Konferensi Nasional Teknik Sipil 12 Batam, 18-19 September 2018 PEMANFAATAN LIMBAH BATU SEBAGAI SUBSTITUSI SEBAGIAN PASIR DAN ABU BATU SEBAGAI FILLER Johanes Januar Sudjati 1, Fiega Adhi Saptian 2, Fanriyanto 2 1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari 44 Yogyakarta Email: januar@mail.uajy.ac.id 2 Alumni Program Studi Teknik Sipil, Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Jl. Babarsari 44 Yogyakarta ABSTRAK Proses produksi seringkali menghasilkan limbah baik berupa limbah padat maupun limbah cair. Tempat pembuatan batu pecah (split) juga menghasilkan limbah berupa butiran kecil batu yang selama ini tidak digunakan. Dalam penelitian ini limbah batu akan dimanfaatkan sebagai salah satu bahan penyusun campuran beton untuk menggantikan sebagian pasir. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan ukuran tinggi 300 mm dan diameter 150 mm untuk uji kuat tekan, modulus elastisitas, dan kuat tarik belah. Pasir sebagai agregat halus dalam campuran beton diganti dengan limbah batu yang sudah disaring sehingga memiliki ukuran butiran sama dengan pasir, dengan variasi 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100%. Untuk memperoleh kepadatan beton yang lebih baik, filler dari abu batu sebanyak 9% dari berat semen ditambahkan ke dalam campuran beton. Campuran beton dibuat dua macam yaitu tanpa menggunakan fly ash dan menggunakan fly ash sebanyak 10% dari berat semen. Sebagai pembanding dibuat benda uji beton normal yang agregat halusnya tidak diganti dengan limbah batu. Pengujian dilakukan saat benda uji silinder berumur 28 hari. Dari hasil pengujian terlihat bahwa benda uji yang menggunakan substitusi pasir dengan limbah batu sebesar 40% memiliki kuat tekan, modulus elastisitas, dan kuat tarik belah yang paling tinggi. Untuk campuran beton tanpa fly ash kuat tekan benda uji sebesar 24,72 MPa meningkat 7,76%, modulus elastisitas sebesar 23.279,57 MPa meningkat 13,13%, dan kuat tarik belah sebesar 3,18 MPa naik 13,57% dibanding beton normal. Sedangkan untuk campuran beton dengan fly ash kuat tekan sebesar 25,92 MPa meningkat 11,05%, modulus elastisitas sebesar 23.860,01 MPa meningkat 17,18%, dan kuat tarik belah sebesar 3,36 MPa naik 13,51% dibanding beton normal. Kata kunci: limbah batu, abu batu, fly ash, kuat tekan, modulus elastisitas, kuat tarik belah 1. PENDAHULUAN Proses produksi seringkali menghasilkan limbah baik berupa limbah padat maupun limbah cair. Sebagian besar limbah dibuang ke tempat-tempat pembuangan sehingga menimbulkan potensi pencemaran lingkungan. Tempat pembuatan batu pecah (split) juga menghasilkan limbah berupa butiran kecil batu dan abu batu yang selama ini tidak digunakan. Dalam penelitian ini limbah batu yang sudah disaring akan dimanfaatkan sebagai salah satu bahan penyusun campuran beton untuk menggantikan sebagian pasir. Untuk memperoleh kuat tekan beton yang lebih tinggi maka filler berupa abu batu dan fly ash diberikan dalam campuran beton. Abu terbang (fly ash) merupakan material yang berasal dari sisa pembakaran batu bara yang tidak terpakai yang banyak diperoleh di pembangkit listrik tenaga uap. Material ini mempunyai kadar bahan semen yang tinggi dan mempunyai sifat pozzolanik. Kandungan fly ash sebagian besar terdiri dari silikat dioksida (SiO 2), aluminium (Al 2O 3), besi (Fe 2O 3), dan kalsium (CaO) (Nugraha dan Antoni, 2007). 2. TINJAUAN PUSTAKA Harjono (2017) melakukan penelitian dengan menggunakan limbah batu sebagai pengganti sebagian pasir. Agar diperoleh kuat tekan beton yang minimal sama dengan beton normal maka jumlah air yang digunakan direduksi sebesar 10% dan diberikan superplasticizer untuk menjaga workability campuran beton. Variasi limbah batu yang digunakan sebagai bahan substitusi sebagian pasir sebesar 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100%. Dari hasil pengujian diperoleh kuat tekan terbesar 25,38 MPa dengan kenaikan sebesar 9,77% dibanding beton normal pada variasi limbah batu 40%. Pasaribu (2017) melakukan penelitian dengan menggunakan abu batu sebagai filler dalam campuran beton. Variasi abu batu sebagai filler sebesar 0%, 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15% dari berat semen. Dari hasil pengujian diperoleh peningkatan kuat tekan sebesar 20,29% yaitu 26,03 MPa diperoleh pada variasi filler abu batu sebesar 9%. Mardiono (2010) meninjau pengaruh fly ash terhadap kuat tekan beton mutu tinggi. Fly ash MT - 131
MT - 132 diberikan ke dalam campuran beton sebagai pengganti sebagian semen portland dengan variasi 0%, 10%, 20%, 30%, dan 40%. Dari hasil penelitian diperoleh kuat tekan beton tertinggi pada umur 28 hari sebesar 41,57 MPa untuk kadar fly ash 10% dan 41,28 MPa untuk kadar fly ash 20%. Ervianto, dkk. (2016) menggunakan fly ash sebagai pengganti semen dengan variasi 5%, 7,5%, dan 10% dan bahan tambah bestmittel sebesar 0,5%. Dari hasil pengujian umur 28 hari diperoleh kuat tekan beton 35,95 MPa untuk variasi 5%, 41,49 MPa untuk variasi 7,5%, dan 40,45 MPa untuk variasi 10%. 3. CARA PENELITIAN Pengujian bahan dilakukan atas agregat halus yaitu pasir dan limbah batu meliputi pemeriksaan gradasi, berat jenis, serapan agregat, kadar lumpur dan kandungan zat organik. Untuk agregat kasar dilakukan pemeriksaan gradasi, berat jenis, serapan air dan uji Los Angeles Abration Test. Limbah batu yang digunakan sebagai bahan substitusi pasir adalah butiran yang lolos saringan nomor 8 dan tertahan saringan nomor 50. Bahan tambah fly ash (abu terbang) berasal dari PLTU Paiton Jawa Timur. Abu batu sebagai filler diambil dari butiran limbah batu yang lolos saringan nomor 200. Setelah itu dilakukan pembuatan rencana adukan beton dengan mengacu pada peraturan SNI 03-2834-2000. Pasir sebagai agregat halus dalam campuran beton diganti dengan limbah batu yang sudah disaring dengan variasi perbandingan volume 20% (BLB20), 40% (BLB40), 60% (BLB60), 80% (BLB80), dan 100% (BLB100). Untuk memperoleh kepadatan beton yang lebih baik, filler dari abu batu sebanyak 9% dari berat semen ditambahkan ke dalam campuran beton. Campuran beton dibuat dua macam yaitu tanpa menggunakan bahan tambah fly ash dan menggunakan bahan tambah fly ash sebanyak 10% dari berat semen. Sebagai pembanding dibuat benda uji beton normal (BN) yang agregat halusnya menggunakan pasir (tidak diganti dengan limbah batu) serta tidak diberikan filler dan fly ash. Benda uji yang digunakan berbentuk silinder dengan ukuran tinggi 300 mm, diameter 150 mm. Pengujian yang dilakukan meliputi uji kuat tekan, uji modulus elastisitas, dan uji kuat tarik belah. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Kuat tekan beton Hasil kuat tekan beton tanpa fly ash pada umur benda uji 28 hari dapat dilihat pada tabel 1 dan gambar 1. Kuat tekan beton tertinggi sebesar 24,72 MPa, menunjukkan peningkatan sebesar 7,76% dibanding beton normal, pada persentase limbah batu 40% Pada persentase limbah batu 80% dan 100% kuat tekan beton terlihat lebih kecil dibanding beton normal. Tabel 1 Kuat tekan beton tanpa fly ash Kuat Tekan Benda (MPa) Beton Normal (%) BN 22,94 - BLB 20 23,44 2,18 BLB 40 24,72 7,76 BLB 60 23,18 1,05 BLB 80 22,22-3,14 BLB 100 20,62-10,11 Gambar 1 Kuat tekan beton tanpa fly ash
MT - 133 Hasil kuat tekan beton dengan fly ash pada umur benda uji 28 hari dapat dilihat pada tabel 2 dan gambar 2. Kuat tekan beton tertinggi sebesar 25,92 MPa, menunjukkan peningkatan kuat tekan sebesar 11,05% dibanding beton normal, pada persentase limbah batu 40%. Pada persentase limbah batu 80% dan 100% kuat tekan beton terlihat lebih kecil dibanding beton normal. Tabel 2 Kuat tekan beton dengan fly ash Kuat Tekan Benda (MPa) BN 23,34 - BLB 20 24,11 3,30 BLB 40 25,92 11,05 BLB 60 23,91 2,44 BLB 80 22,73-2,61 BLB 100 20,54-12,00 Gambar 2 Kuat tekan beton dengan fly ash Tabel 3 dan gambar 3 memperlihatkan perbandingan kuat tekan beton tanpa dan dengan fly ash. Pemberian fly ash dalam campuran beton terlihat sedikit menaikkan kuat tekan beton pada umur benda uji 28 hari. Persentase kenaikan tertinggi sebesar 4,85% terlihat pada benda uji dengan persentase limbah batu 40%. Peningkatan kuat tekan beton dengan fly ash terlihat semakin mengecil untuk persentase limbah batu di atas 40%. Fly ash terlihat tidak memberikan kontribusi kenaikan kuat tekan beton bila semua pasir diganti dengan limbah batu seperti terlihat pada benda uji BLB100. Tabel 3 Perbandingan kuat tekan beton Kuat Tekan Benda Tanpa Fly Ash (MPa) Kuat Tekan Benda Dengan Fly Ash (MPa) Selisih (%) BLB 20 23,44 24,11 2,86 BLB 40 24,72 25,92 4,85 BLB 60 23,18 23,91 3,15 BLB 80 22,22 22,73 2,30 BLB 100 20,62 20,54-0,39 Modulus elastisitas beton Modulus elastisitas beton tanpa fly ash pada umur benda uji 28 hari dapat dilihat pada tabel 4 dan gambar 4. Modulus elastisitas beton tertinggi sebesar 23.279,57 MPa, meningkat sebesar 13,13% dibanding beton normal pada persentase limbah batu 40%. Pada persentase limbah batu 80% dan 100% modulus elastisitas beton terlihat lebih kecil dibanding beton normal.
MT - 134 Gambar 3 Perbandingan kuat tekan beton Tabel 4 Modulus elastisitas beton tanpa fly ash Modulus Elastisitas Benda (MPa) BN 20.576,94 - BLB 20 20.843,60 1,30 BLB 40 23.279,57 13,13 BLB 60 22.356,64 8,65 BLB 80 20.288,80-1,40 BLB 100 19.403,27-5,70 Gambar 4 Modulus elastisitas beton tanpa fly ash Modulus elastisitas beton dengan fly ash pada umur benda uji 28 hari dapat dilihat pada tabel 5 dan gambar 5. Modulus elastisitas beton tertinggi sebesar 23.860,01 MPa, meningkat sebesar 17,18% dibanding beton normal pada persentase limbah batu 40%. Pada persentase limbah batu 100% modulus elastisitas beton terlihat lebih kecil dibanding beton normal. Tabel 5 Modulus elastisitas beton dengan fly ash Modulus Elastisitas Benda (MPa) BN 20.361,07 - BLB 20 21.745,88 6,80 BLB 40 23.860,01 17,18 BLB 60 22.518,38 10,60 BLB 80 21.181,18 4,03 BLB 100 19.544,74-4,01
MT - 135 Gambar 5 Modulus elastisitas beton dengan fly ash Tabel 6 dan gambar 6 memperlihatkan perbandingan modulus elastisitas beton tanpa dan dengan fly ash. Pemberian fly ash dalam campuran beton terlihat sedikit menaikkan modulus elastisitas beton pada umur benda uji 28 hari. Persentase kenaikan tertinggi sebesar 4,40% terlihat pada benda uji dengan persentase limbah batu 80%. Nilai modulus elastisitas untuk benda uji BLB60 dan BLB100 terlihat hampir sama untuk benda uji tanpa dan dengan fly ash. Tabel 6 Perbandingan modulus elastisitas beton Modulus Elastisitas Benda Tanpa Fly Ash(MPa) Modulus Elastisitas Benda Dengan Fly Ash (MPa) Selisih (%) BLB 20 20.843,60 21.745,88 4,33 BLB 40 23.279,57 23.860,01 2,49 BLB 60 22.356,64 22.518,38 0,72 BLB 80 20.288,80 21.181,18 4,40 BLB 100 19.403,27 19.544,74 0,73 Kuat tarik belah beton Kuat tarik belah beton tanpa fly ash pada umur benda uji 28 hari dapat dilihat pada tabel 7 dan gambar 7. Kuat tarik belah beton tertinggi sebesar 3,18 MPa, menunjukkan peningkatan sebesar 13,57% dibanding beton normal pada persentase limbah batu 40%. Pada persentase limbah batu 60%, 80%, dan 100% kuat tarik belah beton terlihat lebih kecil dibanding beton normal. Gambar 6 Perbandingan modulus elastisitas beton
MT - 136 Tabel 7 Kuat tarik belah beton tanpa fly ash Kuat Tarik Belah Benda (MPa) BN 2,8 - BLB 20 2,81 0,36 BLB 40 3,18 13,57 BLB 60 2,75-1,79 BLB 80 2,58-7,86 BLB 100 2,45-12,50 Gambar 7 Kuat tarik belah beton tanpa fly ash Kuat tarik belah beton dengan fly ash pada umur benda uji 28 hari dapat dilihat pada tabel 8 dan gambar 8. Kuat tarik belah beton tertinggi sebesar 3,36 MPa, meningkat sebesar 13,51% dibanding beton normal pada persentase limbah batu 40%. Pada persentase limbah batu 60%, 80%, dan 100% kuat tarik belah beton terlihat lebih kecil dibanding beton normal. Tabel 8 Kuat tarik belah beton dengan fly ash Kuat Tarik Belah Benda (MPa) BN 2,96 - BLB 20 3,12 5,41 BLB 40 3,36 13,51 BLB 60 2,82-4,73 BLB 80 2,65-10,47 BLB 100 2,44-17,57 Gambar 8 Kuat tarik belah beton dengan fly ash
MT - 137 Tabel 9 dan gambar 9 memperlihatkan perbandingan kuat tarik belah beton tanpa dan dengan fly ash. Pemberian fly ash dalam campuran beton terlihat menaikkan kuat tarik belah beton pada umur benda uji 28 hari. Persentase kenaikan tertinggi sebesar 11,03% terlihat pada benda uji dengan persentase limbah batu 20%. Kenaikan kuat tarik belah beton dengan fly ash terlihat cenderung semakin menurun pada benda uji dengan persentase limbah batu yang semakin banyak. Tabel 9 Perbandingan kuat tarik belah beton Kuat Tarik Belah Benda Tanpa Fly Ash (MPa) Kuat Tarik Belah Benda Dengan Fly Ash (MPa) Selisih (%) BLB 20 2,81 3,12 11,03 BLB 40 3,18 3,36 5,66 BLB 60 2,75 2,82 2,55 BLB 80 2,58 2,65 2,71 BLB 100 2,45 2,44-0,41 Gambar 9 Perbandingan kuat tarik belah beton 6. KESIMPULAN Kuat tekan beton tanpa fly ash menunjukkan peningkatan tertinggi sebesar 7,76% dibanding beton normal yaitu 24,72 MPa pada persentase limbah batu 40%. Kuat tekan beton dengan fly ash menunjukkan peningkatan tertinggi sebesar 11,05% dibanding beton normal yaitu 25,92 MPa pada persentase limbah batu 40%. Pemberian fly ash dalam campuran beton menaikkan kuat tekan beton sebesar 4,85% pada benda uji dengan persentase limbah batu 40%. Modulus elastisitas beton tanpa fly ash menunjukkan peningkatan tertinggi sebesar 13,13% dibanding beton normal yaitu 23.279,57 MPa pada persentase limbah batu 40%. Modulus elastisitas beton dengan fly ash menunjukkan peningkatan tertinggi sebesar 17,18% dibanding beton normal yaitu 23.860,01 MPa pada persentase limbah batu 40%. Pemberian fly ash dalam campuran beton menaikkan modulus elastisitas beton sebesar 4,40% pada benda uji dengan persentase limbah batu 80%. Kuat tarik belah beton tanpa fly ash menunjukkan peningkatan tertinggi sebesar 13,57% dibanding beton normal yaitu 3,18 MPa pada persentase limbah batu 40%. Kuat tarik belah beton dengan fly ash menunjukkan peningkatan tertinggi sebesar 13,51% dibanding beton normal yaitu 3,36 MPa pada persentase limbah batu 40%. Pemberian fly ash dalam campuran beton menaikkan kuat tarik belah beton sebesar 11,03% pada benda uji dengan persentase limbah batu 20%. DAFTAR PUSTAKA Ervianto, M., Saleh, F., Prayuda, H. (2016). Kuat tekan beton mutu tinggi menggunakan bahan tambah abu terbang (fly ash) dan zat adiktif Bestmittel. Sinergi, vol. 20, no. 3, hal. 199-206. Harjono, J. (2017). Pengaruh Abu Batu Sebagai Substitusi Agregat Halus Terhadap Sifat Mekanik Beton. Laporan Tugas Akhir. Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Yogyakarta. Mardiono. (2010). Pengaruh Pemanfaatan Abu Terbang (Fly Ash) Dalam Beton Mutu Tinggi. Laporan Penelitian Universitas Gunadarma, Jakarta. Nugraha, Paul dan Antoni. (2007). Teknologi Beton dari Material, Pembuatan, ke Beton Kinerja Tinggi. Penerbit Andi, Yogyakarta.
MT - 138 Pasaribu, D. (2017). Pengaruh Penambahan Filler Abu Batu Terhadap Sifat Mekanik Beton. Laporan Tugas Akhir. Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Yogyakarta. SNI 03-2834-2000, Tata Cara Pembuatan Rencana Campuran Beton Normal. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.