 kg/m 3. Hasil Uji Kuat Tekan Pasta Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 6 buah benda uji silinder ukuran 2 cm x 4 cm pada umur 7, 14, 21, 28, 56, dan 9 hari. Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur pasta PDx, diambil 1 campuran teroptimum untuk digunakan sebagai campuran pasta ringan dengan tambahan foam. Gambar 3 adalah hasil dari tes tekan pasta dasar. PD PD5 PD1 PD15 PD2 PD25 variasi pasta pasta umur 3 hari pasta umur 7 hari pasta umur 14 hari pasta umur 21 hari pasta umur 28 hari pasta umur 56 hari pasta umur 9 hari Gambar 3. Grafik Kuat Tekan Pasta Dasar Tiap Variasi Dari Gambar 3 da pat disimpulkan bahwa seiring bertambahnya umur pasta PDx maka kuat tekan yang didapat akan lebih tinggi juga [5]. Dan kuat tekan pada pasta dasar dengan penambahan abu sekam lebih tinggi pada umur 9 hari dibandingkan dengan tanpa abu sekam. C. Data dan Analisa Pasta Ringan Proses Curing Proses curing pasta ringan dalam penelitian ini menggunakan alat autoclave. Benda uji diautoclave setelah berumur 2 hari. Tes Berat Volume Tes berat volume pasta ringan dilakukan pada umur 7, dan 28 hari terhadap 3 buah benda uji. Berikut ini adalah berat volume pasta ringan yang dapat dilihat padagambar 4. Berat Volume (kg/m3) PR5-7 PR5-8 PR5-9 Variasi pasta Pasta ringan umur 7 hari Pasta ringan umur 28 hari PRx-y mengandung x% abu sekam dan y target berat volume Gambar 4. Grafik Berat Volume Pasta Ringan Dari Gambar 4 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak foam dalam pasta ringan maka akan mengurangi berat volume pasta ringan. [6] Tes Kuat Tekan Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 5 cm x 1 cm pada umur 7 dan 28 hari. Setelah dilakukan pengetesan kuat tekan hancur pasta ringan, diambil 1 campuran pasta ringan teroptimum untuk digunakan sebagai campuran pasta berserat dengan tambahan serat abaca. Hasil uji kuat tekan hancur pasta ringan dapat dilihat pada Gambar 5. Kuat tekan (MPa) PR5-7 PR5-8 PR5-9 Variasi pasta Pasta ringan umur 7 hari Pasta ringan umur 28 hari Gambar 5. Grafik Kuat tekan Pasta Ringan

4 4 Kuat tekan (MPa) Dari Gambar 5 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak foam dalam pasta maka akan mengurangi kuat tekan pasta ringan. [7] D. Data dan Analisa Pasta Berserat Proses Curing Proses Curing pasta berserat dalam penelitian ini menggunakan alat autoclave. Pasta berserat diautoclave setelah berumur 2 hari. Tes Berat Volume Tes berat volume pasta berserat dilakukan pada umur 7, dan 14 hari terhadap 3 buah benda uji untuk setiap variasi. Berikut ini adalah berat volume pasta berserat yang dapat dilihat pada gambar berikut ini PB PB PB variasi pasta berat volume pasta berserat umur 7 hari berat volume pasta berserat umur 14 hari Berat volume (kg/m3) Gambar 6. Grafik Berat Volume Pasta Berserat Dari Gambar 6 dapat disimpulkan bahwa semakin banyak serat yang ditambahkan maka akan semakin besar berat volume pasta berserat. [8] Tes Kuat Tekan Tes kuat tekan hancur dilakukan terhadap 3 buah benda uji silinder ukuran 5 cm x 1 cm pada umur 7 dan 14 hari. Hasil uji kuat tekan hancur pasta berserat tiap variasi dapat dilihat pada Gambar PR PR PR variasi pasta Pasta berserat umur 7 hari Pasta berserat umur 14 hari PRx-y-.z mengandunga x% abu sekam, y berat volume target dan.z% serat terhadap volume cetakan Gambar 7. Grafik Kuat Tekan Pasta Berserat Dari Gambar 7 dapat disimpulkan bahwa semakin serat dengan komposisi.8% terhadap volume pasta memiliki kuat tekan tertinggi jika dibandingkan dengan penambahan serat sebesar.4% dan.6%. E. Kesesuaian Pasta Berserat PBx-y-z dan Pasta Ringan PRx-y Dengan ASTM C Tentang Autoclaved Aerated Concrete Menurut ASTM C [9], mengklasifikasikan beton ringan dengan perawatan autoclave dalam beberapa kelas sebagaimana tercantum dalam tabel 2 berikut : Strength Class AAC-2 AAC-3 AAC-4 AAC-5 AAC-6 Tabel 2. Klasifikasi Beton Ringan AAC Menurut ASTM C Compressive Strength (Mpa) Hasil kuat tekan dan berat volume pasta berserat pada umur 14 hari dengan 6 jam adalah sebagai berikut : Tabel 3. Kuat Tekan dan Berat Volume Pasta Berserat Dengan Autoclave 6 Jam Umur 14 Hari pasta PBx-y-z min Kuat Tekan (Mpa) Bulk Density Berat Volume PR PR PR Density Limits (kg/m3) Lower Limit > Upper Limit

5 5 Dari tabel 3 di atas dapat diketahui bahwa kuat tekan tertinggi adalah PR sebesar.99 MPa, sedangkan berat volume terendah adalah PR sebesar kg/m 3. Ditinjau dari persyaratan ASTM C tentang beton ringan AAC, baik kuat tekan maupun berat volume PR , PR , maupun PR belum memenuhi syarat. Hasil kuat tekan pasta ringan pada umur 28 hari dengan curing menggunakan autoclave 6 jam adalah sebagai berikut : Tabel 4. Kuat Tekan dan Berat Volume Pasta Ringan Dengan Autoclave 6 Jam umur 28 Hari pasta PRx-y Kuat Tekan (Mpa) Berat Volume PR PR PR Dari tabel 4.73 di atas dapat diketahui bahwa kuat tekan tertinggi adalah PR 5-9 sebesar 2.82 MPa, dengan berat volume kg/m 3. Untuk klasifikasi kuat tekan PR5-9 masuk dalam AAC-2 sedangkan untuk berat volumenya PR5-9 tidak masuk dalam klasifikasi. Untuk PR5-8 yang mempunyai kuat tekan sebesar 2.66 MPa masuk dalam klasifikasi AAC-2 sedangkan untuk berat volumenya sebesar 764 kg /m 3 belum masuk dalam klasifikasi. Untuk PR5-7 dengan kuat tekan sebesar 1.13 MPa tidak termasuk dalam klasifikasi, sedangkan untuk berat volumenya sebesar 662 kg/m 3 masuk dalam klasifikasi AAC-3. III. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain : 1. Untuk pasta PDx didapatkan hasil optimum pada komposisi pasta PD dengan komposisi semen putih : bubuk kapur (Ca(OH) 2 ) : lu mpur terkalsinasi : abu sekam adalah 1% : 2% : 65% : 5% yaitu MPa pada umur 28 hari, 22.8 MPa pada umur 56 hari, dan MPa pada umur 9 h ari. Penambahan abu sekam pada campuran pasta PDx lebih dari 5% menyebabkan kuat tekannya turun. 2. Untuk pasta ringan PRx-y didapat hasil optimum pada komposisi pasta ringan P 5-8 dengan komposisi semen putih : bubuk kapur (Ca(OH) 2 ) : lu mpur terkalsinasi : abu sekam dan foam dengan berat volume harapan 8 kg/m 3 sebesar 1% : 2% : 65% : 5% yaitu 2.66 MPa. Hasil ini berbeda sangat jauh dengan kuat tekan pasta PDx dikarenakan penambahan foam, sehingga muncul gelembung-gelembung udara di dalam pasta yang membuat kuat tekan menjadi rendah. Penggunaan foam mengakibatkan penurunan kuat tekan dan berat volume pasta ringan PRx-y. 3. Untuk pasta berserat PBx-y-z didapat hasil optimum pada komposisi pasta berserat PB dengan penambahan serat abaca sebesar.8% dari volume yaitu 1.81 MPa dengan berat volume kg/m 3 tanpa curing menggunakan autoclave. Hasil ini dikarenakan penambahan serat mengakibatkan gelembung-gelembung udara dari foam pecah akibat tertusuk serat sehingga kuat tekan menjadi lebih rendah dan benda uji lebih berat. 4. Untuk seluruh sampel pada pasta PDx, pasta ringan PRx-y, dan pasta berserat PBx-y-z telah memenuhi syarat sebagai beton ringan, yaitu memiliki berat volume lebih rendah dari 18 k g/m 3. Berat volume dari benda uji P , P 5-8, dan PB berturutturut adalah kg/m 3, 764. kg/m 3, dan kg/m Penambahan foam dalam penelitian ini membuat berat volume campuran berkurang sebesar % daripada campuran tanpa foam. 6. Sistem autoclave pada tekanan 13 bar dengan lama penahanan selama 6 jam yang digunakan sangat cocok untuk dipakai dalam penelitian ini karena akan membuat rongga udara di dalam benda uji menjadi lebih stabil sehingga bisa meningkatkan kuat tekan dan mengurangi berat volume pasta ringan dan pasta berserat. B. Saran Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa saran untuk penelitian selanjutnya, antara lain : 1. Penambahan prosentase semen putih sangat dianjurkan untuk penelitian ini agar didapat kuat tekan beton sesuai dengan ASTM C Pengadukan antara foam dengan adonan pasta harus diperhatikan, homogenitas antara foam dengan pasta akan mempengaruhi kualitas dari beton ringan yang dibuat. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis A.N. mengucapkan terima kasih kepada Ibu Triwulan dan Ibu Januarti yang telah membimbing dan memberikan bantuan finansial dan bantuan peralatan yang sangat bermanfaat. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Pak Harjo dari Laboratorium Beton dan Bahan Bangunan Teknik Sipil ITS, BPLS, Bapak Tri Eddy dari Semen Gresik, Pak Toni dari PT. BASF Indonesia, dan seluruh teman-teman yang membantu dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1] Tanijaya, Jonie., Pakan, Potta., Phengkarsa, Frans. 21. Studi Penggunaan Mineral Zeolite Sebagai Pengganti Semen Untuk Campuran Beton. Database Jurnal Ilmiah Indonesia 1 (2) :

6 6 [2] Lasino. 27. Penelitian Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo Untuk Agregat Buatan. Jurnal Permukiman 2 (5) : [3] Putro, Andhi Laksono dan Prasetyoko, Didik. 27. Abu Sekam Padi Sebagai Sumber Silika Pada Sintesis Zeolit ZSM-5 Tanpa Menggunakan Templat Organik. Seminar Nasional Kimia IX. Surabaya, 24 Juli. [4] Husin, Andriati A dan Setiadji, Rudi. 28. Pengaruh Penambahan Foam Agent Terhadap Kualitas Bata Beton. Jurnal Permukiman 3 (3) : [5] Prasetya, Wahyu Candra, Triwulan, Januarti Jaya Ekaputri, dan Pujo Aji Pemanfaatan Lumpur Sidoarjo Bakar Untuk Beton Ringan dengan Tambahan Alumunium Powder. Teknik Sipil ITS [6] Jatmiko, Andik Lumpur Sidoarjo Bakar, Fly Ash Dan Kapur(Ca(OH) 2 ) Sebagai Substitusi Semen Dalam Campuran Beton Ringan Dengan Bahan Pengembang Foam. Tugas Akhir Sarjana. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [7] Septiawardani, Winda Pemanfaatan Lumpur Bakar Sidoarjo Sebagai Bahan Campuran Pembuatan Beton Ringan Dengan Tambahan Limbah Gypsum dan Foam. Tugas Akhir Sarjana. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [8] Dibiantara, Dimas P Pemanfaatan Lumpur Bakar Sidoarjo Untuk Beton Ringan Dengan Campuran Fly Ash, Foam, dan Serat Kenaf.Tugas Akhir Sarjana. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [9] ASTM C tentang Standard Specification for Autoclaved Aerated Concrete (AAC).