PENGARUH SUBSTITUSI AGREGAT HALUS DENGAN KERAK BOILER TERHADAP BETON

Transkripsi

1 PENGARUH SUBSTITUSI AGREGAT HALUS DENGAN KERAK BOILER TERHADAP BETON Jeffry 1, Nursyamsi 2 1 Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan jeffrysim@gmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan njnursyamsi@gmail.com ABSTRAK Dewasa ini pembangunan mengalami kemajuan yang pesat, hal ini dapat terlihat dari banyaknya infrastruktur yang sedang dibangun sekarang ini yang mengakibatkan kebutuhan akan bahan konstruksi meningkat sehingga para ahli melakukan penelitian dalam pembuatan bahan konstruksi dengan menggunakan benda yang tak habis pakai (limbah) sebagai alternative pengganti maupun sebagai bahan tambah yang dapat meningkatkan mutu dari bahan konstruksi. Salah satu limbah yang dapat dimanfaatkan adalah kerak boiler. Pada penelitian ini, akan terlihat pengaruh substitusi kerak boiler terhadap agregat halus terhadap kuat tekan, nilai slump, berat satuan beton pada sampel silinder dan pengujian lendutan terhadap balok. Komposisi substitusi kerak boiler terhadap agregat halus yaitu sebesar 5%, 10%, dan 15%. Jumlah sampel sebanyak 24 buah untuk silinder setiap variasi 6 buah. Dan 2 buah sampel untuk balok yaitu balok normal dan balok substitusi kerak boiler dengan kuat tekan maksimum pada umur 28 hari. Dari hasil penelitian di dapat bahwa kuat tekan beton mengalami kenaikan sampai 10% substitusi kerak boiler dan mengalami penurunan pada 15 % substitusi kerak boiler. Absorbsi mengalami kenaikan setiap penambahan jumlah substitusi kerak boiler terhadap agregat halus. Nilai slump berkurang seiring dengan penambahan substitusi kerak boiler terhadap agregat halus Kata kunci: kerak boiler, kuat tekan, nilai slump, absorbsi, lendutan ABSTRACT Nowadays the construction experience a rapid development, it can be seen by so many infrastructure being build nowadays that caused the need of the construction material increase so the expert make a research in making construction thing with the waste material as the alternative substitution or as a addictive that can increase the quality of the construction thing. One of the waste materials that can be use is palm oil clinker. In this research, can be seen the effect of substitute the fine aggregate with palm oil clinker to the compressive strength, the value of slump, weight of concrete in the cylinder samples and the deflection in the beam samples. The composition of substitution of fine aggregate with the palm oil clinker are 5%, 10% and 15%. The total samples for cylinder are 24 each variation 6. And 2 samples for beam, 1 for normal beam and 1 for palm oil clinker substitution beam with the maximum compressive strength at the concrete age 28 days. The result of this research that the compressive strength increase until 10% of the substitution of palm oil clinker and decrease at 15% of substitution of the palm oil clinker. Absorption increase for each additional palm oil clinker. The value of slump decrease for additional of palm oil clinker. Keywords: palm oil clinker, compressive strength, value of slump, absorption, deflection 1

2 1. PENDAHULUAN Beton merupakan campuran antara semen, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa bahan tambahan lain. Banyak segi keuntungan yang di dapat dari beton seperti, memiliki kuat tekan yang besar, biaya pemeliharaan kecil, tahan terhadap temperatur tinggi, mutu dapat direncanakan sesuai kebutuhan, biaya yang murah dalam proses pengangkutan, pencetakan dan perawatannya. Namun beton memiliki sifat lentur yang rendah. Oleh karena itu pada penelitian ini digunakan kerak boiler sebagai substitusi dari agregat halus pda pembuatan beton. Substitusi agregat halus dengan kerak boiler ini diharapkan dapat membetikan kuat tekan, kuat tarik serta elastisitas yang baik namun tidak menurunkan kekuatan beton tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh substitusi agregat halus dengan kerak boiler terhadap mutu beton, nilai slump, absorbsi dan kuat lentur. 2. TINJAUAN PUSTAKA Beton didefinisikan sebagai campuran antara semen portland atau semen hidraulik yang lain, agregat halus, agregat kasar, dan air, dengan atau tanpa bahan tambahan membentuk massa padat (SK SNI T ). Campuran tersebut akan mengeras seperti batuan. Pengerasan terjadi karena peristiwa reaksi kimia antara semen dengan air. Sifat-sifat dan karakteristik material penyusun beton akan mempengaruhi kinerja dari beton yang dibuat. Pemilihan material yang memenuhi persyaratan sangat penting dalam perancangan beton, sehingga diperoleh kekuatan yang optimum. Selain itu kemudahan pengerjaan (workability) juga sangat dibutuhkan pada perancangan beton. 2.1 Bahan Penyusun Beton Menurut ASTM C , semen Portland didefinisikan sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih kalsium sulfat sebagai bahan tambah yang digiling bersama-sama denga bahan utamanya. Agregat merupakan material-material campuran beton yang saling diikat oleh perekat yaitu semen. Kandungan agregat dalam campuran beton sangat tinggi yaitu sekitar 60-70% dari volume beton. Agregat ini harus bergradasi sedemikian rupa sehingga seluruh massa beton dapat berfungsi sebagai benda yang utuh, homogen, dan rapat, dimana agregat yang kecil berfungsi sebagai pengisi celah yang ada di antara agregat berukuran besar Air merupakan bahan yang diperlukan untuk proses reaksi kimia, dengan semen untuk pembentukan pasta semen. Air juga digunakan untuk pelumas antara butiran dalam agregat agar mudah dikerjakan dan dipadatkan. Air dalam campuran beton menyebabkan terjadinya proses hidrasi dengan semen. 2.2 Kerak Boiler Kelapa Sawit kerak boiler kerak pada proses pembakaran cangkang dan serat buah pada suhu oc pada dapur tungku boiler. Abu kerak boiler cangkang kelapa sawit merupakan biomass dengan kandungan silika (SiO2 ) yang potensial dimanfaatkan. Pembakaran cangkang dan serat buah menghasilkan kerak yang keras berwarna putih keabuan akibat pembakaran dengan suhu yang tinggi dengan kandungan silika 61 %. Tingginya kandungan silika ini membuat abu kerak boiler ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan pozzolan dalam campuran beton. 2

3 3. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah kajian eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa dan Laboratorium Struktur Program Magister (S-2), Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan beton adalah semen tipe 1 produksi PT. Semen Padang, agregat halus diperoleh dari daerah Binjai, agregat kasar batu pecah (split), air bersih yang berasal dari PDAM Tirtanadi, serta kerak boiler kelapa sawit yang berasal dari PT. Surya Panen Subur 2, Aceh. Bahan-bahan untuk campuran beton, seperti agregat halus, agregat kasar, dan kerak boiler kelapa sawit terlebih dahulu dianalisa untuk memeriksa kelayakan bahan. Mutu rencana beton adalah f c 20 MPa dengan benda uji silinder beton diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan benda uji balok yang berdimensi (320 x 15 x 25) cm dengan tulangan baja 2 D12 pada daerah tekan dan tulangan baja 3 D14 pada daerah tarik. Variasi substitusi cangkang kelapa sawit untuk benda uji silinder sebesar 0%; 5%; 10%; dan 15% masing-masing 3 benda uji, sedangkan untuk benda uji balok sebesar 0% dan 5% masing-masing 1 benda uji. Dari hasil perhitungan mix design diperoleh perbandingan campuran beton sebagai berikut: a. Variasi I (Beton Normal) Semen : air : pasir : kerikil = 1 : 0,51 : 1,64 : 3,33 b. Variasi II (Substitusi 5% KB) Semen : air : pasir : kerikil : KB = 1 : 0,51 : 1,55 : 3,31 : 0,08 c. Variasi III (Substitusi 10% KB) Semen : air : pasir : kerikil : KB = 1 : 0,51 : 1,46 : 3,29 : 0,16 d. Variasi IV (Substitusi 15% KB) Semen : air : pasir : kerikil : KB = 1 : 0,51 : 1,38 : 3,29 : 0,24 Adapun langkah-langkah penelitian digambarkan pada bagan alir berikut: 3

4 Absorbsi Gambar 1. Diagram Alir Metodologi Penelitian 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Nilai Slump Jenis Beton Nilai Slump (cm) Variasi I 16 Variasi II 15 Variasi III 14 Variasi IV 13 Tabel 1. Nilai Slump Tiap Variasi Dari tabel 1 diatas dapat terlihat bahwa nilai slump menurun seiring dengan penambahan jumlah kerak boiler untuk substitusi agregat halus. 3.2 Absorbsi Beton Jenis Beton Absorbsi (%) Variasi I Variasi II Variasi III Variasi IV Tabel 2. Absorbsi Beton Tiap Variasi 140.0% 120.0% 100.0% 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% Jenis Beton Gambar 2. Grafik Hubungan Antara Absorbsi dengan Jenis Beton Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa absorbsi mengalami kenaikan seiring dengan bertambahnya jumlah kerak boiler. Hal ini dikarenakan kerak boiler memiliki absorbsi yang lebih besar daripada agregat halus. 3.3 Kuat Tekan Beton Jenis Beton Kuat Tekan (MPa) Variasi I 33.4 Variasi II 33.7 Variasi III 34.9 Variasi IV 32.7 Tabel 3. Kuat Tekan Beton Tiap Variasi Variasi I Variasi II Variasi III Variasi IV 4

5 KUAT TEKAN BETON (MPA) JENIS BETON Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Kuat Tekan Beton dengan Jenis Beton Dari tabel 3 dan gambar 3 diatas dapat terlihat bahwa kuat tekan beton mengalami kenaikan sampai 10% substitusi agregat halus dengan kerak boiler dan menurun pada 15% substitusi agregat halus dengan kerak boiler V A R I A S I I V A R I A S I I I V A R I A S I I I I V A R I A S I I V 3.4 Kapasitas Penampang Berdasarkan Lendutan a. Balok Normal Lendutan akibat beban terpusat: P = 23Pb3 23(25099)(3000) 3 = = 10,341 mm 648E c I e 648(27162,58)( ,26) P = kn = 2509,9 kg Beban (P) Lendutan (mm) (kg) 1/4L-L CL 1/4L-R ,4 3,032 2, ,528 5,674 4, ,66 8,316 6, ,9 8,293 10,341 8,293 Tabel 4. Analisa Teoritis Penurunan Balok Beton Normal b. Balok Substitusi CKS (90% pasir dan 10% KB) Lendutan akibat beban terpusat: P = 23Pb3 23(25213)(3000) 3 = = 10,314 mm 648E c I e 648(27765,824)( ,3) P = 25,213 kn = 2521,3 kg Beban (P) Lendutan (mm) (kg) 1/4L-L CL 1/4L-R , , ,497 5,64 4, ,615 8,26 6, ,273 10,314 8,273 Tabel 5. Analisa Teoritis Penurunan Balok Beton Substitusi KB 5

6 3.5 Pengujian Balok Beton Bertulang a. Balok Normal 1/4L-L CL 1/4L-R Beban (2P) (kg) x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 mm 666,5 19,5 0, , , ,67 92,5 0,925 69,7 0, , , , , , , , , ,12 428,5 4, ,5 3, ,47 580,5 5, , , , , , ,23 819,5 8, , , ,32 966, 5 9, ,27 Tabel 6. Hasil Pengujian Penurunan Balok Beton Normal b. Balok Substitusi KB (90% pasir dan 10% KB) 1/4L-L CL 1/4L-R Beban (2P) (kg) x 0,01 mm x 0,01 mm x 0,01 mm Tabel 7. Hasil Pengujian Penurunan Balok Beton Substitusi KB Keterangan: 1/4L-L : jarak ¼ bentang dari kiri (x = 1/4L) CL : jarak ½ bentang (x = 1/2L) 1/4L-R : jarak ¼ bentang dari kanan (x = 1/4L) 6

7 Lendutan (mm) Lendutan (mm) Beban (kg) T(1/4L-L & R) T(CL) E(1/4L-L) E(CL) E(1/4L-R) Gambar 4. Grafik Lendutan Analisa Teoritis dan Eksperimen Balok Normal Beban (kg) T(1/4L-L & R) T(CL) E(1/4L-L) E(CL) E(1/4L-R) Gambar 5. Grafik Lendutan Analisa Teoritis dan Eksperimen Balok KB 7

8 Lendutan (mm) Beban (kg) N(1/4L-L) N(CL) N(1/4L-R) KB(1/4L-L) KB(CL) KB(1/4L-R) Gambar 6. Grafik Lendutan Eksperimen Balok Normal dan Balok KB 3.6 Pola Retak Pola retak yang terdapat pada pengujian kedua balok ini adalah retak lentur. Retak lentur adalah retak yang biasanya terjadi karena beban melebihi kemampuan balok. Dalam pengujian ini retakan pertama terjadi pada saat beban 3,999 Ton pada balok beton normal dan 4,665 Ton pada balok beton substitusi kerak boiler kelapa sawit, kemudian disusul dengan retakan berikutnya mencapai beban ultimate yaitu 5,9985 Ton untuk balok beton normal dan 6,665Ton untuk balok beton substitusi kerak boiler kelapa sawit dan akhirnya balok mengalami runtuh. Pengamatan yang dilakukan adalah secara visual untuk mengetahui pola retak (jumlah, lebar, dan panjang retak) setelah pengujian lentur pada balok beton bertulang dengan ukuran (320 x 15 x 25) cm. Tabel 10. Rata-Rata Panjang Retak Tiap Variasi 4. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Substitusi kerak boiler terhadap agregat halus dapat menurunkan nilai slump seiring penambayhn variasi, sehingga nilai workability beton berkurang 8

9 2. Absorbsi air mengalami kenaikan seiring dengan penambahan kerak boiler 3. Kuat tekan beton pada umur 28 hari untuk setiap variasi I sampai variasi IV berturut-turut adalah 33.4 Mpa, 33.7 Mpa, 34.9 Mpa dan 32.7 Mpa. Kuat tekan beton maksimum pada variasi III 4. Berat satuan beton mengalami penurunan seiring dengan penambahan kerak boiler. 5. Berdasarkan analisa secara teoritis, kemampuan balok beton dengan : Balok Normal = ton Balok KB = ton Sehingga kemampuan balok KB daolam memikul lentur meningkat sebesar kali dari balok normal 6. Berdasarkan hasil percobaan, kemampuan balok beton dengan : Balok Normal = ton Balok KB = ton Sehingga kemampuan balok KB daolam memikul lentur meningkat sebesar kali dari balok normal 7. Perbandingan hasil pengujian untuk balok beton normal adalah 1,195 kali hasil teoritis. 8. Perbandingan hasil pengujian untuk balok beton KB adalah 1,322 kali hasil teoritis. Berdasarkan kesimpulan diatas maka diajukan beberapa saran berikut: 1. Perlu dilakukan penelitian selanjutnya dengan kerak boiler yang memiliki gradasi yang lebih besar ataupun yang lebih kecil 2. Agar diperoleh sampel ang lebih baik maka perlu diperhatikan pengadukan dan pemadatan, karena jika dalam pemadatan tidak baik, maika sampel akan mengalami keropos dan akan sangat mempengaruhi kekuatan beton. 3. alat-alat yang digunakan seperti hydraulic jack dan dial gauge sebaiknya sudah dikalibrasi untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. 5. DAFTAR PUSTAKA Ab Wahab, Ezaltun Shareen, dkk Preliminary study on mechanical properties of concrete added with fine palm oil clinker. Faculty of civil engineering and erasth resources university Pahang Malaysia, Malaysia Departemen Pekerjaan Umum Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Cara Uji Slump Beton SNI 1972:2008. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Cara Uji Kuat Lentur Beton Normal dengan Dua Titik Pembebanan SNI 4431:2011. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Cara Uji Kuat Tekan Beton dengan Benda Uji Silinder SNI 1974:2011. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Tata Cara Pembuatan dan Perawatan Benda Uji Beton di Laboratorium SNI 2493:2011. Badan Standarisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung SNI 2847:2013. Badan Standarisasi Nasional. Diphusodo, Istimawan, 1999, Struktur Beton Bertulang, Jakarta : Gramedia Pustaka Umum Mindess, Sidney Concrete. Prentice Hall PTR: New Jersey Mulyono, Tri Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi. Nawy, G. & Edward Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Bandung: PT. Refika Aditama. 9

10 Neville, A M & Brooks, JJ, 2012, Teknologi Konkrit Concrete Technology Nugraha, Paul & Antoni Teknologi Beton. Yogyakarta: Andi. Reza Muhammad Pengaruh limbah abu boiler dan fly ash sebagai bahan pengganti semen dalam campuran beton. Skripsi program sarjana Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara Tjokrodimuljo, Kardiyono. (1998). Teknologi Beton. Nafri. Yogyakarta V R, Aruniman& S Sreelekshmi, effects on compressive strength using palm oil clinker as partial replacement of fine aggregate in concrete. International Journal of Science and Research Wang, Chu-Kia, Salmon, & Charles G Disain Beton Bertulang Jilid I Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga. Yoman, Ivandy Perbandingan kekuatan balok dengan perkuatan pelat baja dan Fiber Reinforced Polymer (FRP). Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara 10