PEMANFAATAN LIMBAH KALENG BEKAS SEBAGAI SERAT DAN PENAMBAHAN FLY ASH TERHADAP SIFAT MEKANIS BETON Luhut Parulian Bagariang 1. Nursyamsi 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan E-mail : bagariangfams@yahoo.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan ABSTRAK Salah satu upaya tersebut adalah dengan memanfaatan limbah kaleng bekas yang diolah menjadi serat dan limbah pembakaran batu bara seperti fly ash. Limbah kaleng bekas dan fly ash ini dapat digunakan sebagai bahan tambahan pada campuran beton. Dalam penelitian ini, serat kaleng dan fly ash ditambah dalam satu campuran beton. I merupakan beton normal, variasi II dengan penambahan serat kaleng sebesar 20%, dan variasi III dengan penambahan serat kaleng sebesar 20% dan fly ash sebesar 15% dari volume semen. Pengujian yang dilakukan berupa slump tes, kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi beton dan pola retak beton. Dari hasil pengujian diperoleh kenaikan pada nilai kuat tekan, kuat tarik belah, dan absorbsi. Namun peningkatan yang paling besar adalah perawatan basah daripada perawatan awal basah 7 hari maupun awal kering 7 hari. Peningkatan kuat tekan yang paling besar adalah variasi III sebesar,333% dari beton normal. Kuat tarik belah yang mengalami peningkatan sebesar 1,1% dari beton normal. Absorbsi beton mengalami penurunan masing-masing sebesar 0,13% dan 0,392% dari beton normal. Untuk pola retak, setiap variasi menunjukkan adanya pengurangan jumlah retak dan panjang retak. Kata kunci: serat kaleng, fly ash, kuat tekan, tarik belah, absorbsi, pola retak ABSTRACT One such effort is the utilization of waste cans are processed into fibers and coal combustion wastes such as fly ash. Tin waste and fly ash can be used as an aadditive in concrete mixtures. In this study, fiber cans fly ash added in the concrete mix. Variation I is a normal concrete, variation II with the addition of fiber cans by 20%, and variation III with the addition of fiber cans by 20% and 15% fly ash by volume of cement. Tests were conducted in form of slump test, compressive strength, split tensile strength, absorption of concrete, and concrete cracking pattern. From the test result obtained by the increase in the compressive strength, split tensile strength, and absorption. But the biggest improvement is the wet treatment than initial wet treatment for 7 days and initial dry treatment for 7 days. The best increase in compressive strength is variation III with,333% of normal concrete. Split tensile strength were increased by 1,1% of normal concrete. Concrete absorption decreased by 0,13% and 0,392% of normal concrete. To crack patterns, each variation indicates a reduction in the number of cracks and crack length. Keywords: fiber cans, fly ash, compressive strength, split tensile strength, absorption, crack pattern 1
PENDAHULUAN Pada umumnya beton digunakan sebagai salah satu bahan konstruksi yang sering dipakai dalam pembangunan. Akibat besarnya penggunaan beton, sementara material penyusunnya yang terbatas dan mahal, maka muncul terobosan-terobosan yang dilakukan untuk mengganti bahan penyusunnya tanpa mengurangi kualitas beton itu sendiri. Salah satu bentuk terobosan ini dilakukan dengan mengganti bahan tersebut dengan bahan yang lainnya misalnya memanfaatkan limbah yang ada disekitar kita. Dengan demikian, limbah-limbah tersebut dapat dimanfaatkan secara optimal, sehingga mempunyai nilai yang lebih tinggi. Kaleng bekas yang digunakan adalah limbah dari bekas tempat makanan yang banyak dijumpai di daerah sekitar tempat tinggal kita seperti kaleng minuman, makanan, dan lain-lain. Limbah kaleng ini perlu dimanfaatkan lebih optimal agar memiliki nilai jual yang lebih tinggi. Salah satu pemanfaatannya dengan memodifikasi limbah kaleng ini menjadi serat sebagai bahan campuran beton. Serat kaleng adalah serat buatan yang berasal dari limbah kaleng yang diolah menjadi serat-serat kecil dengan ukuran tertentu (Marsudi, 2009). Sebelumnya telah dilakukan penelitian oleh Marsudi, 2009, dengan ukuran panjang mm dan lebar 1 mm dengan pengujian kuat tekan K-150 dan K-50, dan penelitian oleh Nursetiaji Pamungkas, 2006, dengan ukuran panjang ± 20 mm dan lebar 2 mm dengan pengujian kuat tekan K-225. Sedangkan penelitian ini sendiri tentang pemanfaatan limbah kaleng sebagai serat yang dimodifikasi berukuran 1 x 20 mm yang dicampur sebanyak 20% dari volume semen dan ditambah dengan fly ash sebanyak 15% dari volume semen pada beton bermutu f c 25 Mpa. Abu terbang (fly ash) batubara adalah bahan yang berbutir halus yang bersifat apozzolanic yang merupakan bahan alami atau buatan yang diperoleh dari sisa pembakaran batubara dan pabrik pembangkit panas. Fly ash sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh fly ash akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui workabilitas beton segar yang menggunakan serat kaleng dan fly ash sebagai bahan tambah dalam campuran beton, serta mengetahui perilaku mekanik beton yang menggunakan serat kaleng dan fly ash sebagai bahan tambah dalam campuran beton dan membandingkannya dengan beton normal. Perilaku mekanik yang diteliti meliputi: kuat tekan, kuat tarik belah, absorbsi, dan pola retak. Adapun batasan masalah pada penelitian ini sebagai berikut: 1. Mutu beton yang direncanakan adalah f c 25 Mpa. 2. Menggunakan bahan campur serat kaleng dan fly ash. 3. Penambahan serat kaleng dan fly ash adalah 20% dan 15% dari volume semen.. Benda uji yang digunakan untuk uji tekan, tarik belah, dan absorbsi adalah silinder dengan diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dan pelat 0x0x cm untuk pola retak. 5. Perawatan beton dilakukan dengan 3 metode yaitu basah, awal basah 7 hari, dan awal kering 7 hari. 6. Pengujian kuat tekan dilakukan pada benda uji umur 2 hari. 7. Pengujian tarik belah dilakukan pada benda uji umur 2 hari.. Pengujian absorbsi dilakukan pada benda uji umur 2 hari. 9. Pengujian pola retak dilakukan pada benda uji pelat selama 5 hari. 2
BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan adalah agregat halus dan agregat kasar (batu pecah) yang berasal dari quarry Sei Wampu, Binjai dan semen yang digunakan adalah semen Porland tipe I yaitu Semen Padang air yang digunakan adalah air dari PDAM Tirtanadi, di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU, Medan. Serat kaleng yang digunakan adalah serat yang telah diolah menjadi serat yang berukuran 1x20 mm dan fly ash diperoleh dari PLTU Labuhan Angin. Peralatan yang digunakan adalah peralatan untuk memeriksa agregat halus dan agregat kasar serta mesin uji tekan dan tarik beton. Adapun cetakan yang digunakan adalah cetakan silider ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm, serta pelat ukuran 0x0x cm. Pembuatan benda uji direncanakan sebanyak 63 buah silinder dan 3 buah pelat. Pembuatan benda uji dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU. Berikut distribusi benda uji untuk tiap pengujian: Perawatan Basah Tabel 1. Distribusi benda uji Uji Kuat Tekan umur 2 hari Uji Kuat Tarik Belah umur 2 hari Uji Absorbsi Beton Uji Pola Petak Beton Normal Awal basah 7 hari Awal kering 7 hari 3 1 Basah Beton normal + 20% serat kaleng Awal basah 7 hari 3 1 Awal kering 7 hari Beton normal + 20% serat kaleng + 15% fly ash Basah Awal basah 7 hari Awal kering 7 hari 3 1 TOTAL 66 3
Nilai Slump (cm) HASIL DAN PEMBAHASAN Seluruh tahap pengerjaan benda uji seperti persiapan, pemeriksaan, pengecoran, serta perawatan telah dilakukan sesuai prosedur. Pada tahap pengujian dilakukan di Laboratorium Bahan Rekayasa Teknik Sipil USU. Benda uji silinder yan telah berumur 2 hari dapat diuji kuat tekan, tarik belah, serta absorbsi beton. Sedangkan pengujian pola retak pada benda uji pelat dilakukan selama 5 hari. Hasil pengujian yang diperoleh merupakan data kasar yan harus dihitung kembali dan dianalisis unutk mengetahui pengaruh bahan tambah serat kaleng serta fly ash pada campuran beton. Nilai Slump Tingkat kemudahan pengerjaan dapat dilihat dari nilai slump. Tabel 2. Nilai slump tiap variasi Nilai Slump I II 20% serat kaleng) III 20% serat kaleng dan 15% fly ash) 9 9 Dari tabel dapat dilihat bahwa dengan adanya penambahan serat kaleng dan fly ash, nilai slump yang didapatkan juga semakin rendah. Hal ini disebabkan karena serat kaleng dan fly ash dapat menyerap air, sehingga membuat pengerjaan variasi II dan III lebih sulit dibandingkan pengerjaan beton normal. 12 6 2 0 Pengaruh Serat Kaleng dan Fly Ash Terhadap Slump 9 9 variasi I II III Jenis-jenis Gambar 1. Grafik nilai slump tiap variasi
Kuat Tekan (Mpa) Uji Kuat Tekan Beton Pengujian kuat tekan beton dilakukan pada umur 2 hari yang dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran perkembangan kekuatan tekan beton dengan menggunakan bahan tambah serat kaleng dan fly ash. Tabel 3. Kuat tekan beton tiap variasi Nama Kuat Tekan Beton (Mpa) Basah AB 7 AK 7 I (normal) 25.06 23.29 21.97 II 20% serat kaleng) 26.23 23. 22.0 III 20% serat kaleng dan 15% fly ash) 27.1 23.67 22.12 Hasil kuat tekan masing-masing variasi dapat dilihat pada diagram batang dibawah ini. Pengaruh Serat Kaleng dan Fly Ash Terhadap Kuat Tekan 2 27 26 25 2 23 22 21 20 25.06 26.23 23.29 23. 21.97 22.0 27.1 23.67 22.12 Basah AB 7 AK 7 I II III Jenis Gambar 2. Grafik Kuat Tekan Tiap Dari hasil pengujian kuat tekan pada pada benda uji umur 2 hari diperoleh hasil bahwa terjadi peningkatan kekuatan pada penambahan serat kaleng dan fly ash pada masing-masing perawatan. Pada perawatan basah, kuat tekan pada beton normal adalah 25,06 Mpa, terjadi peningkatan kuat tekan pada variasi II sebesar,666% terhadap beton normal. Untuk variasi III juga mengalami peningkatan kuat tekan sebesar,333% terhadap beton normal. Pada perawatan awal basah 7 hari, kuat tekan beton normal sebesar 23,29 Mpa, lebih rendah 7,063% dari beton normal pada perawatan basah. Namun mengalami peningkatan kuat tekan sebesar 0,72% untuk variasi II dan 1,632% untuk variasi III terhadap beton 5
Kuat Tarik (Mpa) normal. Pada perawatan awal kering 7 hari, kuat tekan yang didapat sebesar 21,97 Mpa, lebih rendah 12,33% dari beton normal pada perawatan basah. Namun mengalami peningakatan kuat tekan sebesar 0,319% pada variasi II dan sebesar 0,63% pada variasi III terhadap beton normal. Uji Kuat Taruk Belah Pengujian kuat tarik beton dilakukan pada umur 2 hari yang dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran besarnya tegangan tarik beton dengan menggunakan bahan tambahan serat kaleng dan fly ash dan hasilnya dibandingkan dengan beton normal. Hasil kuat tarik belah tiap variasi dapat dilihat pada tabel.5 berikut ini. Tabel. Kuat Tarik Belah Tiap Nama I (normal) II 20% serat kaleng) III 20% serat kaleng dan 15% fly ash) Kuat Tarik Belah (Mpa) Basah AB 7 AK 7 3.20 3.057 2.792 3.765 3.25 2.97 3.79 3.322 3.01 Pengaruh Serat Kaleng dan Fly Ash Terhadap Kuat Tarik 3.5 3 2.5 3.765 3.79 3.20 3.25 3.322 3.057 2.97 3.01 2.792 I II III Basah AB 7 AK 7 Jenis Gambar 3. Grafik Kuat Tarik Belah Tiap Dari grafik diatas menunujukkan bahwa kuat tarik belah tiap variasi mengalami peningkatan. Pada perawatan basah, kuat tarik belah beton normal diperoleh sebesar 3,20 Mpa. II mengalami peningkatan kuat tarik belah sebesar 17,509% terhadap beton normal, sedangkan pada variasi III mengalami peningkatan kuat tarik belah sebesar 1,1% terhadap beton normal. Pada perawatan awal basah 7 hari, kuat tarik belah yang didapat sebesar 3,057 Mpa, lebih rendah,6% terhadap beton normal 6
Absorbsi (%) pada perawatan basah. Namun pada variasi II mengalami peningkatan sebesar 6,% dan,669% pada variasi III terhadap beton normal. Pada perawatan awal kering 7 hari, kuat tarik belah yang diperoleh sebesar 2,792 Mpa, lebih rendah 12,59% terhadap beton normal pada perawatan basah. II mengalami peningkatan sebesar 6,662% dan variasi III mengalami peningkatan sebesar,095% terhadap beton normal. Uji Absorbsi Beton Pengujian permeabilitas beton dilakukan dengan melakukan perendaman sampel silinder beton selama 2 jam setelah beton berumur lebih dari 2 hari yang dimaksudkan untuk mendapatkan kekedapan/laju resapan air pada berbagai variasi campuran dan dibandingkan dengan beton normal. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel.6 berikut ini. Tabel 5. Absorbsi Beton Tiap Absorbsi rata-rata (%) I 0.6 II 0.379 III 0.22 Pengaruh Serat Kaleng dan Fly Ash Terhadap Absorbsi Beton 0.500 0.00 0.300 0.200 0.0 0.000 0.6 0.379 0.22 I II III Jenis Gambar. Diagram Perbandingan Absorbsi Beton Tiap Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa beton normal memperoleh nilai absorbs sebesar 0,6%. Sedangkan variasi II dan III memperoleh nilai absorbs sebesar 0,379% dan 0,22%. Nilai absorbsi tiap variasi mengalami penurunan. Hal ini karena serat kaleng dan fly ash mampu mengisi rongga-rongga kosong pada beton, sehingga penyerapan air pada beton semakin berkurang. 7
Jumlah Retak Pola Retak Pelat Pengamatan yang dilakukan adalah secara visual untuk mengetahui pola penyebaran dan perkembangan retak akibat shrinkage yang terjadi pada benda uji pelat beton selama 5 hari. Benda uji plat beton tanpa tulangan yang berdimensi (0 x 0 x ) cm. Tabel 6. Hasil Pengamatan Pola Retak Pelat Tiap Waktu pengamatan Jenis I II III ke-1 ke-3 ke-7 ke- 1 ke- 2 ke- 5 (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) Keterangan : ( + ) = terjadi retak ;( - ) = tidak terjadi retak Dari Tabel.7 diatas diketahui bahwa campuran beton variasi I, variasi II, dan variasi III telah mengalami retak setelah 2 jam dari waktu pengecoran. Tabel 7. Jumlah Retak Tiap Pengamatan Jumlah Retak Pada Pelat ke-1 ke-3 ke-7 ke-1 ke- 2 ke- 5 I 1 1 20 21 21 II 5 7 12 12 12 III 7 Pengaruh Serat Kaleng dan Fly Ash Terhadap Jumlah Retak 25 20 1 20 21 21 15 5 0 5 1 7 7 12 12 12 I II III ke-1 ke-3 ke-7 ke- 1 ke- 2 ke- 5 Waktu Pengamatan Gambar 5. Grafik Jumlah Retak Terhadap Waktu Pengamatan
Panjang Retak (mm) Tabel. Panjang Retak Selama Pengamatan Panjang Retak Tiap Waktu Pengamatan ke- ke- ke-1 ke-3 ke-7 1 2 ke-5 Nama I 13 15 16 17 II 5 7 12 13 III 5 9 Pengaruh Serat Kaleng dan Fly Ash Terhadap Panjang Retak 1 16 1 12 6 2 0 5 7 5 13 15 9 16 17 12 13 I II III ke- 1 ke- 3 ke- 7 ke- 1 ke- 2 ke- 5 Waktu Pengamatan Gambar 6. Grafik Panjang Retak Terhadap Waktu Pengamatan Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat terlihat bahwa pada semua variasi baik variasi I, variasi II, dan variasi III mengalami penambahan panjang dari hari ke-1 sampai hari ke-5. Dari hasil penelitian pola retak dapat dilihat bahwa penambahan serat kaleng dan fly ash pada campuran beton dapat mengurangi jumlah dan panjang retak. Fly ash dapat mengisi rongga sehingga menjaga beton dari penguapan yang relatif tinggi dan serat kaleng dapat menjaga ketahanan terhadap pecahan, pengelupasan, bahkan susutan terhadap beton. Dari hasil kuat tekan dan kuat tarik belah juga dapat kita lihat bahwa pada perawatan awal kering 7 hari mempunyai kuat tekan dan tarik belah paling kecil diantara perawatan basah dan perawatan awal basah 7 hari. Hal ini karena beton dengan perawatan awal kering 7 hari mengalami kekurangan air dalam proses pengikatannya. Akibatnya, proses pengikatan yang terjadi tidak sempurna dan berdampak buruk pada kualitas beton itu sendiri seperti berkurangnya kuat tekan dan kuat tarik beton. 9
KESIMPULAN DAN SARAN Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap betondengan bahan tambah srat kaleng dan fly ash, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan: 1. Penggunaan serat kaleng dan fly ash pada campuran beton dengan penambahan sebesar 20% serat kaleng (variasi II) dan 20% serat kaleng + 15% fly ash (variasi III) dari pemakaian semen dapat meningkatkan nilai slump sehingga workability beton berkurang. 2. Penggunaan serat kaleng dan fly ash pada campuran beton dapat meningkatkan kuat tekan beton. Peningkatan yang paling signifikan diperoleh pada perawatan basah, yaitu meningkat sebesar,669% terhadap beton normal pada variasi II dan meningkat sebesar,3% terhadap beton normal pada variasi III. Sedangkan pada pengujian kuat tarik belah, peningkatan yang paling signifikan juga diperoleh pada perawatan basah, yaitu meningkat sebesar 17,509% terhadap beton normal pada variasi II dan meningkat sebesar 1,1% terhadap bton normal pada variasi III. Jadi, serat kaleng sangat baik dalam meningkatkan kualitas beton terutama pada kuat tarik beton. 3. Dengan adanya penambahan serat kaleng dan fly ash dapat mengurangi jumlah retak dan panjang retak pada pelat akibat shrinkage. Absorbsi beton juga semakin berkurang dengan adanya serat kaleng dan fly ash, karena serat kaleng dan fly ash mampu mengisi rongga beton dan mengurangi penyerapan air. Saran-saran yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut dengan menggunakan serat kaleng dalam berbagai bentuk agar dapat dibandingkan serat mana yang lebih baik. 2. Kombinasi antara limbah serat kaleng dengan material lain juga dapat dipertimbangkan guna memperoleh kualitas beton yang baik. DAFTAR PUSTAKA ASTM, Annual Books of ASTM Standards 1991 : Concretes And Aggregates, Vol.0. Construction, Philadelphia-USA: ASTM.1991.PA193-7. Andoyo. 2006. Pengaruh Penggunaan Abu Terbang (Fly Ash) Terhadap Kuat Tekan dan Serapan Air pada Mortar. Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang: Semarang. Marsudi. 2007. Kajian Komparatif Kualitas Beton Antara Bahan Tambah Serat Kaleng, Serat Fiber, Serat Kawat Dengan Serat Kaleng dan Serat Fiber yang Berbentuk Pentagonal. Jurnal Wahana Teknik Sipil, vol.12.no.3.desember 2007. Semarang. Marsudi, 2009. Kualilas Beton Serat Kaleng Proporsi 20% Dimensi 1xmm Dengan Tinjauan Kuat Tekan K-150 dan K-50 di Banyuwangi Semarang. Jurnal Wahana Teknik Sipil, volume 1, No.3. Agustus 2009. Semarang. Maryoto, Agus. 200. Pengaruh Penggunaan High Volume Fly Ash Pada Kuat Tekan Mortar. Jurnal Teknik Sipil dan Perencangan, volume, No.2. Juli 200. Purwokerto. Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton. Penerbit ANDI. Yogyakarta. Murdock, L. J, L. M. Brock dan Stephanus Hendarko. 196. Bahan dan Praktek Beton, Edisi Ke. Erlangga. Jakarta.
Nursyamsi. 2005. Pengaruh Perawatan Terhadap Daya Tahan Beton. Jurnal Teknik Semetrika, volume, No.2. Agustus 2005. Medan. Sukoyo. 20. Rekayasa Peningkatan Karakteristik Beton Dengan Menggunakan Serat. Jurnal Teknis, vol.6.no. 2. Agustus 20.Semarang. SK SNI 03 291-2002. Metode Pengujian Kuat Tarik Belah Beton. Badan Standar Nasional. SNI. 03-197-1990. Tentang Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. SNI. 1972:200. Tentang Cara Uji Slump Beton. Tjokrodimuljo,K.,1996.Teknologi Beton, Nafiri, Yogyakarta.